HGCZ-2000型換軌車更換小半徑曲線地段鋼軌施工技術

張芳鑫 中國鐵路上海局集團有限公司上海工務大修段

1 小半徑曲線換軌施工概述

在引進新型換軌車之前，利用老式換軌小車和人工換軌，在小半徑曲線（R≤800 km）大修施工存在以下問題：

（1）半徑R≤800 km曲線地段鋪設無縫線路施工，換軌頭部龍口，待換新軌與現場舊軌空搭量控制不到位，導致頭部龍口不能一次性合攏從而影響現場焊接。

（2）現場舊軌解除扣壓力后，受熱脹冷縮影響，鋼軌容易發生側翻。

（3）山區線路一公里內連續三個曲線的情況較多，存在大量反向曲線，即：“S彎”，且半徑過小，超高較大。在換軌小車走行作業過程中，鋼軌對換軌小車托板平行擠壓，產生較大的水平側壓力，使車輛走行緩慢，拉軌前進困難，容易造成換軌施工節點滯后，影響后續作業步驟，延長整體作業時間，造成施工晚點無法正常開通線路等情況。

在引進新型換軌車換軌后，還可能存在以下問題：在半徑R≤800 km曲線地段鋪設無縫線路施工拉軌過程中，上下股新軌會向曲線內側下滑，當下滑情況嚴重時，若換軌車機構高度不夠，機構可能會撞擊到軌枕預埋件，易造成軌枕竄枕現象。原線路線上軌枕螺桿若向軌底邊方向傾斜超過20°，機構夾持舊軌可能會發生軌底勾帶螺桿產生吊枕情況。

基于以上存在的問題，使用新型換軌車，優化施工工藝，確保更換更換小半徑曲線地段鋼軌順利完成。

2 HGCZ-2000型換軌車組成及特點

HGCZ-2000 型換軌車自重77 t，總重（裝滿扣件）92 t，車輛長度31.48 m，高度≤4.7 m，寬度≤3.02 m。主要由車量主體、司機室、操作室、非動力轉向架和動力轉向架、制動裝置、車鉤緩沖裝置、動力裝置、扣件回收系統、收放作業機構、氣動裝置、液壓系統、電氣控制系統等組成，采用兩軸液壓馬達驅動，前轉向架為動力轉向架（圖1）。

圖1 整車布局圖

3 現場施工重點工序

依據小曲線半徑現場實際施工情況，HGCZ-2000型換軌車在使用中的重點如下：

（1）作業前準備曲線龍口新軌空搭量控制計算

根據曲線位置、數量，在曲線尾分別考慮曲線空搭頭。曲下股有條件下，提前做好相應鼓肚，無條件下，下股存放在尾部曲線的弧度差要根據曲線長度、弧度差的量計算出換軌車在每走50 m需要送入多少量，再把存放在尾部的弧度差分成若干份，在拉軌時用撞軌器均勻的送到曲線內。曲上股的弧度差可以在曲線尾部用拉軌器輔助牽引，減小鋼軌對軌底托輪平行擠壓，確保鋪軌的順利進行。整個作業過程中嚴禁出現強拉或強壓情況，避免影響鋼軌內部應力。

重點檢查承軌槽部位狀態，舊軌扣件要全部清除干凈，待換新軌確保軌條的順直和圓順。檢查換軌車作業范圍內工機具材料存放，鋼軌邊不得出現立式圓柱狀材料，防止影響道釘檢測系統。曲線地段鋼軌縮短量處理，根據曲線長度、縮短量大小提前安排人員對曲線下股鋼軌進行扒軌處理（預留縮短量）或撞軌器撞軌配合，減小換軌車前進阻力（見表1）。

表1 換軌車檢查情況

以上對龍口作業中要考慮氣溫的變化和待換軌條的跑動量，在封鎖切割鋼軌前要復查空搭量，一般寧多勿少。

（2）封鎖開始時，原線路曲線內舊軌每隔250 m 割好龍口，預留缺口，釋放應力；每150 m 頭、中、尾各保留一根軌枕扣件，墊撬換大膠墊時，保留枕扣件不得拆除，拉軌前不得更換大膠墊；新軌每隔150 m 用U 型軌卡矯正并在新舊軌之間設置防脹支撐。通過以上措施解決曲線內新舊軌處理不當引起側翻問題。

（3）換軌車拉軌作業

換軌作業速度控制見表2。

表2 換軌作業速度控制

在施工拉軌過程中，上下股新軌會向曲線內側下滑情況嚴重時，提前將自動模式更換為手動操作模式，作業人員加強對鋼軌和機構平移量的盯控，機構高度不夠或螺桿傾斜嚴重時，及時做出調整，避免造成竄枕、吊枕現象。由于曲線半徑過小，換軌車拉軌速度緩慢，在橋隧、涵洞等特殊地點，車輛甚至可能會出現掉道的可能。為避免發生換軌車掉道情況，應根據施工現場條件，合理設置保留枕，換軌車作業人員合理調整收放裝置的定距，確保鋼軌落槽位置準確，加強觀察輪對與鋼軌踏面的位置，如發現位移量過大，及時停車，調整收放裝置，恢復正常，方可繼續作業。

（4）應力放散

曲線地段應力放散前，應使用曲線鋼軌防倒滾筒。在小半徑曲線地段（R≤800 m）無縫線路應力放散施工時，采用拉伸器拉伸鋼軌施工時，鋼軌在拉伸力的作用下會產生向曲線內側橫移，當橫移受阻時（首先是軌底受阻）鋼軌會發生向曲線內側轉動傾倒，嚴重影響放散質量及延長施工時間。使用防倒滾筒主要是限制鋼軌轉動，可以防止鋼軌傾倒，其摩擦系數f≤0.02，使無縫線路應力放散阻力降到很小，可以提高放散質量，有利于快速恢復線路，減輕勞動強度。

根據曲線半徑大小、長短，合理安排撞軌器的位置和數量。拉伸時，曲線鋼軌內側螺桿用“應力放散套筒”（圖2）固定，外側用正常彈條蓋板固定，使得鋼軌在拉伸時不會出現大面積橫向位移和鋼軌的傾斜側翻，確保了應力放散的質量。曲線地段應力放散前，應使用“曲線鋼軌防倒滾筒”（圖3）。在小半徑曲線地段無縫線路應力放散施工時，采用拉伸器拉伸鋼軌施工時，鋼軌在拉伸力的作用下會產生向曲線內側橫移，當橫移受阻時（首先是軌底受阻）鋼軌會發生向曲線內側轉動傾倒，嚴重影響放散質量及延長施工時間。使用防倒滾筒主要是限制鋼軌轉動，可以防止鋼軌傾倒，其摩擦系數f≤0.02，使無縫線路應力放散阻力降到很小，可以提高放散質量，有利于快速恢復線路，減輕勞動強度。

圖2 應力放散套筒

圖3 曲線地段可使用“防倒滾筒”

4 效果和評價

（1）提高了效率

作業效率方面，根據我局工務大修段換軌車間三年內使用HGCZ-2000型換軌車情況來看，210 min天窗時間內，大修換軌日進度每輛車可以穩定保持1.5 km～2 km，線路條件非常好的情況下，單日更換過2.5 km 長軌。在曲線地段封鎖80 min～100 min 內即可完成鋼軌入槽，與傳統使用換軌小車拉軌方法入槽時間相比能節省30 min 左右，為前龍口線上焊接預留出足夠的時間，能夠有效解決突發情況。由于回收舊料與換軌同步進行，拉軌結束后回收舊料時間能夠節省20 min～30 min，為拉軌后線路精整、機具轉移、人員撤離預留出更多的時間，大大提高了作業效率，提高了施工作業過程中的容錯率。

（2）減少勞動強度

由車輛收放機構夾持新舊軌，前輪在舊軌上走行，后輪在新軌上走行，與使用短軸距的傳統換軌小車相比，減少了鋼軌對車輛走行帶來的阻力，使車輛走行、鋼軌入槽變得輕松。車上僅需要兩名作業人員，車下也僅需要兩名配合人員，無需安排大量勞力配合撥軌，降低了勞動作業強度和施工安全風險。

（3）提高作業質量

由于HGCZ-2000型換軌車的先進性，拉軌過程相比老式換軌小車更容易控制作業質量，道釘檢測系統在曲線上更能體現其優越性，能精準檢測作業收放裝置相對承軌槽的橫向偏移量，通過偏移量值來控制收放裝置橫向油缸的動作方向和行程，確保新軌在承軌槽中的位置居中，使新軌平整圓順，且能減少施工作業對鋼軌帶來的傷損。

（4）提高安全保障度

在使用車輛期間，不斷完善和改進針對換軌車各部位裝置的應急預案及車輛產生故障等突發情況的處理方法，自使用兩年多來，未發生因車輛故障而產生的延點情況。因此，該車具有高穩定性、低故障率以及低勞動強度等特點，能夠起到降低安全風險，提升安全保障等作用。

5 結束語

在曲線地段使用HGCZ-2000型換軌車更換長軌，在施工過程中注意以上要點控制，針對車輛要做更多的安全預想，能有效保證長軌條安全、順利地落槽和無縫線路應力放散的準確性，又能確保鋪設無縫線路施工安全、順利進行。