铁路养护及维修分析

铁路养护与维修分析及小结
摘要:在线路作业中 ,凡大型养路机械清筛、捣固扰动道床后 ,道碴间的相互咬合和道碴与轨枕的接触状况均将受到影响 ,而导致道床阻力下降 ,随着稳定车运行及列车的不断接通 ,道床阻力又逐渐恢复。

道床阻力的降低 ,严重影响了轨道的稳定性 ,限制了大型养路机械的作业轨温范围[ 1 ]。

关键词:养护维修道床横向阻力捣固钢轨接头小半径曲线既有曲线
中国铁路始建于1876年，铁路运输线是我国国民经济的大动脉，在我国交通运输体系中居于主导的骨干地位，它在国家的建设中占有重要地位。

随着我国改革开放的深入，我国在修新线铁路时采用了国内外先进科技成果，与此同时，对既有铁路进行补强和改造，并加强了对线路的养护和维修。

较大的改善了铁路的运营状况，提高了铁路抵抗自然灾害的能力，丰富了预防和整治铁路线路病害的理论与实践，对发展国民经济，促进工农业生产，改善人民生活，改变边远地区交通闭塞和文化技术落后面貌，巩固国防，沟通国际交往，起到了国民经济大动脉的重要作用。

在当今社会经济高速发展的情形下，对铁路运输的需求量在逐渐增大，铁路运输的发展将偏向高速和重载运输。

这样就会加重铁路线路的承载能力，造成铁路线路损害，严重影响铁路运输。

为了保证铁路能够很好的完成运输任务，全面了解和掌握铁路线路常见病害分析及预防整治技术非常的重要。

近年来，随着我国经济的飞速发展，综合国力的不断提升，铁路的发展也得到了质一样的飞跃。

伴随着铁路的发展，势必会对铁路的需求和技术方面也越来越看重。

铁路线路类型、设备、零件随时都在更新换代，因此对于维修方法和技术要求也是越来越严格和科学。

铁路线路养护与维修也必然在列，本文便是对接头、曲线、正失这几个问题进行探讨与总结。

多年来，为满足铁路提速和重载的发展需要，工务部门在线路维修领域不断进行探索和改革，使线路维修手段、作业质量和作业水平都有了较大的提高，为铁路的五次大提速和重载运输的安全奠定了基础。

但是也应注意到，线路养护维修工作还存在一些问题，需要引起重视。

1工务安全形势不容乐观.
铁路工务部门的职责是保证列车按规定速度全候、不间断地运行，最大限度地延长设备使用寿命，因此，必须不断地对线路进行养护和维修，保证线路质量均衡、稳定。

近年来工务安全形势不容乐观，通过对近年工务行车事故进行分析可以看出，工务事故基本上都是在整治线路病害、保证线路质量的作业过程中发生的。

2003年全路共发生6起工务行车重大、大事故，10件险性事故，大部分都与施工作业有关， 6起重大、大事故中就有5起是由于违章造成的.
随着铁路的技术进步和工务线桥结构现代化进程的不断深入，线路结构不断升级，轨道结构与运输条件不匹配的状况逐步得到改善，线路质量不断提高，由设备状态不
良造成的行车事故已经很少，大部分事故是由于违章作业造成的。

因此，只要把好施
工作业安全这道关，抓好作业前、业中和作业后的安全控制，就可避免大部分事故的
发生，使全路工务安全生产水平跨上一个新台阶。

2 轨道结构和维修手段的差异.
影响修程修制的改革我国铁路轨道结构类型复杂多样，不同地区的轨道结构和维
修手段差异较大，而且在短期内还不能解决，这严重影响了铁路工务部门的修程修制
改革，但修程修制改革还必须坚持进行。

要做到线路综合维修和大修在“天窗”内进行，对所负责的轨道结构基本满足运输要求的工务段，提倡成立综合工队。

对负责一般轨道结构的工务段，提倡以车间为单位组织工队进行养护维修，工区只做保养。

这
样可以最大限度地减少出事故机率。

郑州铁路局许昌工务段、上海铁路局宿州工务段、北京铁路局丰润工务段已经以工务段为单位组织了养护维修工队，取得了很好的效果，保证了安全，使线路质量在全国铁路也达到最好。

南昌铁路局2003 年全部以养路领工区为单位组织维修队作业，提高了线路质量，全面降低了事故数量。

养护维修修制改革的发展方向应是检、养、修既分开又结合。

“检”分为两类。

第一类是铁路局、铁路分局、站段、车间的添乘检查、步行检查及验收检查，主要指各级干部的按章检查和随机检查；第二类是轨检车每月检查，车载添乘仪每日检查及
人工半月检查，即定期的机械动态检查和人工静态检查。

“养”主要是消灭超限、接近超限处所和进行不影响行车安全的作业，如遇危及行车安全设备故障时要点封锁的
紧急处理。

“修”即综合维修、配合大机作业、重点病害处理等，主要是指在大机
作业“天窗”、维修“天窗”内进行的作业。

这就是所提倡的修制改革。

修程也要进行改革。

六大干线和重载铁路每年必须维修一遍，60 kg/m以上区间
和跨区间无缝线路地段取消中修（运煤专线除外），只进行有计划的边坡清筛。

其
他干线的修程按线路维修规则要求进行，支线、岔线及段管线、专用线由于行车速度
较低，几何尺寸偏差标准可适当放宽，只做重点病害处理。

3 检测手段不匹配，信息传递不对称、不畅通，无法使轨道质量处于受控状态
现在的线路检测，依然是以人工每月检查为主。

轨检车、车载添乘仪可以提供指
导线路养护维修的数据但这些数据仅被用来作为消灭严重病害的依据，而消灭病害的
负责人却拿不到检测数据，不能在最短的时间内消灭病害。

线路质量信息要经过工区
检查、车间汇总、报段后整理的传递过程，才能用于指导养护维修，时效性降低，真
实性堪忧，误差和漏项甚多，不能满足设备综合分析需要。

病害处理过程中存在报喜
不报忧，甚至报假的情况，却又无法监测。

另外每隔6.25 m用道尺进行检查的方法也无法保证提速线路行车的平稳性要求。

因此，要做到定性监测与定量检测相结合，加快信息传递。

铁道部正在组织将轨检车检测数据放置在网上，并给各铁路局配备驱动软件，由各铁路局下载分析，特别是六大干线数据每月在网上公布两次。

还准备在呼和浩特铁路局用信息地理系统将轨检车检测数据和车载添乘仪数据自动生成，做到实时监控线路状态，并深入分析检测数据。

不但要分析每次检测的数据，而且要与历史数据进行对比，指导养护维修和重点病害处理，消灭信息孤岛，解决信息传递不畅的问题。

这种数据要求传递到段、车间和班组。

车载添乘仪必须覆盖全路，并且每天要进行检查。

要重视轨检车检查的重复病害消灭和线路的动态平均质量，消灭个别三级病害，重视二级病害较多地段的综合整治。

要大力推广使用检查小车，最大限度地克服人工单项检查带来的缺陷。

要推广用计算机管理各局线路质量档案，积累数据，指导养护维修。

除了以上出现的问题,在铁路养护与维修中还与注意以下问题
一.养路机械维修和清筛对道床横向阻力的影响
在线路作业中 ,凡大型养路机械清筛、捣固扰动道床后 ,道碴间的相互咬合和道碴与轨枕的接触状况均将受到影响 ,而导致道床阻力下降 ,随着稳定车运行及列车的不断接通 ,道床阻力又逐渐恢复。

道床阻力的降低 ,严重影响了轨道的稳定性 ,限制了大型养路机械的作业轨温范围[ 1 ]。

因此 ,有必要对大机作业后道床阻力的变化规律进行研究 ,以确定大机作业后线路开通速度和评价无缝线路的稳定性。

文中以铁道部科技项目———提速线路机械化综合维修作业后列车放行速度研究的实测道床阻力数据为基础 ,分析了大机维修和清筛作业后道床横向阻力的变化规律。

1 大机维修和清筛作业
根据捣固次数和稳定次数的不同 ,大机维修有多种作业组合方式 ,文中根据兰州铁路局大机维修的作业经验 ,用作业方式(捣固 2 次 +稳定车 1 次)来分析大机维修作业对道床横向阻力的影响。

大机清筛作业后根据捣固次数、稳定次数的不同分有多种作业组合方式 ,不同的作业方式会对道床阻力产生不同的影响。

根据兰州铁路局大机清筛作业的经验 ,最为有效的大机清筛作业方式为:清筛机 1 次 +捣固车 1 次 +稳定车 1 次。

2 道床横向阻力测试
在实际的线路上 ,利用行车间隙进行测定。

将扣件松开 ,抽去胶垫 ,将内侧轨枕端部道床扒平 ,然后安装特别设计的加力架 ,在轨枕端面中心位置加力 ,同时测定轨枕横向移动量。

加力设备采用液压千斤顶 ,可以按要求控制加力的量级;测位移设备采
用千应的密实度称为稳定密实度。

压实到稳定密实度的土体稳定最好 ,既不会膨胀也
不会沉降 ,这也是原状土比扰动土稳定的原因之一。

路基成型时的含水量和密实度对
路基达到或接近稳定密实度具有相当重要的作用 ,因此仅强调密实度而淡化路基成型
时的含水量对稳定性的影响显然是不够的。

1)从土的压实特性和变形特性来考虑 ,压实度系数 K 并不能确切地控制土的内在质量 ,但它在实际工程中目的明确 ,试验简便易行 ,周期短。

在实际中 ,压实土的变
形和强度特性总是和含水量有密切的关系 ,而压实系数 K却只能控制土的干容重 ,若能在控制指标中考虑到含水量的影响 ,就能更有效地控制压实土的内在质量。

2)细粒土和含细粒土的粗粒土在压实过程中 ,控制土体的含水量极为重要 ,应高
度重视。

由于土体遇水不稳定程度和初始含水量有关 ,在路基压实时不宜在含水量小
的情况下压实 ,尽管压实能达到相同的干密度。

因此控制含水量与控制压实度一样重
要 ,若不按压实规律 ,当含水量超出施工控制含水量范围时 ,将不能达到预期的压实
效果而造成不必要的浪费。

3)击实曲线最佳含水量“+ 2 , - 3”的传统标准已落后于技术发展的现状。

控制施工含水量实际上受很多因素的影响 ,主要是填料的性质、压
实机械的压实性能及对填料压实的设计压实参数。

因此 ,以固定不变的施工控制含水
量范围来指导施工是不科学的。

4)控制施工含水量范围的确定在土基压实施工中显得
尤为重要 ,它直接决定了土基压实效果的实现。

通过现场试验 ,以理论和实际的结合
证明了 ,填料的压实过程可以用压实曲线来真实反映。

因此 ,施工含水量不宜简单的
靠击实曲线确实 ,而宜采用压实曲线综合确定。

5)日本根据土的颗粒组成划分路基压
实标准有其合理性 ,在孔隙率指标中综合考虑了干密度和路基成型时含水量两方面的
因素 ,能够有效地控制压实内在质量 ,建议我国就此方面能够加以试验研究推广。

二、钢轨接头的预防与整治
钢轨接头可以使钢轨连续并自由伸缩，但列车通过接头轨缝时，产生剧烈的冲击
和振动。

使得接头发生形变。

如不及时进行保养或养修作业方法不当，例如：连接零
件松动、接头捣固不实、轨缝增大等更增加了接头冲击力，就会造成接头轧低、钢轨
轧伤，鞍形磨耗、轨端裂纹、剥落掉块、道床松动和下陷、防磨垫层失效，轨枕失效，道床翻浆冒泥，产生空吊板等接头病害。

1、钢轨端部的马鞍型磨耗。

磨耗深度一般为0.8mm～1.5mm，长度一般为200～
300mm，在铺设混凝土轨枕地段比较明显，而且发展也较快。

2、低接头。

这种病害一般发生在捣固不良地段，尤以曲线下股比较多见。

3、钢轨破损。

主要是轨顶面剥落、掉块和螺栓孔裂纹。

这种病害多数发生在淬火分界处和轨端，以曲线上股多见。

4、夹板弯曲或折断。

主要是顶部中央出现的细小裂纹，以后逐渐扩大。

5、混凝土轨枕损坏破裂，主要发生在轨下断面。

6、道床板结、溜坍沉陷、翻浆冒泥。

前者主要发生在铺设混凝土轨枕并有马鞍形磨耗的地段。

（1）接头病害的产生原因
接头病害是复杂的，引起的原因又是有多方面的，归纳起来有两个方面，一是钢
轨材质不良，断面及接头部分淬火工艺不良等；二是列车动力的作用。

通过对接头受力后实际变形状态的分析，产生冲击动力过程有三个因素：①轨缝；
②台阶（接头处两根钢轨的端部不在同一水平面上，车轮进入接头始端高于驶出端）；
③折角（接头下陷而形成）。

当车轮通过接头的轨缝时，这三种因素同时出现，并形
成剧烈的冲击和振动，尤其是接头下沉，高低错牙及轨缝拉大后，冲击振动力更大，
最大的可达几十吨，在这样大的力作用下，永久变形加大，线路爬行，轨缝更加拉大，造成恶性循环。

在车轮巨大冲击动力的反复作用下，引起钢轨接头变形的发展主要有
以下四个方面：
1、在冲击力的作用下，钢轨端部顶面上受到较大的压力，产生塑性变形。

由于淬火和未淬火部分的硬度不同，形成鞍形打塌，未淬火的钢轨端部出现压塌或两根钢轨
高低错牙。

2、钢轨和夹板发生永久挠曲，造成硬弯。

3、螺栓松动，弹性垫层变形，以及夹板和钢轨颏部接触面局部磨耗。

4、接头的冲击动力引起轨枕下道床的松动和沉陷，导致接头抵扣或空吊板。

接头上冲击动力，导致线路病害，增加养护维修工作的困难。

如养护不良，更增
加冲击动力对接头的破坏作用，促使永久变形的发展，这样两者互为因果，造成恶性
循环，会使接头病害愈来愈严重，甚至威胁行车安全。

（2）钢轨接头病害的预防
锁定钢轨、防止爬行不使轨缝拉大
砼枕地段拧紧各种螺栓，达到规定扭力。

木枕地段消灭浮离道钉，补齐上足防爬
设备。

加强接头轨枕的捣固，即接头6根轨枕可适当起高3——5毫米，保持道床丰满、坚实及时换填磨圆石渣，接头轨枕型号、材质必须一致且间距符合规定要求，撤垫防
磨垫片时也应保证厚度和材质一致，使轨枕受力均匀。

做好路基排水，防止路基产生永久性变形，接头道床脏污时，应及时清筛换填石渣，以免板结失去弹性。

做好接头初始状态的平顺，消灭接头错口错牙。

（3）钢轨接头病害的整治
认真分析病害产生的原因对症下药。

笔者认为主要应从焊、换、垫、捣、筛等几
个方面着手进行综合整治，做到标本兼治。

对轨端掉块，轨塌的钢轨进行及时焊修。

包括更换钢轨、夹板、轨枕及道渣。

首先是将马鞍型磨耗长度超过300毫米或轨
端掉块，揭盖深度超过15毫米的钢轨更换。

其次是将磨耗严重的夹板更换。

第三是更换接近失效的轨枕，对塌渣较严重的接头可将接头四根轨枕更换为木枕，以增大接头
处的弹性。

第四是将接头处的道渣更换为粒径为20—30毫米的细石碴，以增大道床的阻力和弹性，便于捣固。

对于发展较慢的低接头采用垫的方法。

第一，垫板整治：在夏季气温较高时，地段，分别在接头处的4—6根轨枕上垫竹垫板。

即接头处两根3毫米，另两根不垫，经过10天左右的压实，再将3毫米换垫5毫米，另两根垫3毫米，如此继续垫到8毫米，最后撤除垫板，在接头处的8根轨枕进行清筛起道，接头起高10毫米左右，再从两端小腰向接头加强捣固，并夯实，这样反复数次即可整平接头。

第二：垫砂整治：在砼
枕道床板结地段用直径为10毫米左右的碎石碴，将枕底起高，用砂铲将石碴均匀地垫入枕底受力部位，一次垫砂量不超过10毫米为宜。

这样反复数次也可整平接头。

选用级配合理的新石碴换填原接头石碴。

捣固前，先拧紧各种螺栓，以加强接头
整体性和防止捣后空吊板，起道时应将轨面抬平，不要形成过高的鼓包，保证捣固质量，拨道床要做到“三够一清”、捣固顺序从小腰向接头捣固，促使道砟向接头挤紧。

这样既能防止低接头，又能消除高小腰、空吊版等病害，捣固后应立即回填并夯实拍好，保持道床均匀饱满。

对已经半截的接头五孔道床进行破底清筛，如板结严重可适当向两端延长1—2孔清筛，清筛前应先按间距方正轨枕，以保证轨枕受力均衡，清筛后回填道渣是应将碎
小道渣填入枕盒并靠近枕底，以保证捣固质量，一般将接头起高4—5毫米，并加强捣固，以后还需及时保养，连续起道，捣固3—4次直至稳定。

三．小半径曲线病害的预防与整治
（1）小半径曲线常见病害及成因
分析钢轨伤损病害钢轨侧磨、波磨及接头伤损是小半径曲线常见的病害，
尤其是侧磨，是小半径曲线最突出的伤损类型，是影响曲线钢轨使用寿命的决
定因素，也是引起小半径曲线轨距扩大的根源。

轨道几何尺寸易超限小半径曲线上高低、轨距、超高、正矢相对其它线路容易
发生变化，保持的周期短，特别是轨距扩大病害相当普遍，并且随着钢轨侧磨的增加，而逐渐加剧。

联接零件易松动，且破损率高小半径曲线上联接零件承受的垂直冲击力和横向作用力都比较大，在相同扭力矩的情况，小半径曲线联接零件容易松动，而且当冲击
力和横向力达到一定值，造成夹板及接头螺栓折断，轨枕螺栓失效，枕木道钉浮离，
轨距杆折断，轨撑压裂，尼龙座挤劈，轨枕挡肩破损等病害。

易出现曲线“鹅头”曲股“鹅头”的形成主要是由于拨道方法不当所造成的。

另外，曲线头尾不固定，标桩位置外移或内移，将直线拨成曲线或将曲线拨成直线，
这样就在曲线始终点产生“鹅头”。

应根据曲线整正的基本原则: ①曲线两端直线方向不得改变,为此必须使拨道前和拨道后曲线正矢总和相等,即两者正矢之差等于零.
②曲线两端位置不得改变,为此必须使曲线头尾拨量为零,即正矢差累计的总和为零.
（2）防止小半径曲线产生病害的主要对策
调整好小半径曲线各部尺寸是基础。

日常养护维修中要做好小半径曲线范围内
的长平，消灭漫坑、小坑及低接头。

对于超高应设置合理。

对于小半径曲线轨距根据《铁路线路维修规则》规定的加宽值调整，调整应注意轨距变化率不得大于1‰。

圆
顺度较好的曲线可用绳正法进行拨道，为加强曲线圆顺度检查，在R≤350米曲线上增设副矢点的办法(也就我们平常说的副点)，对控制曲线圆顺度效果很好，它缩短了检
弯距离，加密了曲线控制测量点，具体办法是在现有10米间距中间增设一点副矢，其正矢在缓和曲线上为两相邻正矢点之和的一半，圆曲线上为圆曲线计划正矢，检测工
具仍为20米弦线。

在曲线养护中要切实注意缓和曲线的养护，缓和曲线是超高、轨距递减段，是正矢渐变段，也是机车车辆脱轨多发段，因此，超高、轨距递减是否均匀，正矢变化是否符合规定，是缓和曲线养护的关键。

曲线范围内联接零件要经常保持全、紧、靠、密、正、无失效、扭力矩符合《铁路线路维修规则》规定，挡肩破损的轨枕
要及时修复，失效的要及时更换，道床不洁要及时清筛，道床要饱满，上股按规定加
宽到0.4米。

对小半径曲线加强技术防范是保证。

小半径曲线受列车车辆附加力较大，采取与其它线路相同的轨道结构，显然是不行，因此除按《铁路线路维修规则》规定安装
轨距杆，可根据曲线的实际情况采用增加轨距杆给于加强。

在对小半径曲线技术性能
改进中铺设Ⅲ型轨枕及相应的扣件是延长曲线养护及换轨周期最佳选择。

对轨检车检
查病害较多，动态添乘晃车严重，静态检查超限较多，且曲线上股轨枕外侧挡肩挤坏
严重的曲线应换铺Ⅲ型轨枕，Ⅲ型轨枕挡肩为预埋铁件，强度大，易保持轨距，且Ⅲ
型枕体积大，抗横向力、纵向力能力大，使曲线状态较稳定，养护维修的工作量减少，其经济效益提高。

整治重点病害是关键。

对小半径曲线病害每年要有计划的进行整治，整治中要
坚持标本兼治的原则，大力采取“四新”技术，确保整治的效果。

轨距病害是小半径曲线最普遍的病害，应根据实际轨距的大小计算里外股扣板的号数的公式来改正轨距,P50的里外股扣板和为16,内侧扣板号码=(轨距-1423)/2、外股=16-里股扣板号码、但应注意它们的扣板和应是相应的值如P50kg/m钢轨每股内外扣板和是16,P43kg/m钢轨每股内外扣板和是34。

要重点整治“鹅头”和“支嘴”。

曲线“鹅头”和钢轨“支嘴”是小半径曲线最常见病，除调整好轨缝，防止接头顶死，采取用接头夹板里外口互换的办法，简单
易行，效果直接，该办法主要依据是“支嘴”接头的夹板已形成变曲，里外口倒换后，其弯曲与“支嘴”方向相反，上紧夹板后，可使“支嘴”回收，或在接头夹板与钢轨
的轨头下额增加铁片,然后上紧接头螺栓,上紧接头螺栓时应从接头的中间螺栓向接头
的两边上紧,然后用道钉锤敲击两夹板,再对接头螺栓进行加固,对一些顽固的“支嘴”,可在“支嘴”处增设曲线稳定桩，对由于钢轨硬弯造成“支嘴”，因接头处矫正因难，
应用换轨办法整治；对压伤的接头，坚持“焊早、焊小”的原则，如果伤损长度大，
焊补平整度不易掌握，形成新的不平顺，且对钢轨探伤极为不利；有条件要对波磨和
肥边进行打磨，对减缓机车、车辆对小半径曲线冲击力有一定的作用，实行曲线定期
涂油，对减缓曲线侧磨也有一定的效果。

曲线“鹅头”的整治同样要引起重视，在全
面调查测定正矢前，先拨好曲线两端的直线方向，用目测或用简化计算方法消除“鹅头”，然后再测正矢，计算拨道；对缓和曲线应按规定计算正矢，将直缓、缓圆、圆缓、缓直各点固定在正确位置上；曲线拨道必须经过精确的计算后彻底拨好，防止单
纯为了减少拨道量，不考虑曲线原设计条件，不根据计算数值，盲目进行小调整，任
意改变计划正矢，上挑或下压的作业；避免拨道作业中产生的误差赶向一头，可分别
从曲线的两端拨起，逐渐拨到圆曲线中点汇合。

（3）对提高小半径曲线养护效果的几点建议
经常摸索自己管内曲线变化规律，做好曲线苗头性病害的预防工作，可起到事半
功倍的效果，每一条周期也不同。

就一条曲线而言，其轨道结构各部分变化周期也不
相同，因此在日常养护中注意摸索每条曲线及曲线各部分变化周期，有计划的进行预
防性修理，可减少维修工作量，而且可以避免曲线状态的恶化。

对小半径曲线进行大修和技术改造时，在钢轨和轨枕的选型上，应优先选用合金
轨和Ⅲ型轨枕，虽然大修或技术改造费用会增大，但从长远看，曲线状态稳定，安全
保证性强，运营成本低，间接效益好。

四．铁路既有曲线整正优化
铁路既有曲线整正和整正计算铁路由于长期运营、拨道维修，致使既有曲线产生变形错动而偏离设计位置。

整正既有曲线，就是将发生不规则变形的既有铁路曲线，拨正到接近于既有线路平面的设计位置，最大限度地准确反映既有曲线的现状，并作为改建既有线或增建第二线设计依据…。

要完成这项工作，主要是根据外业平
面测量取得的测绘资料和调查材料，结合设计的具体要求，在尽可能利用既有线上的重要建筑物与设备，尽量不废弃原有工程的条件下，选定合适的圆曲线半径、。