冶金企业铁路病害研究

冶金企业铁路病害研究

摘要:道岔是铁路轨道结构的重要组成部分,是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备,通常在车站大量铺设。道岔构造复杂,零配件多,过车频繁,技术标准要求高,是轨道设备的薄弱环节之一,在运营过程中极易产生大量病害,危及行车安全,造成维修费用高。如何控制和减少道岔病害,提高设备稳定性,降低检修费用已成为冶金企业铁路当务之急。

关键词:铁路道岔道岔病害冶金企业

承钢现有铁路道岔213组,其中单开道岔194组、交叉渡线12组、复式交分道岔4组、一渡一交道岔3组。特别是承钢铁路由于受地形限制,所铺设道岔90%以上为7#道岔(国铁已弃用),转辙角度大,导曲线半径小,设计标准低,加之运输量大幅增加,导致道岔病害扩大,道岔状态不稳定,危及行车安全。2011年7月26日,由于道岔尖轨损伤造成滦河站列车脱轨,严重影响了运输生产。同时,道岔病害扩大还会影响机车车辆轮缘与钢轨的非正常磨耗,严重时造成机车车轮轮缘每10天磨耗3.5 mm,造成钢轨和车轮的严重损伤。仅2011年至今年6月份共更换道岔尖轨102根,辙叉心19个,岔枕600余根,道岔基本轨和导曲线钢轨70余根,费用总计约110万元,道岔维修的费用占铁路工务总费用的70%以上,如何控制和减少道岔病害,提高设备稳定性,降低检修费用已成为当务之急。

1 病害种类及成因分析

1.1 道岔病害主要因素

产生道岔病害的因素很多,根据承钢实际状况综合起来有以下几点:道岔本身结构上的缺陷;铺设位置和各部尺寸不符合规定;道岔在列车车辆的动力冲击作用下发生的尺寸和结构变形;养护维修不当与自然侵害等。道岔本身结构上的缺陷,又可分为不可避免或暂时难以避免的弱点和可以通过改造消除的缺陷两种。

1.2 道岔运营过程中道岔整体病害及成因分析

1.2.1 道岔方向不良

道岔整体维修不到位,忽略道岔前后线路,道岔铺设位置不正确,作业方法不合理,曲基本轨未进行弯折或弯折点位置不对,捣固不实,造成大量空吊板,降低道岔稳定性。转辙器部分道碴不足,夯实不好。降低道床阻力,方向难以保持。

1.2.2 道岔爬行

道岔前后线路防爬锁定不良,或道岔与线路间轨缝不足影响到道岔;尖轨跟端螺栓不紧或失效,造成尖轨爬行;联结零件失效与缺少,道钉,扣件等零件失效与缺落后,减弱防爬阻力,助长轨道爬行;轨缝过大,不正确地使用短轨,造成接缝过大,经车辆冲击产生爬行。

1.2.3 零件松动、失效和缺落

养护不良,助长零件失效,忽视零件的及时整修,日常养护时检查漏项,技术作业不良,不明确零件作用和规格。不熟悉正确的零件安装作业方法,造成安装错误,违章作业而破坏其他零件,造成新病害。

1.3 道岔运营过程中各部分主要病害及产生原因分析

1.3.1 转辙器部分

(1)尖轨与基本轨不密贴或较长距离不密贴。

尖轨50 mm断面内刨切长度不够,尖轨顶铁过长,尖轨补强板螺栓凸出,转辙机的位置与尖轨动作拉杆的位置不在同一水平直线上,基本轨弯折点错后,钢轨内侧有飞边,基本轨横向移动。

(2)尖轨跳动。

尖轨跟部连接零件磨耗．特别是间隔铁、夹板、尖轨螺栓孔和双头螺栓磨耗,跟部桥型垫板和防跳卡铁等缺少和失效,捣固不均匀,岔枕弯曲,有吊板,尖轨拱腰。

(3)尖轨轧伤与侧面磨耗。

尖轨与基本轨不密贴或假密贴,尖轨与滑床板不密贴,尖轨跳动,基本轨垂直磨耗超限,尖轨前部顶面受车轮踏面和轮缘的轧、挤、辗作用。

(4)尖轨拱弯。

尖轨刚度较低,尖轨尖端和跟端道床捣固不实,尖轨尖端和跟端所受冲击力大于中间部分,尖轨在制造和运输装卸过程中形成的拱弯。

(5)尖轨与滑床板不密贴。

尖轨供腰,滑床板弯曲,岔枕变形和岔枕吊板,滑床台磨耗或塌陷,基本轨有小反,捣固不实。

1.3.2 连接部分

(1)导曲线轨距扩大及钢轨侧边磨耗。

列车通过导曲线时,产生离心力、横向推力以及车轮冲击钢轨,致使联结零件浮离,配件松动,钢轨发生小反,因导曲线外轨不设超高,导曲线上股钢轨长期受较大的离心力和车轮的楔形内接力作用,致导曲线反超高,上股钢轨侧面磨耗。

(2)导曲线不圆顺。

尖轨跟距和辙叉前后开口尺寸不合标准,导致导曲线前后部分支距不良,方向不好,支距点位置不对,支距尺寸不标准和作业不细,造成导曲线不圆顺,当列车通过导曲线时,由于车轮的冲击和维修不当,导致导曲线不圆顺。

1.3.3 辙叉与护轨部分

(1)辙叉垂直磨耗和压溃。

车轮从心轨上通过辙叉有害空间向翼轨过渡,或从翼轨向心轨过渡时,在较大的车轮冲击作用下,翼轨和心轨便产生严重磨耗和伤损,辙叉心处的岔枕经常发生吊板,当列车高速通过时便会出现辙叉连同岔枕上下起伏颤动,因而在下部破坏了道床基础的坚实性,引起排水不良、翻浆冒泥,在上部加重了翼轨和心轨的严重磨耗和损伤。

(2)辙叉偏磨。

辙叉偏磨主要是单侧通过列车次数较多,造成辙叉偏沉或一侧偏磨,水平和轨距不合标准,岔枕弯曲。

2 单开道岔的构成与受力分析

单开道岔由转辙器、连接部分、辙叉和护轨组成。

单开道岔各部位受力分析。

2.1 转辙器部分

转辙器基本轨由标准钢轨断面的钢轨制成,一侧为直基本轨,一侧为曲基本轨,分贴尖式(基本轨轨头不刨切)和藏尖式(基本轨轨头需要刨切)两种,基本轨除承受车轮的垂直压力外,还与尖轨共同承受车轮的横向水平推力,并保持尖轨位置的稳定。

2.2 辙叉与护轨部分

道岔号数以辙叉角的余切值来表示:

式中AC’为由辙叉理论尖端沿工作边量至垂足的长度。

BC’为叉心工作边上任一点B至另一工作边的垂直距离。

车轮的踏面是锥形的,当车轮逆向进岔由翼轨滚向心轨时,因车轮逐渐离开翼轨工作边,车轮滚动圆逐渐减小,致使车轮逐渐下降;当车轮完全滚上心轨时,车轮又上升到原来高度,车轮在翼轨与心轨间过渡时会产生冲击,造成辙叉心破损。

护轨由平直段、两侧缓冲段和两端开口段组成,而平直段是护轨实际起作用的部分,其长度一般从咽喉起到心轨宽40～50 mm处,护轨工作边至辙叉心轨工作边这间距离为查照间隔,此距离不得小于1391 mm,以保证轮缘不冲击或爬上心轨;护轨工作边至翼轨工作边的距离称为护背距离,此距离不得大于1348 mm以保证最小轮背距的轮对通过。

3 道岔整体病害整治方案的研究与实施