礦區(qū)小半徑曲線磨耗鋼軌整治對策與再利用

鐵路運輸部??? ?馬 ?林? 孫 ?強

摘 ?要? 通過采用楔形膠墊改變軌底坡減緩鋼軌頭部側(cè)磨及安裝輪軌潤滑裝置降低輪軌磨耗等措施，解決小半徑曲線鋼軌磨損嚴重問題，科學(xué)地延長鋼軌使用周期，對小半徑曲線地段更換下來的閑置磨耗鋼軌進行再利用，以降低養(yǎng)護維修成本及工作量，保證運輸生產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞? 小半徑曲線 整治對策 磨耗鋼軌 調(diào)邊再利用 降低成本

運輸部現(xiàn)有自營鐵路近220余公里，擔負著礦區(qū)煤炭外運及生產(chǎn)材料的運送等繁重任務(wù)。由于礦區(qū)地形條件復(fù)雜，曲線線路占有很大比例，其中包含很多小半徑曲線。近年來，隨著集團公司的發(fā)展趨勢，煤炭運量增長，加之2003年的機車類型由蒸汽機車機車改為內(nèi)燃機車后，鋼軌的側(cè)面磨耗速度加快，尤其是在小半徑曲線地段鋼軌的側(cè)面磨耗尤為嚴重。據(jù)統(tǒng)計2008年至2015年時期，工務(wù)段平均每年更換曲線磨耗鋼軌（鋼軌型號為50kg/m）近160根，鋼軌側(cè)面磨縮短了鋼軌的使用壽命，不僅浪費大量的材料費和人工費，而且還影響運輸任務(wù)的完成，對運輸安全帶來很大威脅。因此如何減緩小半徑曲線鋼軌側(cè)面磨耗，科學(xué)地調(diào)邊使用鐵路曲線磨耗鋼軌進行再利用，從而延長鋼軌使用壽命，使得線路運行質(zhì)量進一步提高，運營成本不斷降低已成為鐵路運輸部近年來技術(shù)革新和研修的方向。

1小半徑曲線鋼軌磨耗造成的主要病害

鋼筋混凝土軌枕地段軌距、方向保持不住,軌枕膠墊出現(xiàn)內(nèi)厚外薄、膠墊壓損很多,80%的膠墊都更換了，外口尼龍座破損率達到35%，混凝土軌枕外口承軌槽擋肩因鋼軌橫向力增大破損失效率達到5%，下股鋼軌壓潰嚴重，聯(lián)結(jié)零件損壞率高。

軌道幾何尺寸易超限，小半徑曲線上高低、軌距、正矢相對其他線路容易發(fā)生變化，保持的周期短，特別是軌距擴大病害相當普遍，并且隨著鋼軌側(cè)磨的增加而逐漸加劇。

小半徑曲線上聯(lián)接零件承受的沖擊力和橫向作用力都比較大，在相同扭力距的情況下，小半徑曲線聯(lián)接零件容易松動，當沖擊力和橫向力達到一定值時易造成夾板及接頭螺栓折斷?；炷琳砹⒙菟ㄊ?、枕木道釘浮離、軌距桿折斷、軌掌壓裂等病害。

線路坑洼，道床彈性嚴重不良或不均勻地段及多種病害的疊加。迫使曲線鋼軌側(cè)磨耗加劇，安全行車系數(shù)降低。

2曲線磨耗整治對策

近年，工務(wù)部門針對礦區(qū)鐵路曲線鋼軌磨耗原因進行分析，下大力度進行整治，經(jīng)過9年各項整治措施的實施和實踐證明，通過以下兩個方面減緩曲線磨耗見成效。

2.1采用楔形膠墊改變軌底坡減緩鋼軌頭部側(cè)磨，延長鋼軌使用周期。

自從1965年起,軌底坡由1:20改為1:40之后,發(fā)現(xiàn)礦區(qū)西干線DK0+700（R=300m上行線）、DK7+360（R=400m）、DK7+960（R=400m）、DK10+050（R=400m）、DK10+080（R=400m）、DK12+750（R=450m）、DK15+100（R=400m）、DK18+450（R=450m）、DK19+500（R=450m）、DK39+450（R=400m）及大隆南聯(lián)絡(luò)線DK0+276（R=250m）、南干線DK5+130（R=250m）、曉南礦專線DK0+300（R=250m）、北干線DK1+713（R=250m）曲線區(qū)段的14個小半徑曲線磨耗隨著列車運量的增大和內(nèi)燃機車的轉(zhuǎn)型完成，曲線鋼軌側(cè)磨愈加嚴重。

為了小半徑曲線安全行車，減緩曲線磨耗，根據(jù)鐵道研究院關(guān)于研究改變軌底坡減緩曲線磨耗鋼軌的實驗實踐理論依據(jù)，對小半徑曲線采用楔形膠墊調(diào)整軌底坡，例如對西干線DK10+080（R=400m）千萬噸曲線、西干線DK19+500（R=450m）羊草溝曲線、南干線DK5+130（R=250m）遼河屯橋北曲線、曉南礦專線DK0+300（R=250m）的4處小半徑曲線進行試驗，把下股鋼軌軌底坡加大到1:22，上股鋼軌軌底坡仍保持1:40，則外軌所受的橫向力減小，絕大多數(shù)輪對以蠕滑導(dǎo)向通過曲線，輪軌沖角也較小，這種情況的鋼軌頭部側(cè)磨指數(shù)比標準軌底坡的對應(yīng)值減小了近一半，與上股鋼軌加大軌底坡的對應(yīng)值相差數(shù)倍，有效減緩鋼軌軌頭的側(cè)磨。

未使用楔形膠墊前，在小半徑曲線上，造成外軌嚴重側(cè)磨，內(nèi)軌嚴重壓潰，按照《鐵路線路修理規(guī)則》規(guī)定，曲線上下股鋼軌必須全部更換。采用楔型膠墊調(diào)整軌底坡后，效果明顯，曲線下股鋼軌在既有線中沒有壓潰受損現(xiàn)象，鋼軌正常使用，曲線上股鋼軌磨耗減輕。采用楔形膠墊調(diào)整軌底坡后，可延長鋼軌使用壽命3年以上。

2.2安裝輪軌潤滑裝置，降低輪軌磨耗。

潤滑對鋼軌減磨起著十分重要的作用。我國《鐵路節(jié)能技術(shù)政策》中強調(diào)指出:內(nèi)燃機車要加裝新型輪軌自動潤滑裝置,減少輪軌磨耗和阻力,降低機車能耗。

濟南鐵路局科研所已研制出固體潤滑棒，使用效果良好，該潤滑棒的固定架安裝在轉(zhuǎn)向架上，用彈簧裝置將潤滑棒頂向輪緣，當車輪轉(zhuǎn)動時，潤滑劑就涂到輪緣上，這樣可以使輪緣與鋼軌頭側(cè)面的摩擦系數(shù)降低到0.06，從而達到降低輪軌磨耗的目的。而且這種潤滑棒不會引起車輪踏面與軌面的污染。目前這種潤滑棒被各國的地鐵廣泛采用。

以2015年機務(wù)段為例,就安裝碳棒潤滑裝置取得了較好的效果。該段機車在安裝了輪軌潤滑裝置后,除機車因車輪和鋼軌壽命延長，產(chǎn)生的巨大社會效益和經(jīng)濟效益之外,每臺機車每年可節(jié)省旋輪(或換輪)費用1萬元，延長鋼軌使用壽命1至2年。

安裝輪軌自動潤滑裝置,不但可以減緩輪緣的磨耗,而且經(jīng)濟效益十分可觀。

3曲線磨耗鋼軌調(diào)邊再利用技術(shù)和線路設(shè)備修理標準

工務(wù)部門深挖內(nèi)潛，進行小改小革活動，以提質(zhì)、降本、增效以及推進精細化管理。從曲線上換下來的磨耗超限鋼軌，及時回收集中，按《鐵道舊軌使用和整修技術(shù)條件》（附表）的規(guī)定分類、劃分等級與整修后，用于采煤沉陷區(qū)線路中，次要線路的改造、升級中和處于因長期制動地段鋼軌重傷的既有線路中調(diào)邊再利用。

附表 ?曲線磨耗再用軌的分級及技術(shù)條件

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鐵路線路換軌施工應(yīng)嚴格執(zhí)行《鐵路線路修理規(guī)則》，按要求達到線路設(shè)備修理標準中的線路軌道靜態(tài)幾何尺寸容許偏差管理值的規(guī)定，滿足列車安全運營條件。

4減緩曲線鋼軌磨耗的合理化建議

對目前已被證實具有良好減磨效果的措施,應(yīng)進一步加大推廣應(yīng)用力度。例如:引進高強度耐磨鋼軌，開發(fā)新型閘瓦,徑向轉(zhuǎn)向架等，進而達到節(jié)能、降耗和增效的目的。

5使用磨耗鋼軌調(diào)邊再利用技術(shù)的經(jīng)濟效益

近年把滿足技術(shù)條件的閑置磨耗鋼軌按類型先后鋪設(shè)到了正線、站線、到發(fā)線等處的線路養(yǎng)護和維修中，使其得到廣泛使用。不僅延長了鋼軌使用壽命，減少了資源浪費，也為企業(yè)節(jié)省大量資金。

將施荒地站臺上行線的直線段達到重傷的50kg/m鋼軌，采用同類型滿足技術(shù)條件的磨耗鋼軌進行調(diào)邊使用，更換鋼軌全長600m。

將會讓站北聯(lián)曲線短軌及接頭傷損超限的50kg/m鋼軌，采用25m長滿足技術(shù)條件的同類型磨耗鋼軌進行調(diào)邊使用，更換鋼軌全長675m。

三家子北聯(lián)沉區(qū)、會讓站沉區(qū)、小康三連橋沉區(qū)、曉南站沉區(qū)、大隆站沉區(qū)、孤榆樹站沉區(qū)因礦井采煤沉區(qū)線路下沉，為防止沉區(qū)鋼軌軌縫擠瞎和拉大，發(fā)生安全事故。采用滿足技術(shù)條件的同類型磨耗鋼軌進行調(diào)整軌縫，加工鋼軌共計6750m，并按《鐵路線路維修規(guī)則》規(guī)定線路上個別插入短軌，在正線上不得短于6m。

對躍進溝、工人街、姜家、梁家站內(nèi)、機務(wù)段、西崗子、四家子糧庫、調(diào)隆路等20座道口采用滿足技術(shù)條件25m長50kg/m的磨耗鋼軌加工安裝護軌，共計550m。

對遼河屯橋、中央干渠橋、蛇山溝橋、郝家溝橋、太平山后橋、平山前橋、新開河橋、調(diào)兵山立交橋、黃花嶺村橋等18座橋梁采用滿足技術(shù)條件25m長50kg/m的磨耗鋼軌加工安裝護軌，共計375m。

對大隆南牽出線、大平西牽出線、法庫站5線既有線路延長線路，滿足裝、卸車條件，采用滿足技術(shù)條件25m長50kg/m的磨耗鋼軌鋪設(shè)線路共計1550m。

以上采用磨耗鋼軌型號為50kg/m，按2019年新鋼軌的市場采購價格為5860元/t，工務(wù)部門采用滿足技術(shù)條件的曲線磨耗鋼軌調(diào)邊再利用技術(shù)，50kg/m鋼軌按每m質(zhì)量為51.514kg計算，節(jié)省新進鋼軌540.897t，則節(jié)省材料費用合計3169656元。

6采用整治措施和磨耗鋼軌調(diào)邊再利用技術(shù)的應(yīng)用前景

經(jīng)整治，曲線鋼軌磨耗得到了有效控制。采用磨耗鋼軌調(diào)邊再利用后，不僅延長鋼軌使用壽命，也減少了新鋼軌材料費用的支出，給企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益。同時，線路幾何尺寸達到了技術(shù)標準，線路質(zhì)量也明顯提高，機車運行安全平穩(wěn)，保證了鐵路運輸安全。為今后的節(jié)支降耗工作和磨耗鋼軌再利用技術(shù)的提高和推廣使用打下穩(wěn)定基礎(chǔ)。

作者簡介：馬? 林（1967-）男，工程師。1989年畢業(yè)于西南交通大學(xué)鐵道工程專業(yè)，現(xiàn)任鐵路運輸部工務(wù)段段長。聯(lián)系電話：15141019366。