铁路的病害及维修.doc

铁路的病害及维修 摘 要 铁路线路设备是铁路运输业的基础设备。经常保持线路设备完整和质量均衡，是列车能以规定速度安全、平稳和不问断地运行，并能延长设备的使用寿命。合理养护铁路线路，及时有效的预防和整治设备病害，为实现铁路跨越式发展，确保线路质量是工务部门每一位员工应尽的职责。本文对重载铁路线路设备的现状、病害产生原因进行了分析，并提出了重载铁路轨道病害整治的养护方法。当前铁路改革与日俱进,高速列车的运行为人民带来了极大方便。随着列车的提速,重载运行和铁路行车密度不断增大,给列车运行基础部分带来严峻考验,尤其是钢轨接头病害造成轨道不平顺、列车高速导致运行不平稳及旅客的乘车舒适度不高,严重影响行车安全。因此，合理养护铁路线路，及时有效的分析、预防和整治设备病害，对提高铁路线路抵抗灾害的能力、实现铁路跨越式发展，确保铁路线路质量是保障铁路运输安全的必要。 关 键 词：重载铁路、病害、维修、养护 前言 铁路线路常年裸露在大自然中，由于机车车辆的动力作用和自然条件对线路的影响，轨道几何尺 寸不断发生变化。加之路基、道床随时发生变形，线路设备不断机械磨损，计划维修、紧急补修和重点整治比例安排的不合理，维修方法不当，以及周期性的大、中修工作未能够及时进行，因而对铁路线路造成诸多病害。铁路线路养护的基本任务就是通过对线路的系统检查，及时发现线路上的一切不符合技术标准的现象和病害，并查清其原因，以便合理地计划和组织线路的养护作业，消除病害和缩小病害影响，使线路处于完好状态，保证列车按照规定的速度，平稳、安全的运行。 一、线路爬行病害原因及预防方法 列车车轮沿钢轨运行时,产生竖直力、横向力、纵向水平力。由于纵向力的作用,使钢轨沿着轨枕或轨道框架沿着道床顶面纵向移动,这种现象称为线路爬行,使钢轨产生爬行的纵向力称为爬行力。 出现线路爬行的主要原因有：钢轨在动荷载下的挠曲、列车运行的纵向力、钢轨温度变化、车轮在接头处撞击钢轨、列车制动等。当线路上防爬设备不足，扣件的扣压力及道床纵向阻力不够时就会加剧线路爬行。 防止线路爬行的措施主要是增加线路纵向阻力。加强轨枕与道床间的防爬阻力，方法是保持道床的标准断面，做到轨枕底下道碴厚度足够、轨枕盒内道碴丰满、轨枕两端碴肩够宽、加强捣固、保持线路平顺、夯实道床。为了增加钢轨与夹板之间，垫板与轨枕之间的阻力，应及时拧紧螺栓，拧紧扣件。对于失效的扣件应及时更换和整修。 二、钢轨接头病害产生原因及整治措施 钢轨接头是线路的薄弱环节，混凝土轨枕线路更为严重。接头病害产生之后，又进一步加剧机车车轮对线路的破坏作用，使病害发展变化加速。在钢轨、道床和路基状态基本相同的情况下，混凝土轨枕接头比木枕接头变化快，各类接头病害产生周期短，发展迅速。如不从根本上整治病害，接头就很难维持正常工作状态，影响铁路运营。 造成钢轨接头上下、左右错牙的主要原因：一是更换新钢轨，新旧钢轨存在高差；二是接头夹板一端有磨耗，使两钢轨轨端产生“台阶”；造成钢轨接头左右错牙的主要原因，一是接头螺栓松动，二是钢轨存在硬弯。接头螺栓要达到应有扭力矩，使用加铁片或弯制夹板整治左右、上下接头错牙，轨缝最好应保持在8mm以内。 三、道岔病害 道岔是把一条轨道分支为两条或两条以上的轨道设备。道岔构造复杂，零件较多，过车频繁，技术标准要求高，是轨道设备的薄弱环节之一，易于磨损变形，产生各种病害。道岔质量的好坏，直接影响行车安全。因此道岔养护维修的首要任务是预防发生病害，经常保持其状态良好，各部尺寸符合要求，零件齐全发挥作用，延长道岔使用寿命，保证道岔完好。 (1)道岔方向不良 造成道岔方向不良病害的原因主要由于养护维修部彻底。在经常维修中，只顾道岔本身，随弯就弯，不考虑前后线路接续情况，有的铺设道岔时，位置不正确，其方向靠道钉把持，列车通过后，轨距、方向保持不住，加之各部连结零件不好，尺寸不符、道钉失效，轨撑、滑床板、跟端连接零件松弛，护轨长度不够，轮缘槽宽度不够，轨距不合等，列车通过时，增加列车的冲击和摇晃，使道岔方向发生变化。 (2)辙叉部分的病害 辙叉部分的病害有：辙叉水平下沉，辙叉方向不良，轨距变化，磨耗严重等。由于叉心通过车轮的次数比上下股钢轨通过的次数多一些，同时由于辙叉存在“有害空间”，车轮从翼轨过渡到叉心时的冲击力很大，加上辙叉体积大，叉心道床不宜捣固，因此往往造成叉心部分木枕弯曲，辙叉下沉，水平不良。 (3)道岔螺钉的病害 由于螺钉所受的横向冲击力大、道岔区导曲线半径小辙叉护轨地段横向冲击较大等原因，列车通 过道岔时尤其是通过辙叉区段时，作用于钢轨的横向力偏大，进而传递给铁垫板以较大的横向冲击，螺栓承受横向力，螺栓同时承受弯曲、拉伸及剪切作用，因此螺栓易折断。组装缺陷,或制造偏差。螺钉长期缺乏养护,松动后拔起造成水汽进入螺孔使螺钉锈蚀。轨枕空吊或者道床弹性不均,在列车动力作用下螺钉受到巨大的向上的抗拔力,这种情况下在列车反复的动力作用下螺钉不断拔起。螺栓扭矩过大时内螺纹易破损。 上述原因导致了螺钉容易失效，岔枕与道岔大垫板的连接被破坏，使大垫板不能牢固的固定在岔枕上，在列车动力作用下岔枕以上结构失去牢固连接，使道岔几何型位难以保证，造成道岔晃车等问题，严重时可能造成钢轨外翻使列车脱轨。 四、铁路轨道病害整治和养护 根据上述轨道结构受力分析，工务部门只能从轨道结构零配件、道床状态、轨枕间距及枕上弹性垫层和钢轨状态等方面做好日常维修和养护工作。 （1）轨道几何尺寸整正是轨道维修和养护的主要内容。据不完全统计，工务部门60％～70％的工作量是轨道几何尺寸整正。轨道的变形与列车的荷载相互影响，列车的重复振动荷载使线路产生变形，线路变形后产生的轨面不平顺致使列车对线路的冲击破坏加剧，尤其是重载铁路，轨道承受的荷载较大，列车运行的密度也大，这种相互影响更大，造成轨道几何尺寸变化频率加快。因此，应加强轨道几何尺寸整正，以减少重载列车对线路的冲击破坏。 （2）轨道结构的联结件应经常保持齐全、有效和良好的技术状态，每年应定期对联结件进行复紧，使其达到规定的扭力矩，从整体上锁定线路，防止夏季钢轨热胀爬行产生胀轨跑道或绝缘损坏，防止冬季冷缩爬行产生轨缝拉大导致拉断钢轨。另外，因运输中粉尘较大，螺栓锈蚀较快，应每年对联结件涂抹长效防锈油脂，防止和减缓锈蚀。 （3）道床是均匀传布荷载、提供轨道纵横向阻力和弹性的重要组成部分，道床状态的好坏与线路技术状态的稳定和维修工作量的大小密切相关。道床整修的目的是使其保持饱满、均匀、清洁、密实和具有良好的弹性。在列车长期振动荷载的反复作用下，道床会出现板 结、弹性下降和切入路基等病害。由于运输中粉尘较大，道床内尘土聚集，下雨时极易形成道砟囊，天气干燥时出现板结。因此，道床的维修工作量很大，一是及时补修时补砟，特别是桥涵两头和路基下沉地段极易出现缺砟病害，补足道砟才能保持道床稳定；二是根据道床板结情况及时进行清筛，恢复道床弹性，良好的弹性是保持轨道几何状态的关键。 （4）轨枕及轨下弹性垫层是日常维修和养护的重点。轨枕主要是对失效轨枕更换和轨枕受力状态改善。轨下弹性垫层是轨道弹性的重要组成部分，对混凝土轨枕承受的荷载起缓冲和减振作用。 （5）钢轨是轨道结构中惟一与车轮接触和直接受力部分，它将车轮的冲击力传给轨枕及轨道，其状态的好坏与运营安全密切相关。因此，应重视钢轨探伤检测，杜绝漏探、漏检。同时，加强钢轨人工检查，发挥线路巡查人员作用，对钢轨伤损进行跟踪检查，及时掌握伤损状况，及时对掉块、擦伤、轨面不平顺等病害进行整治。重载铁路在高密度、大荷载列车的冲击作用下，钢轨的伤损发展非常快，一两天轻伤钢轨有可能发展成重伤钢轨。采用重型钢轨铺设无缝线路是提高钢轨使用寿命的良好途径。 五、 铁路路基的病害及治理 路基是支承轨道和传递列车荷载的建筑物。修筑铁路路基本体、路基防护、加固建筑物、路基支挡建筑物以及路基排水设施的工程，称为铁路路基工程。 路基本体工程路基本体按横断面形式可分为路堤和路堑。路堤是用土石在地面填筑而成的土体，堤顶面为路基面，高于天然地面，两侧为路堤边坡；路堑是将山体开挖成堑，堑底为路基面，低于天然地面，两侧为路堑边坡。此外，在一定条件下也可不经填筑和开挖而直接以天然地面做路基面。 （1）路基本体具有一定的路基面宽度和路基边坡坡度，并要求使用一定的路基填料。路基可能存在的问题是地基承载力不足、地基液化（翻浆）、冒泥、冻害、水害。 解决办法则以地基处理的原则来进行。一般情况就地取土填筑路堤，但有些土石不能用作填料，否则将引起路堤坍滑和变形。特别是路基顶部（包括路基面）直接受到列车动荷载作用的部分，其填料必需严格控制，以免产生翻浆冒泥等路基病害。中国铁路部门将填料按其适用性分为A、B、C、D四级。A级为优质填料，如粗粒无粘性土；B级为良好填料，如细粒含量小于30％的混合土和砂粘土等;C级为限制使用的填料，如细粒含量超过30％的混合土和粉砂等；D级一般为禁止使用的填料,如粘粉土、粘土和有机土等。基床表层应选用A级和B级的填料，若不得不用 C级填料时，填料的液限应不大于32，塑性指数不大于12。日本新干线用的基床填料最大粒径小于75毫米；通过74微米网眼的土占总重的2％～20％；通过420微米网眼的土超过总重的40％；匀质系数大于6；液限小于35,塑性指数小于9。 路基本体施工 路堤基底横向坡度较大时，填筑前应清除草皮或修筑台阶，以保证稳定。路堤应将填料分层填筑，并在控制含水量的条件下辗压到要求的密实度。每层填料厚约 0.3米。辗压可用平辗、羊足辗、自动倾卸车、铲运机、推土机、轮胎辗和震动辗等机具。路堤填筑必须严格控制填筑密度。否则，通车后路基会发生沉陷和局部坍滑，给正常运营带来严重影响。 （2）路堑开挖因土质条件不同而采用不同的施工方法。土质路堑可用挖土机、铲运机等开挖。石质路堑则用爆破技术开挖，特别在石方集中的大工点，常用松动大爆破，一次使石方松碎，便于机械或人工清理。主要问题则在于边坡支护。 目前，大规模的填石路堤已开始采用定向大爆破技术，一次定向爆破就能完成借土填筑路堤的施工任务。但定向大爆破控制不好，会造成路堑部分边坡凸凹不齐，悬石松动，给养护增加困难。采用新的深孔爆破技术，配合预裂和光面爆破技术，可控制路堑的边坡坡度，增加边坡的稳定性。 路基防护加固建筑物工程 为防止土质和风化岩石路基边坡在长期地面径流作用下被破坏所采取的坡面防护措施。对易生长植物的边坡，可采用种草籽、铺草皮或栽种灌木的防护措施。为提高种草效果，可采用塑料薄膜和草籽掺化肥法。对不易生长植物和陡峭的边坡，可采用修筑砌石护坡、护墙、三合土捶面等防护措施，其中锚杆喷射混凝土护墙采用较多。对河流冲刷的路基，一般采用加固、抛石和石笼等防冲刷措施，也采用潜坝、顺坝、挑水坝等导流建筑物，以疏导河水流向，减轻河水对坡岸的直接冲刷。中国还采用水下桩排防护傍岸集中冲刷。 路基支挡建筑物工程 为保证山区铁路路基和山坡的稳定,以及为减少城市附近铁路路基用地,在路堤坡脚或路堑边坡处修建的支挡建筑物。最常见的是干砌片石垛、重力式圬工挡墙和钢筋混凝土半重力式挡墙。1966年中国在贵昆铁路和成昆铁路一些地段，采用了修筑桩排架挡墙和挖孔桩等措施，稳定路堤和防止山坡变形。此外,成昆铁路还成功地采用了托盘式挡墙。近年来,各国普遍采用一些轻型的新支挡结构,可充分利用地形,减少圬土量，提高施工机械化程度。其中主要有以下两种。 锚杆挡墙 由钢筋混凝土支柱和挡板组成。支柱采用锚固在岩体中的钢筋或钢丝索拉杆