浅谈钢轨接头病害原因及整治措施

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浅谈钢轨接头病害原因及整治措施【摘要】：文章总结了钢轨接头痛害的形成原因，阐明了接头痛害的类型，从维修养护的角度说明了整治措施，对生产实践具有一定的指导意义。【关键词】：钢轨接头；病害原因；整治措施随着列车提速、重载和行车密度的不断加大，对轨下基础设备提出了更加严峻的考验，特别是对无缝线路钢轨接头破坏的能力更大。虽然近几年我国大力铺设无缝线路，但由于受条件限制，在许多情况下普通线路仍然存在，特别是在既有线上较多。普通线路的钢轨存在着大量的接头病害。据调查，对于12.5m钢轨线路，几乎1／3的维修工作在接头处。接头病害的产生和发展，时刻困扰着我们的线路维修工作。因此，搞好钢轨接头养护，控制接头病害的发生和发展，根治接头病害，是一项非常重要的课题。钢轨接头是线路的薄弱环节之一，由于钢轨接头的存在是先天不足，当车轮通过钢轨接头时，产生剧烈冲击和振动，造成低接头、钢轨鞍形磨耗、钢轨伤损、夹板弯曲或断裂、混凝土枕损坏或破裂、道床板结、溜坍、翻浆冒泥等钢轨接头病害的发生，其最根本的原因在于钢轨接头存在轨道结构上的不连续和轨面的不平顺，这就导致轮轨之间产生较大的附加动力 的作用。接头对行车的平稳性影响最大，更严重的是接头伤损的破坏直接危及行车的安全，因而需要投入大量的线路维修工作。因此，及时发现钢轨接头病害，摸清其发生的规律，分析钢轨接头病害产生的原因，并提出整治措施，这对养护维修工作是极为重要的。1钢轨接头病害产生的原因钢轨接头是轨道的薄弱环节，它破坏了线路的整体性，加剧了机车车辆与线路相互的动力作用，造成轨道部件折损、整体结构几何变形及轨道养护维修工作量的增多，是病害集中之处，也是养路工作重点所在。产生钢轨接头病害的原因是多方面的，主要是因为接头本身的结构破坏了钢轨的整体性，列车通过时引起较大的冲击动力从而导致线路病害的发生。1．1钢轨接头受力较大。钢轨接头受到较大的破坏力这是由它本身的特点所决定的，因为接头破坏了钢轨的整体性，使列车通过时产生较其他部分更大的挠度。这种情况犹如线路上出现一段很短的轨道不平顺，引起较大的冲击力。轨道结构的不连续性是钢轨接头的轨缝与钢轨整体相比，夹板的强度、刚度的不足所造成的钢轨接头结构上的薄弱，破坏了轨条在纵向的连续性。钢轨接头结构上的不平顺性主要表现在接头轨缝。车轮压低钢轨的送轮端时，钢轨的迎轮端有抬高趋势， 形成台阶。荷载作用下钢轨接头处的挠曲不是连续曲线，而是折线。轨缝、台阶、折角同时将产生轮轨冲击，从而增大接头处的附加动力。钢轨接头结构上的不平顺主要是接头轨缝，轨缝愈大，台阶愈大，折角愈大，轮轨间的冲击愈大。轨面在接头区的不均匀磨耗是轨面不平顺的另一种形式。钢轨接头在结构上的不连续和轨面不平顺是接头病害的主要原因。1．2线路维修养护不良。作用于接头上的较大破坏力，导致线路病害的发生，增加养护维修工作的困难。钢轨接头夹板的强度、刚度的不足会造成钢轨接头结构薄弱，而接头养护维修工作中，接头螺栓扭矩不足、接头轨枕扣件不密靠等因素，加大了轨道结构的不连续性。维修养护不当或质量不好，更增加冲击动力对接头的破坏作用。由此造成接头破坏力增加和接头病害扩大的恶性循环。因此，接头维修养护的首要任务是加强接头强度、刚度，减少冲击动力，防止接头破坏而引起接头冲击动力加大。接头冲击动力加大的过程主要有三个因素：轨缝、台阶和折角。由于这种结构不平顺的存在，车轮从一根钢轨转到另一根钢轨时，出现瞬时的悬空，产生碰撞现象，轨缝越大，冲击振动越大，从而增大接头处的附加动力。因此，车轮通过接头时所产生的冲击动力过程，与车轮通过一段很短的轨道不平顺所引起的冲击力过程是一致的。由于接头破坏了钢轨的整体性，我们可以把接头看成是线路上先天性的不平顺。这种不平顺是潜在的， 只是在车轮通过时才出现，车轮通过以后便不存在了。即使是良好的接头，这种不平顺也是存在的。2钢轨接头病害的类型2．1钢轨端部的鞍形磨耗磨耗深度一般为2．5～6mm，长度一般为200～380mm，在铺设混凝土轨枕的地段比较明显，发展也较快。2．2低接头(或打塌)这种病害一般均发生在捣固不良地段，尤以曲线下股比较多见。2．3钢轨破损主要是淬火区钢轨顶面剥落、掉块和螺栓孔裂纹。这类病害多数发生在淬火层分界处和轨端，以曲线上多见。2．4夹板弯曲或断裂主要是顶部中央出现细小裂纹，以后逐渐扩大。2．5混凝土轨枕破裂主要发生在轨下断面。2．6道床板结、溜坍，翻浆冒泥前者主要发生在铺设混凝土轨枕并有鞍形磨耗的地段。2．7接头处吊板、暗坑由于捣固不良和维修养护不及时，使接头出现吊板、暗坑，列车通过时，有空 吊板、暗坑的地方下沉就大，将引起列车的剧烈振动，久而久之形成低接头，对线路的不平顺起附加作用。2．8接头处的轨缝过大接头由于本身存在结构不平顺，即轨缝、台阶、折角等三个方面，由于这种结构不平顺的存在，车轮从一根钢轨转到另一根钢轨时，出现瞬时的悬空，产生碰撞现象，轨缝越大，冲击振动越大，从而增大接头处的附加动力。2．9接头错牙和接头方向不顺由于接头本身存在结构不平顺，使接头处往往有冲击力发生，在冲击力的作用下，钢轨端部顶面产生塑性变形。由于淬火区与未淬火区的硬度不同，在接头处的两根钢轨高低错牙，形成附加的不平顺。接头方向不顺，列车通过时，加剧了接头的破坏，久而久之，形成轨距不顺，致使鱼尾板及螺栓变形或断裂。3钢轨接头病害的整治措施根据接头的构造特点，从提高接头的整体性和平顺性人手，采取综合整治的措施。钢轨接头的养护及病害整治可以从以下几个方面着手：3．1加强轨缝及接头零部件的养护钢轨接头存在轨缝是接头病害产生和发展的根本原因，在规范要求的前提下，限定并控制轨缝是线路接头维修养护的重要内容，一旦出现大轨缝和连续瞎缝时，要及时进行调整使轨缝经常处于良好状态。定期对螺栓进行检查和复 紧，保持接头螺栓扭矩力在规定范围内；夹板和接头螺栓涂油，以缓减列车的冲击破坏作用；作好轨枕、扣件和加强道床的养护。接头轨端顶面应进行倒棱，一旦出现顶端肥边，要及时进行打磨处理，以防顶死引起揭盖掉块。3．2合理起道捣固作业。由于钢轨接头在列车反复冲击荷载作用下，接头处道床应力和振动加速度远远高于非接头部位，残余变形积累加剧：为了提高抵抗冲击的能力，接头道床应有良好的捣固质量。3．2．1加强捣固作业。捣固前要先拧紧接头夹板螺栓和轨枕扣件螺栓，以加强接头的整体性和防止捣固后有空吊板；打撬塞时，应打在靠接头的两根轨枕的枕头一侧，以防止扭断轨枕和来车时压伤轨枕、钢轨和夹板；轨底捣固必须加强，机械捣固应增加轨底部位的捣固时间；捣固顺序以小腰向接头捣固，促使道碴向接头挤紧，既能防止低接头，又能消除高小腰或小腰空吊板。3．2．2起道作业。接头起道应该将轨面抬平，然后进行捣固，切忌抬高接头，形成鼓包，造成人为的轨道不平顺，加大列车冲击力。3．2．3夯拍道床作业。列车运行时，使枕底道碴挤压、振动，并向轨枕盒和轨枕头挤出，为了提高接头线路的稳定性和保持轨底捣固的效果，应对接头轨枕盒和轨枕头的道床夯实。 3．3整治接头部位的道床混凝土枕线路道床病害主要是道床不清洁引起的板结和翻浆冒泥，钢轨接头部位比非钢轨接头更为严重。钢轨接头道床板结和翻浆冒泥出现以后，不仅承载能力显著降低，而且线路刚度大为提高，不能吸收轨道的振动，减振、隔振性能降低，线路的残余变形及各种病害发展加剧。整治钢轨接头道床病害，恢复道床弹性，主要有以下措施：清筛道床；更换磨圆道碴等。3．4整修轨面轨端不均匀磨耗和掉块、擦伤是钢轨接头在运输中引起机车车辆的巨大附加冲击，使线路变形加剧，轨枕发生裂纹，扣件损坏，道床板结，不仅缩短了轨道各部件的使用寿命，而且对增大接头的维修养护工作量也有直接关系。必须及时对接头轨面进行修理、打磨和焊补。使用钢轨打磨机对鞍形接头进行打磨，是消灭接头不平顺的有效办法。使用碗形砂轮研磨时，先研磨中部到要求深度，再向两端侧研磨，最后整修圆弧。使用平形砂轮研磨时，可从一侧向另一侧来回进行研磨。研磨后轨面高度相当于小腰部位的钢轨高度。用1m直尺检查，要求达到平整、均匀。3．5改善轨下垫层弹性轨下垫层弹性经多年运输 ，橡胶垫板会逐步硬化，特别是接头部位的垫板在强大冲击力的作用下，弹性逐步减少。应及时更换接头区4根轨枕的垫板，以恢复轨道结构的良好弹性。3．6加强接头捣固，保持道床饱满并加以夯实及时更换接头处的失效轨枕，接头处相邻的两根轨枕应同时更换，以保持支承条件一致。3．7及时清筛接头范围内的道床，更换接头处的道碴，以免造成板结，失去弹性，或引起翻浆冒泥，造成显著的不平顺。3．8及时消灭轨头高低、左右错牙，可采用液压直轨器矫直接头小硬弯，上紧接头螺栓，达到规定扭力矩力，保持接头坚固。对于接头错牙，在日常维修养护、单根抽换钢轨或成段更换再用轨时要特别引起重视，使其上下、左右均不得超过0.5mm，保持接头处的方向顺直，轨距均匀可采用起、改、弯的方法整治，坚持每月在定期拨道中，首先要拨好接头、小腰，拨不好则用改的方法既改轨距，兼顾方向，属硬弯则拆开接头用弯轨器矫直。3．9用上弯夹板整治低接头或枕底下垫胶垫整治低接头。上弯夹板的上弯量以2～4mm为宜。当换上弯夹板后，接头处2～6根轨枕范围内轨面抬高，容易出现空吊板及螺栓松动，因此应加强捣固，拧紧螺栓。利用特制的枕底大胶垫整治低接头，效果显著。翻浆冒泥接头先要进行清筛，枕底稳定后方可垫入。特制大胶垫垫入一年后必须撤出，重新 捣固好。3．10拧紧轨枕扣件，更换失效轨底大胶垫，整修木枕轨底坡，使之保持1：40的轨底坡。3．11根据支嘴程度，适当增加外股道床宽度，并分层次夯拍道床，增加道床阻力。调换支嘴处里外口夹板，利用夹板的反弯控制接头支嘴，同时拨道作业中，对支嘴接头只能压不能挑。如必须上挑时，要用拨动小腰带动接头的方法，不要直接拨动接头防止支嘴扩大。3．12在接头吊板暗坑严重处所采用起道捣固的方法进行整治。一般起道高度≥30mm。捣周时多串轻捣，防止砸碎石碴。一般要捣6根轨枕，捣八面20～24镐，小腰也应串镐，捣紧捣实。3．13加强轨缝和接头部位零部件的养护，保持合理的轨缝值，定期检查螺栓和扣件扭矩力，进行起道捣固作业，整治道床板结和翻浆冒泥，轨面打磨和焊补整修、改善轨下垫层弹性等综合整治措施，能够有效控制接头病害的产生和发展。结束语钢轨接头病害种类很多，造成病害的原因也很复杂，而且相互关联，互相影响，因此，搞好接头维修养护必须坚持“预防为主、防治结合”的原则，在现有标准结构的基础上， 针对接头病害发生与发展的原因，采用综合整治的措施，将接头处轨道的变形及其发展速度控制在最低限度。参考文献1铁道部工务局《铁路工务技术手册》2000年出版2铁道部昆明铁路局《米轨铁路线路修理规则》2007年出版3铁道部昆明铁路局《工务系统线路工》2008年10月出版