站场咽喉道岔病害分析及加强措施研究

发布时间：2016-05-09 06:49

1 绪论

1.1 研究背景
目前我国经济正处于飞速发展的阶段，铁路担负着货运和客运两大运输任务，也是我国国民经济的大动脉。至 1997 年以来，我国铁路已实现了六次大提速，随着既有线的不断提速，列车运行速度也在大幅度提高，随之而来，铁路运输的安全性就显得非常重要，而道岔作为轨道的一个主要部分，由于其结构复杂、使用寿命短，维修工作量大等特点，与曲线、钢轨接头一起，并称为铁路轨道的三大薄弱环节。 咽喉道岔是一个站场的重要组成，作为进出站列车的“必经之路”，承担着比其他位置道岔更多频次的列车冲击和碾压，其病害种类多，发展快、维修周期短，再加上的咽喉道岔申请维修天窗点十分困难，要想对病害进行一次彻底的整治非常不易，维修工作跟不上，造成道岔部分部件使用寿命缩短，恶化了道岔的技术状态，严重时还可能危及行车安全。因此，研究如何使道岔的技术特性处于一个平稳的状态，以满足铁路运输发展的要求，是十分有必要的。 
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1.2 国内外道岔技术发展现状

1.2.1 德国道岔发展现状
德国铁路的设计思想是尽可能降低投入运营后的日常养护维修成本和减少养护维修对运输产生的影响，线路最正常使用寿命为 20-30 年。干线铁路大部分为无缝线路，客货列车运行速度接近，车辆设备先进，列车对轨道的冲击力较小，从而延长了整个轨道结构的使用寿命。[10] 德国铁路约有道岔 13 万组，大部分为单开道岔，同时也根据需要设置复式交分、对称道岔等，道岔轨型为 UIC60、S54、S49 及 P65 等几种，道岔直向过岔速度低于区间行车速度的现象几乎没有，其做法主要是通过加长道岔全长、尖轨、辙叉及导曲线半径的方法来提高列车过岔速度。 采用弹性扣件、加宽混凝土岔枕、加大混凝土岔枕铺设范围、岔区钢轨无缝化等方法强化道岔结构强度。[4]通过计算机模拟列车经过道岔的最佳轮轨关系，用以确定最合适的叉心断面尺寸，减少列车对道岔的破坏。 既有线使用的道岔，直向通过速度≤160km/h，铺设较多的是 EWS49、UIC60、S54、P65 型钢轨，道岔的主要型号及导曲线半径是：9 号道岔导曲线半径 300m，12 号道岔导曲线半径 500 m,14 号道岔导曲线半径 760 m，18 号道岔导曲线半径 1200 m。 道岔尖轨比我国的长，而且采取焊接的形式与导轨连接，我国 60 钢轨 12 号道岔切线型曲线尖轨长度为 11.3m，而德国铁路道岔同类的尖轨长度为 16.923m。尖轨跟部采用了优于我国间隔铁的限位器。 德国道岔辙叉采用特种断面钢轨组合拼焊或锻制叉心，两肢对焊的结构形式，其特点是叉心部分通过热处理提高踏面强度，如表 1.1。从上表可以看出，德国道岔辙叉踏面极限强度较我国的高锰钢辙叉提高 70％～90％，硬度加大了近 1 倍，通过加强辙叉踏面的极限强度及硬度，进而延长辙叉的使用寿命。1986年德国在布茨巴赫站正线铺设UIC60-12号钢轨组合拼焊式辙叉道岔，从1986年至 1995 年 9 年期间，累计通过总重 210～270Mt，叉心踏面磨耗近 1.5mm,无任何其他伤损，状态良好。 德国对铁路道岔区的钢轨接头全部进行无缝化处理，大大减少列车冲击带来的振动破坏，道岔扣件采用与区间一致的弹性扣件，护轨部分采用轨撑与垫板一体铸造的部件，大大的减少了道岔的零部件，再加上岔枕断面大，受力均匀，故工务部门除了定期的捣固作业外，几乎无任何零配件的养护工作，只负责日常的检查。 德国铁路时速小于 160km/h 以下的道岔主要采用钢轨组合固定式辙叉。辙叉材质与区间相同，并纳入超长无缝线路之中，使用中并没有像我国高锰钢辙叉常见的早期断裂、折损等问题，实现了道岔维修周期与线路维修。  
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2 玉林站道岔病害调查及原因分析

2.1 玉林站基本情况
如图 2.1，玉林站位于广西壮族自治区玉林市玉州区境内，地处桂东南经济中心，玉林站按技术性质为区段站，按业务性质为营业站（客货运站），，按查定等级为一等站，是黎湛线中段的区段站，有调车机三台，担负黎塘、湛江、茂名、贺州四个方向部分货物列车的解编、客货列车到发和车站作业车的取送任务。业务特点为吸纳玉林地区及梧州、广东部分地区货源，特点是卸大于装，到达的货物以粮食、农副产品、煤为主。日均发送旅客列车 38 列，货车 154 列，日均接发旅客人数 8941 人，行包 1129 件，日发送货物 1525 吨。中心里程位于黎湛线自黎塘站起 144km651m 处，站内共铺设有道岔 141，股道 90 个，均由南宁铁路局玉林工务段负责养护维修。道岔及线路设备基本情况详见以下表 2.1～表 2.3。由以上图表可知，玉林站设备陈旧，老旧道岔较多，几乎 94％的道岔设备服役时间在 10 年以上，由于道岔部件老化严重，在铁路运量不断增长的情况下，道岔病害种类多，而且变化快，仅仅是每个月检查发现的超出《铁路线路维修规则》规定的轨道静态几何尺寸容许偏差管理值经常保养标准和临时补修标准的病害，养护工区都无法完全进行彻底的整治，导致设备状态不断恶化，严重危及行车安全。 
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2.2 玉林站道岔设备病害调查分析

按照《铁路线路修理规则》（铁运【2006】14 号）规定的轨道静态几何尺寸容许偏差管理值经常保养标准和临时补修标准，2014 年全年在玉林站检查出来的病害就多达2053 处，其中道岔 1149 处，占了全面病害的 49％，道岔病害具体情况详见图 2.2、表2.4 和表 2.5。从上述两个统计表格中可以看出，2014 年全年玉林站道岔病害数量，在总体呈上升趋势的，其中，病害主要构成以道岔轨距超限为主，三角坑病害次之，二者占了全面病害总数的 57％。在病害的分布上，主要是到发线道岔产生的病害较多，整个玉林站到发线道岔发现的病害就占了全部病害的 40％，平均每组 11 处病害。 

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3  玉林站 126 号岔位道岔病害调查及原因分析 ........ 21
3.1  玉林站 126 号岔位道岔基本情况 ......... 21
3.2 玉林站 126 号岔位道岔混凝土岔枕挡肩病害调查 .... 23
3.3  病害形成原因分析 ......... 27
4  养护维修建议 .... 32
4.1  基床封闭施工 ......... 32
4.2  道岔轨距加固方案 ......... 35
4.3  日常养护维修 ......... 36
5  导曲线上股混凝土岔枕挡肩改进的研究 ........ 39
5.1  承轨槽加固设计 ..... 39
5.2  仿真计算 ......... 42

5 导曲线上股混凝土岔枕挡肩改进的研究

5.1 承轨槽加固设计
根据现场对 126 号道岔导曲线上股挡破损情况调查发现，几乎所有导曲线上股承轨槽的破损挡肩的尼龙座都存在不同程度的压溃现象，从而导致列车的冲击力直接作用在挡肩上而造成挡肩破损，导致轨距块与挡肩之间，轨距挡板与轨距块之间出现缝隙，在加上列车车轮的冲击，导致轨距超限。 综合上述的调查结果，研制一种安装在承轨槽上的附属结构，使其具有良好的抗压能力，而且安装、拆解便捷，方便现场使用和维修。按照上述要求，可在承轨槽上设置一块铁垫板，铁垫板厚度为 5mm,垫板材料采用 Q235 钢，铁垫板两侧挡肩与轨枕挡肩靠贴，保持弧形轨距块和轨距挡板，安装时锚固螺栓穿过铁垫板螺孔，弧形轨距块与轨枕挡肩之间为铁垫板挡肩，这样从弹条传递过来的轮轨垂直力通过铁垫板分布作用在轨枕上，轮轨横向力通过弧形轨距块作用在铁垫板挡肩上，再分布作用在轨枕挡肩上。 因此，轮轨横向力不直接作用在轨枕挡肩上，通过铁垫板挡肩，作用在轨枕挡肩的横向力要小得多，起到保护挡肩、延长挡肩使用寿命的效果。
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结论

（1）通过对 2014 年全年玉林站道岔的病害进行统计分析，发现病害主要集中在玉林站南端和北端的咽喉道岔区，咽喉道岔区中病害最多的是 126 号岔位道岔，139 号岔位道岔次之。通过对比，选取具有代表性的 126 号岔位道岔进行现场调查分析。 
（2）通过对 126 号岔位道岔检查发现的病害进行分析，发现该组道岔的病害主要是以轨距超限和三角坑的超限为主，病害产生的部位集中在道岔转辙部分和导曲线部分，现场调查发现病害产生主要是由于道岔基床翻浆冒泥严重、扣板离缝多和道岔导曲线上股承轨槽挡肩破损造成。 
（3）对 126 号岔位道岔的病害形成原因进行分析，发现病害形成的原因主要有两方面：一是道岔所处的铺设位置不合理，造成侧股行车多过直股行车；二是道岔的维护工作不到位，首先是没有按照规定的周期进行维修保养，其次对零配件的养护工作和对道岔基床的维修工作不到位。 
（4）针对 126 号岔位道岔存在的基床翻浆冒泥的病害，提出进行更换道碴和基床封闭的施工方案。更换的道碴为一级道碴，更换道碴的厚度为 35cm，卸碴前先铺设底部砂垫层，砂垫层厚度为 10cm。在道岔范围内每隔 5m 分别铺设一条透水管,透水管坡度不得少于 3‰，透水管埋设在道岔岔枕盒中间底部砂垫层内，穿过 130 号道岔底部连接到既有的排水沟之中。对道岔轨距易变化的转辙部分和导曲线部分加装轨距拉杆进行补强，道岔转辙部分从前顺坡接头开始安装，每隔 2 孔岔枕安装一根轨距杆。
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参考文献(略)

本文编号：43117