铁路曲线钢轨磨耗超限后调边的再利用

铁路曲线钢轨磨耗超限后调边的再利用一、创新背景铁路线路设计和铺设时有大量的平面曲线，尤其矿区，受地形地物影响，260公里铁道线路，曲线地段长度约占线路总长度的1/8，其中曲线半径为500m以下的小半径曲线居多。近些年，运输部原有的耗能大、污染大、牵引力小的蒸汽机车已被内燃机车所取代。快速重载的内燃机车提高了运量同时，也加速了小半径曲线钢轨的磨耗。运输部工务段2013年已更换的钢轨，目前在小曲线半径地段侧磨量已普遍达10mm，其中50kg/m钢轨侧磨量为12mm视为轻伤，17mm视为重伤。曲线钢轨平均每年侧磨耗量高达4~5mm。自2003年机车转型后，因曲线钢轨侧磨的数量逐年增加，至今已换轨共计3.17km。按《安全规程》规定，曲线钢轨侧磨后，已全部更换、报废。事实上，经过考察，磨耗超限的钢轨大部分质量都还很好。见于此情况，经过探伤检验，研究对好的钢轨内外股调边再用，相当于一根钢轨使用两次，延长了钢轨的使用寿命，可为企业节省大量材料资金。二、解决问题思路磨耗钢轨调边使用后的安全性和耐久性是实施调边的前提条件，主要包括磨耗钢轨的强度和疲劳性能两个方面。1、磨耗钢轨强度中国铁道科学研究院轨道结构研究室曾在京广线岳阳─罗泊间600m曲线上，测定曲线外股50kg/m钢轨调边使用前后的轨颚应力，测定时钢轨侧面磨耗6.7mm，垂向磨耗2.4mm,货车通过曲线的平均速度65km/h，钢轨调边使用的内外颚平均应力分别为+48Mpa和－52Mpa，换边使用后的内外侧轨颚平均应力分别为+65Mpa,和－47Mpa，轨颚应力值很小，远远小于钢轨的强度极限（880Mpa），调边使用并不影响安全。选择京沪线济南→德州间，下行线320km+120m（半径800m，超高98mm，1995年3月调边，侧面磨耗为11.5mm）和上行线320km+240（半径为800m，超高100mm，1996年4月28日调边，侧末为9.7mm两处，共进行了两次动力测试。实验内容包括列车通过时的轮轨竖向力、横向力、脱轨系数和减载爬轨系数。现场实验结果表明：侧磨量为10~11.5mm的曲线轨道，脱轨系数均小于1，减载爬轨系数也都小于0.6。因此在磨耗钢轨上行车是安全的。2、疲劳性能中国铁道科学研究院轨道结构研究室，对不同程度侧面磨耗钢轨进行了疲劳实验，经对实验结果的回归分析表明，对于60kg/m钢轨，当平均侧磨量小于14.73mm，只要作业在钢轨上的竖向载荷小于267.6kN，横向载荷小于66.2kN，钢轨可以经受无限次疲劳而不破坏。铁法运输部，最大机车车型为“东风5B内燃机车”，在运行状况下，钢轨上的最大横向载荷一般小于138kN，横向载荷小于53kN。可见对与机车运行侧磨量小于14mm的钢轨调边使用后不会发生疲劳破坏。综上研究借鉴，确定对经探伤检验合格的钢轨，实施内外股调边再用技改造方案是可行，且具有较大的应用空间。三、施工方案制定1施工工序1）施工现场调查量取换出旧钢轨或钢轨组的长度，使与准备换入调边使用的磨耗钢轨长度一致。2）施工准备施工计划提报审批后，开展施工准备：选定施工人员、制定技术要求、准备作业材料、机具，选定施工人员到现场的交通工具、防护用品、及施工日期。3）施工作业（1）施工领导人下达封锁或更换命令开始施工。（2）卸掉所要更换钢轨的全部连接零件。拨出旧轨，拨入调边使用的磨耗钢轨。（3）用轨距尺测量好轨距后，拧紧扣板螺栓，安装好防爬设备、轨距杆。（4）遇有方向不良、钢轨硬弯、高低或左右错牙，必须处理。（5）换轨完毕经检查合格后，通知车站值班员撤除防护、开通线路。4）施工注意事项（1）因磨耗钢轨换不进去或轨缝过大，需加工钢轨时，应切割磨耗钢轨，避免造成新轨浪费。（2）轨道电路地段，必须联系电务部门配合施工。2、技术检测施工完后必须进行线路几何尺寸检查（1）轨距，用道尺量取两股钢轨之间的垂直距离为1435mm，误差值为+6，-2。（2）水平，用道尺量取左右两股钢顶面的相对高差。误差值为±4mm。（4）轨向，直线轨向远视顺直，用10米弦量，误差值不超过4mm，曲线轨向方向圆顺，用20米弦量，现场正矢与计划正矢之差不超过4mm。（5）高低，目视高低平顺，前后高差用10m米弦量不超过4mm。四、应用效果此方案于2016年2月开始实施应用至今，共完成50kg/m磨耗超限钢轨再利用共1550米（计79.84吨），2016年钢轨的最低市场采购价格为4300/t。则共节省钢轨材料费：79.84tｘ4300t/元=34.33万元。磨耗超限的钢轨调边再利用后，减少了新钢轨材料费用的支出，给企业带来了良好的经济效益；线路几何尺寸达到了合格标准，线路质量也明显提高，机车运行安全平稳。消灭了安全隐患，保证了铁路运输安全。