鄭 偉

(黑龍江哈鐵工程建設(shè)有限公司，哈爾濱 150001)

鐵道線路作為一種特殊的工程結(jié)構(gòu)物，在使用過(guò)程中，除了存在其特有的一定程度的殘余變形，也會(huì)出現(xiàn)一般工程建筑物所共有的彈性變形、磨耗、破損、腐蝕、臟污、老化等現(xiàn)象。為了保證運(yùn)行質(zhì)量，必須對(duì)線路的老化、磨損以及超限的殘余變形等進(jìn)行事前預(yù)防和事后整治，而這些預(yù)防和整治必定會(huì)占用線路的運(yùn)行時(shí)間，對(duì)運(yùn)輸造成影響。本文從慢行對(duì)行車運(yùn)輸產(chǎn)生的影響和慢行設(shè)置的原因以及相關(guān)處理手段入手，探討在山區(qū)鐵路上如何有效地運(yùn)用現(xiàn)有的資源，將施工和運(yùn)輸?shù)拿芙档阶钚　?/p>

1 天窗、慢行對(duì)運(yùn)輸能力的影響

天窗是指列車運(yùn)行圖中不鋪畫(huà)列車運(yùn)行線或調(diào)整、抽減列車運(yùn)行線為營(yíng)業(yè)線施工、維修作業(yè)預(yù)留的時(shí)間。按用途分為施工天窗和維修天窗。慢行則是各項(xiàng)施工要按規(guī)定控制慢行距離和慢行速度。下面就天窗、慢行在自動(dòng)閉塞區(qū)段、半自動(dòng)閉塞區(qū)段兩種運(yùn)輸組織模式下對(duì)運(yùn)輸能力的影響進(jìn)行分析。

首先對(duì)慢行所造成的時(shí)間延誤進(jìn)行分析：

t慢=(慢行長(zhǎng)度+列車長(zhǎng)度×2) ÷(正常速度-慢行速度)

如果按慢行長(zhǎng)度為2km，列車長(zhǎng)度為800m，正常速度為90km/h，而慢行速度為60km/h、45km/h來(lái)計(jì)算的話，其慢行的延誤時(shí)間大概為8min、5min。

1.1 自動(dòng)閉塞區(qū)段天窗、慢行對(duì)運(yùn)輸能力的影響

(在雙線區(qū)段，按照“其他雙線自動(dòng)閉塞區(qū)段旅客列車追蹤間隔不大于7min、貨車追蹤間隔不大于8min”的規(guī)定，本文取8min為追蹤間隔時(shí)間。)

1.1.1 正常情況下通過(guò)能力

平行運(yùn)行圖通過(guò)能力=一晝夜時(shí)間÷追蹤間隔時(shí)間=1440÷8=180對(duì)

1.1.2 考慮天窗下的通過(guò)能力

(1)維修天窗：90min，平行運(yùn)行圖通過(guò)能力=(一晝夜時(shí)間-圖定天窗時(shí)間)÷(1440-90)÷8=168.75對(duì)

(2)大修天窗：180min，平行運(yùn)行圖通過(guò)能力=(一晝夜時(shí)間-圖定天窗時(shí)間)÷追蹤間隔時(shí)間=(1440-180)÷8=157.5對(duì)

1.1.3 考慮天窗和慢行下的通過(guò)能力

(1)維修天窗：90min，I追=8+5=13min，(t慢=5min)

平行運(yùn)行圖通過(guò)能力=(一晝夜時(shí)間-圖定天窗時(shí)間)÷(1440-90)÷13=103.8對(duì)

(2)大修天窗：180min，I追=8+8=16min，(t慢=8min)

平行運(yùn)行圖通過(guò)能力=(一晝夜時(shí)間-圖定天窗時(shí)間)÷追蹤間隔時(shí)間=(1440-180)÷16=78.75對(duì)

1.2 半自動(dòng)閉塞區(qū)段天窗、慢行對(duì)運(yùn)輸能力的影響

運(yùn)行圖周期：T周=34min，其中：t運(yùn)=13/13，t起=2，t停=2，τ會(huì)=2/2，τ連=4/4，τ不=4/4(此數(shù)據(jù)來(lái)自昆明鐵路局宣威——龍津溝控制區(qū)間，而結(jié)論未分客車、貨車扣除系數(shù))

1.2.1 正常情況下通過(guò)能力

平行運(yùn)行圖通過(guò)能力=一晝夜時(shí)間÷運(yùn)行周期=1440÷34=42.3對(duì)

1.2.2 考慮天窗下的通過(guò)能力

(1)維修天窗：90min，平行運(yùn)行圖通過(guò)能力=(一晝夜時(shí)間-圖定天窗時(shí)間)÷(1440-90)÷34=39.7對(duì)

(2)大修天窗：180min，平行運(yùn)行圖通過(guò)能力=(一晝夜時(shí)間-圖定天窗時(shí)間)÷追蹤間隔時(shí)間=(1440-180)÷34=37對(duì)

1.2.3 考慮天窗和慢行下的通過(guò)能力

(1)維修天窗：90min，T周=34+10=44min，(t慢=5min)

平行運(yùn)行圖通過(guò)能力=(一晝夜時(shí)間-圖定天窗時(shí)間)÷(1440-90)÷44=30對(duì)

(2)大修天窗：180min，T周=34+16=50min，(t慢=8min)

平行運(yùn)行圖通過(guò)能力=(一晝夜時(shí)間-圖定天窗時(shí)間)÷追蹤間隔時(shí)間=(1440-180)÷50=25.2對(duì)

表1通過(guò)能力降低程度表 單位：對(duì)

由表1可知，慢行對(duì)運(yùn)輸能力的影響相對(duì)于天窗來(lái)說(shuō)要大得多，因此在進(jìn)行施工運(yùn)輸協(xié)調(diào)時(shí)有不少調(diào)度對(duì)于給天窗沒(méi)有很大的爭(zhēng)議，而對(duì)于慢行的設(shè)置爭(zhēng)議頗多。

2 慢行設(shè)置的原因

鐵路線路經(jīng)過(guò)清篩、起道、撥道、搗固、整平作業(yè)后，道碴顆粒就會(huì)改變?cè)瓉?lái)的排列位置，重新組合。這樣就會(huì)降低道床的密實(shí)度，使道碴間的相互咬合和道碴與軌枕的接觸狀況均發(fā)生變化,從而導(dǎo)致道床阻力下降。道床阻力的降低,嚴(yán)重影響了軌道的穩(wěn)定性,限制了列車的安全運(yùn)行速度。為此，鐵道部進(jìn)行了提速線路機(jī)械化綜合維修作業(yè)后列車放行速度的研究，分析了大機(jī)維修和清篩作業(yè)后道床阻力的變化規(guī)律。

2.1 大機(jī)維修作業(yè)對(duì)道床阻力的影響

大機(jī)維修搗固后，道床橫向阻力降低約40%,這是由于搗固后道床的孔隙比增大,顆粒與顆粒間的接觸不緊所致；其縱向阻力降低約61%～62%,主要是由于搗固車作業(yè)對(duì)道肩石碴擾動(dòng)較少,道床橫向阻力降低幅度相對(duì)較小。兩項(xiàng)阻力的變化規(guī)律可見(jiàn)表2。

表2維修作業(yè)前后道床阻力變化表 單位：KN/根

同時(shí)，由表2也可知，動(dòng)力穩(wěn)定車作業(yè)后，道床橫向阻力與搗固后的阻力比較增加了8.8%～13.3%，道床縱向阻力與搗固后的阻力比較增加了30.2%，反映出動(dòng)力穩(wěn)定車的壓實(shí)效果較明顯，對(duì)維修后線路迅速恢復(fù)阻力有很大作用。

2.2 大機(jī)清篩作業(yè)對(duì)道床橫向阻力的影響

大機(jī)清篩作業(yè)后,道床橫向阻力降低幅度較大,約為59%～68%,道床縱向阻力降低幅度相對(duì)較小,約為45%～53%，其變化規(guī)律可見(jiàn)表3。

表3大機(jī)清篩作業(yè)前后道床阻力變化表 單位：KN/根

表3顯示出清篩后進(jìn)行大機(jī)搗固和動(dòng)力穩(wěn)定,可以有效地提高道床密實(shí)度及橫向阻力[1]。

綜合表2、表3的數(shù)據(jù)，便可知道為什么在維修、大修之后需要進(jìn)行慢行。同時(shí)動(dòng)力穩(wěn)定車在改變慢行的效用也被展現(xiàn)出來(lái)，下面我們來(lái)介紹動(dòng)力穩(wěn)定車的工作原理。

3 動(dòng)力穩(wěn)定車的工作原理

動(dòng)力穩(wěn)定車可以模擬列車運(yùn)行時(shí)對(duì)軌道產(chǎn)生的壓力和振動(dòng)等綜合作用，使道碴重新排列達(dá)到密實(shí)，并使軌道有控制地均勻下沉，從而迅速提高線路的橫力和道床的整體穩(wěn)定性，降低線路維修作業(yè)后列車限速運(yùn)行的限定條件。其工作原理是用汽缸將兩套穩(wěn)定裝置與軌排成為一體，將其帶輪緣的走行輪，用水平油缸緊靠在兩條鋼軌的內(nèi)側(cè)，用夾鉗油缸把夾鉗輪卡緊在鋼軌的外側(cè)，使穩(wěn)定裝置處于工作狀態(tài)。

工作時(shí)，穩(wěn)定裝置在動(dòng)力穩(wěn)定車的牽引下低速走行。液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)兩激振器高速同步旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生水平振動(dòng)。在水平振動(dòng)力的作用下，軌排也產(chǎn)生水平振動(dòng)，并把振動(dòng)力直接傳遞給道碴。道碴在此力的作用下受迫振動(dòng)，相互移動(dòng)、填充和密實(shí)。與此同時(shí)，位于每條鋼軌同側(cè)的兩只垂直油缸，自動(dòng)地對(duì)每條鋼軌施加所需要的垂直下壓力，使軌道均勻下沉，達(dá)到穩(wěn)定目的。

根據(jù)機(jī)械振動(dòng)原理和振動(dòng)特征，可以得出下列結(jié)論：

(1)穩(wěn)定裝置和軌排的振動(dòng)為簡(jiǎn)諧受迫振動(dòng)。所產(chǎn)生的水平振動(dòng)力直接傳遞給道碴，從而使道碴相互移動(dòng)和填充，達(dá)到密實(shí)的目的。

(2)穩(wěn)定裝置的振幅與偏心塊的偏心距成正比，而與參振質(zhì)量成反比。

(3)增大垂直靜壓力，道碴的振動(dòng)力也隨之增大，道碴的填充和密實(shí)效果將大大提高。

(4)激振器的振動(dòng)頻率增大，激振力也隨之增大，但對(duì)道碴的振動(dòng)力不產(chǎn)生明顯變化。這是因?yàn)榈啦甑鹊恼駝?dòng)力僅取決于道碴表面的靜壓力與軌排和道碴之間的摩擦系數(shù)。一般激振器的振動(dòng)頻率在25～39Hz之間[2]。

由此可知，穩(wěn)定車是利用簡(jiǎn)諧共振的原理來(lái)工作的，那么它會(huì)不會(huì)也走上很多科學(xué)發(fā)明的老路，“成也蕭何敗也蕭何”？《工務(wù)安全規(guī)則》第2.4.8條注明，在線路水平嚴(yán)重不良地段嚴(yán)禁進(jìn)行穩(wěn)定作業(yè)；在技術(shù)狀態(tài)不良的橋梁上嚴(yán)禁進(jìn)行穩(wěn)定作業(yè)。橋梁上的穩(wěn)定作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格控制，必須在橋梁上進(jìn)行穩(wěn)定作業(yè)時(shí)，要制定安全措施。穩(wěn)定裝置要在橋臺(tái)外起振、停振；作業(yè)中設(shè)備管理單位要隨時(shí)觀測(cè)橋梁狀態(tài)，遇異常時(shí)，應(yīng)通知穩(wěn)定車停止作業(yè)。

而在客運(yùn)專線鐵路有碴軌道動(dòng)力穩(wěn)定規(guī)定：每層道床起道、搗固作業(yè)后，應(yīng)進(jìn)行1～2次動(dòng)力穩(wěn)定作業(yè)，穩(wěn)定車在路基上工作速度一般為0.6～0.9km/h，由下層至上層速度逐層降低。從路基向橋上進(jìn)行動(dòng)力穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)在上橋前30m范圍內(nèi)把加載值逐漸降低50%，并在下橋后30m范圍內(nèi)再把加載值逐漸提高到原來(lái)的數(shù)值。隧道中采用在橋上同樣的方法處理。穩(wěn)定車在橋上進(jìn)行動(dòng)力穩(wěn)定應(yīng)避開(kāi)橋梁自振頻率，工作速度不得低于1km/h，在橋上不得開(kāi)始起振，也不宜結(jié)束動(dòng)力穩(wěn)定作業(yè)。

以上兩條規(guī)定均表明，線路動(dòng)力穩(wěn)定車有其先天弱點(diǎn)，不能在不明資料的橋梁上進(jìn)行穩(wěn)定，同時(shí)，隧道也因?yàn)橥瑯拥脑虿辉试S穩(wěn)定，以防止隧道開(kāi)裂加劇，剝離掉塊。西南山區(qū)鐵路的橋隧比例較高，而每次進(jìn)行大修、維修時(shí)并不能得到相應(yīng)的橋隧資料，所以不能對(duì)其進(jìn)行有效的穩(wěn)定，從而使慢行的時(shí)間加長(zhǎng)、慢行的速度降低，使施工與運(yùn)輸?shù)拿芨蛹ち摇?/p>

4 解決方法

根據(jù)多個(gè)鐵路局的實(shí)踐表明，最為有效的大機(jī)清篩作業(yè)方式為:清篩機(jī)1次+搗固車1次+穩(wěn)定車1次。然而，搗固1次就能將清篩后變形的線路恢復(fù)原位很有難度，需要作業(yè)的大機(jī)司機(jī)有很高業(yè)務(wù)技能，同時(shí)若碴肩堆高,則可較大幅度地提高道床橫向阻力與等效分布阻力。而清篩后對(duì)邊坡及碴肩進(jìn)行夯拍,線路清篩后道床橫向阻力會(huì)大幅度下降,其原因之一就是碴肩整體受到破壞。因此,線路清篩時(shí)采用枕盒道碴搗固與邊坡及碴肩夯拍相結(jié)合的方法,可提高篩后前期道床橫向阻力。有關(guān)對(duì)比測(cè)試表明:充分的夯拍能提高橫向阻力10%左右[3]。

因此，提高一次搗固成功率、堆高碴肩、有效運(yùn)用夯拍同時(shí)對(duì)線路進(jìn)行穩(wěn)定是改變道床阻力，將慢行的影響降到最低的有效方法。而要對(duì)線路進(jìn)行穩(wěn)定，需要工務(wù)機(jī)械段擁有相應(yīng)的橋隧資料，并通過(guò)對(duì)不同橋隧進(jìn)行穩(wěn)定和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出有效的橋隧穩(wěn)定方法。

[1]陳小平,王平,呂關(guān)仁.大型養(yǎng)路機(jī)械清篩和維修作業(yè)對(duì)道床阻力的影響[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2004，(4).

[2]軌道動(dòng)力穩(wěn)定車(TB/T 3064.2-2003)[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2003.

[3]牛學(xué)勤,趙有全.道床橫向阻力及軌道不平順對(duì)無(wú)縫線路穩(wěn)定性影響定量分析[J].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，(12).