吳金哲

【摘 要】目前，在我國礦區(qū)工作中，運輸環(huán)節(jié)所選用的運輸方式還是以鐵路運輸為主。雖然鐵路運輸?shù)倪\輸總量大，但是礦區(qū)鐵路線路與民用鐵路線路相比較為復雜，并且礦區(qū)鐵路線路的安全性也不如民用鐵路線路高。除此之外，由于地勢環(huán)境等因素，礦區(qū)鐵路線路的曲線與交叉線路較多，這也導致礦區(qū)鐵路線路經(jīng)常發(fā)生病害，因此解決礦區(qū)鐵路線路的病害對于礦產(chǎn)資源的安全運輸有著重大意義。文章分析了礦區(qū)鐵路線路常見病害原因及整治方法。

【關鍵詞】礦區(qū)鐵路;病害原因;整治方法

【中圖分類號】U216.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）05-0162-03

0 引言

由于鐵路線路設備受力復雜，在機車車輛的動力作用下和風砂雨雪、冰凍等自然環(huán)境下，不僅會發(fā)生彈性變形，而且在不斷地產(chǎn)生永久變形，永久變形逐漸積累，達到一定程度時，將大大降低設備的強度和穩(wěn)定性，嚴重時威脅或危及列車運行的安全。線路設備的永久變形不可避免，它同運輸強度（軸重、密度、速度）有著密切關系。在重載、快速線路上，列車對線路設備的沖擊振動大，線路設備的永久變形的積累就快。礦區(qū)地勢環(huán)境較為復雜，且在礦區(qū)鐵路運營中，不得不采用一些特殊的結(jié)構(gòu)設計（最典型的鐵路線下采煤，下沉區(qū)線路）來便于運輸列車的通行，但這些結(jié)構(gòu)也使得鐵路線路安全性降低。并且在增加鐵路線路病害發(fā)生率的同時，也極大地增加了檢修工作的難度。盡管礦區(qū)鐵路線路復雜，病害的種類也比較多，但是仍需要相關工作人員根據(jù)不同類型病害分析病害原因，再針對病害類型提出正確的整治措施，從而保證資源運輸?shù)陌踩?/p>

1 鐵路線路組成部分及結(jié)構(gòu)

在對礦區(qū)鐵路線路常見病害原因進行分析前，需要先明確鐵路線路的組成部分，并且了解各組成部分易發(fā)生病害的環(huán)節(jié)。下面將對鐵路線路組成部分進行概述。

1.1 鐵路線路的組成部分

鐵路線路的組成部分除了正線以外，還包括了用來指定用途的站線、工務或機務等相關管理線路的段管線、通向其他方向的岔線等。在礦區(qū)鐵路線路中，避難線也較為常見。

1.2 鐵路線路的組成結(jié)構(gòu)

鐵路線路的主要組成結(jié)構(gòu)包括道床、軌枕、鋼軌、道岔、連接零件及防爬設備（如圖1所示）。

道床的使用材料主要以碎石道砟為主，直接鋪在鐵路路基之上，軌枕則直接埋在道床中，道床起到固定軌枕位置，防止軌枕縱橫向位移，承受軌枕傳來的壓力，并向下傳遞至路基面，常見的軌枕以鋼筋混凝土為主要材料，通過中間連接零件把鋼軌固定在規(guī)定的正確位置上，軌枕與鋼軌接觸面加裝（鐵或橡膠）墊板，從而在列車行駛過程中緩解列車給線路造成的沖擊及振動。道岔的作用是引導列車從一條線路轉(zhuǎn)向另一條線路。鋼軌與鋼軌、鋼軌和道岔之間通過雙頭夾板和螺栓聯(lián)結(jié)。列車在行駛過程中不僅會對線路產(chǎn)生縱向的壓力，也會傳遞橫向的壓力，因此連接零件及防爬器、防爬撐等防爬設備就是抵抗縱橫向壓力的部件。

2 鐵路線路常見病害類型及形成原因

在對鐵路線路組成部分及組成結(jié)構(gòu)進行概述后，下面將對各組成部分及結(jié)構(gòu)發(fā)生的病害及原因進行分析。

2.1 鐵路道口常見病害及原因

2.1.1 鐵路道口下沉

由于礦區(qū)運輸列車的裝載量較大，列車總質(zhì)量也隨之增大，因此鐵路線路所要承受的荷載過大，尤其是在鐵路道口部位，受列車和汽車（特別是大噸位載重汽車）雙重沖擊、碾壓，在經(jīng)過長期使用后便會導致鐵路道口下沉，這一病害現(xiàn)象如果不及時進行整治，便會導致道口軌面與兩端無法在同一水平線上。如果不及時整治，使道口鋼軌下沉過深，還會使鋼軌由于受較大荷載而產(chǎn)生較大永久變形，甚至斷軌、斷枕，從而大幅度降低列車運行的安全性及穩(wěn)定性。

2.1.2 混凝土預制道口板破損

鐵路道口板是重要的鐵路設施，它的質(zhì)量直接影響列車能否安全通行。民用鐵路道口板通常采用鋼板作為主要材料，而在礦區(qū)鐵路線路中，為了緩解列車給鐵軌造成過大的荷載而采用混凝土預制板作為道口板。然而混凝土預制道口板經(jīng)常發(fā)生破損的現(xiàn)象，極大地影響列車通行的安全。發(fā)生該病害現(xiàn)象的原因主要是由于在鋪設混凝土預制道口板時沒有完全將道口板與軌枕完全接觸，由于道口板與軌枕之間存在縫隙，當重型運輸車輛經(jīng)過時，軌枕無法幫助道口板分擔壓力，從而使得道口板破損甚至斷裂。

2.2 鐵路道床常見病害及原因

2.2.1 道床板結(jié)現(xiàn)象

道床是鐵路線路的重要的組成結(jié)構(gòu)，道床的質(zhì)量直接影響鋼軌承受來自列車所產(chǎn)生荷載的能力。然而在礦區(qū)鐵路線路運營過程中，車輛泄露的煤末、礦渣末等，風力刮入的塵埃和沙土，道砟本身的機械磨損，日常維護線路起道、搗固作業(yè)時人為因素等，造成道床的不潔率將逐漸增加，道砟孔隙逐漸被堵塞，阻礙道床的正常排水，形成道床板結(jié)病害。大幅度降低了線路的彈性，最終導致整個軌道下沉變形。

2.2.2 道床翻漿現(xiàn)象

道床翻漿現(xiàn)象即道床中的道砟往外翻泥漿，該現(xiàn)象通常出現(xiàn)在降雨量較大的礦區(qū)中，發(fā)生原因與道床板結(jié)現(xiàn)象有直接關系。由于道床沒有經(jīng)常清理，從而發(fā)生道床板結(jié)現(xiàn)象，在經(jīng)過降雨后，雨水無法及時從道床中滲入地下，從而堆積在道床中，使得道床中的泥漿上升到道床表面，進而影響列車的通行安全。

2.2.3 道砟粉化現(xiàn)象

道砟粉化現(xiàn)象即原本為塊狀的道砟逐漸碎裂甚至變成粉末狀。發(fā)生道砟粉化現(xiàn)象主要是因為礦區(qū)列車滿載的情況下，長期進行運輸，從而對鐵軌產(chǎn)生較大的振幅，振幅通過鐵軌傳導到道砟，道砟在受到約為1 680 MPa的應力后，經(jīng)過長時間風化，導致逐漸粉化。

2.3 小半徑曲線鋼軌磨損及原因

2.3.1 鋼軌側(cè)面磨損

鋼軌側(cè)面磨損是較為常見的現(xiàn)象，雖然將其歸為鋼軌長時間而發(fā)生的磨損現(xiàn)象，但也屬于嚴重的病害現(xiàn)象。鋼軌側(cè)面發(fā)生磨損的原因主要是由于曲線半徑不符合列車轉(zhuǎn)向幅度，從而使列車在轉(zhuǎn)向時，列車輪緣擠壓鐵軌側(cè)面，久而久之鋼軌側(cè)面被磨損。

2.3.2 鋼軌擦傷

鋼軌擦傷現(xiàn)象并不是在鐵路全線路中，而是集中于列車啟動地段、小半徑曲線地段及坡道地段。鋼軌擦傷程度與擦傷地段的坡長、坡度成正比，與曲線半徑成反比。鋼軌發(fā)生擦傷現(xiàn)象的原因主要有以下幾點：①在坡度較大的地段，列車需要加大車輪的轉(zhuǎn)動頻率，從而對于鋼軌的摩擦力也隨著增加，久而久之鐵軌便會擦傷;②列車駕駛員操作不當，在有坡度的地段選擇停車后采用沖坡的方式上坡，從而對鋼軌造成擦傷;③鐵路線路養(yǎng)護措施不達標也是造成鋼軌擦傷的一個重要原因。

2.4 鐵路單開道岔病害及原因

鐵路單開道岔病害及原因如圖2所示。

2.4.1 單開道岔轉(zhuǎn)轍部位病害產(chǎn)生原因

轉(zhuǎn)轍部位是單開道岔的重要組成部位之一，同時也是最容易發(fā)生病害的部位。由于該部位結(jié)構(gòu)較為復雜，因此發(fā)生病害的原因也比較多，主要有以下幾個原因：①主軌道的方向在修建時存在誤差，從而導致以主軌道修建的分岔軌道也發(fā)生偏移;②轉(zhuǎn)轍部位框架與列車轉(zhuǎn)向跨度不相符，從而影響列車轉(zhuǎn)轍速度，并對側(cè)向軌道產(chǎn)生較大壓力，減少軌道使用壽命;③轉(zhuǎn)轍部位的螺栓孔和螺栓因為老化而產(chǎn)生縫隙，在執(zhí)行變軌命令時，轉(zhuǎn)轍器與尖軌之間無法完全同步運行，從而導致尖軌與基本軌道之間存在誤差且輪緣槽小;④熱脹冷縮是鋼軌中常見的現(xiàn)象，在一些氣候較為極端的礦區(qū)，單開道岔的轉(zhuǎn)轍器也極易因為溫度過低而發(fā)生形變。

2.4.2 單開道岔尖軌部位病害產(chǎn)生原因

單開道岔的尖軌部位是列車向分岔鐵軌行駛最先經(jīng)過的部位，因此要承受火車所產(chǎn)生的沖擊力。由于礦區(qū)運輸列車在滿載的情況下質(zhì)量過大，因此使得單開道岔尖軌部位最容易發(fā)生病害。其病害原因如下：①尖軌部位長時間受到列車沖擊而發(fā)生形變或者橫彎;②在尖軌的鋪設過程中沒有按照設計標準進行鋪設，從而加大了尖軌所承受的沖擊力，這也會導致尖軌進一步產(chǎn)生橫彎現(xiàn)象。

3 礦區(qū)鐵路線路病害整治方法

3.1 道口病害整治方法

3.1.1 采用整體道口

常見的道口病害有很大因素是由于道口組成并不是一體化，過多的結(jié)構(gòu)也使得道口易發(fā)生病害，因此選擇整體道口可以有效避免大部分道口病害的發(fā)生。在通過載重（汽）貨車較多的10余處主要道路道口上，幾年來，我公司在大修道口時，采用整體道口取代傳統(tǒng)的道口結(jié)構(gòu)，預制成型的鋼筋混凝土作為鋼軌基礎，效果明顯，避免了道口病害發(fā)生，延長了道口線路的使用壽命。

3.1.2 做好道口維護

道口使用普通混凝土鋪面板時，為了加強道口的荷載能力，可以根據(jù)實際情況，在道口兩端安裝相應數(shù)量的軌距桿。道口設置上不應有鋼軌接頭，不能避開接頭時，應焊接，道口排水必須良好。在日常維護時，應加強道口翻修搗固，保持軌道的軌距、水平、方向處于良好狀態(tài)，從而減少列車行駛在道口部位時對道口的沖擊力。

3.2 道床病害整治方法

3.2.1 選擇合適的道砟

一些礦區(qū)鐵路在施工時為了節(jié)省成本而就地取材，選擇礦區(qū)開采出的殘渣作為道床道砟，因此影響了道床的使用質(zhì)量。為了避免病害發(fā)生，修建鐵路線路時，要按照國家鐵路設計規(guī)范中的規(guī)定執(zhí)行，道床選用優(yōu)質(zhì)材料的道砟，確保道床的質(zhì)量，為上部的鐵路施工打下良好的基礎。

3.2.2 定期清篩道床

泥土及粉狀物是形成道床板結(jié)的主要原因，道床由臟污發(fā)展成板結(jié)，可使道床失去彈性，加劇軌道的狀態(tài)變化和設備損壞，因此鐵路維護人員應根據(jù)道床不潔情況，結(jié)合綜合維修有計劃地進行清篩，要不斷補充新渣，保證道砟的厚度和道床斷面要求，保持道床有良好的滲水性和彈性，防止道床板結(jié)現(xiàn)象發(fā)生。

3.2.3 做好排水和治理

預防道床翻漿的主要措施，即清篩道床，保持道床清潔，做好道床排水工作，如產(chǎn)生路基翻漿時可鋪道床砂墊底，使用瀝青黏土或石灰土做封閉層，防止地面水滲入路基土體，還可以在路基面上鋪設隔水材料，防止地面水滲入路基土體或鋪設滲濾布以防止路基面泥漿往上冒，對路基面翻漿嚴重的地段也可采用路基面換填三七灰土、石塊加爐渣等辦法治理。我公司李家寨車站由于地處膨脹土地段，排水設施不完善，線路局部翻漿下沉，嚴重影響行車安全。對該處線路進行整治，對不同的路段拆除線路，將線路下膨脹土換填三七灰土或石塊加爐渣，并在股道中間修筑縱向排水溝2條及橫向排水溝8條。整改6年來，該路段沒有再受到病害的影響，效果明顯。

3.3 小半徑曲線鋼軌整治方法

3.3.1 合理設計線路

在設計小半徑曲線線路時，要根據(jù)實際的轉(zhuǎn)向角度合理地設計軌距及曲線超高，為了增加曲線線路的穩(wěn)定性及平順性，可以根據(jù)轉(zhuǎn)向角度對鐵軌進行墊高，確保曲線線路的平順。

3.3.2 修正輪軌接觸面

修正輪軌接觸面，要先對鋼軌進行打磨，修正時要使外輪的滾動半徑大于內(nèi)輪的滾動半徑，在增加輪軌橫向蠕滑力的同時減小輪軌沖角，從而減輕對鋼軌的磨損。

3.4 單開道岔病害整治方法

3.4.1 確保各部位的穩(wěn)固性

單開道岔是鐵路線路中較為薄弱的環(huán)節(jié)，因此確保各部位的穩(wěn)固性是避免單開道岔發(fā)生病害的首要措施。對于螺栓、螺栓孔等部位進行緊固，并定期進行檢修，對于發(fā)生腐蝕的部位要及時除銹，或者更換部件。

3.4.2 定期測量道岔

在對單開道岔進行檢修時，要對軌距和支距等定期測量，防止由于列車行駛中對鋼軌的荷載使得道岔幾何狀態(tài)發(fā)生變化，影響列車通行速度及安全性。對于狀態(tài)發(fā)生變化的要及時進行微調(diào)或者更換，必要時更換混凝土枕道岔。近年來，我公司在李家寨編組站逐步把木枕道岔更換為混凝土枕道岔，穩(wěn)定性良好，使運輸條件得到了明顯改觀。

4 結(jié)語

本文對目前我國礦區(qū)鐵路線路中常見的病害原因進行了分析，并針對各病害類型討論了相關整治方法。加強礦區(qū)鐵路線路的安全性，及時對病害進行整治，提高礦產(chǎn)資源的運輸效率，對于我國礦業(yè)發(fā)展來說意義重大。

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[責任編輯：陳澤琦]