重載鐵路病害及養(yǎng)護(hù)

1、中國的貨運(yùn)未來中國的貨運(yùn)未來-重載鐵路重載鐵路道橋方向土木1106班宣講人：李南洋什么是重載鐵路？重載鐵路是指行駛列車總重大、行駛大軸重貨車或行車密度和運(yùn)量特大的鐵路重載鐵路的標(biāo)準(zhǔn)？列車重量不小于8000噸；軸重達(dá)25噸以上；在長度不小于150km線路上年運(yùn)量不低于 4000萬噸。 重載鐵路的含義世界重載鐵路發(fā)展概況 重載運(yùn)輸出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，重載鐵路運(yùn)輸因其運(yùn)能大、效率高、運(yùn)輸成本低而受到世界各國鐵路的廣泛重視，特別是在一些幅員遼闊、資源豐富、煤炭和礦石等大宗貨物運(yùn)量占有較大比重的國家，如美國、加拿大、巴西、澳大利亞、南非等，發(fā)展尤為迅速。 目前，重載鐵路運(yùn)輸在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展，重載

2、運(yùn)輸已被國際公認(rèn)為鐵路貨運(yùn)發(fā)展的方向，成為世界鐵路發(fā)展的重要趨勢。目前，世界各國重載鐵路年運(yùn)量普遍在億噸以目前，世界各國重載鐵路年運(yùn)量普遍在億噸以下，超過億噸的重載鐵路僅有幾條，主要是下，超過億噸的重載鐵路僅有幾條，主要是 ：n 巴西維多利亞巴西維多利亞米納斯鐵路米納斯鐵路(898km)(898km)，為，為1.31.3億噸億噸n 澳大利亞紐曼山澳大利亞紐曼山海德蘭鐵路海德蘭鐵路(426km)(426km)，為，為1.091.09億噸億噸n 南非姆普馬蘭加南非姆普馬蘭加理查茲鐵路理查茲鐵路(580km)(580km)，為，為1.051.05億噸億噸 美國是世界上最早發(fā)展重載運(yùn)輸?shù)膰抑?。其?/p>

3、載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展歷程大體可以分為三個階段：20世紀(jì)50年代到70年代末：牽引動力的牽引動力的現(xiàn)代化改造，大力發(fā)展新型大功率機(jī)車現(xiàn)代化改造，大力發(fā)展新型大功率機(jī)車20世紀(jì)70年代末到20世紀(jì)90年代末：提提高軸重、增加裝載能力高軸重、增加裝載能力進(jìn)入21世紀(jì)后：加強(qiáng)交流內(nèi)燃機(jī)車和輪加強(qiáng)交流內(nèi)燃機(jī)車和輪軌界面等技術(shù)領(lǐng)域的研究，進(jìn)一步提高軌界面等技術(shù)領(lǐng)域的研究，進(jìn)一步提高重載運(yùn)輸效率和生產(chǎn)率重載運(yùn)輸效率和生產(chǎn)率重載列車的三種模式：重載列車的三種模式：1 1、重載單元列車：、重載單元列車：列車固定編組，貨物品種單一，運(yùn)量大列車固定編組，貨物品種單一，運(yùn)量大而集中，在裝卸地之間循環(huán)往返運(yùn)行。以北美鐵路為代表

4、，而集中，在裝卸地之間循環(huán)往返運(yùn)行。以北美鐵路為代表，我國在大秦線曾用我國在大秦線曾用C63C63、C70C70、C76C76、C80C80等開行這種重載列等開行這種重載列車。車。2 2、重載組合列車：、重載組合列車：兩列或兩列以上列車連掛合并，使列車兩列或兩列以上列車連掛合并，使列車的運(yùn)行時間間隔壓縮為零。以俄羅斯為代表，我國大秦線的運(yùn)行時間間隔壓縮為零。以俄羅斯為代表，我國大秦線開行的開行的4 450005000噸和噸和2 21000010000噸列車為這種重載列車噸列車為這種重載列車3 3、重載混編列車：、重載混編列車：單機(jī)或多機(jī)重聯(lián)牽引，由不同型式和載單機(jī)或多機(jī)重聯(lián)牽引，由不同型式和載

5、重的貨車混合編組而成。我國京滬、京廣、京哈等大干線重的貨車混合編組而成。我國京滬、京廣、京哈等大干線開行的開行的50005000噸貨物列車為這種重載列車。噸貨物列車為這種重載列車。我國重載鐵路的發(fā)展 在相當(dāng)長的一段時間里，我國鐵路運(yùn)力不足，技術(shù)裝備總體水平不高，運(yùn)能與運(yùn)量持續(xù)增長不相適應(yīng)的矛盾十分突出，嚴(yán)重制約了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。經(jīng)過20多年的努力，我國鐵路重載技術(shù)水平得到很大提高，已躋身世界先進(jìn)行列。回顧我國鐵路重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，大致經(jīng)歷了四個階段，并相應(yīng)開行了三種模式的重載列車。我國重載鐵路的發(fā)展 第一階段（19841986）改造既有線、開行重載組合列車 第二階段（19851992）新建大秦鐵

6、路、開行重載單元式列車 第三階段（19922002）改造繁忙干線、開行5000t級重載混編列車 第四階段（2003）大秦線開行2萬t、提速繁忙干線開行55005800t大秦我國第一條重載鐵路 大秦鐵路自山西省大同市至河北省秦皇島市，縱貫山西、河北、北京、天津，全長653千米，是中國西煤東運(yùn)的主要通道之一。大秦鐵路是中國新建的第一條雙線電氣化重載運(yùn)煤專線，1992年底全線通車，2002年運(yùn)量達(dá)到一億噸設(shè)計能力。為最大限度發(fā)揮大秦鐵路作用，有效緩解煤炭運(yùn)輸緊張狀況，自2004年起，鐵道部對大秦鐵路實施持續(xù)擴(kuò)能技術(shù)改造，大量開行一萬噸和兩萬噸重載組合列車，全線運(yùn)量逐年大幅度提高，2008年運(yùn)量突破3

7、.4億噸，成為世界上年運(yùn)量最大的鐵路線。2010年12月26日，大秦鐵路提前完成年運(yùn)量4億噸的目標(biāo)，為原設(shè)計能力的4倍。大秦鐵路線路鋼軌采用重型75kg/mPD3鋼軌，重車線已全部鋪設(shè)為75kg/m無縫線路，共計645公里，與之相匹配的75kg/m固定心砼枕道岔共計170組。大秦鐵路重載鐵路線路病害產(chǎn)生的原因 重載鐵路最主要的特點是運(yùn)量大和軸重大。這兩大特點必然使軌道結(jié)構(gòu)承受較大的荷載,由此造成軌道結(jié)構(gòu)及其部件的破壞速度較普通線路加快,線路變形也增加較大。從而使線路維修養(yǎng)護(hù)工作量和維修成本都較普通線路加大。從過去幾年的養(yǎng)護(hù)維修情況分析,重載鐵路軌道結(jié)構(gòu)破壞的主要形式有軌道部件破損軌道部件破損(

8、尤其是夾板裂紋,接頭螺栓折斷,彈條折斷),鋼軌表面的不平順鋼軌表面的不平順(波形磨耗等)及線路的嚴(yán)重下沉線路的嚴(yán)重下沉三種。軌道部件傷損和軌面不平順產(chǎn)生的主要原因軌道部件傷損和軌面不平順產(chǎn)生的主要原因是接頭部位的強(qiáng)大沖擊力的反復(fù)作用是接頭部位的強(qiáng)大沖擊力的反復(fù)作用, ,使得這使得這些部位的部件產(chǎn)生疲勞傷損所致些部位的部件產(chǎn)生疲勞傷損所致鋼軌鋼軌“焊合焊合”的不平的不平道碴的印痕道碴的印痕拐角處塑性變形（邊緣磨耗）拐角處塑性變形（邊緣磨耗）工作面邊緣塑性變形（邊緣肥邊）工作面邊緣塑性變形（邊緣肥邊）表面疲勞 表面疲勞通常是也是由重載車輛造成鐵表面疲勞通常是也是由重載車輛造成鐵路的軌面失效形式。路

9、的軌面失效形式。 表面疲勞起始于一個材料的疲勞點，當(dāng)表面疲勞起始于一個材料的疲勞點，當(dāng)磨損程度不高時，金屬保持在原處伸長，磨損程度不高時，金屬保持在原處伸長，最后達(dá)到疲勞極限。對付疲勞的處理是在最后達(dá)到疲勞極限。對付疲勞的處理是在金屬達(dá)到疲勞之前就除去這部份金屬。要金屬達(dá)到疲勞之前就除去這部份金屬。要達(dá)到此目的，可用循環(huán)的修磨來實現(xiàn)，每達(dá)到此目的，可用循環(huán)的修磨來實現(xiàn)，每一次修磨僅需要磨去很少一部份金屬。一次修磨僅需要磨去很少一部份金屬。表面疲勞四個時期 初期鋼軌工作表面?zhèn)麚p初期鋼軌工作表面?zhèn)麚p 鋼軌在拐角處傷損鋼軌在拐角處傷損 發(fā)展后鋼軌工作表面?zhèn)麚p發(fā)展后鋼軌工作表面?zhèn)麚p 鋼軌拐角處的剝落鋼

10、軌拐角處的剝落用于檢測軌道平順的激光檢測儀 鋼軌的這些獨立缺陷鋼軌的這些獨立缺陷會在每一次車輪通過會在每一次車輪通過時產(chǎn)生一次沖擊，隨時產(chǎn)生一次沖擊，隨之產(chǎn)生一個數(shù)倍于正之產(chǎn)生一個數(shù)倍于正常情況下的負(fù)載。因常情況下的負(fù)載。因此，鐵軌受到很高的此，鐵軌受到很高的壓力。一般情況下這壓力。一般情況下這種損傷還會進(jìn)一步擴(kuò)種損傷還會進(jìn)一步擴(kuò)展，有些情況下會導(dǎo)展，有些情況下會導(dǎo)致鐵路失效。致鐵路失效。線路的嚴(yán)重下沉產(chǎn)生原因線路的嚴(yán)重下沉產(chǎn)生原因 鋼軌的這些獨立缺陷會在每一次車輪通過時產(chǎn)生一次沖擊，隨之產(chǎn)生一個數(shù)倍于正常情況下的負(fù)載。因此，鐵軌受到很高的壓力。一般情況下這種損傷還會進(jìn)一步擴(kuò)展，有些情況下會導(dǎo)

11、致鐵路失效。 不僅鐵軌受影響，鐵軌還不能全部吸收這種由沖擊產(chǎn)生的能量。這些沖擊會持續(xù)地傳遞給線路。固定位置的損傷會影響軌墊和枕木。最后，形成道床局部下沉，鐵路失去其穩(wěn)定性。 道床的沉陷變形道床下沉根據(jù)實際發(fā)展可分成兩個階段 初期急劇下沉和后期緩慢下沉。初期下沉是由于道床清篩或搗固作業(yè)后，道碴顆粒間的不穩(wěn)定接觸及間隙增大的狀態(tài)，在列車荷載作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的接觸狀態(tài)及間隙被壓縮造成道床下沉，也即是壓密過程。 后期緩慢下沉是由于在列車荷載反復(fù)作用下，壓力和振動使石碴破損、顆粒間摩擦阻力降低，最后石碴產(chǎn)生位移而造成的下沉。 道床枕底翻出泥漿 道床被沙土污染且下沉泥漿翻出 除了道床下沉外，路基病害造成的

12、基床坍塌;也是導(dǎo)致軌道變形的另一原因。路基病害造成的基床坍塌暴雨致鐵軌路基坍塌 鐵路運(yùn)輸工作中，一個永恒的主題就是安全運(yùn)輸安全運(yùn)輸或者說是安全生產(chǎn)安全生產(chǎn)！而安全生產(chǎn)的關(guān)鍵就是確保設(shè)備和人身安全。重載鐵路更是運(yùn)載總重大、軸重大的列車、貨車行駛或行車密度和運(yùn)量特大的鐵路。所以我們與要做的不是出事故以后的處理，而是防患于未然做到能做到的唯一工作養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)從七個方面著手，提高國內(nèi)重載鐵路養(yǎng)護(hù)工作的現(xiàn)狀： 增加軸重,改善輪軌關(guān)系,減少有害力的能量 增加軸重對軌道結(jié)構(gòu)的要求 重視路基設(shè)施的養(yǎng)護(hù) 積極引入大型養(yǎng)路機(jī)械 采取科學(xué)方式進(jìn)行線路養(yǎng)護(hù)維修 引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，取代人海戰(zhàn)術(shù) 提高管理水平,改進(jìn)現(xiàn)有維修方式增

13、加軸重,改善輪軌關(guān)系,減少有害力的能量 為了改善輪軌關(guān)系,鋼軌打磨和潤滑是必不可少的一個重要環(huán)節(jié),當(dāng)然打磨前要做好各種測量,確定打磨盤怎么布局,控制好打磨精度,掌握好在什么時間打磨,預(yù)防性打磨要比修正性打磨更重要。潤滑可減少輪軌磨耗,對抗表面疲勞有易,一定要掌握好潤滑的部位,如果涂在軌頂面會影響機(jī)車剎車距離,機(jī)車容易打滑,效果適得其反。打磨鋼軌增加軸重對軌道結(jié)構(gòu)的要求 鋼軌應(yīng)具有高耐磨性、高抗變形性能、高抗表面接觸疲勞性能、高純凈度、足夠的韌性、優(yōu)良的可焊性,軸重增加鋼軌的重量相應(yīng)也要增加,要求軌道有好的平順性, 道岔需更換為提速道岔,消滅轍叉有害空間,道岔全長淬火。 軌枕必須更換成混泥土枕,

14、或復(fù)合型枕(如塑料枕),扣件為高彈性扣件。 道床厚度也要相應(yīng)增加,道砟必須更換成級道砟減緩道床板結(jié),加強(qiáng)路基病害整治。提速道岔重視路基設(shè)施的養(yǎng)護(hù) 路基是造成線路經(jīng)常變化的一個重要因素,路基的變化會直接引起軌道結(jié)構(gòu)的變化。重載鐵路的路基下沉是主要路基病害,所以在日常的養(yǎng)護(hù)維修中要高度重視對路基及其附屬設(shè)施的養(yǎng)護(hù)。按照目前提出的“立體養(yǎng)護(hù)”的標(biāo)準(zhǔn),對路基的各類排水設(shè)施、漿砌護(hù)坡、漿砌骨架、漿砌護(hù)肩、路基邊坡及路基邊坡植被等要進(jìn)行經(jīng)常性的檢查保養(yǎng),要對路基邊坡植被缺少的地段及時進(jìn)行種草,通過對路基及其附屬設(shè)施的養(yǎng)護(hù),來保持路基的穩(wěn)定狀態(tài)。夜幕下的路基養(yǎng)護(hù)積極引入大型養(yǎng)路機(jī)械 20世紀(jì)80年代末,我國

15、鐵路還依靠簡單的機(jī)械和人工養(yǎng)護(hù),嚴(yán)重制約了鐵路事業(yè)的發(fā)展。大型養(yǎng)路機(jī)械是確保鐵路提速持續(xù)安全和高速鐵路運(yùn)營安全不可缺少的重要裝備。中國鐵建股份有限公司先后研制成功了一系列適應(yīng)我國國情的大型養(yǎng)路機(jī)械設(shè)備,形成了道岔搗固、道碴清篩等五大系列技術(shù)成果,在青藏鐵路建設(shè)和全國鐵路6次大提速中發(fā)揮了重要作用,為我國鐵路向高速邁進(jìn)提供了堅實的線路養(yǎng)護(hù)保障。 搗固機(jī)中鐵昆明集團(tuán)公司搗固機(jī)在工作鄭州鐵路局正在用清篩機(jī)進(jìn)行作業(yè)鄭州鐵路局正在用清篩機(jī)進(jìn)行作業(yè)清篩機(jī)清篩機(jī)采取科學(xué)方式進(jìn)行線路養(yǎng)護(hù)維修 重載運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在使用大功率內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車、多臺機(jī)車同頻道操縱技術(shù),軸重大、自重輕、性能好的重載車輛帶來

16、許多新的技術(shù)問題。因此高強(qiáng)度軌道結(jié)構(gòu)和養(yǎng)護(hù)維修新技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生,重載鐵路使用的都是重型鋼軌,并通過改變鋼軌微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分和改進(jìn)生產(chǎn)工藝等途徑,使鋼軌材質(zhì)不斷優(yōu)化,以提高鋼軌的耐磨性和抗疲勞性。 重型鋼軌 2000年更換u71mn的鋼軌引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，取代人海戰(zhàn)術(shù) 這幾年,我們也采用了一些新技術(shù),如道岔上鋪設(shè)分開式扣件, 購買鋼軌涂油機(jī)緩解曲線鋼軌磨耗,購買動態(tài)添乘儀加強(qiáng)對維修的指導(dǎo)工作, 采用橋型減振夾板來整治低接頭等等。將在現(xiàn)有的大型搗固機(jī)和清篩機(jī)的基礎(chǔ)上,再配備配碴整形車和動力穩(wěn)定車形成完整的配套設(shè)備以充分發(fā)揮其作業(yè)優(yōu)勢,另外,要引進(jìn)鋼軌、轍叉、叉心的焊修技術(shù),道岔上采用聯(lián)排鎖定。用先進(jìn)的設(shè)備和科學(xué)管理,取代人海戰(zhàn)術(shù)。便攜式添乘儀使用涂油機(jī)為鋼軌涂油具有支撐作用的鋼軌的減震夾板提高管理水平,改進(jìn)現(xiàn)有維修方式