浅谈铁路线路的爬行和防爬措施

2022-09-10

列车车轮沿钢轨运行时, 除产生竖直力和横向力外, 还有纵向水平力。由于纵向力的作用, 使钢轨沿着轨枕或轨道框架沿着道床顶面纵向移动, 这种现象称为线路爬行, 使钢轨产生爬行的纵向水平力称为爬行力。

一般情况下, 钢轨是沿着列车运行方向爬行的。当扣件的扣压力不足, 扣件压力小于轨枕下道床纵向阻力时, 钢轨就沿着轨枕顶面爬行;如果扣件阻力大, 而道床纵向阻力小, 则钢轨和轨枕组成的框架 (简称轨道框架) 就沿着道床顶面爬行。

影响线路爬行的因素有以下几点。

(1) 长大下坡、进站地段, 列车减速、限速、制动地段; (2) 运量大, 爬行量也大, 爬行方向与列车运行方向一致; (3) 列车轴重大、速度高, 则沿着运行方向爬行也大; (4) 线路状态不良, 扣件松弛, 道床松散, 爬行也大。

线路爬行时引起轨缝的挤严或拉大, 轨枕歪斜, 间距不一致, 加剧线路的动力不平顺, 增加了维修工作量。如果是在无缝线路、道岔前后、桥梁两端处的线路爬行, 会产生更加严重的后果。

为了防止线路爬行, 必须提高线路的纵向阻力:一是提高扣件阻力, 采用弹性扣件, 加大扭矩, 防止螺栓松动, 保持一定的扣压力;二是加强道床的捣固、夯实, 以提高轨枕下道床的纵向阻力。在正常情况下, 混凝土枕线路的每根轨枕下, 道床的纵向阻力应大于10kN。

对于木枕道钉扣件、混凝土枕扣板式扣件, 一股轨下的扣件阻力分别为500N、4000N (扭矩为80N·m) , 都比道床纵向阻力小, 因此, 必须采取补充措施, 加强钢轨的锁定, 防止钢轨沿轨枕面爬行。这些补充措施就是设置防爬设备。防爬设备有两种:一种是弹簧防爬器;另一种是穿销式防爬器。我国广泛应用穿销式防爬器。

穿销式防爬器由轨卡、挡板和穿销等组成 (图1) , 挡板紧贴在轨枕侧面, 通过穿销使轨卡紧紧地卡在轨底, 这样, 当钢轨爬行时, 带动防爬器一起前进, 而挡板又贴靠轨枕, 因此又带动轨枕一起爬行, 发挥了穿销式防爬器的防爬作用。一个防爬器的阻力为15000, 而一根木枕或Ⅰ型混凝土枕下道床阻力只有7000～10000, 发挥不了防爬器的阻力作用, 因此, 在线路上使用时, 要在3～5根轨枕之间安装防爬木撑 (或石撑) , 将轨枕联成整体, 充分发挥防爬作用, 我们把防爬器和木撑组成一起称为防爬设备。

左右两股标准轨下安装防爬器的数量, 可参见《铁路线路维修规则》 (表1) 。

在复线道岔区的防爬器分正向 (又称顺向) 防爬器和反向 (逆向) 防爬器两种, 所谓正向防爬器是指阻止列车向运行方向爬行的防爬器, 反之为反向防爬器。

从上面分析可知, 不是所有的线路都要安装防爬设备, 而只对扣件阻力不足的线路地段安装防爬器, 具体使用条件如下:

(1) 木枕线路正线及到发线, 应根据运量情况参照表1安装防爬设备。其他站线、道岔应根据爬行情况适当安装防爬设备。对驼峰调线路、有正规列车通过的道岔、绝缘接头、桥梁前后各75m地段, 应增加防爬设备数量。

(2) 混凝土轨枕线路、道岔, 使用弹条扣件, 纵坡小于6‰时, 因扣件技术新能好, 能保持较大的防爬阻力, 故可不安装防爬设备。

(3) 穿销式防爬器应成对安装, 可使两股钢轨上的防爬阻力相等。无论是单向锁定组或双方向锁定组, 相邻两组不宜连接在一起, 以免相互影响其作用。防爬设备应安装在钢轨中部, 在防爬锁定组较多时, 亦应距钢轨接头远一些, 尽量减少对钢轨两端伸缩的影响。

(4) 防爬支撑一般安装在轨底下。对不使用大型养路机械的木枕地段, 为了在捣固作业时不取出支撑, 则需保持距钢轨中心有400mm的捣固范围, 故规定亦可将支撑安装在离轨底边净距为350mm的道心内。

以上措施对稳定轨道和提高道床纵、横向阻力都是很重要的。当然, 如果要从根本上解决问题, 须采用新型轨道结构-无碴轨道结构。无碴轨道结构的优势在于:少维修、高可靠性、轨道结构轻、建筑高度低。无碴轨道结构的不足是初期投资费用大, 轨道弹性差, 施工精度要求高, 对基础要求有严格的稳定性。当综合考虑整个使用周期费用、施工时间、可靠性和耐久性等因素时, 无碴轨道结构具有相当的优势。

随着我国铁路的跨越式发展, 高速、重载、电气化铁路的建设和使用, 爬行更加不可避免, 而且会累积性增加;那么, 无碴轨道结构就会显示出强大的生命力, 对防止线路爬行作出最大的贡献。

摘要：本文对铁路线路爬行和防爬措施作了详细的论述, 并结合新旧轨道结构的比较给出了合理建议。

关键词：爬行,防爬设备,轨道结构,措施