焦吉明

(呼和浩特鐵路局工務(wù)處,呼和浩特 010057)

68 kg/m重型鋼軌無縫線路鋪設(shè)及使用

焦吉明

(呼和浩特鐵路局工務(wù)處,呼和浩特 010057)

攀鋼按照美標 AREMA—2004生產(chǎn)的 68 kg/m重型鋼軌,于 2006年在京包線上行重載區(qū)段試鋪,使用 21個月后,68 kg/m鋼軌在抗側(cè)磨、抗接觸疲勞傷損以及養(yǎng)護維修等方面均優(yōu)于在相同線路條件下鋪設(shè)的 60 kg/m鋼軌。

68 kg/m鋼軌 側(cè)磨 接觸疲勞傷損

客運高速、貨運重載、客貨分線是我國鐵路的主要發(fā)展方向,經(jīng)過六次大面積提速后,我國主要干線鋪設(shè)的 60 kg/m鋼軌無縫線路已不適應(yīng)運輸形勢發(fā)展的需要。我國在鋼軌軌型方面主要有 50、60和 75 kg/m,缺少 70 kg/m左右的鋼軌。以貨運為主的美國鐵路主要采用 132 RE(65.47 kg/m)和 136RE(67.75 kg/m)的鋼軌,美國新貨車軸重約 30 t以上,占美國貨車總量的 65%;鋁合金敞車、高邊車等大型專用車輛軸重為35 t,68 kg/m鋼軌在重載線路上使用狀態(tài)良好,因此,68 kg/m鋼軌鋪設(shè)使用技術(shù)已較為成熟。

2007年 10月 21日在京包線上行十八臺至三岔口區(qū)間,國內(nèi)首次試鋪了 68 kg/m鋼軌區(qū)間無縫線路,68 kg/m鋼軌區(qū)間無縫線路的試鋪和使用對我國鐵路運輸形勢的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義[1],為我國重載鐵路鋪設(shè)使用新軌型提供了參考經(jīng)驗。

1 68 kg/m鋼軌概況

68 kg/m(美標 AREMA—2004)鋼軌是由美國設(shè)計,在運營過程中多次對軌頭幾何尺寸斷面進行優(yōu)化,以達到更好的輪軌匹配,降低輪軌接觸應(yīng)力,使輪軌接觸受力狀態(tài)得到了很好的改善。2004年美國鐵路工程保養(yǎng)協(xié)會(AREMA)對軌頭廓面進行了較大的修改。

68 kg/m(2004版 136RE斷面)鋼軌的美標 136RE采用英制單位,重量為 136 lb/yd,換成國際標準單位為 67.75 kg/m,簡稱 68 kg/m。美國 136RE斷面與我國鐵路 60 kg/m及 75 kg/m鋼軌主要幾何尺寸對比見表 1。68 kg/m鋼軌 136RE斷面尺寸見圖 1。美國136RE斷面與我國鐵路 60 kg/m及 75 kg/m鋼軌比較見表 2。68 kg/m鋼軌化學成分見表 3。68 kg/m鋼軌的力學性能見表 4。68 kg/m鋼軌螺栓孔尺寸見圖 2。

2 68 kg/m鋼軌無縫線路鋪設(shè)

2.1 試鋪地段既有線狀況

鋪設(shè)地點為京包線上行 K513+300～K523+750和 K525+240～K534+200,年通過總重為 128.313Mt?km/km(2006年 11月)。共有曲線 16條,其中最小曲線半徑 R=592m,最大曲線半徑 R=4 000m(R≤600m的 3條,650 m≤R≤750m的 2條,750 m≤R≤850m的 4條,R≥850 m的 7條),曲線總長為 6.841 km。最大坡度為 10.4‰。Ⅲ型軌枕;配置1 667根/km。運行速度 ≤120 km/h,軸重為 23 t(敞 70型)。年通過總重(2007年 )為 146 Mt?km/km。

表1 美國 136RE(68 kg/m)斷面與 60 kg/m及 75 kg/m鋼軌主要幾何尺寸對比

2.2 鋪設(shè)采用的技術(shù)要求

鋪設(shè)采用的規(guī)范有《鐵路線路修理規(guī)則》、TB/T1632鋼軌焊接技術(shù)條件、68 kg/m鋼軌暫行技術(shù)條件和 60～68 kg/m異型鋼軌暫行技術(shù)條件[2]。

表2 136RE斷面(68 kg/m)與我國鐵路 60及 75 kg/m鋼軌比較

表3 美標(AREMA—2004)(68 kg/m)以及我國標準規(guī)定的鋼軌化學成分及力學性能比較

圖1 2004版 136RE(68 kg/m)鋼軌斷面(單位：mm)

圖2 68 kg/m鋼軌螺栓孔尺寸(單位：mm)

68 kg/m鋼軌采用攀鋼生產(chǎn)的 AREMA—2004中標碳素軌鋼(SS),半徑≤1 200m曲線鋪設(shè) 68 kg/m熱處理軌,直線和半徑 ＞1 200 m的曲線鋪設(shè)熱軋鋼軌。68 kg/m鋼軌夾板采用廠制夾板,螺栓采用 φ27 mm 10.9高強螺栓。膠接絕緣采用現(xiàn)場膠接絕緣接頭。68 kg/m鋼軌扣件采用 60 kg/mⅡ型彈條;軌距擋板為 60 kg/m鋼軌的 10號、6號擋板;尼龍擋座為60 kg/m鋼軌尼龍擋座;軌距標準1 435mm(2-6-10-2,2-10-6-2);采用 60 kg/m鋼軌 10 mm膠墊。68 kg/m軌扣件的軌距調(diào)整量為 -12～+4 mm,68 kg/m軌距擋板和擋板座配置見表 5。

表4 68 kg/m鋼軌的力學性能

表5 68 kg/m軌距擋板和擋板座配置

廠焊采用固定式閃光焊,焊成 500m長軌;現(xiàn)場焊采用移動式氣壓焊。采用 60～68 kg/m異型軌(68 kg/m鋼軌壓制)、用 60 kg/m夾板與 60 kg/m鋼軌連接。按《鐵路工務(wù)修理規(guī)則》中第 6.4.3條,扣件扭矩120～150N?m;接頭螺栓扭矩在 900～1 100 N?m。無縫線路觀測樁采用鋼軌樁混凝土加固。

3 68 kg/m鋼軌現(xiàn)場觀測

1)68 kg/m鋼軌上線使用 8個月,累計通過總重106.41 Mt?km/km。通過 8個月的線路運營養(yǎng)護和觀測,68 kg/m鋼軌線路較為穩(wěn)定,尤其是軌距由于磨耗量的減小,變化極小,容易保持。68 kg/m鋼軌上線后線路優(yōu)良率穩(wěn)定,空吊減少,墊板掉出現(xiàn)象明顯減少,未發(fā)生闖道現(xiàn)象,軌向易保持。

2)68 kg/m鋼軌線路抗彎較60 kg/m鋼軌明顯增加,鋼軌未出現(xiàn)軌面掉塊、剝落,未形成魚鱗面擦傷。從觀測結(jié)果來看,68 kg/m軌在直線段光帶偏軌中,表面光潔,狀態(tài)良好,軌距角有細紋;曲線段上股鋼軌軌角有細裂紋,有輕微側(cè)磨。68 kg/m鋼軌與 60 kg/m鋼軌軌距擋板在接觸表面的區(qū)別(68 kg/m鋼軌使用60 kg/m鋼軌扣件,扣壓力減少 8.5%),采取每 2月進行扣件扭力復(fù)緊一遍措施,保持扣件齊全靠貼。

3)68 kg/m鋼軌使用 21個月,累計通過總重287.57 Mt?km/km,從 2008年 1月到 2009年 6月,京包線上行 K529+446～K530+355(R=600 m)68 kg/m鋼軌的側(cè)磨情況如圖 3所示,68 kg/m鋼軌在使用接近 21個月后,55#觀測點的側(cè)磨最大,為 4.5 mm。

圖3 京包上行K 529+446～K530+355(R=600m)曲線側(cè)磨情況

4)從 2007年 11月到 2009年 3月京包上行 K470+540～K471+192(R=600 m)區(qū)段 60 kg/m鋼軌側(cè)磨情況如圖 4所示,從圖 4中可看出,60 kg/m鋼軌在使用接近 17個月后,49#觀測點最大側(cè)磨達到了16 mm。

圖4 京包上行K 470+540～K471+192(R=600m)曲線側(cè)磨統(tǒng)計

5)比較圖 3和圖 4可以看出,68 kg/m鋼軌上線使用了 21個月,最大磨耗僅為 4.5mm,平均每月磨耗0.2mm,而同期在同樣半徑鋪設(shè)的 60 kg/m鋼軌,使用 17個月就因磨耗超限而更換下線,平均每月磨耗達到 1mm,是 68 kg鋼軌磨耗量的 5倍。

6)68 kg/m鋼軌自鋪設(shè) 21個月以來,除半徑為600m曲線鋼軌表面出現(xiàn)微小的魚鱗擦傷掉塊以及出現(xiàn) 1處氣壓焊接頭重傷外,未發(fā)生其他傷損。而同期鋪設(shè)的 60 kg/m鋼軌地段,到目前為止平均每公里重傷鋼軌有 1根。

7)68 kg/m鋼軌養(yǎng)護維修工作量少于 60 kg/m鋼軌。到目前為止鋪設(shè) 68 kg/m鋼軌地段,只是簡單地臨時補修和日常保養(yǎng)。

4 結(jié)論與建議

1)68 kg/m鋼軌抗彎強度、耐磨性、抗側(cè)磨較好。小曲線地段平均耐磨性能為 60 kg/m鋼軌的 5倍。

2)通過總重 287.57 Mt?km/km后,68 kg/m鋼軌抗傷損性能強,在半徑為 600 m的曲線上鋼軌表面只出現(xiàn)微小魚鱗擦傷掉塊,未發(fā)生鋼軌重傷和斷軌。

3)由于彈條扣件與 60 kg/m軌通用,在維修觀測過程中,扣壓力無明顯變化,每兩個月扣壓力衰減約7%～9%。未發(fā)生闖道現(xiàn)象和軌向變化,維修成本較低。動態(tài)軌檢車檢查合格率 100%,優(yōu)良率 98.1%。

4)通過試鋪使用表明,現(xiàn)有技術(shù)標準可以滿足其鋪設(shè)條件。

5)鋼軌易焊接,焊接質(zhì)量穩(wěn)定。

6)60～68 kg/m異型軌由于與 60 kg/m鋼軌化學成份相近,廠制生產(chǎn)技術(shù)成熟,無需使用順坡墊板。

7)應(yīng)用 68 kg/m鋼軌經(jīng)濟效益較好,可提高軌道結(jié)構(gòu)強度,又可延長鋼軌使用壽命,與 75 kg/m鋼軌相比,每公里減少約 14.22 t鋼軌。

8)68 kg/m鋼軌大修可參照75 kg/m鋼軌大修周期的規(guī)定,建議通過總重按 8.5億 t進行大修。

針對 68 kg/m鋼軌試鋪的情況,應(yīng)進行 68 kg/m鋼軌凍結(jié)接頭夾板的研制;半徑 ＜700 m的曲線地段,對鋼軌表面出現(xiàn)微小的魚鱗擦傷掉塊,建議進行修理性打磨,以延長鋼軌使用壽命;建議擴大試鋪 68 kg/m鋼軌。

[1]陳朝陽,張銀花,周清躍,等.我國重載鐵路用 68 kg/m鋼軌試驗研究[J].鐵道工程學報,2008(9)：30-34.

[2]中華人民共和國鐵道部.鐵運[2006]146號部令 鐵路線路修理規(guī)則[S].北京：中國鐵道出版社,2006.

U213.4

B

1003-1995(2010)02-0109-03

2009-09-10;

2009-10-20

焦吉明(1964— ),男,山西忻州人,工程師。

(責任審編 王 紅)