防爬设备作用及种类

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2020年12月28日00:00:33
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列车运行时,车轮作用于钢轨﹐不仅产生坚向力和横向力,还由于车轮的阻力及制动力等原因而产生纵向力。这些作用力由钢轨基础的抵抗力来克服。如果抵抗力小于作用力,钢轨就会纵向移动,扣件阻力大于道床阻力的条件下,还会带动轨枕一起移动,这种移动称为轨道爬行。作用于钢轨上的纵向水平力称为爬行力。
铁路线路容易发生爬行的地方是单线线路的重车方向、双线线路的区间正线、长大坡道的下坡道,线路爬行最为严重的地段是进站时的制动距离范围内。

一、线路爬行

1.线路爬行原因

(1)钢轨在动荷载作用下的波浪形挠曲。钢轨因受机车车辆动荷作用而发生挠曲时,钢轨断面发生转动,轨顶被缩短,轨底被拉长。当钢轨与轨枕的联结不牢,在受到车辆轴重钢轨挠曲时,车轮前钢轨断面的转动引起轨底在垫板上顺着行车方向滑动,造成爬行。

(2)列车制动。机车车辆的制动也在运行的方向上产生爬行力。列车减速﹑限速或停车、制动往往会产生一些车轮沿钢轨滑行现象,引起与列车运行方向一致的爬行。

(3)列车运行阻力。列车运行时,机车要克服许多阻力,如车轮滚动和滑动摩阻力、曲线运行附加阻力等,速度高、轴重大的地段,容易产生爬行。

(4)钢轨温度变化。钢轨在温度应力作用下,钢轨伸缩也能造成线路爬行。

(5)轨道几何状态不良。列车通过时会引起轨道弹跳,降低道床阻力,增加轮对阻力,产生爬行。

2.线路爬行的危害

爬行是轨道被破坏的重要原因之一,它能引起轨枕位置歪斜、间距不正和轨缝不匀等现象,对线路的破坏性很大。钢轨爬行不仅带动接头枕木产生接头病害,而且其他枕木的位移也使线路几何尺寸发生变化。为防止线路爬行而采取的轨道辅助设备统称为轨道加强设备。

二、轨道加强设备

(一)轨道防爬设备

防止线路爬行的措施是加强轨道的中间扣件的扣压力和接头夹板的夹紧力,同时采用以防爬器和防爬支撑组成的防爬设备来共同抵抗钢轨爬行,还可以安装轨距杆或轨撑。

1.防爬器

我国广泛使用的是穿销式防爬器。这种防爬器可以承受30 kN的爬行力。防爬器由带挡板的轨卡和穿销组成,见图1。

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图1 穿销式防爬器
1—穿销;2—轨卡;3—挡板

穿销式防爬器与轨枕之间设置木制承力板。承力板的面积应不小于防爬器挡板的面积,厚度为50 mm,允许误差为±10 mm;混凝土枕地段承力板呈模形,窄面厚度为50 mm,允许误差为±10 mm。防爬器可以和防爬支撑同时使用。

现场还使用一种坚固式防爬器,采取螺栓紧固的方式,见图2。

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图2 紧固式防爬器

2.防爬支撑

为了充分发挥防爬器的作用,在线路上使用时,在3~5根轨枕之间安装防爬支撑,形成一个整体,组成一组防爬设备,共同抵抗线路爬行力,见图3。

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图3 防爬支撑

列车运行时,车轮作用于钢轨上除产生竖直力和横向力外,还产生一个纵向水平推力,能引起钢轨的纵向移动,有时甚至带动轨枕沿着线路方向一起移动,此种现象称为轨道的爬行。防止爬行,除需要加强接头扣件、中间扣件的扣紧力外,就是通过安装防爬设备实现的。

安装方法是将防爬器扣紧在钢轨底部,使其挡板紧靠轨枕,把钢轨的爬行力传递给轨枕并与防爬支撑配合使用,把爬行力分散给其他轨枕,阻止钢轨的爬行力。

3.轨距杆

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(a)正线小半径曲线                                 (b)站专线小半径曲线
图4 曲线上安装轨距杆

曲线地段和道岔上受列车横向力作用,钢轨会发生横移式向外倾斜,导致轨距扩大。为保证曲线轨道稳定,在小半径曲线或轨道整体状态较差的站专线曲线上,可以安装一定数量的轨距杆和轨撑,见图4。

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图5 木枕道岔上安装轨距杆

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图6 木枕道岔上安装短轨距杆

站内木枕道岔上,尤其是采取道钉联结的木枕道岔,导曲线处钢轨不易控制,易造成支距和轨距超限。通过加装轨距杆﹑短轨距杆的方式进行道岔加强,见图5和图6。

4.曲线上的其他加强方式

(1)地锚

曲线地段受列车运行离心力影响,易发生向上股方向的位移。为控制位移,可采取地锚方式进行加固,见图7。

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图7 曲线地锚

(2)防脱护轨

针对小半径曲线上股磨耗严重,以及容易发生脱轨的现象,在曲线下股安装防脱护轨,见图8,可以有效防止曲线脱轨掉道事故的发生。

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图8 曲线防脱护轨

5.道岔的其他辅助加强设备

(1)“9148”拉杆

针对道岔岔心处查照间隔容易发生变化的问题,采取“丁”字型拉杆进行加固,见图9,收到了良好的效果。

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图9 曲线防脱护轨

(2)钢板连排锁定

道岔原来采取的联排锁定采用木支撑﹑铁线的方式进行,在维修过程中易损坏。采取钢板连排锁定的方式,直接采取90 mm宽的钢板进行加强效果较好,见图10。

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图10 木枕道岔钢板连排锁定

引用文献:北京铁路局编. 《铁路线路工岗位作业技能培训读本》[M]. 2016

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