道岔M30螺栓失效原因分析及整治方案

1 前言

自铁路大提速以来，为适应铁路第六次大提速的需要，我段京沪线、宁芜线铺设了大量60 kg/m钢轨混凝土岔枕提速道岔，但由于对混凝土提速道岔特点掌握不全，日常养护维修存在较大的困难。随着重载破坏和使用年限的增长，各种病害逐渐产生和发展，其中最突显的就是道岔M30大螺栓的失效问题。该类病害形成后，整治难度大、效率低，失效病害数量随着道岔上道年限增加而增长，成了道岔日常养护维修的难点。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

2 道岔M30大螺栓失效的原因分析

（1）道岔岔枕结构设计上没有承轨槽，列车通过时，巨大的横向作用力传递到岔枕铁垫板上，使道岔M30大螺栓直接承受了水平剪力，造成大螺栓颈部以下（60～80）mm处被剪断。这种失效主要发生在转辙部的末端和辙叉以及护轨部位。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

（2）养护作业方法不当，由于枕木位置不当造成轨距改道困难时，作业人员没有方正枕木，而采用大锤敲击铁垫板等错误的方法作业造成应力集中在该点处，导致该点的受力成几何倍数增加，造成大螺栓受剪力过大而折断。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

（3）道岔铺设后，没有对大螺栓进行必要的复紧工作，列车高速通过时，大螺栓会产生高频震动，将岔枕的尼龙套内螺纹磨坏失效。

（4）列车通过道岔时，车上的污水排到道岔的导曲线上股外侧的大螺栓上，造成大螺栓锈蚀严重，而曲线上股受到的横向力较大，锈蚀腐化的大螺栓容易被横向力剪断。

3 整治方法

（1）目前我段共有三种整治方案，对应三种不同原理的机械工具，具体使用情况如下：

①铁路工务大螺栓改锚工艺中使用最常见的方法和工具，利用空心钻头垂直向下钻取尼龙套的方式，作业效率一般为20 min/颗，工具和现场使用情况如图1所示。

②2014年，我段引进了改锚专用新工具，采用新工艺改锚，该方法在原理上有较大创新，舍弃了原来高速旋转的钻头钻取方式，而改为利用锂电池加热，把尼龙套管熔烫出3/4个槽，然后再用取出器插入熔烫好的槽内，将尼龙套管整体从混凝土枕预留孔中旋出的方式，作业效率一般为8 min/颗，加热工具和取出器如图2所示。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

③2015年3月份，我段在热熔改锚新工具、新工艺的技术基础上，设计了整取式新型改锚机。其原理是，利用管内敲击刀头的方式，在混凝土枕尼龙套管内快速刻出3个槽，然后再用取出器插入刻好的槽内，将尼龙套管整体从混凝土枕预留孔中旋出的方式，作业效率可达到1分钟/颗，新工具现场使用以及取出后的效果如图3所示。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

（2）方案对比（见表1）

表1 方案对比

4 整治效果

2016年3月份集中修期间，林场站道岔更换滑床板施工，我们对三种整治方法同时进行了试用，并对各项指标进行了对比，发现整取式所用的整治工具简单轻便，安全性高，操作技能要求低，每个天窗点（90 min）可完成18～20颗（包含拆装大垫板、锚固新尼龙套管）。至今已经完成了林场站道岔失效M30大螺栓的整治工作，提高了道岔的养护质量，效果良好。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

5 建议

（1）提速道岔M30大螺栓失效整治工作比较困难，需要的天窗资源较多，安全风险高，建议在日常养护维修中注意做好如下工作：

①日常保持M30大螺栓的紧固，一般不应拆卸岔枕M30大螺栓。每年可结合道岔维修工作，对大螺栓涂油一次，防止锈蚀。

②加强对转辙器跟端、辙叉部位以及护轨部位的经常保养工作，注重钢轨修理，做好轨面的平顺性，做好焊接接头的平直度打磨，注重钢轨接头养护工作，必要时可根据情况进行焊联，消除普通接头，减少钢轨接头的冲击力。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

③及时消除空吊病害，不应以垫代捣，道岔铁垫板与岔枕之间不应垫木片，日常养护作业时保证轨枕方正，避免产生应力集中情况，避免道岔横向力集中到个别大螺栓，造成剪断的现象。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

（2）新型“整取式道岔M30改锚机”具有结构简单、使用轻便、安全性高、操作技能要求低等优点，建议在铁路工务道岔养护维修中不断优化并推广使用。

文章来源：

原文名称：道岔M30螺栓失效原因分析及整治方案

作者信息：李建军（中国铁路上海局集团有限公司南京桥工段）

期刊信息：上海铁道科技 2018年第1期