12号提速道岔滑床板脱焊原因分析及整治措施

1 引言

某铁路复线于 2020 年正式开通运营，为跨区间无缝线路、客货混运有砟铁路干线，年通过总质量上行约 35.573 Mt、下行约 32.265 Mt。开通后正线上的 60 kg/m 钢轨 12 号道岔（图号：专线 4228）升级为 60 kg/m 钢轨 12 号提速道岔（图号：专线 4249，混凝土枕），道岔全长 37.8 m，允许最大速度为直向 160 km/h、侧向 50 km/h。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

滑床板作为道岔的重要零部件，在尖轨可动部分长度范围内承托尖轨、扣压基本轨，并将尖轨承受的垂向荷载传递给岔枕。普速铁路常用道岔（如 SC330、专线 4228 等型号）滑床板一般由台板和底板两块钢板四面焊接而成，基本轨内侧主要以滑床台压舌刚性扣压；提速道岔（如专线 4249 等型号）滑床板在上述结构基础上进行了改良，增加了弹片和销钉部件。滑床板分 60-0、60-3、60-6、60-9 及防跳型等型号，均采用弹片扣压基本轨内侧，提速道岔滑床板结构示意和工作状态俯视图分别如图 1、图 2 所示。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

2 提速道岔滑床板易脱焊原因分析

提速道岔在使用过程中，滑床板产生脱焊的原因较多，如制造缺陷、焊接工艺不良、养护不当等。专线 4249 道岔滑床板发生脱焊现象较为普遍，本文为提出持续改进优化的可行方案，重点从专线 4249 道岔滑床板自身结构受力方面分析脱焊机理。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

2.1 脱焊受力原理分析

滑床板脱焊原因诸多，涉及自然环境、道床弹性、零配件及轨面状态、自身结构等多方面因素。专线 4249 道岔滑床板脱焊频次相对于其他道岔更高，严重时，部分道岔滑床板上道 2 个月左右即发生脱焊现象。下面从专线 4249 道岔滑床板工作状态下（图 3）的受力原理和自身结构设计方面进行分析，脱焊原因如下。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

2.1.1 基本轨受压状态滑床板受力分析

基本轨在尖轨全长范围内，依靠滑床板固定在岔枕上，但又未能完全固定基本轨，过车时不能阻止基本轨的横移和外倾，外倾过程中基本轨内侧轨底上抬，反作用到滑床台压舌和弹片，从而通过嵌入到滑床台与滑床板之间的弹片撬动滑床台。而专线 4249 道岔滑床板采用滑床台与滑床板两面焊接，焊接面积偏小，在列车反复冲击下容易出现滑床台与底板焊缝开裂现象。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

2.1.2 尖轨受压状态滑床板受力分析

专线 4249 道岔滑床板采用弹片销钉扣压基本轨的结构，销钉呈半圆柱状，其直面与弹片接触、曲面与滑床台板顶面贴合，形成一个刚性连接体，销钉孔处也成了一个应力集中点。列车侧向通过时，尖轨同时受横向力和垂直下压力，横向力传递给基本轨，造成基本轨受力，滑床板受力分析同上；垂直下压力直接传递至滑床台，部分承载力通过销钉传导至弹片，使弹片发生形变，以销钉为支点形成杠杆效应，通过弹片两端撬动滑床台。当道岔转辙部位存在吊板情况时，“杠杆效应”成倍加剧，极易造成滑床板脱焊。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

2.2 第 14～22 位枕滑床板易脱焊原因

每组专线 4249 道岔转辙部位共有滑床板 40 块，分别铺设在第 8～27 位枕左、右两侧轨底。根据现场数据统计，脱焊现象主要集中发生在第 14～22 位枕对应的滑床板，分析其原因主要为：󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

1. 第 14 位枕对应尖轨顶面宽约 50 mm，而尖轨顶面宽度 50 mm 以下（对应第 8～13 位枕）部位不受力。
2. 第 22 位枕后尖轨的活动位移不足 20 mm，受力传递至滑床台面的重心点靠近滑床台右侧边缘，距销孔稍远，销钉受压力变小致使弹片发生形变量减小，“杠杆效应”不明显。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

2.3 MJ、ST 车站道岔滑床板易脱焊原因

结合近年来的检查记录，2023 年至今某铁路专线 4249 道岔累计发现滑床板脱焊 136 块次，申请临时抢修天窗更换脱焊滑床板共 7 起，其中 MJ 和 ST 车站道岔各 3 起。滑床板脱焊集中在这两个车站的主要原因为，某铁路列车对数相对偏少，大部分为直通列车，而 MJ、ST 车站分别有两对客车终到始发，且 MJ 车站作为局界口车站，列车运行图在此站惯性安排技术停点，列车折返、发车进路上的道岔操动频次较其他车站道岔更高。这些道岔的滑床板不断在尖轨受压、基本轨受压两种受力状态下切换，滑床板焊缝也就更容易发生疲劳，一旦超过金属疲劳值，滑床板就会发生脱焊现象。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

3 滑床板脱焊的危害及防治措施

3.1 滑床板脱焊的危害

专线 4249 道岔滑床板脱焊后，尖轨轨底压迫滑床台前端，弹片前端受压发生形变，撬动滑床台使其后端上翘、销钉开始松脱，如图 4 所示。滑床台面形成反向轨底坡，增大了尖轨操动过程中的阻力，造成滑床台面、表示杆及联结零件的机械磨损，摩擦进一步增大，严重时可能会直接导致道岔转换不到位，从而发生道岔无表示，不能正常排列列车进路、开放信号的情况，扰乱铁路正常运输秩序。因此，相较于无弹片销钉组件的普通道岔滑床板，专线 4249 道岔滑床板不但发生脱焊的可能性更高，且脱焊后的危害性也更大。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

3.2 滑床板脱焊的具体防治措施

3.2.1 定期清理油污，防止焊缝锈蚀

滑床板常年暴露在外，受雨水、冰雪、高温等恶劣天气影响，造成滑床板底板和焊缝处容易生锈（滑床台表面为镍基防锈合金），加之为减小摩擦系数，滑床台表面需要长期涂抹润滑油，焊缝在油污腐蚀下加速锈化，抗拉强度降低。为此，至少每半个月检查清理一次滑床板焊缝周边油污并观察焊缝状况，以延缓其锈蚀速度。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

3.2.2 及时整治吊板，恢复道床弹性

轨枕吊板是道岔养护中的常见病害，尤其是道岔转辙部位的第一、第二转辙机部位，由于安装电务转换杆件需要，枕木盒石砟被掏空，轨枕底部难以做到道砟密实，更加容易发生吊板。良好的道床基础能够使列车对滑床板的压力和冲击力通过枕木、碎石道床的弹性变形得到很大程度的减缓。因此，及时整治吊板，消除高低、水平不良，恢复碎石道床弹性能够在一定程度上降低滑床板脱焊情况的发生概率。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

3.2.3 更换失效配件，确保框架刚度

道岔存在扣配件失效或扣压力不足，轨下胶垫磨损、压溃时，容易造成轨面不平顺，列车通过时在该处冲击力倍增，尤其在滑床台压舌和弹片处，冲击力越大，焊缝受撕拉程度越大。因此，及时更换失效零配件（如 φ30 mm 螺栓、弹条、胶垫等），保持扣件扭矩达标，确保道岔框架刚度良好，有利于延缓滑床板脱焊病害的发生。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

3.2.4 消除槽边缝隙，合理控制轨距

如果基本轨与滑床台槽边存在缝隙，滑床板不能更好地固定基本轨，过车时不能阻止基本轨横移和外翻。根据前述基本轨受压状态滑床板受力分析，为防治基本轨横移和外翻，现场应依据尖轨、基本轨磨耗实际情况将道岔框架和轨距的误差均控制在 ±1 mm 以内，及时消除基本轨与滑床台槽边缝隙，防止轨距不良造成列车蛇行运动产生更大的横向力作用于滑床板。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

3.2.5 精确起道捣固，减少起道频次

在道岔转辙部位起道作业时，液压起道机一般安装在基本轨一侧，基本轨抬高时，带动基本轨轨底弹片往上抬，而滑床板受尖轨、轨枕等重力影响向下垂，导致滑床台两侧焊缝受到一上一下两种拉力，起道越高，拉力越大，焊缝裂开的可能性也就越大。因此，正确起道作业，严防起道过高，提升捣固质量，减少起道频次是有效防止滑床板脱焊的重要措施。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

4 滑床板连接结构优化方案

专线 4249 道岔滑床板结构不同于普速铁路常用道岔的滑床台与滑床板四面焊接结构，也不同于客专系列道岔采用的滑床台与滑床板弹性夹扣压结构，而采用弹片销钉扣压基本轨的结构，滑床台与滑床板两面焊接（由于构件安装的需要无法做到四面焊接），焊接面积减少，存在潜在的结构缺陷，在滑床板受力不均、零配件老化锈蚀、转辙部位吊板、道岔操动使用频次偏高、转辙部位频繁人工起道等因素作用下，极易造成道岔第 14～22 位枕滑床板脱焊病害。为此，对专线 4249 道岔滑床板提出结构改造优化方案如下。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

主要通过改变滑床台与底板的机械连接形式加强其结合程度，将原来的纯焊接连接改进为焊接连接 + 螺纹连接的形式，提升结合部位的抗拉性能，具体步骤为：

1. 对滑床板原焊接脱焊部位进行清洁，然后对预焊接部位切开 45° 的坡口再进行焊接，以增大焊接接触面积，提高焊接强度。
2. 从滑床板底部沿着两侧焊缝边缘（距边缘 15 mm 处）分别钻 6 个孔（控制孔深不超过滑床台厚度 2/3，以保证不破坏滑床台自润滑复合镀层），每侧钻孔应以既有销孔为参考向两端定位（前端设 1 个孔距销孔中心 52 mm、后端设 2 个孔分别距销孔中心 42 mm 和 84 mm），并对每个孔进行攻丝，安装直径为 12 mm 的高强度螺栓，提高滑床台与滑床板的结合力。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
3. 拧紧后切掉螺栓多余部分，再将螺栓与滑床板底部焊接牢固，然后对其打磨平整，确保安装后不影响工务轨道几何尺寸，电务转换平稳。

整个过程具有不涉及滑床板尺寸改变，保持弹片销钉结构的优点，改进了焊接面减少、抗拉性能差的缺点，不影响滑床板的正常工作状态，结构优化后滑床板的局部剖面如图 5 所示。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

5 结语

综上，改造优化后的专线 4249 道岔滑床板的连接结构更为稳定，道岔养护过程中采用滑床板脱焊的防治措施，能够保证滑床板正常受力，减少脱焊开裂，大幅延长滑床板的使用寿命和维修周期，确保某线专线 4249 道岔使用过程中设备质量全面受控，有效杜绝滑床板脱焊后可能造成的道岔卡阻隐患，防范化解工电结合部设备安全风险，进一步降低工务、电务维修人员道岔维修作业劳动强度。同时，本文提到的专线 4249 道岔滑床板结构优化方法整体改造难度系数不高，所需投入低，可大范围推广使用。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

文章来源：

原文名称：某铁路60 kg/m钢轨12 号提速道岔滑床板脱焊原因分析及防治措施

作者信息：黄永成（中国铁路广州局集团有限公司 怀化工务段，怀化 418000）

期刊信息：铁道工务 2025年2月