换轨车铺设无缝线路在山区铁路的运用

黄华斌，张 劭

（广州工务大修段，工程师，广东 广州 511001）

运用换轨车铺设无缝线路，可以降低劳动强度，提高劳动效率，较好地解决人工拨轨的安全风险，换轨施工可实现工完料尽。但由于山区铁路坡道大、曲线数量多且半经小、桥隧相连等线路状况，严重影响了换轨车在铺设无缝线路中的运用。近几年来，广州工务大修段在山区铁路铺设无缝线路中，通过优化施工流程和创新作业方法，不仅成功运用了换轨车进行换轨施工，并实现了施工安全有效可控，更换长轨日进度达到2.0 km，为山区铁路运用换轨车进行换轨施工积累了宝贵的经验。

1 换轨车在山区铁路换轨面临的问题

1.1 不适应集中修日进度的要求 铁路营业线施工现采用的集中修组织模式，要求在一段较短的时间内，最大限度利用好人力、机械、机具等资源，最大限度提高天窗作业效率，要求日换轨进度必须完成1.5～2.0 km的任务，而山区铁路的线路条件差，运用换轨车换轨很难完成这一任务目标。

1.2 存在胀轨侵限的安全风险 换轨日进度要达到2 km时，传统方法是在换轨前一天将钢轨焊接成一段2 km长的新轨条，由于昼夜温差变化，造成新轨条在碴肩上自由伸缩，当新轨条原有弯曲和线下焊接处存在钢轨应力时，就容易造成新轨条“鼓肚”，严重时侵入限界，影响安全。

1.3 曲线多且换轨作业难度大影响进度 山区铁路曲线数量多，1个天窗点内换轨地段有时会同时存在2个及以上的曲线，且可能是反向曲线。当曲线较长、半经较小时，由于新、旧轨半径不同（相差约0.65 m），造成曲线新轨入槽后上股钢轨相对缩短，下股钢轨相对伸长，上下股新钢轨均需要纵向移动，因为起点需要焊轨，只能在终点进行撞轨，曲线上股向外撞，曲线下股向内撞，才能保证换轨车前的上股钢轨不“鼓肚”，下股钢轨不被“拉直”。以R=500 m，换轨长2 000 m，新钢轨条与既有钢轨距离0.65 m，换轨地段园曲线长1 000 m为例，在不考虑缓和曲线的前提下，每股新钢轨的纵向移动量L移=2π×0.65×L/2πR=0.65×1 000/500=1.3 m。

当换轨长度长，换轨地段曲线长且曲线半径又较小时，新钢轨的纵向移动量就大，配合换轨车换轨的撞轨工作量就大，需要大量的劳动力，且撞轨的效果非常不好，容易造成换轨车的运行障碍，影响换轨的速度，造成换轨在规定时间内延时晚点。

1.4 轨枕螺栓锈蚀影响作业安全 山区雨季长且降雨量大，易造成轨枕外侧螺栓严重锈蚀。封锁施工时，如果轨枕螺栓锈蚀不能及时处理好，换轨车吊轨时易将轨枕一并吊起，影响换轨车的运行安全。

2 优化施工流程和创新作业方法

在进行换轨施工时，对施工本线要求封锁前1小时限速45 km/h，开通后首列限速25 km/h，第2列限速45 km/h，以后恢复正常速度，慢行长度为当日换轨里程；在双线桥梁、隧道及施工困难地段施工时，施工地段邻线的对应里程自施工线路封锁前1小时起至开通后1小时止，限速80 km/h；每天封锁天窗为180 min。在这样的施工条件下，必须优化施工流程、创新作业方法才能完成目标任务。

2.1 优化施工流程 轨枕螺栓锈蚀是影响换轨车换轨安全正点的最重要风险点。为解决好该问题就必须提前对锈蚀的轨枕螺栓进行处理，为此需对施工流程进行优化，即在换轨施工前一天的天窗点内，组织好劳动力和工具，将次日换轨地段外侧轨枕螺栓全面进行预松，彻底更换轨枕外侧锈蚀螺帽，工务段同步配合对失效螺栓进行锚固。

2.1.1 工具和劳动力组织

1）每天安排2～4个作业小组处理锈蚀的轨枕螺栓，每组配劳务工10人，其中内燃扳手操作工4人，撬棍手2人，更换螺帽作业人员2人，液压钳操作工2人。

2）每小组配备内燃扳手4台，液压钳1台，撬棍2根，螺帽若干。

2.1.2 线路封锁后4台内燃扳手的作业流程

1）第1台内燃扳手使用36#套筒对待换轨地段钢轨的外侧轨枕螺帽进行预松，主要是松出没有锈蚀的轨枕螺帽和辨别出锈蚀的轨枕小螺帽。

2）第2台内燃扳手使用34#小套筒，松出锈蚀的轨枕小螺帽，将松出的小螺帽更换为新螺帽。如仍不能松出锈蚀小螺帽，则安排人员用撬棍将弹条撬出，用手锤使螺帽与平垫圈分离。

3）第3台内燃扳手使用34#小套筒，再次松出锈蚀的轨枕小螺帽，仍不能松出的，采用液压钳剪除小螺帽，将松出的小螺帽更换为新螺帽。

4）第4台内燃扳手全面拧紧钢轨外侧轨枕扣件的螺帽。

2.2 创新作业方法 传统换轨车换轨施工方法是在换轨起点将新、旧轨导入换轨车的新、旧轨龙口，在换轨终点将新、旧轨导出换轨车的新、旧轨龙口。

在山区铁路换轨施工时，由于曲线数量多、半经小，钢轨纵向移动量大，严重影响换轨车的正常进行，易造成换轨晚点。为此探索了一套山区铁路换轨施工新方法，即换轨施工前将线下长轨条焊接为两段长轨条，按照施工走向，根据不同的线路条件，组合成2.0 km长的新长轨条，采用两段新轨结合法和二次导入新钢轨法一次性换轨到位，避免线下新钢轨条焊接太长胀轨侵限的安全隐患，减少配合换轨的撞轨工作量，降低撞轨难度，提高撞轨效率，能保障换轨车换轨的安全正点。

2.2.1 两段结合法 一次性更换2 km长轨条时，为避免新钢轨条焊接后胀轨侵限和提高撞轨效率，根据现场实践，提出了新钢轨两段结合的施工方法。即2 km换轨地段中的一段长轨条在曲线半径较大，曲线长度较短处，而另一段长轨条在直线地段，且曲线位于换轨起点或终点处（如图1所示），封锁施工前一天，将长轨条线下焊接为2段各长1 km的长轨条，在换轨施工天窗点内，将2段各长1 km的轨条用鱼尾板临时连接为一段2 km的长轨条（如图2所示）。使用换轨车一次换轨拉轨到终点龙口，在中间和终点龙口分别进行拉伸放散。

图1 一长轨条在曲线地段另一段长轨条在直线地段

图2 用鱼尾板临时连接各长1 km的长轨条

采用两段结合法是因为只有一段长轨条有曲线，曲线半径较大，曲线长度较短，新钢轨的纵向移动量就非常小（L移=2π×0.65×L/2πR=0.65×175/1 800=0.063 m），且曲线位于换轨起点或终点，新钢轨的纵向移动量不需要撞轨，可以通过新钢轨自己的伸缩实现纵向移动。在换轨前的起点预留好适当的搭头，换轨过程中基本不需要撞轨，减少了大量的劳动力，并有效地解决了长轨条过长产生的胀轨安全隐患及应力放散量过大带来的施工组织困难和放散不均匀等问题。

2.2.2 二次导入法

1）一次性更换2 km长轨条时，若换轨地段的曲线半径较小，曲线长度较长，且又有多个曲线时，则将长轨线下焊接为2段各1 km的长轨条（如图3所示）。

图3 将长轨线下焊接为2段各长1 km的轨条

换轨施工时在中间、终点龙口均安排撞轨设备、人员，配合换轨车换轨撞轨。首先在换轨起点将新、旧钢轨导入换轨车的新、旧轨龙口，当换轨车行进到中间龙口时，换轨车在中间龙口停车，将第2段新长轨条重新吊起，将新钢轨第2次导入换轨车新轨龙口（如图4所示），新钢轨落槽后在中间和终点龙口分别进行拉伸放散。

图4 将新钢轨第2次导入换轨车新轨龙口

2）一次性更换2 km长轨条时，若换轨施工地段的起点或终点500 m内线路条件特别困难，其他地段条件较好时，则将长轨在线下焊接为1 500 m和500 m的两段长轨条（如图5所示）。

图5 将长轨线下焊接为1 500 m和500 m两段长轨条

换轨施工时，在中间龙口处留好2段钢轨的搭头。曲线在第1段时，只在中间龙口安排撞轨设备、人员；曲线在第2段时，只在终点龙口处安排撞轨设备、人员，配合换轨车换轨撞轨。换轨时首先在起点将新、旧钢轨导入换轨车的新、旧轨龙口，当换轨车行进到中间龙口时，换轨车在中间龙口停车，将第2段新长轨条重新吊起，将新钢轨第2次导入进换轨车新轨龙口（见图4）。新钢轨落槽后在中间和终点龙口分别进行拉伸放散。

2.3 安全卡控

1）在曲线地段的既有轨枕扣件拆除后，为防止轨距扩大或者钢轨内部应力引起钢轨侧翻，造成施工车辆掉道脱线。必须通过既有轨切割开口，放散内部应力；同时在直线、半径大于800 m及以上的曲线每40根轨枕，其他地段每20根轨枕，在钢轨外侧的螺纹道钉上安全轨距轮，内侧安装一套新配件。

2）根据换轨车前的上股钢轨“鼓肚”和下股钢轨“拉直”情况，及时通知龙口配合换轨车撞轨，防止换轨车受横向力过大，造成施工车辆掉道脱轨。

3）必须安排专人在换轨车前引道，并重点检查轨枕扣件拆除情况和线路状况，确保换轨车运行安全。

4）处理锈蚀轨枕螺栓时，当螺栓连续失效超过2个时不得再连续松扣件，并加装轨距杆。工务段要对失效螺栓及时进行锚固，防止轨距变化，造成轨道几何尺寸超限。

3 结束语

近几年来，广州工务大修段运用新施工流程和作业方法，在山区铁路铺设无缝线路中，较好地运用了换轨车进行换轨施工，降低劳动强度，提高劳动效率，更换长轨日进度达到2.0 km，实现了机械化换轨施工和工完料尽；解决人工拨轨的安全风险，确保了施工安全有效可控并高效完成集中修换轨任务，为山区铁路运用换轨车换轨施工提供了宝贵的借鉴。