道岔铁垫板联结螺栓折断原因分析及整治措施
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【摘 要】 本文针对肃宁北站在重载条件下道岔铁垫板联结螺栓折断病害进行分析，阐述了引起这种病害的原因，并针对重载条件下产生病害原因提出预防性整治措施。
【关键词】 道岔铁垫板 联结螺栓折断病害 成因 整治
肃宁北站站场扩能改造工程自2012年底开通后，已运营半年，陆续发现60AT/12（图号：专线4249）道岔铁垫板联结螺栓有折断现象，近期，随着万吨列车的增量开行，此种现象有加剧的趋势，预防和整治此类病害已成为养护中一项重要工作。本文通过在维修养护工作中的实践摸索，找出了病害产生的原因，总结了一些整治措施，并在实际作业中取得了较好的效果。
1 道岔铁垫板联结螺栓折断病害及原因分析
1.1 现状
1.1.1 整体状态
开通半年多来，道岔铁垫板联结螺栓折断现象始终处于散发状态，均位于重车Ⅱ场道岔侧向处，空车Ⅰ场自开通至今未发现，与未站改前此种现象相比，未见异常。
刚开通时，Ⅱ场西岔区226#道岔螺栓折断现象较严重，近期Ⅱ场东岔区万吨列车进路上此种现象明显增加。现存31条折断螺栓是2013年2月至今累计的数量，平均每月折断7-8条。按《修规》第7.2.3条之规定，道岔保养质量评定应以组为单位（评定标准见表），满分为100分，100～85分为优良，85（不含）～60分为合格，60分以下为失格。
4月份随着神华（运）字2013第20#《关于增开万吨列车的通知》下发，万吨列车增量开行后，近期发现万吨列车进路上有连续折断现象，且有增加的趋势。现存折断螺栓具置及数量如表2。
1.1.2 Ⅱ场东西岔区分布图（如图1，2）
1.1.3 具体表现形式（如图3，4）
1.2 原因分析
道岔铁垫板联结螺栓折断病害的发生，最根本的原因在于道岔框架结构强度不足。另外，养护方法的不当也会促使病害产生和发展。
1.2.1 分析
（1）从螺栓折断分布上看，这31条折断螺栓中，100%位于道岔侧向；有30条占总数的96.8%集中于肃宁北站Ⅱ场Ⅱ-5道东西岔区，1条占总数的3.2%位于Ⅱ场西岔区230#小号码道岔处；占总数的84%位于Ⅱ场4、5道万吨列车进路上。
（2）从道岔侧向具置来看，转辙部分及前部20条占64.5%，导曲线部分9条占29.0%，其它部位2条占6.4%。
（3）现场静态检查，上述道岔螺栓折断部位几何尺寸未见超标，没有泛白、坍低、“三道缝”病害。动态观察，道岔侧向接发车，通过半径350m导曲线时，受离心力的作用，铁垫板下通长胶板、铁垫板上5mm胶垫及Ⅱ型弹条各种联结零配件在列车的轧压冲击下，存在弹性的叠加，造成无论是基本轨，还是导曲部分钢轨，都不同程度存在钢轨外倾、外闯现象，目测约0.5-1mm，尖轨尖端至前顺坡接头处约3米范围内尤为明显。转辙部分框架结构强度不足是造成螺栓折断的主要原因。
Ⅱ场Ⅰ道东西岔区同样导曲线半径是350m的75/12（图号：SC559）道岔为什么不出现此种现象，与转辙部分特殊的设计有直接关系。
1.2.2 原因
（1）由于螺栓所受的横向冲击力大、道岔区导曲线半径小、辙叉护轨地段横向冲击较大等原因，列车通过道岔时尤其是通过辙叉区段时，作用于钢轨的横向力偏大，进而传递给铁垫板以较大的横向冲击，螺栓承受横向力，螺栓同时承受弯曲、拉伸及剪切作用，因此螺栓易折断（如图5）。
（2）养护的不及时，不精细是造成此种现象的重要原因。螺栓长期缺乏养护，松动后拔起造成水汽进入螺孔使螺钉锈蚀。轨枕空吊或者道床弹性不均，在列车动力作用下螺栓受到巨大的向上的抗拔力，这种情况下在列车反复的动力作用下螺栓不断拔起。
（3）客观上，万吨列车的增量开行，C80车大量上线，同样是造成此现象的重要原因。重载运输与道岔设备匹配性有待进一步提高。
（4）组装缺陷，或制造偏差。
（5）螺栓扭矩过大时内螺纹易破损。
上述原因导致了螺栓容易失效，岔枕与道岔大垫板的连接被破坏，使大垫板不能牢固的固定在岔枕上，在列车动力作用下岔枕以上结构失去牢固连接，使道岔几何型位难以保证，造成道岔晃车等问题，严重时可能造成钢轨外翻使列车脱轨。
（1）提高道岔的框架刚度。1）保持道岔的良好几何型位，尽量减少道岔内部以及前后100米内的小方向，保持道岔的框架尺寸及道岔支距以减少列车经过道岔是产生的横向力。2）直股基本轨外侧改装轨撑，隔二上一轨距杆的方法进行了尝试，效果很好。动态观察，大大缓解了钢轨外倾现象，消灭了钢轨外闯现象（如图6，7）。3）根据道岔标准图轨枕间隔距离制作T字装置，利用轨枕顶面备用安装电务设备的螺栓孔安装复式防爬装置，达到固定轨枕间隔，防止窜动，大大减少轨枕方正维修周期，提供了更加牢固的框架环境（如图8，9）。4）对导曲线部分加装整体式轨距杆，由整根轨距杆控制四股钢轨，解决钢轨外闯问题，增强了道岔框架刚度，且减少占用空间，提高设备安全运行系数（如图10）。5）借鉴75/12（SC559）道岔转辙部分设计，采用铁垫板单侧双联结螺栓，增设轨撑的措施，增大框架强度。
（2）周期性综合维修道岔，按作业验收标准进行，重点要做好整组道岔的拨正校核工作，首先保证道岔位置准确，其次要对岔间渡线方向进行拨正，消灭“三道缝、空吊板”等病害（如图11）。
（3）在导曲线上股设置≯6mm超高，抵消部分离心力作用，有效地解决列车侧向通过道岔的外闯。
（4）安装大螺栓不能用锤打，难拧时要分析原因，修正后再耐心拧入。螺钉要经常检查，发现有松动现象要及时复紧。要定期涂油，且每年不少于两遍，及时更换失效弹簧垫圈，涂油时套管底孔不能封闭堵死。
（5）道岔应采用机械捣固，及时消灭空吊板，综合整治有病害的接头，焊接接头要打磨平整减少轮轨间动力作用。
（6）改进螺栓螺纹的结构，从材质上解决根本问题，增加强度。
3 结语
总之，要保证道岔的稳定性，各部连接零配件的齐全状态良好非常关键，深入细致分析病害原因，对彻底整治病害至关重要。只有将多种因素一起考虑，综合安排整修，才能有效控制道岔铁垫板联结螺栓折断病害的发生和发展，综合提高道岔和框架刚度和质量储备，不断提高工务设备的技术管理水平，确保列车运行的安全和平稳。
参考文献：
[1]《轨道》（铁路工务技术手册）.中国铁道出版社.
[2]《铁路线路修理规则》.中国铁道出版社.
[3]《铁路线路修理规则条文说明》.中国铁道出版社.