弹条Ⅰ型扣件在矿区铁路大坡度地段的应用探讨
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摘要：由于矿区铁路大坡度地段线路其独特的性质，导致该线路极易出现线路爬行等线路病害的隐患，为解决这些问题，本文对弹条Ⅰ型扣件进行了研究，经过分析和实践证明这种扣件广泛应用以后不仅带来了良好的安全效益也相对提高了线路的经济效益，具有相当好的发展前景。本文分析了弹条Ⅰ型扣件的应用背景并根据实践对这种扣件在矿区铁路上的应用进行了探讨。
关键词：弹条Ⅰ型扣件；矿区铁路；线路爬行；隐患
Abstract: because of mining area railway slope section line to its unique properties, the lines appear easily track creeping line disease risks, to solve these problems, this paper studied the elastic strip type fastener, by analysis and practice that the fastener used widely later brought not only good benefits are relatively safe to improve the economic benefits of the line, prospect is good. This paper analyzes the application background of spring bar type fastener and the practice has carried on the discussion to the application of the fastener in the mine railway.
Keywords: strip type fastener; mining railway line crawling; hidden trouble;
中图分类号：F416.44文献标识码：A文章编号：
一、弹条Ⅰ型扣件的应用背景。
在矿区铁路大坡度地段中其线路的性质是坡度很大、曲线比较大且多、半径比较小和路基下沉状况严重。同时列车运行时产生的冲击荷载使得线路出现了更多的病害状况，其中最严重的是线路的爬行现象，并且情况会愈演愈烈。在矿区地段的铁路线路多为普通的有缝线路形式，一般是单线运行，且坡度较大时列车上下行会由于车速和车载过大对钢轨的接头处产生连续的巨大冲击力，这也是出现线路爬行现象的关键因素。一旦出现这种现象且不能及时解决，就会出现轨枕的间距分布不均匀、轨道的尺寸不准确、轨枕肩有磨损、大胶垫移动位置、小胶垫失效和缝隙处断连等严重后果，甚至在线路的某些薄弱部位还会出现胀轨跑道的情况，这些不仅仅加大了工作量的投入，还给列车运行安全带来的巨大隐患。
解决这些问题有三种方法分别是：加强对线路状况的维修养护、采用重型的钢轨和合理应用一些较适宜的联结性质零件。若是选择维修的话要针对线路的各种病害，加大维修力度的同时还要多次维修增加频率，还要设置一些防爬性的设备，因此这种方法不但费时费力还浪费资金。若是选择重轨，推荐50kg／m-70kg／m，试图以自身携带的重量来避免线路爬行，但是在现有条件下这种方法不仅要大量投资还要长时间才能生效并且难度要大很多。若是选择更换联结零件即扣件，是为了能有效地保证钢轨连接到轨枕上，避免钢轨产生位移，并且扣件能起到缓冲冲击力、减振性和减缓轨道变形现象的作用。同时经过大量的实践发现在混凝土枕的路段上使用了弹条I型扣件不仅投资很小，省时省力还能有效地防止出现线路爬行的现象，这些都说明若是想有效地防止线路爬行现象关键就在于正确地选择扣件。
在现阶段，位于平顶山矿区的铁路线路上，混凝土枕上钢轨和轨枕的连接方式主要会选择70型扣板式扣件，这种扣件所占比例能达到整个线路的45．5％，弹条I型扣件所占比例为8．0％，若是木枕以螺旋道钉连接的扣件则会占到46．5％的比例。
二、弹条I型扣件在矿区铁路大坡度地段线路上的应用分析
（1）弹条I型扣件的性质。弹条I型扣件的主要结构是螺纹道钉、橡胶制作的弹性垫板、轨距挡板、w 型弹条和挡板座等构件组合而成。这种类型的扣件弹性比较好，拆装都很简单方便，且扣压力很大，钢轨是不会轻易出现爬行的，同时可以保证轨道不会轻易发生水平位移，尤其在现场中使用以后的效果很显著，其相关技术的性能都要远远超过扣件采用螺旋道钉联结式和70型扣板式扣件。并且在铁道路段线路的设计相关规范中规定，弹条I型扣件主要应用于标准的轨距矿区铁路大坡地段度线路和铁路混凝土枕地段的半径最好超过300m这两种情况。
弹条I型扣件的性能：扣件的变形量为8mm；单个扣件的初始状态扣压力为8.9kN；扣压节点的垂直静刚度为90-120kN/m；纵向防爬阻力为14.3kN；调高量为不超过10mm；调规矩量为-4mm到+8mm之间，并且要采用B型弹条。根据铁路线路相关规范中规定，我国的轨枕每一根其所承受的纵向阻力约是lOkN，一组扣件所受到的扣压力大概也是10kN，与此同时所受到的纵向阻力大概为15kN到25kN之间。
（2）弹条I型扣件开始工作时构件形式和受力原理。要求弹条I型扣件中的螺旋道钉在其上部位置的螺母承受一定外力的情况下，需要具备一定的抗扒性和稳定性，扣件要完整，构件齐全，处于正确的位置并且能够起到良好地作用，用3点进行压紧，扭紧力矩必须能达到150N·m及以上，并且纵向力能通过橡胶垫圈传给下部的弹条，而弹条需要由热轧弹簧圆钢制造形成，型号可采用55Si：Mn或者60Si：Mn，弹条还要具备较高的弹性，可以确保规定的强度和扣压力度，并且要求弹条在承受外力所产生的扣压力以后要能够以纵向和横向水平力的模式向下传递到下方受力的轨距挡板以及挡板座。并且弹条的前端有三个接触点可以把力通过接触点传递给轨距挡板，此后轨距挡板就被外力强行压制在钢轨的底端或者后方的尼龙底座上，弹条上受到力的作用并且传递以后会以作用反力的状态产生影响，可以与弹条和轨距挡板一起起到轨距调整的作用，还大幅度增大了轨枕和钢轨的紧密联合性，固定了钢轨，使其不产生位移，轨距挡板上的水平和纵向力可以通过钢轨以后会经过缓冲装置也就是橡胶制的垫板，这样使其更能紧密的连接到轨枕上面。弹条在受到扣压力的作用时会向下方构件传递力，使得这些构件成为一个整体系统，这样可以确保轨道保持正常合理的尺寸，并且有效地避免各种各样的线路病害的现象，解决影响安全问题的各种隐患。
（3）有关弹条I型扣件的经济和安全效益的分析。首先是弹条I型扣件的安全效益，经过弹条Ⅰ型扣件的实践，大量应用这种扣件于鹤壁矿区铁路南部的大坡度线路上，最终发现已经完全解决了在该线路上出现的线路爬行的难题，并且已经解决了钢轨的轨缝上由于不间断的瞎缝和大缝隙所出现的接头问题的隐患，同时也避免了轨枕出现歪斜现象导致的安全隐患，可以保证该矿区的线路的通畅性和耐久性。其次是弹条I型扣件的经济效益，以鹤壁矿区的铁路南部大坡度的线路为例，在使用这种扣件以后大幅度降低了相关项目的维修员工进行劳动的强度，也降低了该工务部门在进行线路维修时的时间、频率和费用，比如调整轨缝和轨枕的费用和工时等等。同时也大幅度降低了管理部门因为出现线路爬行问题时可能出现的材料费用和维修费用等，比如每年都会更换很多次胶垫并且数量极大，安装和拆除防爬设备时产生的人工费和材料费。最终按照线路维修的标准进行计算和分析，每年都可以节省下大量的维修费用，都要超过7000元，同时在这种扣件的寿命内节省了各种费用竟然高达67616元，数目相当惊人。以平顶山矿区铁路的第四矿线的一些区段为例，该区段设置了1km的线路，其限制的坡度最大不能超过27．0‰，选用混凝土的轨枕，一公里要设置1600根，钢轨为25-50m，位于路基极易发生下沉的区段。在大批量应用弹条I型扣件以前，钢轨的爬行量都高达300ram，为了确保列车运行的安全和钢轨位置，维修人员必须每过7天进行一次维修调整钢轨的缝隙，而每次都要耗费人工约为35工日，匀轨的长度经过累计后能高达2000m，仅这一项每年就要投入工日大约为1680，一共日是25元，共计为4.2元。在大量应用这种扣件以后，随着弹条扣压力的增强，钢轨维持稳定状态，也有效地控制了轨道的尺寸，胶垫不易失效，各种构件都开始稳定工作，不易出现线路爬行等问题，维修频率降至每季度一次，由此可知每年能节约人工1541工日，节约的费用累计为3.8万元。
在矿区铁路大坡度地段的线路上应用了弹条I型扣件以后，线路的安全问题已经能到解决，其系数大幅度增高，不仅有效地解决了线路爬行问题，还降低了相关部门维修人员的劳动量和工作力度，很大程度上改善了列车运行的环境，到目前为止也没有出现一起由于工务设备从而发生的列车运行事故。与此同时还大大地节省了各类费用。总的来说根据矿区铁路大坡度地段线路的独特性质，弹条I型扣件要是能够得到很好地推广从而广泛使用以后会有很好的发展前景。
参考文献：
（1）秦万军.Ⅰ型弹条扣件在矿区铁路的应用.科技资讯.2011(18)
（2）姜自安.论I型弹条扣件在矿区铁路的前景.煤矿现代化.2010(02)