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铁路线路常见病害分析及预防整治技术
学 生 姓 名：
高 军 祥
学
号：
0930498
专 业 班 级：
铁道工程技术(394110班)
指 导 教 师：
刘 兴 文
西安铁路职业技术学院毕业论文
摘要
中国铁路始建于1876年，铁路运输线在我国的建设中占有重要地位。在当今社会经济高速发展的情形下，铁路运输的发展将偏向高速和重载运输，这样就会加重铁路线路的承载能力，造成铁路线路损害，严重影响铁路运输。铁路线路设备是铁路运输业的基础设备。因此，合理养护铁路线路，及时有效的分析、预防和整治设备病害，提高铁路线路抵抗灾害的能力，为实现铁路跨越式发展，确保铁路线路质量是保障铁路运输安全的必要。
线路病害的整治工作一直以来都是铁路部门极为重要的环节，我在通过查阅大量有关铁路线路病害和整治资料的基础上，针对我国铁路线路病害现状，有针对性的提出一些常见铁路线路病害发生的机理，介绍了铁路线路病害的类型、防治原则和整治措施。
关键词：铁路线路；病害原因；预防方法
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西安铁路职业技术学院毕业论文
引言
多数铁路线路常年裸露在大自然中，由于机车车辆的动力作用和自然条件对线路的影响，轨道几何尺寸不断发生变化。加之路基、道床随时发生变形，线路设备不断机械磨损，计划维修、紧急补修和重点整治比例安排的不合理，维修方法不当，以及周期性的大、中修工作未能够及时进行，因而对铁路线路造成诸多病害。为保持铁路经常处于符合铁路技术标准规定的良好状态，我们就必须对铁路路基、轨道等进行养护维修作业。铁路线路养护的基本任务就是通过对线路的系统检查，及时发现线路上的一切不符合技术标准的现象和病害，并查清其原因，以便合理地计划和组织线路的养护作业，消除病害和缩小病害影响，使线路经常处于完好状态，保证列车按照规定的速度，平稳、安全和不间断地运行。
铁路线路常见病害分析及预防整治技术
1.线路爬行病害
列车车轮沿钢轨运行时,除产生竖直力和横向力外,还有纵向水平力。由于纵向力的作用,使钢轨沿着轨枕或轨道框架沿着道床顶面纵向移动,这种现象称为线路爬行,使钢轨产生爬行的纵向水平力称为爬行力。
1.1.线路爬行的原因
线路爬行是万病之源，形成爬行的主要原因有：钢轨在动荷载下的挠曲、列车运行的纵向力、钢轨温度变化、车轮在接头处撞击钢轨、列车制动等。当线路上防爬设备不足，扣件的扣压力及道床纵向阻力不够时就会加剧线路爬行。一般认为钢轨挠曲是线路爬行的最主要原因，而其他的因素则促成和加剧了线路的爬行。
1.2.预防线路爬行的方法
防止线路爬行的措施主要是增加线路纵向阻力。加强轨枕与道床间的防爬阻力，方法是保持道床的标准断面，做到轨枕底下道碴厚度足够、轨枕盒内道碴丰满、轨枕两端碴肩够宽、加强捣固、保持线路平顺、夯实道床。此外对脏污严重的道床一定要进行清筛，以防止因翻浆冒泥和线路爬底，降低线路纵向阻力。还应保持扣件的应有扣压力。为了增加钢轨与夹板之间，垫板与轨枕之间的阻力，应及时拧紧螺栓，拧紧扣件。对于失效的扣件应及时更换和整修。
2钢轨接头病害
图2：钢轨接头
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b.做好缓和曲线超高顺坡和正矢的递减，顺坡和递减时应等量进行，不要忽大忽小，缓和曲线头尾可适当增减3mm 的超高。
c.合理设置外轨的超高。超高过大会加剧外股钢轨的侧面磨耗和里股钢轨的垂直磨耗。相反如超高过小，对外股钢轨也不利。
d.加强养护，经常保持曲线状态良好，保持方向顺、轨面平、轨距水平不超限是减少列车的摇晃，减少车轮冲击力的有效措施之一。因此，应定期拨道，经常养护，预防病害的发生。
e.调整轨底坡，使钢轨踏面坡度符合车轮踏面。使车辆的重心落在钢轨中心线上，减少钢轨磨耗。
f.贯彻定期涂油制度，钢轨侧面涂油是减少曲线外股钢轨侧面磨耗的有效方法之一，一般能使曲线上股钢轨的所有寿命延长2倍。
4.混凝土轨枕常见病害
混凝土轨枕线路由钢轨、混凝土轨枕、扣件、道床等部分组成。钢轨直接承受由机车车辆传来的巨大压力，并传向轨枕。混凝土轨枕通过轨下弹性垫层和中间扣件承受钢轨传来的竖向垂直力、横向和纵向水平力后再将其分布于道床，并保持钢轨正常的几何位置。混凝土轨枕在我国铁路铺设使用已有多年的历史，多年的经验表明，混凝土轨枕的使用对强化轨道结构、保证行车安全起到了重要作用。但是，轨枕在设计、制造和使用中的问题，致使部分轨枕早期发生裂损，影响了正常作用。
4.1.混凝土轨枕伤损的主要形态
(1)轨下截面出现过大的横向裂缝
混凝土轨枕是一个接受不稳定重复荷载的构件，荷截的变化带有随机的性质。混凝土轨枕在使用期内轨下截面有可能出现大于该截面抗裂强度的荷载弯矩，在这种情况下就产生了横向裂缝。一般来说，这种裂缝较小，不致引起轨枕的失效。但在某些情况下，轨下截面的荷载弯矩远远大于轨枕的抗裂强度，那就会出现过大的横向裂缝，导致轨枕失效。
(2)轨下截面压溃
轨枕轨下部分由于橡胶垫板损坏或串出，使钢轨直接作用于承轨槽，引起轨下部分混凝土压溃。有些轨枕由于轨下截面横向裂缝过大，混凝土受压区产生过大的压应力使混凝土压溃。
(3)轨枕中间部分出现过大的横向裂缝
轨枕中间部分出现的裂缝包括中间上部裂缝和下部裂缝两种。轨枕中间上部出现裂缝，是由于轨枕中部产生较大的负弯矩所致；轨枕中间下部出现裂缝，是由于中部产生较大的正弯矩所致。通过调查得知，因轨枕中部出现过大的横向裂缝而失效的轨枕多
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为迅速，严重者贯通轨枕全长，造成劈裂和龟裂，混凝土疏松、剥落，对轨枕承载能力、保持轨道状态能力和使用寿命危害很大，这类损伤一般都是由于制造质量不良引起的。
(2)养护维修作业
混凝土轨枕断面和配筋的设计都是在一定受力条件的前提下进行的，而混凝上轨枕截面实际承受的荷载弯矩与线路养护维修作业有密切关系。在养护维修作业中，如果使轨枕受力状态发生了变化，就可能出现轨枕断面荷载弯矩大于轨枕抗裂强度的现象，以致产生轨枕伤损。养护维修作业对轨枕伤损的影响主要表现在以下几方面：捣固作业、轨下垫层及绝缘缓冲垫片损坏没有及时更换、没有及时整治道床病害对轨枕受力极为不利、接头养护不良、没有及时消灭轨面不平顺。
(3)轨枕结构
为了了解混凝土轨枕的使用情况进而采取措施，提高轨枕结构的可靠性，多年来，铁道部有关单位曾组织了多次较大规模的现场调查。历次调查的资料表明，现有轨枕按50年使用寿命的要求，考虑可能出现的非正常运营条件，轨枕结构强度必须适当提高。
4.3.混凝土轨枕病害整治
根据使用情况设计出更合理轨枕来提高轨枕结构的可靠性和高强度的轨枕。在维修作业时要小心尽可能的不要去损坏轨枕。
5.道床病害
道床是轨道框架的基础。轨道变形的主要原因是道床的变形，道床的不均匀沉降将引起一系列的病害，直接危及行车安全。因此，必须知道道床变形原因及其病害整治以保证线路的平顺性使列车安全运行。
5.1.道床病害产生的原因
(1)道砟质量不良
有些道砟是石灰岩材质该类道砟的强度低耐磨性和抗冲击性、抗压碎性能差。现在的铁路逐步实现重载化。在列车重力反复作用下道砟相互挤压磨损而且磨损后是粉末状容易出现翻浆、板结等病害。
(2)路基基床翻浆：
路基基床的密实度不足，在列车荷载的长期作用下道床颗粒嵌入基床形成一层膜致使地表水无法排出形成翻浆积水等病害。
b.日常维修工作中将路基面的平顺度破坏导致基床表面不平路基表面的排水不畅。
c.其他成因沙尘客车的垃圾及粪便严重污染道床减小了道床的渗水性和弹性易行成板结翻浆等病害。
5.2.道床病害的整治
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害，经常保持其状态良好；各部尺寸符合要求；零件齐全发挥作用；延长道岔使用寿命；保证道岔畅通无阻。
6.1.道岔常见病害及产生原因
(1)道岔方向不良
造成道岔方向不良病害的原因主要由于养护维修部彻底。在经常维修中，只顾道岔本身，随弯就弯，不考虑前后线路接续情况，有的铺设道岔时，位置不正确，其方向靠道钉把持，列车通过后，轨距、方向保持不住，加之各部连结零件不好，尺寸不符、道钉失效，轨撑、滑床板、跟端连接零件松弛，护轨长度不够，轮缘槽宽度不够，轨距不合等，列车通过时，增加列车的冲击和摇晃，使道岔方向发生变化。
(2)转辙器部位的病害
转辙器部位的病害有：尖轨跳动、尖轨不密贴、尖轨磨耗、尖轨爬行以及尖轨扳动不灵活等
a.尖轨跳动一般是由活接头、间隔铁、夹板、尖轨螺栓孔、双头螺栓等磨耗；尖轨跟部桥型垫板和防跳动卡铁缺少和失效；捣固不均匀、岔枕弯曲有空吊板；跟部接头错牙；尖轨中部滑床板和尖轨拱腰等造成的。
b.轨与基本轨不密贴主要由于滑床板本身不平直、轨撑外形不标准、组装不合适、道岔爬行、滑床板与轨撑磨耗、基本轨轧出飞边、滑床板挡肩被挤开等。基本轨框架尺寸，尖轨动程不符合规定；尖轨顶铁过长；基本轨弯折点位置不恰当或弯折量不当，基本轨或尖轨有硬弯；尖轨断面宽50mm处内侧刨切长度不够；道岔爬行，四股钢轨错位，各设计对应点不对应。
c.转辙部分轨距扩大是由于基本轨外侧轨距块与基本轨轨底边缘有缝隙，经过列车长时间的碾压，造成框架尺寸扩大；螺栓直径与垫板孔直径配合公差及螺栓、垫板锈蚀造成的螺栓直径变细，垫板圆孔扩大，加之制造误差导致轨距扩大；尖轨、基本轨侧磨严重；轨距块安装号码不正确。
d.尖轨、可动心轨爬行窜动是由于尖轨处于半自由伸缩状态，容易产生爬行；制造、运输、存放装卸等环节易造成尖轨侧弯，上道后与基本轨不密贴，列车通过时易造成晃车；长心轨仅依靠6根岔枕上的扣件阻力和3块间隔铁间螺栓摩阻力来阻止心轨窜动，因阻力不足易造成心轨爬行。
e.道岔尖轨磨损分为直尖轨磨损和曲尖轨的侧磨，都会带来行车不平顺，尤其直尖轨侧磨直接影响直向通过的高速旅客列车，造成行车舒适性下降。曲尖轨侧磨：曲尖轨侧磨多集中在出发列车通过的侧向道岔，列车起动后逐步加速,轮轨作用下,机车轮在大功率的扭动下,形成滚动加滑动的趋势，列车进入侧向道岔时轮缘紧贴钢轨内侧的踏面圆弧,形成刨切趋势,并逐渐积累,产生钢轨侧磨。直尖轨侧磨：直尖轨侧磨跟道岔结构及养护状态密切相关。尖轨是一个变截面钢轨件,其可动部分支承在滑床台上,与滑床台无扣
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因。尤其是心轨部分长大垫板折断较多。此部分垫板位于长岔枕中部，在列车荷载作用下长岔枕产生一定的挠度，长大垫板随岔枕共同变形，但由于垫板与岔枕间不密贴使垫板同时受弯剪作用而损坏。滑床板开焊既有设计、制造上的原因,又有养护维修方面的原因。制造上的原因主要是焊接件质量不过关,强度不够。设计制造方面的原因主要体现在曲基本轨 一侧开焊较多,究其原因主要是直向行车时行车速度高、密度大,直尖轨受力带动 滑床板下沉,而曲基本轨则被动施加滑床板以向上的力。高频率反复振动造成曲股 滑床板开焊较多。从养护原因上看,钢枕前后滑床板开焊多,主要是钢枕部不易捣固,容易形成暗坑、吊板造成滑床板开焊。道岔垫板损坏使得钢轨件失去与轨下基础的牢固连接造成道岔的几何尺寸难以保证进而影响行车。滑床台的脱焊造成尖 轨扳动所需要的力矩增大，可能造成尖轨卡死无法扳动造成严重行车事故。
6.2.提速道岔病害的整治措施
(1)根据《铁路线路修理规则》规定，道岔维修应包括两线间距小于5.2m的连接曲线轨向，维修中要拨正道岔前后方向，弯好曲基本轨，加强道岔及前后各75m线路锁定，防止爬行，使道岔方向经常处于良好状态。
(2)转辙器部位的病害整治措施 a.尖轨跳动
如果是由于零件磨耗严重而造成尖轨跳动，可以用焊补、更换零件的办法加以解决；如果是因桥型垫板和防跳卡铁的毛病造成的，则应增补跟部桥型垫板和卡铁。如果是因捣固不良造成的，则应加强尖轨跟部捣固，使轨底坚实，强度均衡，清除吊板；是错牙造成的就消灭错牙；是拱腰造成的就整治滑床板拱腰和尖轨拱腰。为防止跳动，也可以在基本轨底下增设防跳板，把防跳板一头用螺栓固定在尖轨中部，另一头弯折紧贴在基本轨轨底，起道阻止尖轨跳动的作用。
b.尖轨与基本轨不密贴
用烘炉将滑床板挡肩打直，在原位16～20mm加厚滑床板上，再焊上一块铁代替挡肩；在轨撑与滑床板之间用立柱螺栓连接；用螺纹道钉把滑床板牢固地钉固在枕木上；在轨撑与基本轨之间用横穿螺栓固定在一起。这样就可以保持基本轨的稳固，解决了尖轨的不密贴和“三道缝”等病害。①严格按标准控制两基本轨间的框架尺寸，使框架尺寸保持在允许范围以内。②采用拨、改、弯等方法，调整直基本轨方向，调整曲基本轨第一、二弯折点位置及弯折矢距，使第一、二弯折点间成直线。③尖轨竖切部分可利用专用液压尖轨调整器，对尖轨的线型进行调整，保证尖轨与基本轨密贴良好。顶铁太短应采取在顶铁与基本轨间加垫调整片的方法来解决。④尖轨硬弯，一是更换；二是在天窗时间内，与电务人员配合，用液压尖轨调整器进行调整。
c.转辙部分轨距扩大
不同号码的轨距块不能解决时，可在垫板孔内增加厚度不等的半圆形铁片，或安装
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同时在护轨增加轨撑的办法来增加辙叉及护轨的整体性。
(4)滑床板及护轨垫板开焊
滑床板、护轨垫板安设时，必须做到与轨底密贴，减少受力不均匀。滑床板、护轨垫板开焊后，应该拆下，打磨后再进行焊接。提高捣固质量，消灭暗坑、空吊板等现象。
(5)混凝土岔枕尼龙套管失效
减少野蛮作业。严禁用锤敲打螺栓。对已失效的尼龙套管，应先用钻孔机将尼龙套管顶出，再用环氧树脂将新尼龙套管固定。
(6)道岔螺钉的问题整治方案。
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；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；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；改进螺纹的结构，增加强度等。
(7)道岔垫板出现的问题整治措施
对岔区加强捣固，尤其是岔心长岔枕中部，以减少岔枕在列车荷载作用下的变形；加强监视，对垫板上的大螺钉进行及时复紧，保持垫板与岔枕接触良好；及时更换垫板及滑床板下大胶垫，保持弹性，减小列车的冲击力；保持转折部分的几何尺寸，尽量减少尖轨与滑床台间离缝；滑床台要及时涂油，减少尖轨扳动时的磨阻力；加强滑床台焊接质量等等。
西安铁路职业技术学院毕业论文
结束语
铁路线路病害的种类很多，我通过对铁路线路的病害产生进行了简单的研究，掌握了病害产生的原因，并结合了自己所学习科学知识和在现场实习所总结的经验得出了一些关于线路病害的整治办法。近年来我国的经济水平进入了一个高速发展的时期我国的铁路运输业也随之迈入了一个新的发展时期。中国的铁路 逐渐走向高速化和重载化，这就要对铁路线路的整体状况有了相当高的要求。因此，这对铁路线路工的工作提出了新的问题，必须掌握扎实的专业知识及时的找出线路的病害并且迅速的去把病害消除掉。同时为取得较好的整治效果并确保线路的顺畅和列车运行安全，有必要对线路病害的整治机理及整治工艺进行对比研究。只要我们充分发挥我国集中力量办大事的优势，吸收世界铁路线路病害整治方面的先进、成熟的技术成果，创新完善提高，精心组织、精心设计、精心施工，就一定能打造出具有中国特色的世界一流铁路，一定能形成具有自主知识产权的关于铁路病害整治的技术体系。
通过对钢轨病害的综合整治和预防，可延长设备使用寿命，减少养修成本的投入。但是，由于钢轨受力特征极其复杂，探索和总结钢轨病害整治、预防措施的工作仍然十分艰巨。
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致谢
最后，对为我完成论文而辛勤劳作的校领导、班主任老师及各位老师表示感谢，特别是对指导老师表示衷心的感谢！
在我设计本次论文的过程中参阅了许多的著作和文献资料，在此，对于他们的作者、编者，一并表示衷心的感谢！由于时间和水平有限，设计中难免存在一些失误甚至是错误之处，恳请老师批评指正。
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参考文献
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