重载铁路病害及养护 PPT课件

中国的货运未来 重载铁路 道桥方向 土木1106班宣讲人 李南洋 2020 4 7 1 什么是重载铁路 重载铁路是指行驶列车总重大 行驶大轴重货车或行车密度和运量特大的铁路重载铁路的标准 列车重量不小于8000吨 轴重达25吨以上 在长度不小于150km线路上年运量不低于4000万吨 重载铁路的含义 2020 4 7 2 世界重载铁路发展概况 重载运输出现于20世纪50年代 重载铁路运输因其运能大 效率高 运输成本低而受到世界各国铁路的广泛重视 特别是在一些幅员辽阔 资源丰富 煤炭和矿石等大宗货物运量占有较大比重的国家 如美国 加拿大 巴西 澳大利亚 南非等 发展尤为迅速 目前 重载铁路运输在世界范围内迅速发展 重载运输已被国际公认为铁路货运发展的方向 成为世界铁路发展的重要趋势 2020 4 7 3 目前 世界各国重载铁路年运量普遍在 亿吨以下 超过 亿吨的重载铁路仅有几条 主要是 巴西维多利亚 米纳斯铁路 898km 为1 3亿吨澳大利亚纽曼山 海德兰铁路 426km 为1 09亿吨南非姆普马兰加 理查兹铁路 580km 为1 05亿吨 2020 4 7 4 美国是世界上最早发展重载运输的国家之一 其重载运输的发展历程大体可以分为三个阶段 2020 4 7 5 重载列车的三种模式 1 重载单元列车 列车固定编组 货物品种单一 运量大而集中 在装卸地之间循环往返运行 以北美铁路为代表 我国在大秦线曾用C63 C70 C76 C80等开行这种重载列车 2 重载组合列车 两列或两列以上列车连挂合并 使列车的运行时间间隔压缩为零 以俄罗斯为代表 我国大秦线开行的4 5000吨和2 10000吨列车为这种重载列车3 重载混编列车 单机或多机重联牵引 由不同型式和载重的货车混合编组而成 我国京沪 京广 京哈等大干线开行的5000吨货物列车为这种重载列车 2020 4 7 6 我国重载铁路的发展 中国速度 2020 4 7 7 在相当长的一段时间里 我国铁路运力不足 技术装备总体水平不高 运能与运量持续增长不相适应的矛盾十分突出 严重制约了国民经济的发展 经过20多年的努力 我国铁路重载技术水平得到很大提高 已跻身世界先进行列 回顾我国铁路重载运输的发展 大致经历了四个阶段 并相应开行了三种模式的重载列车 我国重载铁路的发展 2020 4 7 8 重载铁路发展的四个阶段 第一阶段 1984 1986 改造既有线 开行重载组合列车第二阶段 1985 1992 新建大秦铁路 开行重载单元式列车第三阶段 1992 2002 改造繁忙干线 开行5000t级重载混编列车第四阶段 2003 大秦线开行2万t 提速繁忙干线开行5500 5800t 2020 4 7 9 我国重载运输规划道路图 2020 4 7 10 大秦 我国第一条重载铁路 大秦铁路自山西省大同市至河北省秦皇岛市 纵贯山西 河北 北京 天津 全长653千米 是中国西煤东运的主要通道之一 大秦铁路是中国新建的第一条双线电气化重载运煤专线 1992年底全线通车 2002年运量达到一亿吨设计能力 为最大限度发挥大秦铁路作用 有效缓解煤炭运输紧张状况 自2004年起 铁道部对大秦铁路实施持续扩能技术改造 大量开行一万吨和两万吨重载组合列车 全线运量逐年大幅度提高 2008年运量突破3 4亿吨 成为世界上年运量最大的铁路线 2010年12月26日 大秦铁路提前完成年运量4亿吨的目标 为原设计能力的4倍 大秦铁路线路钢轨采用重型75kg mPD3钢轨 重车线已全部铺设为75kg m无缝线路 共计645公里 与之相匹配的75kg m固定心砼枕道岔共计170组 2020 4 7 11 大秦铁路 2020 4 7 12 2020 4 7 13 2020 4 7 14 重载铁路线路病害产生的原因 重载铁路最主要的特点是运量大和轴重大 这两大特点必然使轨道结构承受较大的荷载 由此造成轨道结构及其部件的破坏速度较普通线路加快 线路变形也增加较大 从而使线路维修养护工作量和维修成本都较普通线路加大 从过去几年的养护维修情况分析 重载铁路轨道结构破坏的主要形式有轨道部件破损 尤其是夹板裂纹 接头螺栓折断 弹条折断 钢轨表面的不平顺 波形磨耗等 及线路的严重下沉三种 2020 4 7 15 轨道部件伤损和轨面不平顺产生的主要原因是接头部位的强大冲击力的反复作用 使得这些部位的部件产生疲劳伤损所致 2020 4 7 16 钢轨 焊合 的不平 2020 4 7 17 道碴的印痕 2020 4 7 18 拐角处塑性变形 边缘磨耗 2020 4 7 19 工作面边缘塑性变形 边缘肥边 2020 4 7 20 表面疲劳 表面疲劳通常是也是由重载车辆造成铁路的轨面失效形式 表面疲劳起始于一个材料的疲劳点 当磨损程度不高时 金属保持在原处伸长 最后达到疲劳极限 对付疲劳的处理是在金属达到疲劳之前就除去这部份金属 要达到此目的 可用循环的修磨来实现 每一次修磨仅需要磨去很少一部份金属 2020 4 7 21 表面疲劳四个时期 2020 4 7 22 初期钢轨工作表面伤损钢轨在拐角处伤损发展后钢轨工作表面伤损钢轨拐角处的剥落 2020 4 7 23 用于检测轨道平顺的激光检测仪 2020 4 7 24 钢轨的这些独立缺陷会在每一次车轮通过时产生一次冲击 随之产生一个数倍于正常情况下的负载 因此 铁轨受到很高的压力 一般情况下这种损伤还会进一步扩展 有些情况下会导致铁路失效 2020 4 7 25 线路的严重下沉产生原因 钢轨的这些独立缺陷会在每一次车轮通过时产生一次冲击 随之产生一个数倍于正常情况下的负载 因此 铁轨受到很高的压力 一般情况下这种损伤还会进一步扩展 有些情况下会导致铁路失效 不仅铁轨受影响 铁轨还不能全部吸收这种由冲击产生的能量 这些冲击会持续地传递给线路 固定位置的损伤会影响轨垫和枕木 最后 形成道床局部下沉 铁路失去其稳定性 2020 4 7 26 道床的沉陷变形 2020 4 7 27 道床下沉根据实际发展可分成两个阶段 初期急剧下沉和后期缓慢下沉 初期下沉是由于道床清筛或捣固作业后 道碴颗粒间的不稳定接触及间隙增大的状态 在列车荷载作用下转变为稳定的接触状态及间隙被压缩造成道床下沉 也即是压密过程 2020 4 7 28 后期缓慢下沉是由于在列车荷载反复作用下 压力和振动使石碴破损 颗粒间摩擦阻力降低 最后石碴产生位移而造成的下沉 2020 4 7 29 道床枕底翻出泥浆道床被沙土污染且下沉 2020 4 7 30 泥浆翻出 2020 4 7 31 除了道床下沉外 路基病害造成的基床坍塌 也是导致轨道变形的另一原因 路基病害造成的基床坍塌 2020 4 7 32 暴雨致铁轨路基坍塌 2020 4 7 33 铁路运输工作中 一个永恒的主题就是 安全运输或者说是安全生产 而安全生产的关键就是确保设备和人身安全 重载铁路更是运载总重大 轴重大的列车 货车行驶或行车密度和运量特大的铁路 所以我们与要做的不是出事故以后的处理 而是防患于未然做到能做到的唯一工作 养护 2020 4 7 34 从七个方面着手 提高国内重载铁路养护工作的现状 增加轴重 改善轮轨关系 减少有害力的能量增加轴重对轨道结构的要求重视路基设施的养护积极引入大型养路机械采取科学方式进行线路养护维修引进先进技术 取代人海战术提高管理水平 改进现有维修方式 2020 4 7 35 增加轴重 改善轮轨关系 减少有害力的能量 为了改善轮轨关系 钢轨打磨和润滑是必不可少的一个重要环节 当然打磨前要做好各种测量 确定打磨盘怎么布局 控制好打磨精度 掌握好在什么时间打磨 预防性打磨要比修正性打磨更重要 润滑可减少轮轨磨耗 对抗表面疲劳有易 一定要掌握好润滑的部位 如果涂在轨顶面会影响机车刹车距离 机车容易打滑 效果适得其反 2020 4 7 36 打磨钢轨 2020 4 7 37 增加轴重对轨道结构的要求 钢轨应具有高耐磨性 高抗变形性能 高抗表面接触疲劳性能 高纯净度 足够的韧性 优良的可焊性 轴重增加钢轨的重量相应也要增加 要求轨道有好的平顺性 道岔需更换为提速道岔 消灭辙叉有害空间 道岔全长淬火 轨枕必须更换成 混泥土枕 或复合型枕 如塑料枕 扣件为高弹性扣件 道床厚度也要相应增加 道砟必须更换成 级道砟减缓道床板结 加强路基病害整治 2020 4 7 38 提速道岔 2020 4 7 39 重视路基设施的养护 路基是造成线路经常变化的一个重要因素 路基的变化会直接引起轨道结构的变化 重载铁路的路基下沉是主要路基病害 所以在日常的养护维修中要高度重视对路基及其附属设施的养护 按照目前提出的 立体养护 的标准 对路基的各类排水设施 浆砌护坡 浆砌骨架 浆砌护肩 路基边坡及路基边坡植被等要进行经常性的检查保养 要对路基边坡植被缺少的地段及时进行种草 通过对路基及其附属设施的养护 来保持路基的稳定状态 2020 4 7 40 夜幕下的路基养护 2020 4 7 41 积极引入大型养路机械 20世纪80年代末 我国铁路还依靠简单的机械和人工养护 严重制约了铁路事业的发展 大型养路机械是确保铁路提速持续安全和高速铁路运营安全不可缺少的重要装备 中国铁建股份有限公司先后研制成功了一系列适应我国国情的大型养路机械设备 形成了道岔捣固 道碴清筛等五大系列技术成果 在青藏铁路建设和全国铁路6次大提速中发挥了重要作用 为我国铁路向高速迈进提供了坚实的线路养护保障 2020 4 7 42 2020 4 7 43 捣固机 中铁昆明集团公司捣固机在工作 2020 4 7 44 郑州铁路局正在用清筛机进行作业 清筛机 2020 4 7 45 采取科学方式进行线路养护维修 重载运输的关键技术主要体现在使用大功率内燃机车和电力机车 多台机车同频道操纵技术 轴重大 自重轻 性能好的重载车辆带来许多新的技术问题 因此高强度轨道结构和养护维修新技术就应运而生 重载铁路使用的都是重型钢轨 并通过改变钢轨微观结构 化学成分和改进生产工艺等途径 使钢轨材质不断优化 以提高钢轨的耐磨性和抗疲劳性 2020 4 7 46 重型钢轨 2020 4 7 47 2000年更换u71mn的钢轨 2020 4 7 48 引进先进技术 取代人海战术 这几年 我们也采用了一些新技术 如道岔上铺设分开式扣件 购买钢轨涂油机缓解曲线钢轨磨耗 购买动态添乘仪加强对维修的指导工作 采用桥型减振夹板来整治低接头等等 将在现有的大型捣固机和清筛机的基础上 再配备配碴整形车和动力稳定车形成完整的配套设备以充分发挥其作业优势 另外 要引进钢轨 辙叉 叉心的焊修技术 道岔上采用联排锁定 用先进的设备和科学管理 取代人海战术 2020 4 7 49 便携式添乘仪 2020 4 7 50 使用涂油机为钢轨涂油 2020 4 7 51 具有支撑作用的钢轨的减震夹板 2020 4 7 52 提高管理水平 改进现有维修方式 现有的模式是养修合一的模式 综合修实际上丢项多 没有真正达到综合修的要求 对此应先在交通便利的地段实