关于铁路施工慢行的探讨

郑 伟

(黑龙江哈铁工程建设有限公司，哈尔滨 150001)

铁道线路作为一种特殊的工程结构物，在使用过程中，除了存在其特有的一定程度的残余变形，也会出现一般工程建筑物所共有的弹性变形、磨耗、破损、腐蚀、脏污、老化等现象。为了保证运行质量，必须对线路的老化、磨损以及超限的残余变形等进行事前预防和事后整治，而这些预防和整治必定会占用线路的运行时间，对运输造成影响。本文从慢行对行车运输产生的影响和慢行设置的原因以及相关处理手段入手，探讨在山区铁路上如何有效地运用现有的资源，将施工和运输的矛盾降到最小。

1 天窗、慢行对运输能力的影响

天窗是指列车运行图中不铺画列车运行线或调整、抽减列车运行线为营业线施工、维修作业预留的时间。按用途分为施工天窗和维修天窗。慢行则是各项施工要按规定控制慢行距离和慢行速度。下面就天窗、慢行在自动闭塞区段、半自动闭塞区段两种运输组织模式下对运输能力的影响进行分析。

首先对慢行所造成的时间延误进行分析：

t慢=(慢行长度+列车长度×2) ÷(正常速度-慢行速度)

如果按慢行长度为2km，列车长度为800m，正常速度为90km/h，而慢行速度为60km/h、45km/h来计算的话，其慢行的延误时间大概为8min、5min。

1.1 自动闭塞区段天窗、慢行对运输能力的影响

(在双线区段，按照“其他双线自动闭塞区段旅客列车追踪间隔不大于7min、货车追踪间隔不大于8min”的规定，本文取8min为追踪间隔时间。)

1.1.1 正常情况下通过能力

平行运行图通过能力=一昼夜时间÷追踪间隔时间=1440÷8=180对

1.1.2 考虑天窗下的通过能力

(1)维修天窗：90min，平行运行图通过能力=(一昼夜时间-图定天窗时间)÷(1440-90)÷8=168.75对

(2)大修天窗：180min，平行运行图通过能力=(一昼夜时间-图定天窗时间)÷追踪间隔时间=(1440-180)÷8=157.5对

1.1.3 考虑天窗和慢行下的通过能力

(1)维修天窗：90min，I追=8+5=13min，(t慢=5min)

平行运行图通过能力=(一昼夜时间-图定天窗时间)÷(1440-90)÷13=103.8对

(2)大修天窗：180min，I追=8+8=16min，(t慢=8min)

平行运行图通过能力=(一昼夜时间-图定天窗时间)÷追踪间隔时间=(1440-180)÷16=78.75对

1.2 半自动闭塞区段天窗、慢行对运输能力的影响

运行图周期：T周=34min，其中：t运=13/13，t起=2，t停=2，τ会=2/2，τ连=4/4，τ不=4/4(此数据来自昆明铁路局宣威——龙津沟控制区间，而结论未分客车、货车扣除系数)

1.2.1 正常情况下通过能力

平行运行图通过能力=一昼夜时间÷运行周期=1440÷34=42.3对

1.2.2 考虑天窗下的通过能力

(1)维修天窗：90min，平行运行图通过能力=(一昼夜时间-图定天窗时间)÷(1440-90)÷34=39.7对

(2)大修天窗：180min，平行运行图通过能力=(一昼夜时间-图定天窗时间)÷追踪间隔时间=(1440-180)÷34=37对

1.2.3 考虑天窗和慢行下的通过能力

(1)维修天窗：90min，T周=34+10=44min，(t慢=5min)

平行运行图通过能力=(一昼夜时间-图定天窗时间)÷(1440-90)÷44=30对

(2)大修天窗：180min，T周=34+16=50min，(t慢=8min)

平行运行图通过能力=(一昼夜时间-图定天窗时间)÷追踪间隔时间=(1440-180)÷50=25.2对

表1通过能力降低程度表 单位：对

由表1可知，慢行对运输能力的影响相对于天窗来说要大得多，因此在进行施工运输协调时有不少调度对于给天窗没有很大的争议，而对于慢行的设置争议颇多。

2 慢行设置的原因

铁路线路经过清筛、起道、拨道、捣固、整平作业后，道碴颗粒就会改变原来的排列位置，重新组合。这样就会降低道床的密实度，使道碴间的相互咬合和道碴与轨枕的接触状况均发生变化,从而导致道床阻力下降。道床阻力的降低,严重影响了轨道的稳定性,限制了列车的安全运行速度。为此，铁道部进行了提速线路机械化综合维修作业后列车放行速度的研究，分析了大机维修和清筛作业后道床阻力的变化规律。

2.1 大机维修作业对道床阻力的影响

大机维修捣固后，道床横向阻力降低约40%,这是由于捣固后道床的孔隙比增大,颗粒与颗粒间的接触不紧所致；其纵向阻力降低约61%～62%,主要是由于捣固车作业对道肩石碴扰动较少,道床横向阻力降低幅度相对较小。两项阻力的变化规律可见表2。

表2维修作业前后道床阻力变化表 单位：KN/根

同时，由表2也可知，动力稳定车作业后，道床横向阻力与捣固后的阻力比较增加了8.8%～13.3%，道床纵向阻力与捣固后的阻力比较增加了30.2%，反映出动力稳定车的压实效果较明显，对维修后线路迅速恢复阻力有很大作用。

2.2 大机清筛作业对道床横向阻力的影响

大机清筛作业后,道床横向阻力降低幅度较大,约为59%～68%,道床纵向阻力降低幅度相对较小,约为45%～53%，其变化规律可见表3。

表3大机清筛作业前后道床阻力变化表 单位：KN/根

表3显示出清筛后进行大机捣固和动力稳定,可以有效地提高道床密实度及横向阻力[1]。

综合表2、表3的数据，便可知道为什么在维修、大修之后需要进行慢行。同时动力稳定车在改变慢行的效用也被展现出来，下面我们来介绍动力稳定车的工作原理。

3 动力稳定车的工作原理

动力稳定车可以模拟列车运行时对轨道产生的压力和振动等综合作用，使道碴重新排列达到密实，并使轨道有控制地均匀下沉，从而迅速提高线路的横力和道床的整体稳定性，降低线路维修作业后列车限速运行的限定条件。其工作原理是用汽缸将两套稳定装置与轨排成为一体，将其带轮缘的走行轮，用水平油缸紧靠在两条钢轨的内侧，用夹钳油缸把夹钳轮卡紧在钢轨的外侧，使稳定装置处于工作状态。

工作时，稳定装置在动力稳定车的牵引下低速走行。液压马达驱动两激振器高速同步旋转，产生水平振动。在水平振动力的作用下，轨排也产生水平振动，并把振动力直接传递给道碴。道碴在此力的作用下受迫振动，相互移动、填充和密实。与此同时，位于每条钢轨同侧的两只垂直油缸，自动地对每条钢轨施加所需要的垂直下压力，使轨道均匀下沉，达到稳定目的。

根据机械振动原理和振动特征，可以得出下列结论：

(1)稳定装置和轨排的振动为简谐受迫振动。所产生的水平振动力直接传递给道碴，从而使道碴相互移动和填充，达到密实的目的。

(2)稳定装置的振幅与偏心块的偏心距成正比，而与参振质量成反比。

(3)增大垂直静压力，道碴的振动力也随之增大，道碴的填充和密实效果将大大提高。

(4)激振器的振动频率增大，激振力也随之增大，但对道碴的振动力不产生明显变化。这是因为道碴等的振动力仅取决于道碴表面的静压力与轨排和道碴之间的摩擦系数。一般激振器的振动频率在25～39Hz之间[2]。

由此可知，稳定车是利用简谐共振的原理来工作的，那么它会不会也走上很多科学发明的老路，“成也萧何败也萧何”？《工务安全规则》第2.4.8条注明，在线路水平严重不良地段严禁进行稳定作业；在技术状态不良的桥梁上严禁进行稳定作业。桥梁上的稳定作业应严格控制，必须在桥梁上进行稳定作业时，要制定安全措施。稳定装置要在桥台外起振、停振；作业中设备管理单位要随时观测桥梁状态，遇异常时，应通知稳定车停止作业。

而在客运专线铁路有碴轨道动力稳定规定：每层道床起道、捣固作业后，应进行1～2次动力稳定作业，稳定车在路基上工作速度一般为0.6～0.9km/h，由下层至上层速度逐层降低。从路基向桥上进行动力稳定时，应在上桥前30m范围内把加载值逐渐降低50%，并在下桥后30m范围内再把加载值逐渐提高到原来的数值。隧道中采用在桥上同样的方法处理。稳定车在桥上进行动力稳定应避开桥梁自振频率，工作速度不得低于1km/h，在桥上不得开始起振，也不宜结束动力稳定作业。

以上两条规定均表明，线路动力稳定车有其先天弱点，不能在不明资料的桥梁上进行稳定，同时，隧道也因为同样的原因不允许稳定，以防止隧道开裂加剧，剥离掉块。西南山区铁路的桥隧比例较高，而每次进行大修、维修时并不能得到相应的桥隧资料，所以不能对其进行有效的稳定，从而使慢行的时间加长、慢行的速度降低，使施工与运输的矛盾更加激烈。

4 解决方法

根据多个铁路局的实践表明，最为有效的大机清筛作业方式为:清筛机1次+捣固车1次+稳定车1次。然而，捣固1次就能将清筛后变形的线路恢复原位很有难度，需要作业的大机司机有很高业务技能，同时若碴肩堆高,则可较大幅度地提高道床横向阻力与等效分布阻力。而清筛后对边坡及碴肩进行夯拍,线路清筛后道床横向阻力会大幅度下降,其原因之一就是碴肩整体受到破坏。因此,线路清筛时采用枕盒道碴捣固与边坡及碴肩夯拍相结合的方法,可提高筛后前期道床横向阻力。有关对比测试表明:充分的夯拍能提高横向阻力10%左右[3]。

因此，提高一次捣固成功率、堆高碴肩、有效运用夯拍同时对线路进行稳定是改变道床阻力，将慢行的影响降到最低的有效方法。而要对线路进行稳定，需要工务机械段拥有相应的桥隧资料，并通过对不同桥隧进行稳定和相关数据进行统计，得出有效的桥隧稳定方法。

[1]陈小平,王平,吕关仁.大型养路机械清筛和维修作业对道床阻力的影响[J].铁道标准设计,2004，(4).

[2]轨道动力稳定车(TB/T 3064.2-2003)[S].北京：中国铁道出版社，2003.

[3]牛学勤,赵有全.道床横向阻力及轨道不平顺对无缝线路稳定性影响定量分析[J].石家庄铁道学院学报，1997，(12).