准池重载铁路有缝线路改造为无缝线路的技术经济研究

摘 要 本文主要介绍了准池重载铁路有缝线路改造为跨区间无缝线路的必要性、实施方案和经济效益分析。结合准池铁路实际情况，分析了重载铁路无缝线路的必要性和相关技术标准等，并就准池铁路现有有缝线路改造为跨区间无缝线路的可行性进行研究分析。

关键词 有缝线路；重载铁路；无缝线路

中图分类号 U2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）05-0010-03

1 准池铁路线路概况

准池铁路于2014年11月开通运营，线路全长179.9km，上行线为75kg/m钢轨普通线路，下行线为60kg/m钢轨普通线路。截至2017年2月，准池铁路重车线累计通过总重76.92MT。

2 换铺无缝线路的必要性

2.1 规范支持

1）《铁路轨道设计规范》第1.0.4条：轨道结构宜采用无缝线路轨道，Ⅰ级铁路应一次铺设无缝线路。

2）《铁路轨道设计规范》第11.1.2条：Ⅰ、Ⅱ级铁路采用60kg/m及以上钢轨时，应按无缝线路设计；采用50kg/m钢轨时，宜按无缝线路设计。

3）《铁路主要技术政策》第八章第四十条中规定：新建重载线路应一次铺设跨区间无缝线路，积极采用100m（60kg/m）、75m（75kg/m）长定尺钢轨。

2.2 换铺无缝线路的优点

1）延长轨道使用寿命。铁道部科学研究院对我国京山、长大、京包、哈长等线使用无缝线路与普通线路大修周期进行调查，发现采用无缝线路，钢轨使用寿命延长1.25倍，轨枕寿命延长1.26倍，胶垫寿命延长1.15倍。铺设75kg/m钢轨无缝线路更能延长使用寿命。按照《铁路线路修理规则》的要求，75kg/m普通线路的钢轨大修周期为700Mt，无缝线路的钢轨大修周期为900Mt，普通线路改造为无缝线路后钢轨使用寿命至少延长28.6%，按铺设线路140万/km计算，一个钢轨大修周期可以节约7 127万元。

2）降低养护维修成本。钢轨接头是轨道结构的三大薄弱环节（曲线、道岔、接头）之一，特别是重载铁路，钢轨接头病害越来越突出，反复发生翻浆、翻白，钢轨接头压溃、破损、揭盖，钢轨低接头，螺栓孔裂纹，接头空吊、暗坑等病害，因此，投入的维修精力和费用也相当大。从线路维修资料和实践证明，线路接头区的养护工作量约占线路养护总工作量的60%，所耗经费约占线路养护总量的35%以上。按照2016年线路维修成本核算，改造为无缝线路后，每年可节约350万元维修成本和100万元轨头掉块焊补费用。

3）节约养护维修劳动力。普通线路为了保证轨道电路信号的传输，在接头处安装了信号连接线，当接头处发生鱼尾板折断、钢轨断裂时不能通过轨道电路发现，当前主要通过巡道工的现场巡查来发现钢轨及联接零件伤损及折断。改造无缝线路后，钢轨折断可以通过轨道电路来及时发现，当侧网全封闭和道口全立交具备条件后，可以取消30名巡道工，每人每年按5万元计，每年可以节约维修成本约150万元。

4）减少机车车辆检修费用。无缝线路的平顺性优于有缝线路，行车平稳，非常适合重载列车的运行，可以减少机车车辆的检修费用约100万元。

5）有利于提高线路运营安全水平。普通线路上的钢轨接头，既是轨道结构不可缺少的组成部分，又是轨道结构的薄弱环节。由于轨缝的存在，列车车轮经过轨缝时要产生剧烈的冲击与振动，尤其是重载列车通过时，对轨道的破坏更加严重，不但影响了列车运行的平稳性，而且这些冲击与振动对轮、轨造成严重破坏，减少了它们的使用寿命，增加了维修费用。线路的钢轨接头，不仅对线路设备、机车和车辆的寿命、能源的消耗有一定的影响，而且还直接威胁着铁路行车安全，特别对于轴重大、运量多的重载铁路来说，钢轨无缝化后，不但会显著减小轮轨之间的冲击和振动，而且还能保持线路的稳定性，利于保证行车安全。

准池线2017年计划运量4 802万吨，考虑后期巴准线、龙王渠集运站和其他货源带来的准池线运量提升，准池线运量按8 000万吨/年考虑，即重车线年通过总重约为10 400万吨。按照现有的75kg/m钢轨普通线路大修周期700MT推算，准池线钢轨大修周期约为7年，则换铺无缝线路后一个钢轨大修周期可节约费用共计12 027万元（具体费用明细见表1）。

3 换铺方案

3.1 方案1：对当前的既有25m標准轨锯切接头后进行现场焊接

本方案是对既有有缝线路接头进行锯切后，利用移动式闪光接触焊轨车对既有线的钢轨接头逐个进行焊接，进而将有缝线路改造为无缝线路。

准池线重车线需焊接正线178km，需焊接接头14 858个，按每年4—10月每周3个4小时“天窗”考虑，全年共计天窗约90个。一年完成需28台焊机（每台焊机1个天窗完成6个焊头）。由于钢轨切割为24m钢轨后，焊铺钢轨施工需配备不同长度工具轨（每台焊机3、6、9、12、15、18、21、22、24m钢轨各2根），同时由于工具轨的换铺增加重复铺轨工作量30km。估算费用14 376万元，平均80.76万元/km（具体费用明细见表2）。

1）优点：周转工作量相对较小，便于实施，可利用天窗在线上作业。

2）缺点：焊接质量相对基地焊接较差，施工效率不高，影响既有线运输。现场接触焊是直接对既有25m标准轨进行锯切、打磨后焊接，由于既有25m标准轨已经服役2年时间，部分钢轨已经出现轨面伤损、钢轨变形等缺陷，不经重新取直、彻底打磨可能会影响焊接质量。另外现场焊接主要是利用天窗时间进行作业，240min的天窗时间，除去锯轨、打磨、匀轨等作业时间，在一个天窗内最多可以焊接3对接头，现场焊效率不高。因无缝线路改造要大面积焊轨，接头数量多，相应的需要天窗就多，自然会对公司正常运输造成较大影响。

3.2 方案2：换铺无缝线路同时对既有25m标准轨进行厂内焊接

本方案是新购45km长钢轨，利用天窗时间对既有的重车线换铺无缝线路，再将换下的25m标准轨进行回厂焊接，然后逐段替换，最终替换下的25m标准轨则不需要焊接，作为备轨使用。

本方案一次性投资约14 304万元，换下37.5km标轨作为常备料节约钢轨采购费3 094万元，核减后需投资约11 210万元（具体费用明细见表3）。

1）优点：便于实施，施工效率高，对运输影响小，设备质量改善明显。（利用天窗时间对钢轨进行成段更换，钢轨接头均为厂内焊接，回收的既有25m标准轨经过生产线的取直、打磨，焊接质量要明显高于现场焊，设备质量能得到明显改善）

2）缺点：施工程序多，实施周期长（按照每年更换45km考虑，准池铁路重车线共需要4年可完成改造），钢轨厂焊、运输车辆协调困难。

3.3 方案3：在准池线建立临时焊接基地，在焊接基地将标准轨焊接为长轨条，租用长轨车运输长轨条

本方案是在准池铁路卧厂站利用预留两万吨线路路基设置临时固定式焊轨基地，购置10km长轨条作为替换轨，换铺下标准轨返回临时焊轨基地焊接为500m长轨条，采取租用长轨运输车辆运输长轨条，新购置钢轨后期作为损耗轨料的补充换铺入准池线。本方案投资估算10 090万元。

该方案采用一个天窗点同一个区间两头向中间焊接（需要4台焊机，2台单元焊，2台锁定焊）。单元焊1个天窗焊接8个接头（线下焊接），锁定焊1个天窗焊接4个接头（线上焊接）、换轨3km、长轨放散3km。4台焊机1个天窗完成3km的焊接和更换。无其他干扰状态下90个天窗可完成全线换铺任务（具体费用明细见表4）。

该方案相对前2种方案而言，具有可实施性强，质量均衡，影响运输小及费用少的优势。

4 费用分析

参考现阶段各项标准，铺设线路按照140万/km，有缝线路年维修成本约为6 000万元，轨料回收0.12万元/t，有缝线路钢轨大修周期按照7年，无缝线路钢轨大修周期按照9年考虑。

4.1 总费用情况

一个钢轨大修周期，无缝线路较有缝线路可节约维护成本共计12 027万元（详见表1），无缝化改造需投资10 090万元（详见表4），即一个钢轨大修周期可节约费用1 937万元，年均节约费用276.7万元。另外换铺无缝线路有利于提高线路运营安全水平，该部分优势是无法用经济效益来衡量的。

4.2 平均成本情况

改造前有缝线路每亿吨通过总重成本：

（140万元/km×178km-0.12万元/ t×178km×150t/km+6 000万元/年×7年）/7亿t=9 102.3万元/亿t；

改造后无缝线路每亿吨通过总重成本：

（140万元/km×178km-0.12万元/ t×178km×150t/km+5 300万元/年×9年+10 090万元）/9亿t=8 834.0万元/亿t；

改造后無缝线路每亿吨通过总重成本小于改造前有缝线路每亿吨通过总重成本。

5 结论

本文通过数据分析，对准池重载铁路无缝化改造从符合规范要求、延长轨道使用寿命、降低养护维修成本、节约养护维修劳动力及有利于提高线路运营安全水平等方面进行分析。另从费用和实施方案角度分析，提出了3套可实施性较强的施工方案，并通过对该3套方案的技术经济分析，提出了适用于准池铁路的方案，即在准池线建立临时焊接基地，在焊接基地将标准轨焊接为长轨条，租用长轨车运输轨料的可行施工方案，为今后类似的有缝线路改造为无缝线路可行性和具体实施方案提供参考。

参考文献

[1]铁道部经济规划研究院.TB10082-2005 铁路轨道设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2005.

[2]中华人民共和国铁道部.铁科技[2004]78号 铁路主要技术政策[S].北京：中国铁道出版社，2004.

[3]王旭荣.大秦铁路钢轨使用寿命和延长措施研究[J].中国铁路，2011（6）：43-46.

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