关于WJ-2型扣件扣压固定方式的技术改造

纪永

摘 要：WJ-2型扣件是一种将钢轨固定在轨枕上的联接零件，主要适用于无砟轨道高架区间的线路铺设。优点一因属于小阻力扣件，可以满足钢轨、混凝土的热胀冷缩，不至于应力过大而损坏道床扣件。优点二具有较大轨距、水平的调整量，可以适应预应力梁的徐变和桥墩的不均匀沉降，以及满足减振、降噪、绝缘的要求。该备件虽功能优良，但在长期的运营检修中发现，线路上陆续出现扣件松掉、斜掉、滑落等现象。这种掉落的扣件因结构设计缺陷是拧不紧的，一拧螺栓弹条就向内侧滑动掉落，根本没有扣压力。为解决隐患，确保线路设备能够安全使用，所以对WJ-2型扣件扣压固定方式进行了相关的技术改造。

关键词：扣件;钢轨;线路;安全

引言

无锡地铁一号线堰桥站至庄前站U型槽，以及正线与西漳车辆段的出入段线，这两部分线路均是高架线路，线路所用的联接零件均为WJ-2型扣件;除去车站和岔区，各区间上下行加出入段线，所设置WJ-2型扣件约5万个左右。钢轨是轨道线路的重要组成设备，它的功能是引导机车车辆轮对前进，承受车轮的巨大压力，并传递到轨枕上。钢轨必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面。而作为固定钢轨，保持钢轨平顺稳定的扣件，作用也是至关重要的。如果因设计缺陷导致固定钢轨的扣件松动或者失去扣压力，这必然是对地铁的运行安全是存在莫大隐患的。

1隐患发现

在参与无锡地铁一号线高架线路检修养护的工作期间，经常发现钢轨扣件会出现松掉、滑掉、歪斜、或者不能保持标定的扣压力，在日常线路巡检巡道作业中，对一些固定里程或特定位置的扣件，需要经常查看或临时整治。当遇极端天气或特殊季节时，整个线路任意一处扣件都有可能随时发生，弹条松动滑动扣件失去扣压力。目前发现最多一根轨有过6至7处弹条松滑歪斜。

2隐患分析

WJ-2型扣件的设计特点是，有独立的铁垫板，可将钢轨与混凝土轨枕利用螺栓联接起来，其中锚固螺栓为46号，弹条T型螺栓为36号。整个扣件系统采取一系列的锁定束缚作用，来达到线路稳定的要求标准，即通过拧紧螺栓，使弹条发生形变，将钢轨牢牢锁住。现针对线路弹条产生的隐患异常进行分析，第一点在拧紧T型螺栓后，弹条会在竖直方向上产生极大的弹力，当扣件系统水平面存在明显倾斜角度值时，弹条会极易发生横向滑动，且越拧紧越容易滑动，即弹条产生横向滑掉。第二点是当冬季或者夏季轨温异常时，在无缝线路的伸缩区、缓冲区，会有比较明显的钢轨纵向爬行，当钢轨爬行时会带动，扣压在轨底的弹条内部形成了扭力矩，使弹条产生偏向斜滑。

在常规的扣件设计中，都会有铁垫板固定弹条的内外两侧挡肩设计，即防止螺栓拧紧弹条滑掉或因行车震动中发生扣件松掉，产生安全隐患。所以本设备存在的主要隐患是，铁垫板上缺少内侧挡肩，而产生扣件滑掉、歪斜、松掉等不可控隐患。

3隱患解决

3.1为了防止线路上的扣件松掉，其根除隐患的方案有两种：

3.1.1一是彻底对原有铁垫板扣件系统进行更换改造施工，其特点施工量较大、工期长，需要重新采购大量的新备件且成本较高，施工过程费工繁冗，且会影响部门车间班组对线路设备检修的年度生产计划、季度检、月检、周检等相关施工生产，严重的会影响列车正常运营。

3.1.2第二种方案是通过技术创新改造，设计一种可以固定弹条横向移动的“挡座”或者“挡肩”，使其在螺栓拧紧或列车驱动制动或钢轨热胀冷缩等条件影响下都不会发生滑掉、歪斜，确保弹条保持标定的扣压力值。

3.2针对上述第二种方案，以及结合WJ-2铁垫板的原有基本特征及设计参数，设计了一款适用于WJ-2型扣件的一个小配件，针对WJ-2型扣件容易松掉、不能长期扣压钢轨、保持钢轨稳定性而设计，如下图所示。

3.3其设备的优点有结构稳定、安装方便、质量坚固、体型轻盈、经久耐用、成本低廉、便于施工维护等，在线路上安装使用后可保证扣件的稳固不动，牢牢地将钢轨锁定在道床上，保证行车更加安全舒适。

3.4根据无锡地铁行车设备部现《线路检修规程》2021版，第6.5.5章节对联结零件的规定，其中对WJ-2型扣件T型螺栓螺母的扭矩值要求达到为75～95N.m。针对该备件体型不大，但要承受一定的扣压力，即针对材质方面可选用Q235A型钢材，使其既能保持强力扣压，也能使其结构稳固不发生形变或者挠曲，进而保证了设备的长期稳定使用。Q235A材料的韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊接性能和热加工性。Q235A型钢材一般在热轧状态下使用，用其轧制的型钢、钢筋、钢板、钢管可用于制造各种焊接结构件、桥梁及一些普通的机器零件，如螺栓、拉杆、铆钉、套环和连杆等，所以对承受螺栓的扭矩压力不会造成压溃、损毁。尤其在国铁及轨道交通线路应用更为广泛，例如有砟木枕道床使用的螺纹道钉、扣件T型螺栓、螺母、平垫圈等等。因此用Q235A型钢材制作该弹条挡肩，完全适用符合技术规范。

3.5根据GB700-2006《碳素结构钢》规定标准Q235a型钢材，其含碳量通常在0.14—0.22﹪之间，屈服强度为235兆帕，抗拉强度为375至500兆帕（MPa）。

3.6将设计的“弹条挡肩”安置在铁垫板的原有卡槽处，再装上螺栓拧紧;由于此备件采用的是原模镶嵌式原理，扣件系统在前后左右四个方向上将被牢牢锁死，而在竖直方向上被螺栓弹条紧紧的上下束缚，所以不会出现移动、滑掉等现象，从而安全杜绝隐患产生。

4后续应用

通过对制备好的成品进行现场测试，定期检验其力学性能是否达标，检验其备件的结构稳定性，检验扣件系统中的弹条是否仍发生松掉、滑掉等现象。测试要求主要是针对频繁发生松动、失效的线路地段，进行加载测试实验。在对比检测实验前后的扣件变化，如实验达标、结构稳定、弹条不动，则实验备件弹条挡肩是可以满足线路普及性应用的。即后期针对无锡地铁一号线，高架区间无缝线路的伸缩区和缓冲区优先使用，尤其是道岔前后区间线路、及伸缩调节器、接头附近线路优先使用，在日常线路周检时，如发现类似故障隐患应及时整治，确保地铁车辆安全运营无隐患。

参考文献：

[1]线路检修规程，Q/WDYY-J-207-2-003-2014-C/0，无锡地铁集团公司运营分公司

[2]碳素结构钢，GB 700-2006，国家质检总局、国标管理委员会

[3]地铁设计规范，GB 50157-2013，国标[2013]第119号部令