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重载铁路道岔换碴经济效益及安全效益浅析
傅文智 胡雁鹏
摘要：本文通过对重载铁路上道岔换碴施工两种方案的经济效益和安全效益进行分析，阐明采用二次清筛换碴方案换碴对于提高施工质量，延长设备使用周期的重要意义。大秦线是我国山西、陕西、内蒙古西部地区煤炭外运通道，2013年煤炭运量达到4.45亿吨，再创新纪录，而北同蒲线作为大秦线的源头，每年至少要肩负过半的运量输送，而且随着北同蒲四线的开通，今年运量还将继续攀升。运量大，就意味着重载列车对途径的线桥设备破坏大，也意味着日常用于维修作业的天窗点少、给点时间短，线路养护难度大。所以，每年4月份、10月份两次集中修就如同金子般的珍贵，可以毫不夸张地说，集中修安排是否合理、施工质量是否过硬，直接关系着全年路局的安全生产目标是否能顺利实现。道岔换碴作为集中修期间一项重要的施工，其方案的设计尤为重要。目前集中修的给点情况一般是180分钟，其中垂直停电时间为120分钟，我们在这几年的施工中一般采用的是两种施工方案。一种是一次性破底换碴，另一种是分二次破底换碴的方法。
1、一次性破底换碴的成本分析和质量分析。1.1、成本分析。以北同蒲线使用较多的60Kg/m钢轨12号单开道岔为例，轨枕配置普遍在88-90根之间，在换碴时一般要向道岔前后顺延各5-10根轨枕，所以工作量大概在110孔左右。在180分钟的施工点内，换碴人员的主要工作量就是扒出石碴，挖开边坡，把轨枕底的石碴挖出（破底），使轨枕中间到边坡两端形成可以排水的缓坡，最后回填新石碴，倒运挖出的污土和废碴。破底必须在130分钟之前完成，不然会影响捣固进度。施工的标准是清挖深度在轨枕底下方50-100mm，做好排水坡。从施工的实际组织来看，一组道岔换碴，需使用120个劳力，平均每人任务量为1孔，其中岔后长岔枕处每孔设2人，道岔尖轨中和尖跟有电务设备部位和岔心困难部位选派强劳力，现场根据进度及时调配人员。按今年民工价格为200元/人，共计2.4万元。为提高施工速度，一般在施工前三天之内，每天需给道岔板结部位浇水，每车水一般300-400元，共需水费1000元左右。因一次性换碴施工时间紧迫，在最后补充新石碴时往往需要装载机协助进行，装载机每个点每组岔平均费用为2000元。一般情况下，倒运污土和废弃石碴需要临时补工10人，按临时用工200元/人计算，需2000元。另外，从2012年以前北同蒲线施工情况来看，一次性换碴一般需补充2000-2500袋石碴，约合35方。综上所述，一次性破底换碴成本在不计算管理成本和捣固整修成本时需投入
2.9万元、35方石碴。
1.2、质量分析。道岔换碴的质量主要取决于是否能全部破底，哪怕其中有1根枕没有完全打通，都可能对道岔施工后的运营造成巨大的影响。其次，回填时石碴含土量如果太大，容易造成翻浆冒泥。例如：2011年10月份集中修施工中曾对北同蒲线袁树林站上行线4#、10#、12#、16#进行了一次性破底的换碴施工，但到2013年10月不得不再次对这四组道岔进行换碴。而在此期间，这四组道岔的辙岔均进行过数次更换，经现场调研发现，2011年换碴时，岔心处破底深度不足，个别轨枕甚至没有完全破底，导致整个道岔受力不均匀，岔心部位道床硬度大，没有弹性，造成一个结果：施工前板结部位在施工后依然板结，施工前状态较好的部位弹性更好，这么一来，相邻不足1米的两根轨枕，道床弹性相差更大，使列车冲击时给原来板结的部位以更大的冲击力，再加上2012、2013两年线路运量连年增长，对设备破坏加大，最终导致辙岔使用寿命大幅缩短。我们通过对换下的辙岔进行仔细的检查分析发现，其余部位均状态较好，唯有岔心处会出现裂纹、压溃的情况。可见，一次性破底换碴施工难度大，质量不容易保证，一旦不能完全破底，会给后续的日常维修保养造成一定的困扰。
2、分二次破底换碴的成本分析和质量分析。
2.1、成本分析。
仍以60Kg/m钢轨12号单开道岔为例，需要两个施工点，第一个点派40人左右即可进行，平均每人3孔，作业内容是：在180分钟的施工点内清挖枕盒之间的石碴，回填时只需填半坑，同时，可以在点内将第二个点要用到的新碴抬运到位，为破底换碴做足准备工作。第二天破底换碴，需要80-90人，从2013年10月份集中修的施工情况来看，一般用时80-90分钟就可以全部破底并且达到100mm，余下的时间可以抬运污土、整理外观，如果离下一个施工点距离较近的话，可以抬运石碴或给下一个点备碴。工费仍按200元/人计算，需2.6万。因不使用装载机，需将石碴装袋码放至道岔附近，每组岔需石碴5000袋左右，约合70方。另外，抬运、码放石碴、石碴装袋等工作需追加清算，每组岔平均1万元。浇水的费用1000元。故，在不计算管理成本和捣固整修成本时需投入3.7万元、70方石碴。
2.2、质量分析。2013年是太原铁路局全面执行512号《营业线施工安全管理实施细则》的一年，对于北同蒲线来说，集中处理病害只能利用每月三次的天窗点和集中修，而在10月份集中修过后，采用二次破底方法换过碴的道岔，没有发生严重冻害，道床弹性变好了，设备伤损也得到了缓解，道岔设备的养护工作量大大地减少了，实现了通过加强框架结构保安全的战略意图。更为难得的是，在规章规定不准点外复捣的新形势下，我们实现了换碴施工后施工地段不出现车载三级偏差的好成绩。如下图所示：板结严重的道岔也均能破底并达到100mm。
3、两种换碴方式分析比较及结论。
3.1、经济效益分析比较。从短期投入看，一次性破底每组道岔比二次破底节省8000元，并少购买35方石碴，而且少占用一个施工点，可谓是成本低见效快，而且短期内也显露不出什么大的问题，甚至有些地方也能全部成功破底。算一笔经济账，如果一次性破底换碴30组，其中有3组板结严重，质量达不到理想状态，那么损失3*2.9万=8.7万，而30组二次破底换碴比一次性破底需多投入27万元。可见，从账面上看，一次性破底远比二次破底划算。
3.2、安全效益分析比较。假设一种情况，如果一次性破底换碴30组岔，其中有1组在6个月内因换碴时深度不够，导致道床软硬不均匀，以至于辙岔需提前下线，需在天窗点外临时要点30分钟更换，按大秦线运量100-120万吨/天估算，将至少影响1列2万吨大列，光是运输收入损失和辙岔等材料的费用就不止10万元。如果设备问题再不能及时发现，引发更严重的后果，造成的损失更是难以估量。可见，从安全效益来看，二次破底换碴在确保设备安全上可靠性更强。
3.3、结论。随着北同蒲、大秦重载通道的运量逐年递增，线路设备的维修周期将必然缩短，而天窗却因车流倒逼无法增加，给我们工务设备维修带来了更大的困难。这种形势下，通过提高大中修质量，强化线路框架结构，延长线路设备维修周期是我们确保行车安全畅通的唯一手段。我们如果为了节省集中修当中的投入，选取了一次性破底换碴的方案，势必会导致日常的维修作业中投入更多的人力、物力，而一旦稍有闪失，恐怕会带来更大的损失，得不偿失。所以，结合重载通道的实际，我认为北同蒲线道岔换碴施工更应采用二次破底换碴的方法。
作者：傅文智朔州工务段副段长高级工程师***
胡雁鹏朔州工务段法律顾问工程师***
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