 说起铁路的“防爬”工作，很多朋友会联想到警察和小偷。实际上，铁路的“防爬”可不是那个“防扒”，这可是维护列车运行安全的重要工作之一。今天我们就来了解一下什么是铁路人常说的“防爬”和“防爬设备”。 1 什么是铁路爬行 “防爬”里面的“爬”，指的是铁路爬行。当列车行驶时，车轮会对钢轨施加多种作用力，包括竖向力、横向力以及因车轮阻力和制动力等因素产生的纵向力，这些作用力都需要通过钢轨进行传递和抵消，根据物理规律，钢轨也会给列车施加反作用力。正常情况下，作用力和反作用力应该是相等的，但如果钢轨提供的反作用力不足以抵消作用力，钢轨就会发生纵向的移动，这就类似于“爬行”。  再对细化到轨道基础来说，如果施加给钢轨扣件的阻力大于施加给道床的阻力，轨枕就会移动，这种现象被称为轨道爬行，作用在钢轨上的纵向力被称作爬行力。 这时候熟悉铁路的朋友肯定就能猜到，列车重量大、经常加减速的地段就更容易出现轨道爬行，例如铁路的重车方向、长大下坡道地段，尤其是在进站制动距离范围内，爬行现象最为严重。  了解了线路爬行现象，我们再来细致了解爬行产生的具体原因，一般有以下几种。 ①钢轨在列车动荷载作用下发生波浪形挠曲。当钢轨受到机车车辆动荷载作用产生挠曲时，钢轨截面会发生转动，轨顶被压缩变短，轨底被拉伸变长。如果钢轨与轨枕的连接不够牢固，在载荷作用下，钢轨弯曲时车轮前方钢轨截面的转动会导致轨底在垫板上顺着行车方向滑动，从而引发爬行。  ②列车制动。列车制动时会在运行方向上产生爬行力，列车在减速、限速或停车过程中，制动往往会引发车轮沿钢轨滑行，导致与列车运行方向一致的爬行现象。 ③列车运行阻力。列车运行时，机车需要克服很多阻力，除了我们所能想到的空气阻力以外，还会有车轮滚动和滑动摩擦阻力、曲线运行附加阻力等等。在速度较高、轴重较大的地段，爬行现象更容易出现。  ④钢轨温度变化。除了列车的作用以外，钢轨自身状态变化也可能导致爬行，例如钢轨在温度应力作用下会发生伸缩变形，从而导致线路爬行。 ⑤轨道几何状态不良。列车通过时，轨道几何状态不佳会引发轨道弹跳，降低道床阻力，增加轮对阻力，从而产生爬行。 轨道爬行是一种轨道病害，对列车的安全运行、轨道结构的稳定性以及基础设施使用寿命都会产生多方面的不利影响。可能导致轨枕出现位置偏斜、间距不均匀以及轨缝不规整等情况，还有可能导致其它轨枕发生位移，进而改变线路的几何尺寸，增加车轮与钢轨之间的滑动摩擦，使列车在制动时的制动效果变差，增加线路维护工作量和维护成本。 2 铁路防爬设备都有哪些 （1）防爬器 防爬器由带挡板的轨卡和穿销组成，安装时轨卡一边卡紧轨底，另一边楔进穿销，牢固地卡住轨底。当钢轨受到纵向力时，轨卡的挡板紧贴轨枕，通过轨枕和道床的阻力阻止钢轨爬行。为了增强防爬效果，通常在轨枕之间安装防爬撑，将3～5根轨枕连接成一个整体，共同抵抗钢轨的纵向力。   我国铁路广泛使用的是穿销式防爬器，研究表明这种防爬器可以承受30kN的爬行力。穿销式防爬器与轨枕之间设置木制承力板。承力板的面积不小于防爬器挡板的面积，厚度为50mm，允许误差为±10mm；混凝土枕地段承力板呈模形，窄面厚度为50mm，允许误差为±10mm。  此外，防爬器还有焊接式和紧固式等多种形式，适用于不同型号的钢轨。 （2）防爬支撑 防爬支撑是配合穿销式防爬器设置的一种防爬设备，与防爬器同时使用。一根轨枕下，道床阻力只有7000~10000N，单靠防爬器并不能完全发挥作用，在3~5根轨枕之间安装防爬木撑（或石撑），从而把几根轨枕组成一个整体，使一根轨枕不可能单独地前后移动，以增强防爬能力。  防爬支撑的安装方法是将防爬器扣紧在钢轨底部，使其挡板紧靠轨枕，把钢轨的爬行力传递给轨枕并与防爬支撑配合使用，把爬行力分散给其他轨枕，阻止钢轨的爬行力。  根据规定，木枕线路正线及到发线，应根据运量情况照上表办理安装防爬设备。其它站线、道岔应根据爬行情况适当安排防爬设备。对驼峰线路、有正规列车通过的道岔、绝缘接头、桥梁前后各75m地段，应增加防爬设备数量。混凝土枕线路使用弹条Ⅰ型扣件时，可以不安装防爬设备。使用其他扣件时，对线路坡度大于6‰的地段、制动地段、驼峰线路、有正规列车通过的道岔、绝缘接头、桥梁（明桥面）前后各75m地段，可根据具体情况安装防爬设备；数量可比照木枕线路适当减少。在碎石道床地段，单方向锁定为一对穿销式防爬器和三对支撑；双方向锁定为两对穿销式防爬器和三对支撑组成，对砂石道床和卵石道床可比照碎石道床，每组防爬器增加一对支撑。 （3）轨距拉杆和轨撑 曲线地段和道岔上受列车横向力作用，钢轨会发生横移式向外倾斜，导致轨距扩大。为保证曲线轨道稳定，在小半径曲线或轨道整体状态较差的站专线曲线上，可以安装一定数量的轨距拉杆和轨撑。 普通轨距拉杆 轨距拉杆是一根杆件，设置在轨底，将两根钢轨连接起来，从而提高钢轨的横向稳定性，增强轨道保持轨距的能力。有些线路有轨道电路，轨距拉杆当中用绝缘零件隔开，有些线路无轨道电路，就不需要拉杆中间绝缘。  绝缘规矩拉杆主要由铁卡、紧固件及两根杆体等组成，两杆体端部由接头连接，接头内设有绝缘套，绝缘套外为外套，两杆体端部及外套内孔均设有相互配合的连接结构。连接结构为螺纹或至少1条间隔的槽，外套为整体式或分体式，杆体外圆与外套的内外圆除连接结构外均无台阶。 站内木枕道岔上，尤其是采取道钉联结的木枕道岔，导曲线处钢轨不易控制，易造成支距和轨距超限，通过加装轨距拉杆﹑短轨距拉杆的方式可以有效提高道岔稳定性。  木枕轨撑  混凝土枕轨撑 轨撑一般安装在小半径曲线轨道外股钢轨的外侧，以防止列车通过曲线时，过大的横向力造成轨道横向位移过大，甚至造成钢轨的翻倒。一般轨撑用于木枕轨道较多。在大多数道岔尖轨部位，在基本轨外侧也安装轨撑，以提高钢轨的横向刚度，轨撑的形状也较多。轨撑按组合方式分为轨撑与铁垫板一体和轨撑与铁垫板分开两种，按轨枕类型分为木枕和混凝土枕使用的轨撑。 3 未来铁路防爬技术发展方向 未来可以运用多种新技术来防止铁路线路爬行。例如，运用智能监测与预警技术，通过在铁路沿线安装高清摄像头，利用AI图像识别模型对铁轨状态进行实时监测，从而及时发现线路爬行的早期迹象。在铁路关键地段的轨道、轨枕和路基中安装高精度的位移传感器、应变传感器等，实时监测轨道的位移、应力变化等数据。一旦数据超出设定阈值，系统立即发出预警，以便及时采取措施。还可以研发铁路线路维护机器人，能够自动进行轨道巡检、调整轨距、紧固螺栓等工作，在夜间天窗时间自动作业，提高维护效率，减少线路爬行的发生。 在数据分析和防爬预测方面，还可以利用大数据技术，分析铁路线路的历史数据和实时监测数据，建立线路爬行预测模型，通过对数据的深度挖掘，提前预测线路爬行的趋势和位置，为预防性维护提供科学依据。 (部分内容来源：铁道知识局,轨魅网、科普中国、民营科技) |
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