第十一章 技术革新，追赶世界
 

路第六节 铁路提速的革新——整体道床、无缝线

 

　　一、轨道部分非改革不可!

　　前面说了铁路干线建设中的机械工程——内燃机制造与行驶试验，也说了信号工程——“大脑”系统技术革命，接下来说土木工程。

　　土木工程是铁路干线的主体，分为线路的下部建筑与上部建筑两部分。下部建筑指桥梁、隧道、路基、车站等;上部建筑指钢轨、轨枕、道床、道岔和防爬设备、联接零件。

　　本节要讲的是上部建筑的轨道部分。包括整体道床、无缝钢轨。这也是广大读者，特别是“路外”人，不熟悉的而又非常重要的部分。

　　大家都十分重视下部建筑，如隧道、桥梁、路基、车站等。它们是干线的主体，工程巨大。但是，论先进的技术含量，远不如上部建筑。不信您往下看。

　　彭敏多次强调：铁路干线的水准高低，与线路下部建筑，如桥梁、隧道、路基、车站等有重要的关联，它们是铁路干线的基础;但是与线路的上部建筑，如钢轨、轨枕、道床;与指挥调度，如通信、信号;与牵引动力等方面也有着更大的关联!它们关系到列车跑得快、跑得安全、拉得多的效率问题，体现铁路干线的技术标准与质量水平啊!

　　彭敏心里非常清楚，中国铁路要赶上世界先进的目标，必须全面赶超!

　　我们十分可喜地看到，有一种精神在成昆铁路大会战中生根、发芽，在全面采用新技术、新设备的实践中生根、发芽。这种精神，就是自我加压，提高标准，以赶超世界先进水平为己任的成昆精神。

　　铁路干线的上部建筑，它是由道床、钢轨、轨枕及连结零件组成。作为一个整体性工程结构，轨道铺设在路基之上，起着列车运行的导向作用，直接承受机车车辆及其荷载的巨大压力。

 

　　

 

　　(普通道床横断面图.选自网络)
 

　　道床有五大作用:一是机车车辆的荷载通过钢轨、轨枕传递给道床将荷载扩散,起到保护路基顶面的作用;二是提供抵抗轨道框架、横向位移的阻力,保持轨道稳定和正确形位,保证行车安全;三是具有良好的排水作用,减少轨道的水害、冻害和提高路基的承载能力;四是提高轨道弹性,起到缓冲、减震降噪的作用;五是调节轨道框架的水平和方向,为轨道尺寸超限的维修保养提供便利条件。

 

 

　　(普通道床的维护.选自网络)
 

　　整体道床取代普通垫碴道床，将全面提高传统道床的上述功能。

　　先进的整体道床，全国才不足5公里!上部建筑的轨道部分到了非改革不可的地步!关系到铁路干线的技术标准与质量水平啊!根据技术委员会决定，成昆铁路选择30座隧道修建整体道床，计长63.919公里(其中钢筋混凝土支承块式25座，长52.456公里，短木枕支承块式5座，长11.463公里)。

　　还有7座修建了轨枕板线路，计17.836公里。

　　两者共计37座隧道，线路长81.755公里。

　　采用先进的整体道床、轨枕板线路，无缝钢轨，正是实现赶超世界先进目标，使中国铁路走向现代化的重要举措之一。

　　二、整体道床

　　(一)作好制造与施工专业队伍培训

　　1965年起，铁二院以整体道床与无缝线路为课题，遵照毛主席关于“我们必须打破常规,尽量采用先进技术”的教导,由铁道部科学研究院等六个单位人员组成了科研、设计、施工、运营相结合的攻关力量。1966年正式成立整体道床战斗组与无缝线路战斗组,分别由铁道部第二工程局与成都铁路局领导，并把所需资金、材料、设备，落实到这两个单位，纳入该工点的工程计划。

　　成昆铁路北端的甘洛县是铁二局的现场机关驻地。在会议室内，整体道床培训班正在上课。

　　参加整体道床部件制造、施工的员工们在这里接受专业队伍培训，正认真听着工程师讲解整体道床的基础知识。

　　什么是整体道床?整体道床是以就地灌筑的混凝土代替道碴道床。整体道床有两种结构形式，一种用钢筋混凝土支承块代替轨枕，另一种用短木枕代替轨枕。支承块或短木枕嵌固于混凝土内形成一个坚固稳定的轨下基础。最大的作用是线路稳定平顺，同时，维修工作量少，改善了工人养护维修作业的劳动条件，且外表整洁美观。

 

 

　　(整体道床.选自网络)

 

　　钢筋混凝土支承块原本由工厂制造。战斗组决定改为现场灌制，自制钢模及小型振动台,就地生产,既解决了运输问题,又节省了投资。

　　钢轨扣件的制造也有特殊的要求。整体道床刚度大，本身缺少弹性，为了缓和列车的冲击作用，延长钢轨和道床的使用寿命，扣件须有足够的弹性，有足够的扣压力，协同防爬器共同防止钢轨爬行。针对成昆线上有小半径曲线的具体情况，战斗组按照特殊的要求进行扣件的设计，定名为TF-Y、TF-M型钢轨扣件，能满足曲线地段近期和远期调整超高的要求，为进一步研究整体道床扣件提供了资料和数据。

　　有学员提问：为什么选择30座隧道修建整体道床?

　　整体道床是铁路上部建筑的新型轨下基础，它无论在线路质量、维修及提高行车速度等方面都比一般线路优越。特别是长隧道及地下铁道中，由于净空小，照明、空气等条件差，线路维修作业困难，使用整体道床则更能显示其优越性。

　　战斗组编写的《隧道整体道床施工》草案，不仅对推广整体道床新技术作了比较充分的准备，还有线路调整轨距、水平、方向、高低的精度要求，还详细记载了半个世纪前采用简陋的工具，这是成昆铁路铺设整体道床的真实工艺。

　　(二)整体道床的施工

　　在一条干线上，整体道床与普通石碴道床的衔接过渡是难点之一。经过多次试验总结，找到了过渡段的结构形式：采用斜坡式，以逐渐改变钢筋混凝土轨枕下道碴层厚度的办法实现弹性过渡。为克服道碴空吊现象，对道碴层厚度、道碴采用粒径、过渡段长度等，反复试验。总结经验后，又提出在其他线路改进为双楔短木枕式过渡段，从构造上阻止了枕下石碴的移动，防止轨枕空吊。

　　彭敏听了汇报后风趣地说：“整体道床与普通石碴道床的衔接过渡，是不同矛盾阶段的量变过程，要渐变，不要突变。你们的经验能上升到哲学层面，就能找到处理好包括人生道路上的所有过渡阶段的特殊方法。”

　　道床施工的要点是将支承块按间距与道床混凝土一次灌注筑成。并确保线路轨距、水平。施工采用钢轨支承架进行。

　　为做到紧张而有秩序的工作，施工人员组成了：基底清理组、支撑架轨组、扣件组装及安挂支撑块组、线路调整组、混凝土灌注组、木工模型组、机械组、后勤保障组共8个专业组。

　　整体道床战斗组坚持走“独立自主,自力更生”的道路,依靠群众，土法上马,进行调查研究,设计试验，先在贵昆线巴巴店、杨柳井、葡萄青三座隧道,修建了整体道床共长1.3公里。在总结贵昆线的试点经验后,再到成昆线上正式施工。

　　新型轨下基础是一项新技术。成昆线大量推广使用，数量多、长度大,这在西南的新建干线还是第一次。“任何新生事物的成长都是要经过艰难曲折的。”运营以来出现了占全线整体道床长度的5%～7%的不同程度基底沉陷、道床断裂、翻浆冒泥等病害，扣件的弹性性能和扣压力等也还有一些问题。

　　技术总结委员会指出：我们不讳疾忌医,不回避问题,认真总结,找出原因，一定能够把新型轨下基础这项新技术充实完善。成昆线通车后铁路局对整治病害、维修养护,总结了不少好方法、好经验，对于我国全面推广整体道床新技术具有积极意义。

　　提高行车速度、加大运量，是铁路发展的必然趋势。成昆铁路在隧道内的新型轨下基础开创了整体道床在我国广泛运用的新局面。

　　三、开启铁路提速的革新——采用无缝线路

　　(一)困难地段也要铺设无缝线路

　　无缝线路属于线路的上部建筑，处于路基与列车之间的部分，下触路基，上接列车，包括与列车直接接触的钢轨以及轨枕、道床、道岔和防爬设置联接零件等部件。

　　无缝线路就是把标准长度为25米的钢轨，焊接成为 1000～2000米的长轨而铺设的铁路线路。与普通线路相比,无缝线路在其长轨段内消灭了轨缝,从而消除了车轮对钢轨接头的冲击及噪声,使得列车运行平稳,旅客舒适,延长了线路设备和机车车辆的使用寿命,减少了线路养护维修工作量,并能适应列车高速行驶的要求。因此，无缝线路是轨道现代化的发展方向。

 

 

　　(短轨需要加固夹板.选自网络)
 

　　无缝线路是20世纪30年代开始出现的，但在50年代初期才真正得到发展。我国无缝线路是1958年开始少量铺设的，但在山区铁路干线还是第一次。

　　技术委员会认为：成昆铁路的线路具有大坡道、小半径曲线、长大桥的特殊性，铺设无缝线路是十分不利的，但是，成昆铁路必须闯出这一步，打破常规，走出新路。

　　要在曲线多、坡度陡，桥隧多的成昆线上采用这项新技术，能否开创无缝线路的新纪元，是专家们担忧的、也是期待的。

　　1967年2月，在川黔线凉风垭隧道内，人们经常看到有一群人蹲在轨道边，一会儿抓起一把道碴看看，一会儿用温度计测量轨温，一会儿支起镜架、插上花杆进行测量……他们就是无缝线路战斗组的工程技术人员，正在进行铺设无缝线路的调查研究与铺设线路强度的验算。既要考虑内燃机车的马力、最高速度，又要考虑钢轨、浸油枕木、碎石道床;既要考虑钢轨基础弹性模量，还要考虑最高轨温、最低轨温与气温的关系。

　　除了线路强度之外，线路的稳定性也必须保证，为此作了大量的验算;同时对伸缩区段长度、 预留轨缝、轨条布置等，也作出计算。

　　以上各项符合铺段条件后，下一步就是无缝钢轨的铺设了。

　　在川黔线凉风垭隧道内铺设，被作为成昆线上铺设无缝线路的“探路”、试铺。

　　(二)无缝线路设计、铺设

　　战斗组率先在川黔线的凉风垭隧道内进行试铺，取得了在山区铺设无缝线路的初步体会：着重要解决好焊轨、运输、铺设三大环节。

　　焊接钢轨是第一个施工环节。长轨焊接分两步，先在焊轨厂内将25米的标准轨焊接成每根长125米或250米的长轨条;然后由长轨列车运到铺设工地，在工地上再就地焊接成设计长度约1000～2000米的长轨条。

　　

 

　　(焊接钢轨.选自网络)
 

　　运输轨道是第二环节。运送长轨与回收旧轨需要专用的列车。1965年我国的运轨列车是单层列车，轨长125米。由于运输量较小,影响铺设进度。战斗组针对成昆铁路曲线多、坡度大的山区特点，改动了部分设计。先后设计制造了125米长轨的列车、250米长轨的列车;从一次可铺2公里提高到一次可铺4公里线路。

　　铺设无缝线路是第三个环节。成昆铁路是山区干线，路况复杂，战斗组决定选择几种代表性路段进行试铺：整体道床、大坡道、小半径曲线、特大桥，共四种特殊路段，针对各个不同的情况，摸索不同的铺设方法。

　　无缝线路设计与施工的全过程都贯穿了科学试验。

　　在成昆线的普兴至太和间路基上，战斗组的工程技术人员正在用千斤顶对轨枕施加作用力，用百分表测定轨枕位移。突然风雨大作，人们站不稳，眼睁不开。

　　“坚持测完!”组长下达了命令。“别人搞科学检算在试验室里进行，我们却在旷野、大山、隧道、桥梁上顶风冒雨，背时!”“谁叫我们自己选择了铁道事业呢!风餐露宿，四海为家，这可能就是我们铁路人的最光辉人生历程!”

　　

 

　　(正在铺设无缝线路.选自《成昆铁路.6.画册》)
 

　　(三)无缝线路铺设的四个试点

　　在山区铁路铺设无缝钢轨是“大姑娘上轿子”——头一回。

　　“西工指”司令部总工程师谭葆宪在召开战斗组会议时指出：铺设无缝线路的三大环节、无缝线路设计与施工的三个要点，是无缝线路铺设的共性，而成昆铁路有许多个性问题，还必须从实际出发，通过试点，针对特殊矛盾，找出解决的特殊办法。

　　为了取得经验，针对山区线路的特殊性，战斗组选择了四种情况进行试验。

　　一是在整体道床一次铺成无缝线路的试验。战斗组提出的与整体道床相配合的“一次铺设长钢轨法”是个创新。因为通常无缝轨道的操作程序是分两步走：在短轨铺设后，再进行换长轨。1966年2月巴巴隧道整体道床竣工后，不先铺设短轨排，而是直接进行了一次铺成无缝线路的试验获得成功。

　　二是在长隧道内16.5‰的大坡道的试验。为了观测长轨条在长大坡道上的爬行和钢轨的垂直磨耗，探求扩大铺设无缝线路的可能性，以适应成昆线坡度大、隧道多的要求，1967年2月选在川黔线的凉风垭隧道内进行试验，也获得成功。

　　三是在小半径曲线铺无缝线路的试验。按《铁路工务规则》规定,铺设无缝线路的曲线半径不应小于600米。但成昆线属山区铁路,小半径曲线较多, 400～550米半径曲线有360余个，长约190公里占全线长度的18%。这个问题是重大挑战!为了探索小半径曲线铺设无缝线路的可能性，在九里至沙弯区间，选择两段于1965年8月竣工的路段，分别长为762米和1149米，其中有连续三个400米半径曲线与桥隧相连，试验也获得成功。

　　四是在特大桥上铺无缝线路的试验。在特大桥上铺设的无缝线路，在我国是首次。桥上无缝线路的难点在于：除受到列车动载、温度力、制动力等多种作用外，还受到由于桥梁的伸缩或挠曲变形产生的梁轨相互作用力——纵向附加力。在各种力量的作用下，万一桥上焊接的无缝线路钢轨一旦断裂，不仅危及行车安全，对桥梁结构也有破坏作用。通过在青衣江特大桥上试铺无缝线路及观测，反复测试，摸清特大桥上粱与轨间相互作用的内在规律，各种附加力的传递和分布规律，以及它们对桥墩(台)的影响。

　　我们从四个试点各个环节的细节中，是否想象到战斗组的工程技术人员在露天旷野中一次又一次的反复实践、纪录、再实践、再纪录的场景呢?

　　前面分别从四个方面作了单项叙述，而实际上，每一个试验当中，四种情况都是交错、重叠的。如，在大长坡中有桥梁、隧道、直线与曲线……各种矛盾错综复杂，试验的过程繁琐多变。写到这里，我想起了毛泽东讲过的话：“世界上只有唯心论和形而上学最省力…… 唯物论和辩证法则要用气力，它要根据客观实际，并受客观实际检查”。

　　四、上部建筑的轨道革命意义深远

　　铺设无缝线路以来，线路质量显著提高。在当年，将平均时速从50公里左右提高到80～90公里;线路状态稳定，从根本上消灭了短轨接头病害;行车震动小，平稳舒适;养护维修工作大大减少，一般维修一次可保持3～6个月。

　　钢轨磨耗相应减轻，尤其曲线地段更为显著。

　　

 

　　(无缝线路.选自《成昆铁路.6.画册》)

 

　　成昆铁路成峨段和特殊地段试铺无缝线路以来，通过列车运行表明：在新线通车初期条件下，试铺无缝线路基本上是成功的;在400米半径曲线、16.5‰长大坡道、有碴或无碴桥面的特大桥和整体道床上铺设无缝线路也是可行的;对提高线路质量，减少养护维修工作，使新线能较快地达到设计允许的行车速度，有显著效果。

　　成昆铁路，大量铺设整体道床及无缝线路，这是中国铁路史上首次在山区线路的上部建筑的轨道革命，专选“难点”作试验，成昆铁路“敢吃螃蟹”的精神，为中国铁路由普通铁路向高速铁路发展提供了经验、奠定了基础，开启了中国铁路提速的新航程。

 

　　(未完待续)

 

 

　　作者简介

　　作者，洪承惠，1944年7月出生。1962年入伍。铁道兵一师历任战士、班长、干事，参加成昆铁路大会战。1978年转业。历任科员、镇长、街道办主任等职。2004年8月退休后，立志全力写好《成昆铁路大会战》。

 

 

 

 

首发：铁道兵文化网

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编辑：向日葵