正确的扣件规格为重载铁路带来丰厚回报

潘得路北美地区销售和营销副总裁 Allen Goff 探究重载输铁路面临的挑战，以及为何从一开始就确定正确的扣件规格如此重要。重载铁路通常位于矿藏丰富的地区，往往都是世界上最难到达、条件最恶劣的区域。铺设在这样地形复杂的区域的铁路，可能需要克服 +40°C 到 -40°C 的巨大温差变化，承受超过 200 mgt/年的货运量，这就要求铁路扣件能够满足这些严苛的条件。

随着大宗商品价格和世界货运量从几年前的低点开始回升，许多重载铁路也不得不应对货运量增加的问题。然而，许多重载铁路是在对矿物的需求量没有那么大，货运量较低的时期建造的。例如，在美国，重载货运网络采用的是 19 世纪制定的路线，有些地方仍然采用木制轨枕和“钩头道钉和锚定”扣件。
某些铁路由于货运量增加，导致轨道几何形状过早恶化并导致扣件出现问题，特别是如果最初选择了错误的扣件更会出现这些问题。

面对这些状况，并且由于重载铁路多位于遥远且难以到达的地方，因此需要一种所需干预最少并且可以长期使用的扣件系统。

高年货运量 

每年 2 亿吨的货运量对于重载铁路而言并不罕见，相比之下，非重载铁路每年的货运量只有约 2000 万吨。即使是重载铁路，实际货运量也远远超过了轨道系统最初设计的标准，这给钢轨、扣件和轨枕系统造成了更大的压力。由于货运量剧增，可以预期将来需要更频繁地维护或更换扣件。因此，在更换现有的扣件系统时，重要的是找到一种维护费用低，可承受现代重载运输严酷条件的扣件解决方案。

对于重载铁路而言，与人力成本和轨道封闭造成的损失相比，扣件维护和更换的成本不算什么。  大多数重载铁路轨道运营商只有在进行其他维护工作（例如复轨）时才会考虑更换小型轨道零件。  因此，确保扣件组件的使用寿命超过轨道的使用寿命，可以节省大量资金。  然而，随着铁路使用寿命的延长和货运量的攀升，这项工作变得更具挑战性。  目前，美国主要重载铁路在直线轨道上的预期寿命货运量为 30 亿吨。   因此，耐用扣件组件会是物有所值的投资。

高牵引力

较高的牵引力会产生纵向轨道应力，对轨道规格造成影响。  在非重载铁路应用中，对于能够应对热胀冷缩应力的轨道，通常预期的最大制动力足以承受相对的牵引力。  但是，在牵引力较大的重载铁路应用中，这可能会导致轨道故障。  这首先表现为轨枕的不均匀运动，相对于轨道和道砟出现倾斜和移位。

要解决此问题，就需要设计、建造和维护高质量道床，并特别注意使用具有适当的纵向剪切弹性的轨道扣件。  通过测试可以发现，不同类型的轨下垫板在减轻高牵引力的影响方面有着不同的效果。

制定规格

影响扣件规格的第三个因素是，大多数重载铁路的建设由采矿公司而非成熟的铁路运营商提出。  铁路成为采矿项目的一部分，因为铁路是将大宗商品从源头运送给消费者的最经济、最可靠的方法。  在大多数情况下，铁路的设计、建造乃至运营都采用与其他任何资本投资相同的方式进行竞标。

这时候就需要重载轨道的技术性能规格，但是目前尚无将影响重载铁路的各个因素均纳入考量的既定技术标准。  在实践中，简单地将某一条铁路的技术规范应用到世界上不同地区的另一条铁路的做法是远远不够的。   好在重载铁路行业共享技术知识方面做得还不错。而 IHHA 便是其中一个交流合作平台，帮助开发了可沿用到新项目和更具挑战性项目的最佳实践。  这有助于确定扣件的规格，以确保扣件满足特定市场的挑战。

美国诺福克南方铁路公司

诺福克南方铁路是帮助确立重载轨枕垫板规格的一条重载铁路。  在此项目中，潘得路与诺福克南方铁路公司合作，率先开发出标准的非对称型 18 英寸轨枕垫板，用于存在反向轨底坡问题的地方。   这条铁路使用的是木制轨枕，但当时市场上带弹性扣件的所有轨枕垫板的尺寸都较小。   存在的挑战包括：更高的机车马力、动力制动、每年增加的货运量、更大的钢轨剖面和轨枕强度多变。这些挑战意味着重载轨枕垫板的设计需要新的规格。

在这些规格中，最关键的是与轨枕接触的最大支撑面积、更大的与轨枕接触的支撑面积、不对称在外侧增加支撑面积、以轨枕垫板为中心的扣件外壳、用于安装四颗螺纹道钉和两颗钩头道钉的空间，以及通过铸压板节省资金。

潘得路推出了 VICTOR 垫板，其尺寸与标准的非对称型 18 英寸 AREMA 轨枕垫板相同，并结合了铸型预埋底座，利用标准的潘得路 e 型弹条扣件将轨道固定到垫板上。VICTOR 垫板可承受木制轨枕上的较高轴重。

使用的位置为弧度为 6.0 度的曲线轨道（半径 290m），坡度为 0.09%，超高高度为 3.5%（90 mm），主要承载运煤火车，承受的货运量每年约为 40 MGT。   潘得路 VICTOR 垫板使用钩头道钉将垫板固定到这条主要使用钩头道钉的铁路的轨枕上面。  经过对 VICTOR 垫板的监测，发现它在减少轨枕垫板切割和轨距扩大方面表现良好，从而降低了此曲轨的维护要求。

VICTOR 轨枕垫板可提供最大的支撑面积，同时潘得路扣件的使用可为重载铁路提供具有卓越固持力的弹性扣件，从而防止轨道翻覆并减少维护需求。

诺福克南部铁路公司也已指定在桥梁应用中使用潘得路的 VICTOR 垫板和螺纹道钉。  迄今为止，诺福克南方铁路公司已经安装了超过 300 万块 VICTOR 垫板。  事实证明，这些垫板有助于减少垫板切割、反向轨底坡和轨距扩大的情况，并能够抑制轨道翻覆。  通过解决上述问题，铁路运营商得以减少维护成本并提高效率。

高输出，低维护

因此可以很清楚地看到，轨道扣件的性能需要强化，才能承受轴重和曲率所带来的诸如反向轨底坡和需要持续维护的问题。   重载铁路运营商越来越多地希望使用这样的扣件，即实现安装和维护机械化和高输出，降低承包商的安装成本，并在扣件系统的整个使用寿命中，在应力施加作业、复轨和铁路维护活动中获得同样的高效率。

该领域的创新产生了许多能够克服其中许多问题的解决方案，帮助铁路系统降低了扣件系统的维护成本并获得更长的使用寿命。