山区铁路小曲线半径地段铺设温度应力式无缝线路的探讨
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摘 要：铁路是我国重要的基础设施，加快推进铁路建设对促进我国国民经济的快速发展具有重要意义。山区的铁路大多是小半径曲线，在山区小半径曲线地段铺设普通铁路时，一般在接头处会使用大量的钢轨接头，接头处的轮轨动力作用大，导致轨道易发生几何形变，带来极大的铁轨养护维修工作。我国作为一个多山地国家，这一问题更应引起重视。文章对在山区小半径曲线地段广泛使用的无缝线路进行了详细的阐述，归纳了无缝线路在山区小半径曲线地段铺设的优点与铺设施工方案，并提出了一系列延长无缝线路使用寿命的建议，为无缝线路在山区小半径曲线地段的应用及实践提供参考。
1 概述
铁路是国民经济大动脉和关键基础设施，加快推进铁路建设，既利当前，又利长远，对稳增长、调结构、惠民生具有重要意义。我国多山地，山区的铁路大多是小半径曲线，且铁路的坡度大，途径隧道多，铁路的运行环境相对恶劣。由于山区小半径曲线的影响，目前山区铁路大都为普通铁路，并通过大量的钢轨进行连接接头。轨道接头处是整个铁轨的薄弱部位之一，接头处的轮轨动力作用大，导致轨道易发生几何形变，带来极大的铁轨养护维修工作。据统计，普通铁路的接头养护工作量约占养护总工作量的40%，接头维修投入成本约占总维修成本的30%[1]。
2 无缝线路及其在山区小曲线半径地段铺设的优势
山区小半径地段铺设普通铁路，会造成铁路的不均匀磨耗、钢轨倾斜、线路横移、曲线正矢超限、轨距扩大等现象，不仅大大地制约了列车的行车速度，还带来了巨大的养护维修工作量与成本。针对山区小半径曲线地段铺设普通铁路带来的一系列问题，无缝铁路应运而生，无缝铁轨是将标食ざ鹊母止旌附映沙す欤并将其铺设到规划好的线路上。目前无缝铁路因其具有减少行车阻力、降低行车振动及噪声等优点，已经成为坡度较大的山区小曲线半径地段铺设的主要铁路形式。据统计，我国在近半个世纪里共焊接并铺设了约4万多公里的无缝线路，约数千万个接头。与普通线路相比，在山区铁路小曲线半径地段铺设无缝线路，至少可以延长约25%的钢轨使用寿命，节省约15%的养护维修费用。因此，在山区小曲线半径地段取消钢轨接头，改铺无缝线路，可以减少铁路的养护维修工作量，节约铁轨养护维修成本，提高铁路工程的经济盈利，对铁路建设行业具有重要意义。
3 山区铺设无缝线路的施工方案
山区铁路小曲线半径地段铺设无缝线路，需要依次完成以下三道工序[2]：
3.1 长钢轨焊接
无缝铁轨的铺设需要将标准长度的钢轨焊接成长轨，为避免长钢轨焊接在运输过程中带来的运输距离长、运输成本大等问题，一般会在山区铁路周边建立临时的焊接基地，根据无线铁路铺设现况与需要，对长钢轨进行气压焊焊接，提供给山区无缝线路铺设使用。
3.2 无缝线路铺设
山区小曲线半径地段铺设无缝线路，首先应该对焊接接头的外观进行检查，并对接头处有弯曲的钢轨进行矫正；其次，借助撞轨机、轨道车、滚棒、滚筒等铁轨铺设工具，实现直线路段线路的铺设；最后，在小半径曲线地段换铺无缝线路时，需要提前对轨条的长度进行精确测量，根据实际参数等调节轨节长度与温度，实现无缝线路在小半径曲线地段的铺设。
3.3 加强钢轨的磨耗养护
山区更换磨损铁轨难度较大、成本较高，也很容易破坏现有轨道的标准结构，因此在无缝线路铺设后，需要通过调边、涂油等方式来加强对钢轨的磨耗养护，尽可能地延长钢轨的使用寿命，节约钢轨的维修、更换成本。
4 山区铺设无缝线路的必要措施
无缝铁轨是将标准长度的钢轨焊接成长轨，并将其铺设到规划好的线路上。当铺设地的环境温度发生变化时，由于轨枕等附属设施的存在，焊接的长轨无法进行自由地热胀冷缩，从而会在钢轨的内部形成巨大的应力，将这种由温度变化产生的应力成为温度应力。在温度变化幅度比较大的区域，这种温度应力的存在会破坏钢轨的结构，导致钢轨的不稳定性。在高温季节会发生胀轨现象，甚至发生钢轨折断问题，给铁路的行车带来极大的安全隐患。
山区海拔较高，白天大气对太阳辐射的削弱少，达到地面的辐射量大，温度上升快，夜晚由于大气的保温作用弱，热量散失快，温度下降幅度大，因而山区的昼夜温差大，年气温变化幅度也较大，导致冬季或夏季无缝线路所承受的温度拉力或压力较大，钢轨折断或胀轨跑道发生的机率较大。因此在山区铺设无缝线路时，必须采取强度和稳定性条件不受破坏的措施。
4.1 加强轨道内部结构
通过对山区气候环境与无缝线路的研究与调整，采取措施提高轨道框架刚度和道床阻力，增大保持铁轨稳定的因素，以平衡高温季节时钢轨内部产生的温度应力。
4.2 监控长轨的温度
在冬季或夏季，无缝线路所承受的温度拉力或压力较大，钢轨可能会发生折断或出现胀轨跑道现象。因此，必须监控焊接长轨的实际锁定轨温，避免高温季节钢轨内的实际温度应力超过钢轨设计的最大容许温升值。
4.3 重点关注薄弱部位
夏季高温时，铁路直线地段中易产生温度应力峰的处所和半径较小的曲线段容易发生胀轨跑道现象。因此在高温季节需要集中力量对这些薄弱地段实施重点监控，确保行车安全。做到在无缝线路出现胀轨跑道之前，提前主动地对薄弱地段采取有效措施，减少钢轨内的温度应力，可有效延长钢轨的使用寿命，降低钢轨的维修、更换成本。
5 结束语
我国的地貌类型多山地，在山区修建的铁路多为小半径曲线，小半径曲线处一般会通过大量的钢轨进行连接接头，这会带来极大的铁轨养护维修工作。本文在对山区小半径曲线地段广泛使用的无缝线路进行探讨的基础上，分析了无缝线路在山区小半径曲线地段铺设的优点，并总结了无缝线路的铺设施工方案，此外，本文提出了能够延长无缝线路使用寿命的意见与建议，对无缝线路在山区小半径曲线地段的应用及实践具有参考意义。
参考文献
[1]吕光棋.山区铁路小半径曲线地段铺设无缝线路探讨[J].铁道建筑，2004（06）：74-76.
[2]柳海清.山区铁路小半径曲线地段铺设无缝线路探讨[J].科技创新与应用，2012（04）：120.