无缝线路的养护维修及其稳定性

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【摘要】本文概述了无缝线路的定义以及铺设无缝线路的意义。分析了影响无缝线路稳定性的主要因素，及养护维修工作重要内容，仅供各位参考。

【关键词】无缝线路养护维修；稳定性

中图分类号：TU74文献标识码： A

一、前言

与普通线路相比较，无缝线路在相当长一段线路上消灭了钢轨接头，因而具有行车平稳，提高旅客舒适度，减少材料消耗，降低维修费用，延长线路设备、机车车辆使用寿命及维修周期，改善行车条件，适应高速行车的要求等优点，是铁路轨道的发展方向。

二、无缝线路的定义与铺设无缝线路的意义

1.无缝线路的定义

无缝线路是由许多根标准长度的钢轨焊接成为不小于500m的长钢轨线路。

2.铺设无缝线路的意义

无缝线路既是轨道结构技术进步的重要标志, 也是高速、重载轨道结构的最优选择, 它以无可争议的优越性为各国铁路所承认。各国铁路竞相发展无缝线路, 近年来, 我国铁路无缝线路的发展也很快, 技术上有了很大进步。在轨道结构强化方面, 60kg/m钢轨已成为各干线的主型轨, 轨下基础以II、III型混凝土枕为主型, 道床以I级硬质道碴为标准, 将逐步取代石灰岩道碴, 尤其是跨区间无缝线路和无缝道岔的发展, 为高速、重载运输的发展打下了坚实基础。

无缝线路问世之前, 普通线路上的钢轨接头, 既是轨道结构不可缺少的组成部分, 又是轨道结构的薄弱环节。线路上钢轨接头的数量, 是由钢轨长度决定的。钢轨越长接头越少, 但钢轨越长, 轨缝就越大, 车轮经过轨缝所产生的振动也越大, 因此, 钢轨又不能太长。我国铁路钢轨标准长度, 过去为12.5m, 现在为25m, 1km 线路上的钢轨接头数, 过去和现在分别为160个和80个。

为了改善钢轨接头的工作状态, 曾经从接头构造上、材质上采取过很多措施, 如轨枕的支承形式和尺寸、夹板断面形状、长度、螺栓个数、轨端淬火等等, 但均未能解决接头的缺陷, 接头病害依然存在。实践证明, 造成接头病害的主原因, 有以下几个方面:

(1) 接头处一对夹板的刚度, 仅为钢轨刚度的30%左右。如我国50kg/m 钢轨夹板刚度为钢轨刚度的27.6%, 60kg/m 钢轨夹板刚度为钢轨刚度的32.6%。因此, 车轮经过钢轨接头时, 钢轨的弹性挠曲在该处呈折线形, 据测量, 其折角约为4.5×10-3rad,竖向位移也比轨节中部的竖向移大10%～15%。

(2) 在车轮向前滚动临近轨缝的瞬间, 两轨端上下相对错动形成台阶。据铁道部科学研究院测试, 一般线路上台阶高差为0.02cm, 当车轮与其碰撞时, 轨道发生强迫振动, 这一振动对轨道有较大的破坏作用。

(3) 接头处有轨缝存在, 致使轮接触在该处间断, 轨缝越大这种影响就越大, 这也是接头处产生附加冲击作用的原因。

三、无缝线路养护维修作业

1.养护维修工作重点

（1）跨区间及全区间无缝线路的维修管理，应以一次锁定的轨条为管理单元，无缝道岔应以单组或相邻多组一次锁定的道岔及其间线路为管理单元。

(2)严格控制锁定轨温变化: 进行无缝线路养护维修作业, 必须测量和掌握轨温, 观测钢轨位移, 按实际锁定轨温安排作业, 并严格遵守“无缝线路维修作业轨温条件” 和“一准、两清、三测、四不超、五不走”制度，定期做好无缝线路锁定工作，保持无缝线路经常处于稳定状态。

(3)强化轨道整体结构: 在养护维修作业中, 要注重做好补充均匀道碴、堆高砟肩、夯拍道床、整修扣件、复紧螺栓等提高线路阻力的作业, 以及进行必要的设备加强工作，强化轨道整体结构, 提高轨道抗变形的能力。

(4)保持轨道的平顺性: 在养护维修工作中, 要坚持设备检查制度, 根据实际状态安排作业计划, 要注重整治道床板结翻浆、轨枕空吊板、轨向不良及几何尺寸超限等方面的作业, 并有计划地安排钢轨打磨、焊补及整治死弯等修理作业,努力提高轨道的平顺性。

2.养护维修作业标准

(1)认真执行部颁《修规》和各级下达的有关无缝线路养护维修的规定。

(2)无缝线路应经常保持稳定状态。在每次线路检查后, 应对照表1进行养护维修。

(3)各种单项作业, 应执行单项作业标准。根据跨区间及区间无缝线路特点及轨道结构的变化, 及时对单项作业标准进行审核、修订、补充, 印发工区执行。

3.作业方法及要求

(1)跨区间及全区间无缝线路养护维修作业方法, 应执行《修规》有关规定。

（2)线路维修管理组织实行养修分开, 正线无缝线路的起道、拨道、捣固、动力稳定及配碴整形等综合维修作业由大机段承担; 综合维修的其它项目及经常保养和临时补修作业由工务段负责。根据上级安排, 由工务段编制下达全年生产计划。

(3)各车间、工区要根据季度特点、锁定轨温及线路状态, 合理安排月、日养护维修计划。对单元轨节最终焊接处前后150 m 线路安排作业计划时, 必须注意该地段实际锁定轨温的不同。

(4)混凝土轨枕扣件涂油作业应安排在春季、秋季进行;采取“隔二松一”的流水作业方法, 达到“全、正、靠、润、紧”的标准, 作业时应同时改正小方向及不良轨距, 并认真做好当日及次日检查、复紧工作。

四、养护维修的重点项目

1. 保持应有线路阻力

温度应力式无缝线路，由固定区、伸缩区、缓冲区三部分构成。固定区长度不得短于50 m。伸缩区长度应根据年轨温差幅值、道床纵向阻力、钢轨接头阻力等参数计算确定，一般为50～100 m。缓冲区一般由2～4节标准轨（含厂制缩短轨）组成，普通绝缘接头为4节，采用胶接绝缘接头时，可将胶接绝缘钢轨插在2节或4节标准轨中间。缓冲区钢轨接头必须使用不低于10.9级的螺栓，螺栓扭矩应保持在700～1100N•m。绝缘接头轨缝不得小于6 mm。接头螺栓、立螺栓扭矩必须保持在标准上限，道床必须保持饱满密实，断面达标。

正确掌握锁定轨温和保持应有线路阻力是无缝线路管理的关键，必须贯穿无缝线路养护维修的全过程。长轨在铺设或放散时锁定轨温必须合适，长轨锁定时的长度整体或局部发生异常变化或伸缩时，必须准确掌握。

2.按季节特点、锁定轨温和线路状态，合理安排维修计划。

无缝线路综合维修和经常保养，应与锁定轨温相适应，尽量避开高温季节和低温季节。一般气温低的季节，安排锁定轨温低或小半径曲线、长大坡道、制动地段、长大钢梁等薄弱地段；气温较高季节，安排锁定轨温较高的地段。维修作业应以每段长轨条或单元轨条为单位，相邻车间或工区密切配合，一次性完成。

在无缝线路上进行维修作业, 为保证作业中和作业后轨道的稳定, 必须根据作业项目和作业范围, 将温度力控制在一定的允许限度内。我们针对准超长无缝线路特点, 分项按季进行维修或成段保养。综合维修任务一般安排在每年的3 月15 日～ 5 月15 日以及9 、10 月上旬, 这时的轨温适宜, 在接近锁定轨温时, 进行撤板、起道、捣固、复紧扣件、清筛、拨正方向等工作, 主要控制高低、水平、方向、轨距。在高温季节如6 、7 、8月份, 一般要安排油刷标志、拔草、铲平路肩、清理排水沟等。保养任务夏季一般安排在上午6 :30 ～ 10 :30 和下午5 :30 ～ 8 :30 , 冬季一般不安排扣件作业, 尤其是轨温超过-20 ℃时, 禁止在伸缩区和缓冲区进行作业, 以免引起伸缩区不正常的收缩, 到高温季节形成较大的应力峰,以致不利于轨条的稳定。

3.及时消灭轨面不平顺, 保持长轨条的稳定

准超长无缝线路联合接头处, 胶接绝缘轨两端焊缝和长轨端是长轨条的薄弱环节, 轨面砸塌、不平顺、轨端掉块、马鞍形磨耗、轨面擦伤起皮、绝缘缝拉开均影响无缝线路的稳定或改变其长轨的局部内应力, 随着时间的推移, 钢轨的病变也增多。准超长无缝线路钢轨病害主要是轨面砸塌掉块, 伤损率占13.7 %, 其位置在联合接头和胶接轨的焊缝处, 形成的原因是原初始状态不良。大修交工时焊缝的轨顶矢度(用1 m板量)最大有0.5 mm , 经碾压后逐步发展更为严重。专业焊轨队在线上利用列车间隔时间焊补, 经打磨整形, 最后矢度控制在0.3 mm以内, 轨端掉块和轨面擦伤均要打磨焊补, 恢复原有状态, 对整平无缝线路起到了非常重要的作用, 也避免了局部应力集中。为保护焊缝和长轨端的轨面状态, 我们在其下面前后4 根轨枕上垫14 mm厚的圆柱状高弹胶垫, 以增加轨道弹性, 对保护薄弱地段的钢轨状态起了很好的作用。

五、养护维修作业对无缝线路稳定性的影响

无缝线路的稳定性，是指由于温度升高，钢轨所产生的温度压力与道床阻力，轨道框架刚度反作用之间的相对平衡。

1.线路不平顺对无缝线路稳定性的影响

无缝线路轨道不平顺(有原始弯曲) 要降低轨道的临界应力, 这是众所周知的, 但是降低多少? 却没有人能说清楚。为了验证这个问题,共做了18 次试验。其中直线9 次, 曲线9 次。18 次试验中, 包括线路平直或圆顺(A1= 0 ) 直线和曲线各3 次, 原始弯曲A2= 4 m m , 直线和曲线各3 次, 原始弯曲A3=8m m (均为4.om弦量), 直线和曲线各3 次。

试验表明: 在直线地段, 当轨道原始弯曲由0变为4mm 时, 轨道的临界温度下降5.3O C, 相当于试验处于标准状态时的临界温度600C的8.8% ,当初始弯曲加大到8mm 时,临界温度下降8.1OC , 比标准线路下降13.5%(其中初始弯曲由4 mm 增至8mm 时, 临界温度下降2.80C ,下降4.7%)。

上述结果说明, 不论直线还是曲线, 线路平顺与否, 对无缝线路稳定性影响很大, 养护维修时绝不可忽视。各养路工区在炎夏来临前的春末、夏初, 全面检查一次线路的方向, 进行一次全面的拨道整修, 对保证线路稳定是完全必要的。

2.扣件扣压力对无缝线路稳定性的影响

钢轨和轨枕通过扣件联结成一体, 组成轨道框架。道床对轨枕所产生的纵、横向阻力,也是通过扣件传递给钢轨的。因此轨道框架刚卜度的大小除钢轨和轨枕类型和轨枕每公里的铺设根数外, 与扣件的类型和扣件扣压力的大小也有很大的关系。为查明P50钢轨, 卡板式扣件, 在不同扣压力下对无缝线路稳定性的影响, 做了9 次人工胀轨粗跑道试验, 其中标准扣压力(117.68 N・m ) 的三次, 扣压力为标准扣压力的67 % (78.85 N・m )的三次, 成段扣压不紧(扣压力为0)的三次。

试验表明: 扣件扣压力从117.68 N・m 降为78.45N・m 时, 胀轨的临界温度下降1.60C ,临界温度比标准线路下降2.7 % , 扣压力降为0时, 临界温度降低6.1O C , 临界温度下降10.2 %。其中由78.45N・m 降为0时, 临界温度降低4.5O C , 临界温度较标准线路下降7.5 %。

上述结果说明扣件扣压力的松紧与否, 对无缝线路稳定性影响很大。成段扣压不紧, 临界力可降低10%以上。说明:(1)线路大、中、维修作业时, 切不可将线路扣件成段松开后放行列车；(2)为了保证线路的稳定性, 每年春秋温度适宜季节，要有计划的安排一遍复紧接头螺栓、立螺栓扭力矩工作，同时日常作业后要及时安排复紧。

3.起道高度(连续空吊板) 对无缝线路稳定性的影响

线路起道以后, 降低了轨枕的纵向与横向阻力, 从而使线路稳定性下降。而在线路维修作业中, 起道又是一项必不可少的工序, 作业时又往往起道后捣固未完就要通过列车, 由于线路基床下沉, 变形等自然灾害或人为的原因也有可能使线路出现成段的空吊板。

六、结语

在铁路行业的后续发展中，不断提高无缝线路应用，无缝线路的养护维修至关重要，因此，要加强对无缝线路维修的管理，严格无缝线路管理体系，促进无缝线路管理水平的提高。

参考文献：

[1]柴占军 准超长无缝线路的养护维修 铁道建筑 2009-04-20

[2]林培源、文沛溪、何伯诚 无缝线路的养护维修及其稳定性 铁道建筑 2008-10-28