無縫線路大修施工防脹方法的探索與實(shí)踐

劉玉浩 嵇 民 王光伍（濟(jì)南鐵路局濟(jì)南工務(wù)機(jī)械段，山東 濟(jì)南 250002）

無縫線路大修施工防脹方法的探索與實(shí)踐

劉玉浩 嵇 民 王光伍
（濟(jì)南鐵路局濟(jì)南工務(wù)機(jī)械段，山東 濟(jì)南 250002）

摘 要：當(dāng)無縫鐵軌受熱膨脹后，火車在軌道上疾速行駛時(shí)會(huì)存在嚴(yán)重的安全隱患。濟(jì)南至青島的膠濟(jì)鐵路近一時(shí)期出現(xiàn)的若干次鐵軌膨脹的情況看，總結(jié)軌道因受熱而形變的總體表現(xiàn)情況，關(guān)注遠(yuǎn)距離鐵軌內(nèi)熱應(yīng)力的改變，精確選定檢修動(dòng)車軌道開始之前實(shí)施無縫軌道內(nèi)溫變應(yīng)力消釋時(shí)間點(diǎn)，上調(diào)對(duì)遠(yuǎn)距離鐵軌設(shè)定的允許溫度上限，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格地在溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，不但延長(zhǎng)了安全運(yùn)行周期，而且減少了檢修投入。

關(guān)鍵詞：無縫軌道；抑制脹軌；施工；應(yīng)對(duì)措施

當(dāng)無縫軌道受熱發(fā)生膨脹時(shí)，疾駛于線路上的列車是存在極大安全隱患的。因?yàn)樵跓o縫軌道檢修時(shí)要做鋼軌基礎(chǔ)的清篩、抬道、更換軌枕作業(yè)，極大地降低了鋼軌連接處的運(yùn)行阻力、連接件的緊固力和鋼軌基礎(chǔ)的三維方向位移抑制力，還有鋼軌框架支撐性狀即熱應(yīng)力等穩(wěn)固鐵軌所需要的力學(xué)要素。當(dāng)鋼軌內(nèi)由各項(xiàng)抵制力所形成的合力達(dá)不到可以克服軌道因受熱而產(chǎn)生的熱效應(yīng)反作用力時(shí)，軌道的穩(wěn)定勢(shì)態(tài)就要被打破，從而出現(xiàn)膨脹、變形等受損結(jié)果。

2001年到濟(jì)南至青島的膠濟(jì)鐵路區(qū)間實(shí)施無縫軌道檢修過程至今，已出現(xiàn)過多次鋼軌受熱膨脹鐵道線跑偏的情況。2001年4月11日下午一點(diǎn)及四點(diǎn)，在檢修一段區(qū)間時(shí)，先后出現(xiàn)了兩次軌道膨脹情況，其中產(chǎn)生橫向移動(dòng)35mm，檢修好后試車緩行，以時(shí)速十五公里駛過。2002年4月15日下午兩點(diǎn)在另一區(qū)間亦又出現(xiàn)軌道受熱膨脹現(xiàn)象，造成軌道路線大幅度偏移，致使162次直快客車被迫意外停車一個(gè)小時(shí)。2003年8月27日十點(diǎn)四十分第三區(qū)間再次出現(xiàn)軌道受熱跑偏脫離原方向，運(yùn)料列車經(jīng)由此處發(fā)生脫軌，被迫意外停車一小時(shí)三十九分鐘，險(xiǎn)些釀成惡性事故。

1 軌道穩(wěn)定要素與鋼軌溫度變化的關(guān)聯(lián)影響

擬定檢修路段無縫軌道額定溫度T比本地中間軌道溫度稍高一些，允許設(shè)定軌道溫度范圍是T鎖的正負(fù)五度范圍。擬定軌道溫度最大升高、降低改變量是max△T升、max△T降，真實(shí)的最大軌道溫度升高、降低改變范圍是△T升及△T降。

依據(jù)查文獻(xiàn)可知山東地區(qū)最高氣溫是四十點(diǎn)四度，最高軌道溫度（Tmax）取定正二十?dāng)z氏度；當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁厥秦?fù)六點(diǎn)六攝氏度，那么

Tmax=40.4+20=60.4℃；Tmin=-6.6℃；

通過運(yùn)算可知，最大軌道升溫為37.4℃度，最大軌道降溫是39.6℃，也就是說每米五十公斤無縫軌道中，當(dāng)連接口抵抗力、軌道基礎(chǔ)抑制力及鋼軌固定架定性程度符合設(shè)定規(guī)范，當(dāng)最高溫度升高37.4℃時(shí)，軌道可以維持平穩(wěn)，不可能發(fā)生鋼軌受熱膨脹而變形的結(jié)果。當(dāng)最大限度降溫39.6℃時(shí)，也不可能產(chǎn)生軌道縫隙增加，鐵軌斷裂、焊口縫隙加大及其它連接件損壞的后果。

2 鋼軌膨脹致因探析

針對(duì)發(fā)生問題路段進(jìn)行研究，出現(xiàn)軌道膨脹的根本致因，是因?yàn)闆]有及時(shí)做到熱應(yīng)力消除，增長(zhǎng)額定軌道溫度上限，相關(guān)檢修過程致使跨越額定軌道溫度10℃以上，它們的共同特點(diǎn)都是減弱了軌道阻力，實(shí)際情況是：首先是清篩沒有充分填充基礎(chǔ)石碴，鐵軌膨脹處軌枕以外基礎(chǔ)部分寬度低于300mm，使基礎(chǔ)橫向固定力降低。其次是連接口抗扭力矩偏小，尚不足900N·m，導(dǎo)致連接口的控制力下降。再者就是緊固部件扭力矩基本都不足于100N·m，使鐵軌固定架定型扭矩降低。

軌道基礎(chǔ)相關(guān)檢修過程導(dǎo)致鋼軌原來所處狀況失去平衡，其基礎(chǔ)橫向固定力降低，鐵軌發(fā)生橫向變形位移，穩(wěn)固性嚴(yán)重缺失。依據(jù)撿測(cè)結(jié)果可知，鋼軌基礎(chǔ)經(jīng)過破底清篩過程以后，它的橫向固定力數(shù)值減低接近70%，檢修完成后過一個(gè)星期的時(shí)間也只能恢復(fù)到過去的一半狀態(tài)。

在設(shè)定軌道溫度比中間軌道溫度高的無縫隙鋼軌上，炎熱季節(jié)時(shí)，在穩(wěn)固區(qū)與變形區(qū)的連接點(diǎn)周圍，會(huì)有額度很高的熱應(yīng)力聚集點(diǎn)。此種狀況也會(huì)損害鋼軌的平穩(wěn)性能。

在前述若干項(xiàng)不利情況同時(shí)發(fā)生并產(chǎn)生作用時(shí)，它們的綜合效果就會(huì)造成鋼軌膨脹跑偏。

3預(yù)防膨脹措施

鐵路檢修防范鋼軌膨脹的重要內(nèi)容，是要精準(zhǔn)調(diào)控遠(yuǎn)距離軌道內(nèi)部的熱應(yīng)力和額定軌道溫度的改變，并且還包括大修工作開始前無縫軌道內(nèi)所存的應(yīng)力消除，此內(nèi)容對(duì)于提升遠(yuǎn)距離鋼軌額定軌道溫度，始終在允許范圍內(nèi)運(yùn)行，確保列車運(yùn)行安全、減少檢修費(fèi)用投入產(chǎn)生相當(dāng)有利的效果。

本著研究氣溫對(duì)軌溫的作用效果及影響趨勢(shì)的目的，掌控?zé)o縫軌道清篩之前內(nèi)應(yīng)力消除的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，在濟(jì)南至青島的膠濟(jì)鐵路的檢修過程中，把當(dāng)?shù)匾荒曛械臍鉁刈邉?shì)、軌道溫度改變情況描成坐標(biāo)圖，見圖1。

圖1 氣溫與軌溫變化圖

由圖1能夠看出，山東北部地區(qū)4月到10月軌道平均溫度均在40℃之上，期間最高能夠突破50℃略高，10月15日以后可持續(xù)減低到35℃以下。

鑒于檢修時(shí)期出現(xiàn)的若干次鐵路軌道受熱膨脹過程均在4月

其間將山東北部區(qū)域四月份某一天日光照射的溫度和鐵軌溫度變化趨勢(shì)做了關(guān)聯(lián)記錄，通過觀察記錄能夠看出：上午十一點(diǎn)半到下午五點(diǎn)，軌道溫度都高于40℃，中午十二點(diǎn)到下午四點(diǎn)半是軌道溫度最高階段，極可能發(fā)生軌道熱脹的時(shí)間點(diǎn)是下午兩點(diǎn)，此時(shí)期和前面所述的三次軌道受熱變形、脫線的時(shí)間點(diǎn)恰好吻合。

結(jié)語

自2004年到現(xiàn)在，先后在濟(jì)南至青島，濟(jì)南至徐州，濟(jì)南至德州等幾條鐵路線進(jìn)行無縫軌道檢修，實(shí)現(xiàn)清篩施工工程近525km，在高溫酷暑的氣候條件下實(shí)施檢修工程，一直沒有出現(xiàn)軌道受熱膨脹、變形脫線情況，保證了鐵路施工和列車運(yùn)行的穩(wěn)定高效。而且無縫軌道遠(yuǎn)距離鐵軌的依溫改變存在其客觀必然性，其緊密關(guān)聯(lián)著大氣溫度，而且受氣候影響改變很多，其結(jié)構(gòu)內(nèi)熱應(yīng)力同時(shí)由氣溫及軌道固定力所控制，而軌道本身固定力又被作業(yè)施工及部件材質(zhì)所決定，所以，一定要提高業(yè)務(wù)素質(zhì)，嚴(yán)守操作規(guī)程，科學(xué)化施工，才能消除不利干擾，實(shí)現(xiàn)理想運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 龔文林.無縫線路大修施工防脹方法的探索與實(shí)踐[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督， 2003 （02）：22-24.

中圖分類號(hào)：U213

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A