钢轨接头病害

钢轨接头病害

来源：铁路论文作者：发布时间：2008-4-22 0:39:24 点击：5202

1.5 钢轨接头病害

钢轨接头是线路的薄弱环节，混凝土轨枕线路更为严重。机车车辆的轮对通过接头时，因其不平顺而产生剧烈振动，加速线路状态的变化，以致形成接头病害。接头病害产生之后，又进一步加剧机车车辆轮对对线路的破坏作用，互为因果，使病害发展变化加速，养路工区几乎无法应付。在钢轨、道床和路基状态基本相同的情况下，混凝土轨枕线路接头比木枕线路接头变化快，各类接头病害产生周期短，发展迅速。石碴没有翻白之前，约每月保养一次，石碴一经翻白，几乎每周都要保养，石碴溜塌的接头甚至每两天就要保养一次，接头病害发展到这种程度之后，如不从根本上整治病害，接头就很难维持正常工作状态，影响铁路运营。

1.5.1 钢轨接头病害分类

按接头轨面状态分：低扣接头、磨耗不均匀接头、错牙接头、金属剥离接头、大轨缝。

按接头道床状态分：翻浆接头、翻白接头、溜塌接头、硬结接头。

按接头的结构状态分：接头夹板下弯、上缘磨蚀、夹板螺栓的螺帽扭矩不足；扣件螺帽扭矩不足、扣板或轨距挡板不密贴、扣件失效等。

1.5.2 钢轨接头病害的原因

钢轨接头病害的发生，最根本的原因在于轨道接头存在结构上的不平顺，这就导致轮轨之间产生较大的附加动力作用。过大的附加动力作用又促使不平顺的发展和附加动力的增长，同时也就促进了接头病害的发展，可见，钢轨接头病害的发生与发展是互为因果的。另外，由于养护方法不当也会促使接头病害产生和发展。

(1)结构不平顺

钢轨接头在结构上的不平顺，指的是接头轨缝；车轮压在钢轨的输出端时，邻接钢轨的接受端有抬高趋势，形成台阶；荷载下钢轨接头处的挠曲不是连续曲线，而是折线。当折角、轨缝、台阶三个因素同时出现，都将产生轮轨冲击，从而增大接头处的附加动力。

(2)附加不平顺

附加不平顺是在运营过程中形成的，以下几种情况都可能引起附加不平顺，如：结构薄弱、轨面不均匀磨耗、弹性不足。

(3)动态不平顺

动态不平顺一般有两种情况：一种是轨道弹性不均和荷载波动，轮轨接触点轨迹呈波浪形不平顺；另一种是线路存在暗坑吊板和道床不均匀的弹性下沉。这两种不平顺只有在动态情况下才能表现出来。线路的动态不平顺增大了列车运行中的冲击和振动。有的养护单位使用厚度不等、弹性不均的轨下垫板以及线路养护质量不良，都加剧了轨道动态不平顺。综上所述，车轮通过钢轨接头处的轨缝，形成剧烈的冲击和振动，这是造成钢轨接头病害的外因；钢轨断面及接头部分设计不合适以及淬火工艺不良则是钢轨接头产生病害的内因，所以，长度25 m钢轨混凝土轨枕线路解决接头病害的根本途径要首先从改善钢轨材质、淬火技术要求、淬火工艺、钢轨及夹板的设计等方面着手，同时在养护维修工作中也要采取符合混凝土轨枕线路特点的方法进行作业，以改善钢轨接头的工作状态。

铁路轨道结构

第二讲轨道几何形位

一、概念

1 轨道几何形位

是指轨道各部分的几何形位、相对位置和基本尺寸。

2 轮踏面

车轮沿着钢轨滚动的面。

3 轮缘

车轮踏面内侧制成的凸缘。

4 转向架

为使装有多个轮对的车辆安全顺利地通过曲线，避免单个轮对歪斜，通常将两个或三个轮对用一刚性构架安装在一起，称为转向架。

5 全轴距

同一机车最前位和最后位车轴中心间的水平距离称为机车的全轴距。

6 固定轴距

一个车架或转向架上最前位和最后位车轴间的距离称为固定轴距。

7 轨距

钢轨头部的顶面下16mm范围内两股钢轨作用边之间的最小距离。标准轨距：1435mm，其容许误差为＋6mm、－2mm。

8 水平

直线轨道上两股钢轨顶面应保持同一水平的情况。

9 三角坑

沿轨道纵向两股钢轨的水平变化，使轨道出现扭曲的情况，称为三角坑。

10 高低

轨道的纵向平顺情况，也称为前后高低。轨道的不平顺分为静态不平顺和动态不平顺两种情况。

其中动态不平顺原因是：

①轨底与铁垫板或轨枕之间存在间隙

②轨枕与道碴之间存在空隙

③轨道基础弹性的不均匀

其危害是：

①加速道床变形

②进一步扩大轨面的不平顺

③加剧机车车辆对轨道的破坏

11 方向

是指轨道中心线的方向。

12 轨底坡

车轮踏面的主要部分是1：20的圆锥面，为使钢轨与车轮很好配合，钢轨不应竖直铺设，而要适当地内向倾斜，这种倾斜是通过将轨底设置一定坡度实现的，即轨底破。

轨底坡的设置

①木枕线路：通过将铁垫板设置1 ：40 的斜坡实现。

②混凝土枕线路：通过将混凝土枕的承轨台设置成1 ：

40 的斜坡来实现。

二、曲线轨道几何形位

1 曲线轨道外轨超高

2 曲线轨道轨距加宽

3 缓和曲线

三、曲线轨道外轨超高

1 概念

曲线外股钢轨轨面较内股钢轨轨面高，称为外轨超高。

2 作用

使车体向内倾斜，借助车体自重的水平分力与离心力相平衡，即抵消离心力的作用。

3 设置方法

1）外轨提高法

(使用较普遍)

2）线路中心高度不变法

(仅在建筑限界受到限制时才采用)

4 外轨超高度的确定

1）理论要求

保证内外股钢轨受力相等。

2）欠超高

对于客车，因为速度快，所以超高设置不够，即离心力没有被完全平衡。（有外倾的趋势）

3）过超高

对于货车，因为速度慢，所以超高设置过剩，即横向水平分力比离心力大。(有内倾的趋势）

4）最大容许外轨超高值

列车因为某种原因在曲线上需要停车，避免在静止状态下（此时没有离心力和向心力）列车倾倒的最

大外轨超高值。

5）超高限速

对于客车，速度太大会使未被平衡的离心力超限，因此必须限速。

6）外轨超高顺坡

在纵断面上，外轨超高顺坡的形式有两种形式。一种形式是直线型，另一种形式是曲线形。

四、曲线轨道轨距加宽

1 加宽的原因

机车车轮转向架是一个矩形刚体，经过曲线时，固定轴距内各轮对整体转向。为避免轮对被卡住，并尽量减小轮轨磨耗及对轨道的破坏作用，在半径较小的曲线上，需将轨距适当加宽。

2 加宽的办法

将里股钢轨向曲线内侧横移适当的量值，使里股到轨道中心的距离较外股增加一个加宽值，而保持外股至中心的距离为标准轨距之半S0/2。加宽的情况如下表所示。

曲线半径（m）轨距加宽（mm）R≧350 0

350>R≧300 5

R<300 15

3 加宽递减率

一般地段：不得大于1‰

特殊条件：不得大于2‰

五、缓和曲线

1 作用

1）离心力逐渐增加

半径由无限大渐变到圆曲线半径，使产生的离心力逐渐增加，有利于行车平稳。

2）向心力逐渐增加

在缓和曲线内实现外轨超高逐渐增加，使向心力逐渐增加的量与离心力的增加相适应。

3）实现轨距加宽

曲线半径小于350m时，轨距加宽可在缓和曲线范围内实现。

2 长度的确定

1）要保证行车的安全，使车轮不致脱轨

2）要保证外轮的升高（或降低）速度不超过限值，以满足旅客舒适要求

3）线路设计规范的规定

3 选用条件

1）曲线半径

半径越大，缓和曲线长越短。

2）路段旅客列车设计速度

3）地形条件

平缓地段、困难地段、特殊苦难地段

六、缩短轨

1 采用缩短轨的原因

曲线地段里股长度短于外股的长度，若铺设长度相同的钢轨，则里股钢轨接头比外股钢轨接头超前。而我国铁路线路为减少轮对对接头的冲击次数，改善行车和维修条件，采用了相对式。为使接头相对，曲线外股应使用标准轨，里股钢轨利用长制缩短轨调整接头位置，使里外股接头保持对接或接头的错开量不超过一定的限值。 2 缩短轨长度确定

式中 L 0——标准缩短轨长度，按计算结果选用缩短 量较小的 缩短轨；（实例见下页）

L ——标准钢轨长度，25m 或12.5m ；

S 1——两股钢轨中心距离，一般用1.5m ； R ——曲线半径（m ）。

注：允许在曲线尾按实际情况插入个别相应的10

(1)S L L R <-

缩短轨。

实例：

某普通线路采用50kg/m 的25m 标准轨。其中，第70#曲线半径450m ，曲线偏角15°12′35″，试计算应当采用多长的标准缩短轨？

解：

25m 标准轨对应的标准缩短轨有24.96m 、24.92m 和24.84m 三种。因此，宜取标准缩短轨长度为24.92m 。

3 曲线上容许最大错开量

其最大错开量为40mm 加上所采用缩短轨其缩短量的一半，即

式中 e ——两股钢轨的错开量（mm ）；

ε——缩短轨的缩短量（mm ）。

4 单根钢轨误差的作用

曲线里股铺设一定数量的缩短轨后，仍不可避免地存在里股钢轨接头超前或错后的现象。按不同的缩短量，超前或错后量可达80mm ，甚至更多。单根钢轨误差可以对此进行调整。

注： 1 1.50(1)25(1)24.925 (m)500S L L R <-=?-=40 mm 2e ε+≤（）

不能用增减轨缝的办法调整接头的相错量，以免造成轨缝技术状态不良。因此，每到一批钢轨后，都应仔细测量其实际长度及其测量时的轨温，并进行标记，以便使用。

七、轨道几何形位对各方面的影响

1 影响安全性的因素

轨距、水平、轨向、外轨超高

2 影响旅行舒适度的因素

轨距、轨向、外轨超高顺坡及其变化率、缓和曲线线型、前后高低

3 影响设备使用寿命和养护维修的因素

轨距、轨向、水平、前后高低、外轨超高