高速铁路无缝线路的铺设

铁路轨道实训论文

——无缝线路的铺设

1、无缝线路的概念

将每根12.5m或25m长的钢轨联结成轨道，很显然每隔12.5m或25m就会有一个接头。接头之间还有一道轨缝，大约为6mm。留轨缝的道理很简单，是为了防止钢轨在热胀冷缩时产生的温度力。不要小看这个温度力，但钢轨温度每改变1℃，每根钢轨就会承受1.645吨的压力或拉力。轨温变化幅度为50℃时，一根钢轨则要承受高达82.25吨的压力或拉力。如此巨大的力足以将钢轨顶得歪七八扭，造成轨道不平顺，影响列车快速安全运行。

所谓“无缝线路”，就是把不钻孔、不淬火的25m长的钢轨，在基地工厂用气压焊或接触焊的办法，焊成200m到500m的长轨，然后运到铺轨地点，再焊接成1000m到2000m的长度，铺到线路上就成为一段无缝线路。如果没有加工、运输、施工上的困难，从理论上讲，“无缝线路”可以无限长。这种彻底消灭轨缝的办法，我国铁路正在一些主要干道上采用。

由于无缝线路中钢轨所承受的温度力的大小和轨温的变化有直接关系，所以我们锁定钢轨时必须正确、合理地选定锁定轨温，以保证无缝线路钢轨冬天不被拉断，夏天不致胀轨跑道，危及行车安全。就北京地区来说，最高轨温为摄氏62.2℃，最低轨温为零下22℃度，中间轨温为19.9℃。根据无缝线路强度和稳定性计算得出的结果，北京地区最佳锁定轨温为24℃，实际允许锁定轨温为19℃~29℃。

无缝线路是铁路轨道现代化的重要内容，经济效益显著。据有关部门方面统计，与普通线路相比，无缝线路至少能节省15%的经常维修费用，延长25%的钢轨使用寿命。此外，无缝线路还具有减少行车阻力、降低行车振动及噪声等优点。

2、一次性铺设无缝线路技术

我国既有线路无缝线路铺设是在路基、道床稳定条件下，将工厂焊接的长钢轨（250~5 00）运至工地焊联成1~2㎞的单元轨节，再再既有轨的基础上利用换轨小车换铺到轨道上，经过应力放散、焊联锁定成为无缝线路。

施工作业程序如图：

3、无缝线路的焊接方法

3.1 钢轨闪光对焊

闪光对焊是各国铁路无缝线路中使用最广泛、也是最主要的钢轨焊接方法，其焊接质量优良、力学性能接近钢轨母材。闪光焊有连续闪光焊、预热闪光焊和脉动闪光焊三种方式。 轨端面连续闪光，焊接电流产生的热量加热钢轨端头，最后实现挤压(顶锻)形成焊头。 连续闪光焊的焊缝中出现“灰斑”缺陷的几率多、面积和数量也较多，焊接高强耐磨轨的使用焊接性受到限制。

过程中，主要通过钢轨端面短路预热电流产生的热量加热钢轨端头，因此需要大功率的焊接电源。

闪光对焊的主要特征是:送进油缸油压脉动，脉动加热过程闪光火花飞溅少。与连续闪光焊相比较，脉动闪光焊焊缝中出现，’灰斑”缺陷的几率低，适用焊接高强耐磨钢轨。

施工准备

预铺底层道碴

长钢轨铺设

工地钢轨焊接

线路锁定

轨道整理

钢轨预打磨

轨道检测

基地焊接长钢轨

分层补碴整道、动力稳定

3.2 移动气压焊

日本铁路长轨条焊接主要使用移动气压焊，我国铁路也在使用。气压焊接是人工操作气压焊设备、用氧一乙炔火焰加热焊接轨端头并施工加顶锻挤压力，使其产生塑性凸起、轨头出现“镜面熔池”，随之高压顶锻形成接头。

良好的气压接头力学性能接近钢轨母材，但对焊接技术要求较高。焊接质量的稳定性和外观平顺性与焊工素质、压接机质量及焊接工况紧密相关。

“光斑”和“未焊合”是气压焊接头结合面上出现的主要缺陷，大面积“光斑”易造成线路上焊头断裂。

3.3 电弧焊

焊工使用电焊条或焊丝与钢轨端面产生电弧电热熔化，冷却后形成对焊焊头，是熔化焊方法。目前只有日本铁路干线上使用电弧焊，日本钢管(NKK)称其为强迫成型电弧焊，用于单元轨节的焊接。这种方法不仅焊接时间长，而且对焊接工艺、焊工技术要求很高，焊接质量稳定性较差。

3.4 铝热焊

常用于线路上钢轨对焊，其实质是冶金铸焊，焊头力学性能与交光焊相比较，各项检验指标均较低。法国TGV铁路2001年统计，自1983年开通运营后断轨80起，焊缝断裂占30%，其中90%是铝热焊头。各国铁路对铝热焊使用的情况不同，西欧使用较多，日本较少而且新干线上不再使用。从我国秦沈客运专线焊头检验数据统计显示，铝热焊头的塑性、韧性指标很难达到TB/T1632-1991标准中规定要求。

气孔、夹渣、裂纹、未熔合是铝热焊缝的主要缺陷，也是造成焊头断裂的直接原因。

4、基地钢轨焊接

4.1、基地钢轨焊接设备组成

（1）基地钢轨焊接应配备轨端除锈、钢轨焊接、焊接正火、冷却、钢轨校直、焊缝打磨、探伤等设备

3.2、长钢轨焊接

（1）待焊钢轨应符合客运专线铁路钢轨相关技术条件的规定。

（2）基地钢轨焊接应采用接触焊。

（3）焊接设备操作人员必须经过专业培训，熟悉钢轨焊头质量标准，经有关部门考核合格，并获得操作合格证书。

（4）操作人员必须严格执行焊接设备的操作规程，并按形式检验确定的作业参数操作。（5）长钢轨焊接基本工艺流程见图

5、工地钢轨焊接

5.1一般规定

（1）工地钢轨焊接宜优先采用接触焊，道岔内及两端与线路连接的钢轨锁定焊可采用虑热焊。

（2）在正式焊接前必须按客运专线铁路钢轨焊接的相关要求通过焊头形式检验，确定焊接参数，制定相应规程。

（3）批量焊接生产过程中，应按客运专线铁路钢轨焊接相关要求进行周期性生产检验，检验合格后方可继续生产。

（4）焊接设备操作人员应符合规定。 （5）焊接设备操作应符合规定。

（6）气温低于0度不宜进行工地焊接。刮风、下雨天气焊接时，应采取防风、防雨措施。中雨、大雨和风力超过4级时不应进行焊接作业。

（7）承受拉力的焊缝，在轨温高于400度时应持力保压， （8）左右股单元轨节接头相错量不宜超过100mm

（9）工地钢轨焊接应符合长钢轨布置图，其加焊轨长度不得小于12m 5.2接触焊

（1）工地钢轨焊接采用接触焊时，应采用工地钢轨就依次业车。

（2）工地接触焊应有以下主要设备：工地钢轨接触焊作业车、拉轨、锯轨、打磨、正火、调直、探伤等。

（3）工地接触焊施工基本工艺流程图

选配轨

轨头校直

轨端处理

焊 接

正 火

焊缝粗打磨

焊缝冷却

钢轨四向调直

焊缝精打磨

探伤、验收

储 存