无缝线路锁定轨温衰减规律及原因探讨

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无缝线路锁定轨温衰减规律及原因探讨摘要: 夏季高温季节进行无缝线路成段更换砼桥枕施工方法，通过对无缝线路洒水降温、增加道床阻力、增加轨道框架刚度等措施避免无缝线路胀轨跑道，减少工程费用支用（无缝线路长换标费用减少），尤其是洒水降温成本低，水可就近河道内取材，只需购置水泵几台、水管若干即可，通过沈丹线十余座桥梁换枕实践经验，安全可靠、效果明显。

作为一种新型轨道结构，无缝线路以其高速行车、运行平稳和便于养护维修的显著优越性，正日益取代普通线路。越来越多的工区，也正在或即将面临怎样养护维修好无缝线路的新课题。而要让无缝线路的养护维修达到《铁路线路维修规则》的标准要求，保证行车安全，就必须了解无缝线路的基本原理，以将按章程操作化为自觉的行动，同时有意识地把普通线路和无缝线路的养护维修方法区别开来。锁定轨温的高低，直接决定无缝线路承受温度力的大小，因而直接决定无缝线路的稳定性。一个地区只有一个最高轨温和一个最低轨温。如果锁定轨温定得过高，夏天无缝线路承受的温度压力倒是不大，但是到了冬天最低轨温时，无缝线路将承受较大的温度拉力而影响其稳定性。

1、无缝线路

无缝线路是把钢轨焊接起来的线路。国外对这类线路的命名不尽相同，一般有以下几种叫法：无接缝线路、长钢轨线路、连续焊接长钢轨线路等。我国铁路铺设初期叫无接缝线路，以后略去“接”字，称无缝线路至今。行车平稳，减少了噪音，旅客舒适度提高；节省了接头材料，降低了维修费用;减少了行车阻力，提高了行车速度；延长了线路设备和机车车辆的使用寿命。冬夏产生较大的温度应力，不易保持必要的强度和稳定性。其原理是利用线路上强大的阻止钢轨移动的阻力来锁定线路，限制钢轨的自由伸缩。因而尽管钢轨的温度发生了变化，但并不发生钢轨长度的自由伸缩，只是钢轨的应力，随着温度的变化而发生了变化。温度应力式无缝线路由一对焊接长轨条和两端各2～4对标准轨组成。钢轨用扣件锁定，长短轨间和短轨间均用夹板连接，预留轨缝，分别为长短轨间和矩轨间轨缝。长轨条用扣件锁定后不能自由伸缩。轨温升高到一定程度时，限制伸长量传递至接头1处，由轨缝1调节；轨缝1不够，传递至轨缝2调节。如锁定不良伸长量太大，则将一对标准轨适量锯短或换短，以满足伸长量和预留轨缝的要求。相反，限制缩短量也可通过轨缝1、2调节。如锁定不良，缩短量太大，使轨缝超限，可将一对标准轨换长，以满足缩短量和预留轨缝的要求。因为两

长轨条之间的2～4对标准轨具有这种不可忽视的功能，所以我们又把它叫做“调节轨”或“缓冲轨”。一般情况下，如果无缝线路处于稳定状态，又按规定预留了轨缝，仅轨缝1就可满足钢轨伸缩的需要，而且不会出现瞎缝和超限大轨缝。调节轨之所以要配2～4对，是为了留有余地和在中间轨缝处设置绝缘接头。

2、无缝线路锁定轨温衰减规律及原因

轨温是一个变量，它随气温的变化而跟着变化。铺设无缝线路时，为了适应最不利的轨温变化情况，以确定无缝线路可能承受的最大温度力，须考虑当地的最高气温和最低气温，以求得最高轨温和最低轨温。一般认为：当地最高轨温等于当地历年最高气温加20℃；当地最低轨温等于当地历年最低气温。而当地历年最高、最低气温，则必须根据该地近30年的气象记录确定。包括最高、最低轨温在内的任何时候的现场轨温，都必须用专用仪器(如数字式钢轨测温计)测量确定；切忌靠气温表随意臆测，以免给施工带来不良影响。“锁定”，就是用中间扣件(包括防爬设备)把无缝线路钢轨紧扣在轨枕上，用接头扣件把轨端充分夹紧，使之不能自由伸缩。无缝线路锁定时的轨温叫锁定轨温。我们通常把无缝线路全部扣件螺栓包括接头螺栓拧紧时的轨温作为锁定轨温。如果此间轨温有波动，则在“长轨始端落槽时应测定一次轨温，到长轨末端合拢，拧紧全部扣件螺栓，再测一次轨温，以两次平均值，作为该段无缝线路的锁定轨温”。锁定轨温是“零应力轨温”。显然，在中间扣件和接头扣件拧紧之前，钢轨处于自由伸缩状态，随着轨温的变化，该伸的已经伸足了，该缩的已经缩足了。因而在将扣件拧紧的那个短暂的时间，无缝线路钢轨断面受到的温度力等于0。计算温度力和钢轨限制伸缩量时，应把锁定轨温作为基数去求取轨温变化度数。所谓“轨温变化度数”，就是实际轨温与锁定轨温的差数。如某无缝线路的锁定轨温是27℃，某时实测轨温是57℃，则轨温变化度数就是57—27=+30℃；某时实测轨温是-8℃，则轨温变化度数就是-8-27=-35℃。设计无缝线路时，锁定轨温定下来了，钢轨长度也就随之定下来了。例如：西昌地区最高轨温为59.7℃，最低轨温为-6℃，求该地区的锁定轨温范围，并为某条无缝线路选择一个合理的锁定轨温。

3、无缝线路锁定轨温衰减对铁轨的影响

轨温下降——接头阻力阻止钢轨缩短——在钢轨全长内产生温度拉力，其值等于接头阻力值——轨温下降至△t H时，接头阻力值为接头所能提供的最大阻力值——轨温继续下降——接头无法提供的阻力部分由道床纵向阻力来提供（下降越多，需要被克服阻力的轨枕也越多）――下降至最低温度时，温度力P t由接头阻力和在伸缩区范围内的道床纵向阻力P l 提供。

其中，接头阻力换算轨温变化度数：

A ——钢轨断面积（mm 2）

伸缩区长度

其中 △t max ——从锁定轨温算起，轨温的最大变化值，取

（T max －t 0）、

（t 0－T min ）

中最大的一个（℃）；

长轨节一端的最大伸缩量：

在两端固定的钢轨中所产生的温度力，仅与轨温变化幅度有关，而与钢轨本身长度无关。因此，从理论上讲，钢轨可焊成任意长，且对轨内温度力没有影响。控制温度力大小的关键是如何控制轨温化幅度。对于不同类型的钢轨，同一轨温变化幅度产生的温度力大小不同。对于75、60、50kg/m 钢轨，如轨温变化l ℃所产生的温度力分别为23.6、19.2、16.3kN 。无缝线路钢轨伸长量与轨温变化幅度，轨长有关，与钢轨断面积无关。钢轨两端接头处由钢轨夹板通过螺栓拧紧，产生阻止钢轨纵向位移的阻力，称接头阻力。接头阻力由钢轨夹板间的摩阻力和螺栓的抗剪力提供。为了安全，我国接头阻力仅考虑钢轨与夹板间的摩阻力。中间扣件和防爬设备抵抗钢轨沿轨枕面纵向位移的阻力，称扣件阻力。为了防止钢轨爬行，要求扣件阻力必须大于道床纵向阻力。道床纵向阻力系指道床抵抗轨道框架纵向位移的阻力。一般以每根轨枕的阻力值，或每延毫米分布阻力表示。它是抵抗钢轨伸缩，防止线路爬行的重要参数。

H H 2.5p t A

∆=t H max H s max 2.5 mm)P P A t P l r r -∆-==（222max max 2(max )(2.5) mm 22t H H rl EA EA P P A t P EAr EAr

λλΩ==-∆-==（）