无缝线路胀轨跑道原因及防治对策

无缝线路胀轨跑道原因及防治对策
随着铁路运输的高速发展，无缝线路已成为目前线路结构的主要组成部分，全区间、跨区间无缝线路逐步取代了准轨线路。

相比而言，无缝线路具有行车平稳、维修成本费用低和使用寿命长等优点，特别是在我国铁路提速及重载铁路应用以来，无缝线路得到了广泛使用与推广，使其具有了强大的生命力。

但是线路的无缝化也使钢轨所承受的温度应力明显增大，无缝线路防胀压力明显增大，如何能使钢轨在承受了巨大的温度应力的情况下，还能够保持线路的稳定，防止线路发生胀轨跑道问题，就成为目前工务线路维修急需要解决的重要问题。

下面我就结合日常对无缝线路的调查分析情况，就如何有效防止无缝线路胀轨跑道谈几点自己的认识。

一、无缝线路胀轨跑道的原因及分析
㈠无缝线路胀轨跑道的规律
无缝线路胀轨跑道是轨道在钢轨温度力作用下发生横向弯曲变形的过程。

当线路上钢轨内部的温度压力超过了轨道框架的抵抗能力时，随着轨温的持续升高，温度压力达到一定程度时，在一些薄弱处所的钢轨会出现弯曲变形，并随轨温的升高而逐渐增大形成胀轨。

当胀轨现象达到轨道框架无法保持的临
界状态时，继续发展使轨道整体横向移动就会出现跑道。

要防止无缝线路胀轨跑道，首先要摸索造成无缝线路胀轨跑道的规律。

通过对近年来铁路已经发生胀轨跑道事例的分析，结合日常对无缝线路轨道结构的研究，可以总结出以下几点规律：
1.钢轨温度压力偏高、应力集中地段易发生胀轨跑道。

钢轨温度压力偏高、应力集中是由于钢轨在使用过程中所处的地理环境差异、轨道结构不同，造成实际钢轨轨温高于设计锁定轨温而引起的，而钢轨温度压力的增大，也无形中增加了轨道结构的负担，为胀轨跑道埋下安全隐患。

一是地理环境差异地段。

例如：隧道进出口、路堑路堤交接地段、背阴向阳处所、上跨立交结合部等。

这些地段由于钢轨所受日照时长不同，就会出现钢轨温度变化差异，从而出现钢轨温度压力不同、应力集中问题；二是轨道结构不同地段。

例如：无缝线路固定区与伸缩区交界处、行车方向的道口前方、复线行车方向固定区终端、曲线头部、竖曲线的坡底、制动地段等处所，由于钢轨受轨道框架的影响，钢轨伸缩受阻，就会出现温度压力峰，造成钢轨应力集中问题。

2.气温回升较快季节、温差较大时段易发生胀轨跑道。

陕西属大陆季风性气候，温度由南向北逐渐降低，由于受季风的影响，冬冷夏热，春、秋温度升降较快，春、夏季交替时期是温差变化较大时段，也是胀轨跑道多发时期。

一是气温回升较
快季节。

每年4～5月份是管内气温快速上升季节，陕西各地月平均气温上升7～12℃，如：近年来陕北榆林地区4月份平均气温在13℃，5月份平均气温在20℃，一个月时间气温平均上升7℃，势必造成钢轨轨温快速上升，加速了钢轨内部应力集中，应力在短时间内无法均匀分散，容易出现胀轨跑道问题；二是温差较大时段。

由于管内受季风气候影响，早晚温差较大，陕西各地早晚温差平均在4～16℃，如：陕北榆林地区4～5月份日平均最高23℃、最低气温9℃，早晚温差达到14℃，钢轨内部温度力每天反复变化，必然会造成钢轨应力出现疲劳，累计达到轨道强度临界值，就会发生胀轨跑道问题。

3.线路状态不良地段、维养不当地段易发生胀轨跑道。

线路状态不良或日常维修养护方法不当，会使线路逐步失去弹性，降低道床横向阻力和轨道框架刚度，长期运营必然会造成线路失稳，在高温或升温过快时段就极易诱发线路胀轨跑道。

一是线路状态不良地段。

由于线路设备长期运营，列车荷载对线路的不间断作用，就会逐步形成线路病害，病害不断发展、范围不断扩大，必然会出现一些线路质量较差地段，如：线路下沉、道床板结、道床弹性不良等地段；二是线路维修养护作业方法不当。

经过长期运营，在养护维修工程中不注重持续发展，造成轨道大平、大方向不良、道床厚度不足、缺碴严重、曲线头尾偏移、低温焊复断轨、线路不均匀爬行及扣件扣压力不均匀
地段，会使长钢轨在升温时局部出现温度压力峰，直接影响无缝线路的稳定。

㈡无缝线路稳定性是产生胀轨跑道的重要因素
1.静态稳定性因素的影响
无缝线路稳定性是保障设备正常运营的基础，我们可以把整个轨道框架视为铺设于均匀介质(道床)中的一根细长压杆，压杆的静态温度受力为水平刚度。

通常情况下，压杆静止于介质当中处于稳定状态，但给压杆不断的升高温度，就会使压杆内部产生较大的温度压力，当温度压力升高到一定程度无法抵抗温度压力时，压杆就会失去控制使其变形丧失其稳定性，而相对于线路来说表现出来的形式就是胀轨跑道。

⑴保证线路静态稳定的因素：一是道床横向阻力。

道床横向阻力是抵抗轨道框架横向位移，保证线路稳定的主要因素。

根据现场调查表明，稳定轨道框架的力，65％是由道床提供的，其中，道床肩部占20％～30％，轨枕两侧占20％～30％，轨枕底部占50％。

道床横向阻力值与轨枕类型及配置数、道床断面尺寸、道碴材质、道床密实度等因素有关；二是轨道框架刚度。

轨道框架刚度越大，弯曲变形越小，是保持轨道稳定的重要因素。

钢轨与轨枕联结越紧密，轨道框架水平刚度就越大，其保持轨道稳定的作用也就越大。

轨道框架刚度与钢轨类型、轨枕类型、扣件类型、扣件压力等因素有关。

⑵丧失线路静态稳定性的因素：一是温度应力过大。

无缝线路长钢轨锁定后，当轨温高于锁定轨温，且轨温持续升高时，轨道框架将会承受温度应力的压迫，温度力通过道床阻力进行传递，超过道床阻力的抵抗，就会出现无缝线路丧失稳定的可能；二是轨道原始弯曲。

轨道原始弯曲通常包括塑性原始弯曲和弹性原始弯曲。

塑性原始弯曲是钢轨在轧制、运输、焊接和铺设过程中形成的，弹性原始弯曲是在温度力和列车横向力的作用下产生的。

原始弯曲越大，轨道框架所承受的应力就会越大，侧向移动丧失稳定的可能性就越高。

2.动态稳定性因素的影响
大量实践表明，大部分胀轨跑道事故并非静态稳定因素所致，而是由于动态稳定性因素所致，动态稳定因素主要是有列车动载和外力作用两方面组成。

当轨道框架在受到温度应力作用时达到稳定临界值时，外界动态荷载作用就成为决定道床稳定的重要因素，动态荷载趋于平稳，就会保持轨道稳定，动态荷载无序突变，就会造成轨道失稳，进而引发线路胀轨跑道。

⑴保证线路动态稳定的因素：一是列车动载平稳均衡。

在高温时段或钢轨温度应力较大时段，列车线路上运行时，线路状态良好、钢轨性能优良、列车轮对震动较小及列车蛇形运动幅度较缓时，列车的动载和轨道刚度达到平衡状态，就能保证线路在动态情况下稳定；二是外力作用平稳均衡。

为了保证线
路状态良好，工务作业人员就要对线路进行维修养护，而维修养护中将对线路框架进行外力动态干扰，特别是大型机械在使用过程中，对线路动态稳定干扰较大，当外力动态作用与轨道刚度达到平衡状态时，无缝线路就会保持平稳。

⑵丧失线路动态稳定性的因素：一是列车动载作用下的失稳。

无缝线路在温度压力与列车动载的共同作用下，轨道在不平顺处将产生弯曲变形。

随着轨温升高和行车次数增加，轨道弯曲变形逐渐扩大，轨道将产生“弹动现象”。

无缝线路在产生“弹动现象”情况下，道床横向阻力降低30％～40％，从而大幅降低了轨道刚度，引起轨道失稳的可能性增大；二是外力作用下的失稳。

外力作用引起的线路的失稳，主要出现在曲线上，当作用人员在对轨道进行维护时，相当于对轨道施加了横向的水平作用力，迫使轨道产生一定的横向位移，从而产生变形的积累。

而较大的变形将诱发“弹动现象”的产生，发展到一定程度将会造成轨道失稳。

二、预防无缝线路胀轨跑道的措施
㈠提高道床阻力，降低防胀压力
1.补充石碴，保证道床刚度。

每年通过春检对线路缺碴地段进行全面调查，特别要对曲线上股、道床不足地段、桥路结合部、线路下沉、道床塌碴地段高看一眼，备足石碴、堆高碴肩、夯拍密实，保证道床饱满，提高道床抗压阻力。

2.改良状态，提高设备质量。

防胀工作准备阶段，结合春运后设备大检查对管内线路设备状态进行全面检查，集中对影响线路稳定的病害进行整治。

一是加强曲线养护。

特别要把半径小于600m的曲线，及夹直线不足20m的曲线头尾做为重点，保证曲线轨向或正矢不超限，并不得出现连续碎弯；二是加强焊缝养护。

要采取综合整治的方法消灭低塌焊缝、焊缝肥边及伤损焊缝，以增强焊缝的整体性和平顺度；三是消灭连续高低、轨向不良处所。

线路方向应保持平直，对连续碎弯地段必须加大整治力度；四是做好钢轨病害处理。

及时矫直钢轨硬弯，对无法处理的及时进行更换，保证钢轨矢度达到标准。

3.有效布防，减少防胀能力流失。

对线路上道床较高、行人过道、村镇道口、道床坍塌处所等不易固碴地段要采取拦、堵等方法进行挡护。

对桥路漏碴处所，及时进行封堵防漏，保证道床饱满，减少道床阻力降低。

4.加强锁定，均匀分布温度应力。

在容易出现应力峰的薄弱区段（无缝线路伸缩区、缓冲区，道口两端，列车制动地段、变坡点、桥头附近等）尤应加强防爬锁定，高温时段做好巡查，发现异常情况及时采取措施。

5.复紧扣件，提高道床纵向阻力。

提前做好线路扣件全面复紧工作，尤其是缓冲区和长轨条始终端前后线路。

做好扣件的“紧松补缺”工作，扣件要达到“全、正、紧、润、靠”，
扣件的弹条中部前端下颚应靠贴轨距挡板或扭力矩应保持在80～150N.m。

对于缺少和失效的锚固桩，要重新进行锚固，作业后要及时复紧扣件。

在做好扣件复紧工作的同时安排好扣件涂油工作。

㈡释放温度应力，把好施工安全
1.提前调查，做好无缝线路应力放散。

入夏前将管内无缝线路锁定情况进行一次详细调查，掌握管内存在胀轨跑道隐患处所，如：维修的作业过程中方法不当,使长轨条产生不正常伸缩，致使锁定轨温无法确定的处所；固定区和无缝道岔出现严重的不均匀位移的处所；无缝线路轨向、高低连续严重不良、碎弯较多处所；因处理线路故障或施工改变了原锁定轨温处所；低温焊接钢轨时,拉伸不到位或拉伸不均匀处所。

及时安排进行无缝线路应力放散或调整，释放温度应力，降低胀轨跑道安全风险。

2.杜绝死角，紧盯施工防胀措施落实。

全面梳理管内所有扰动线路的施工作业，必须在施工组织措施中明确防胀要求及措施，施工中对防胀措施未落实或落实不到位的坚决停工。

特别是线路清筛换枕、立交顶进、架空施工，要提前进行将轨温放散至50℃以上后，方准施工。

作业后必须保证道床石碴充足、饱满。

严格执行施工作业程序和标准，严把施工作业“防胀”关。

坚持夜间巡养制度和施工过程中的监视，发现有胀轨跑道
不良预兆时要立即采取果断措施进行处理。

3.卡控现场，做好无缝线路三测轨温。

无缝线路地段大机施工作业时，要认真执行轨温“三测”制度，指派专人测量轨温，并做好记录。

严格执行大型养路机械无缝线路地段的作业轨温条件：⑴一次起道量小于 30 mm，一次拨道量小于 10 mm 时，作业轨温不得超过实际锁定轨温-20 ℃～+15 ℃；⑵一次起道量在 31～50 mm，一次拨道量在 11～20 mm 时，作业轨温不得超过实际锁定轨温-20 ℃～+10 ℃；⑶在高温季节作业时，作业中机组人员应监视线路状况，发现胀轨迹象应立即停止作业。

㈢加强日常预防，提高维修作业控制
1.确保防胀备品齐全有效。

车间、班组均应备齐防胀应急工具备品，应有专人妥善保管，不得挪用，并用油漆注明“防胀专用”字样。

及时校对轨温计，对过期的要及时送检、损坏的要及时换新补充。

段、车间、工区配备的各类切钻、氧割、应急等防胀机具设备要确保处于良好状态。

2.有效提高位移观测质量。

紧盯无缝线路位移观测，提前补充、测量位移观测桩，确保其齐全有效，通过对无缝线路的位移观测，掌握钢轨温度应力的变化情况，若存在较大变化、位移量超过规定或位移不均匀的地段，及时采取调整应力措施进行整治，确保防胀工作落实到位。

3.严格卡控养护作业标准。

必须严格执行“一禁止”(轨温超过锁定轨温20℃禁止一切作业)和“一准、二清、三测、四不超、五不走”的作业制度，杜绝因作业不当造成的胀轨跑道事故。

一准：掌握实际锁定轨温要准。

二清：维修保养作业半日一清，临时补修一撬一清。

三测：作业前、作业中、作业后测量轨温。

四不超：作业不超温、扒碴不超长、起道不超高、拨道不超量。

五不走：扒开道床未回填不走，作业后道床不夯实不走，未组织回检不走，作业质量未达到标准不走，发现异状未处理不走。

4.杜绝扰动线路稳定作业。

无缝线路地段在高温季节不宜安排综合维修，尽量不做影响轨道稳定性的作业项目。

消灭超临补病害时，可采取调整作业时间、请求封锁要点的办法，在轨温合适时段进行病害整治。

5.落实高温防胀巡检制度。

当气温在35℃及以上时，各工区要增加巡检遍数，检查人员要对曲线地段重点观测，发现轨向异常时，要立即通知车间、班组及时进行处理，并及时向段调度汇报，确保行车安全。

暑期增加添乘建议：⑴当气温高于35℃时，无缝线路区段线路车间主任每周在11时至16时添乘
机车检查自己管内设备最少一遍；⑵业务部门、主巡领在气温高于35℃以上时，每天至少一人在11时至16时添乘机车检查全段线路设备。

及时发现和消灭线路病害和晃车处所。

出现线路轨向、高低、明显不良、碎弯增多，列车摇摆剧烈，有胀轨征兆时，应立即通知车站扣车，并迅速组织人员处理。

6.适时开展防胀应急演练。

要组织全体职工认真学习《铁路线路修理规则》第4.6.5条的规定，因地制宜组织进行胀轨模拟处理演习，提高防胀应急意识和信息传递，规范应急处置程序和信息报告流程，强化应急处置人员对胀轨应急知识的深入学习与理解，促使其掌握胀轨跑道应急处理流程，能够在胀轨应急处理作业中迅速发挥作用，缩短抢险时间，确保安全运输。

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