关于胀轨跑道现象的分析和处理

关于胀轨跑道现象的分析和处理

摘要本文以独山子专用铁道化工线lkm曲线发生的胀轨跑道问题为例，通过现场资料采集分析，认为造成该曲线胀轨跑道的主要原因是连续瞎缝和道床阻力较低，并针对这一问题提出解决方案。

关键词胀轨跑道瞎缝道床阻力纵向爬行

一、胀轨跑道现象及定义

所谓胀轨跑道是指当线路上的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变形矢度，发展到一定程度即临界状态时，如轨温继续升高，钢轨变形矢度会在最薄弱的位置迅速增大，轨道框架突然臌区的现象。

2010年6月，化工线lkm+150m处出现严重晃车现象。经现场调查发现，晃车地点出现在该地段曲线中部，具体表现为曲线中部连续出现较多碎弯，接头轨缝为连续瞎缝。经分析确认该病害是由于轨连续升高引起的胀轨跑道。

二、胀轨跑道产生原因分析

1．连续瞎缝造成温度应力过大。在病害发生后，我们即赶到现场对情况进行了观察和分析，调查了曲线轨缝，发现连续8个轨缝为瞎缝，结合中部碎弯、不圆顺现象，确定为胀轨跑道。

胀轨跑道主要是温度应力引起，但在有缝线路上温度应力可以通过接头轨缝来平衡温度应力引起的钢轨伸缩。《铁路线路修理规则》（铁运[2006]146号）规定：在夏季不得出现连续3个及以上瞎缝，冬季轨缝不得大于构造轨缝。

当天气温为37℃左右，发现胀轨跑道现象时为晚上22:00左右，为保证列车通行，23:00我们对该曲线进行了拨正，使其临时达到通车条件。1日上午我们队该曲线至北站轨缝进行了测量，钢轨温度为40。C。测量数据如下。

从上表可以看出，该曲线上股轨缝基本为瞎缝，同时轨缝严重不均匀。可以推断，胀轨跑道应在当天最高温度时发生，钢轨温度远高于40。C（由于轨温比自然温度一般高15℃～20℃，当天最高气温37℃，因此轨温应在50。C以上）。

根据虎克定律可以推出，一根钢轨所受的温度力为：

Pt=at·F=2.50△t·F(N)式中F为钢轨断面积(mm)。

由上式可以知道，43钢轨轨温每升高1℃其温度力将增加1.4t左右，在40。C时已经为瞎缝的情况下，可以推断在最高轨温时每根钢轨温度力以达到14t以上，而连续瞎缝达到8个，也就是说在该曲线上温度力已达到120t以上。

温度应力的持续增大，超过线路阻力，造成了胀轨跑道。即连续瞎缝是造成本次胀轨跑道的根本原因。

2．线路设备状态不良造成线路阻力小。在现场，还发现存在着线路设备不良的现象，如扣件螺栓松动、道床疏松、轨枕头胀轨一侧道碴散落，另一侧离缝、道碴不饱满、空吊板多等等。

中间扣件螺栓松动，连续松动数个，将使钢轨与轨枕“分家”，轨道框架刚度就只剩下钢轨刚度，该段线路的横向阻力就大大降低，胀轨、跑道便可乘虚而入。道床疏松、道碴不饱满，轨枕头暴露，一侧轨端道碴离缝，造成道床横向阻力就大大降低，稳定性严重削弱，温度压力就有了突破口。同时由于列车通过曲线时，钢轨所受横向力增大，就造成了曲线方向变化，逐渐造成碎弯增多、不圆顺，几何状态不良，进而产生胀轨跑道。

3．线路维修作业的影响。在6月初，维修人员对该曲线上1km5#钢轨连续6根失效混凝土枕进行了抽换作业。由于采用人工捣固力度不够，同时道碴缺少，造成了部分轨枕存在空吊现象。扣件螺栓在通过数次列车后未能及时复紧。从而破坏了线路状态，降低了线路的纵、横向阻力。而本次胀轨跑道正是在该处发生。可以说，维修作业不当是本次胀轨跑道的诱因。

三、处理措施

1．临时处理。考虑到通行列车要求，并尽快恢复通车，我们在30日当晚对曲线进行了临时拨正，使其达到通车条件。在1日上午对现场轨温、轨缝进行了测量，制定了处理措施，定于当晚处理。

由于要求成段调整轨缝时的轨温不得超过25℃，因此在病害发生后，我们利用夜间温度较低的时段，松开钢轨联接零件，释放了钢轨温度应力，此时由于轨温降低，钢轨长度收缩。此时再拧紧接头螺栓，紧固扣件螺栓，安装防爬器，上紧轨距拉杆。然后拨正曲线方向，增补薄弱地段道碴，并加强捣固，强化道床纵横向阻力。

2调整轨缝。以上方法由于强化了轨道结构，提高了轨道阻力，一般不会再造成胀轨跑道现象。但由于轨缝不均匀，局部轨缝过小，遇温度升高到一定程度时将再次出现瞎缝，并影响轨道的稳定性。因此要彻底解决胀轨跑道问题，就必须消除瞎缝，调整轨缝。

《铁路线路修理规则》第4.8.3条规定：“最高、最低轨温差大于85℃地区的25m钢轨地段（独山子地区最高轨温62.2℃，最低轨温-37.5℃），应在春、秋季节调整轨缝，通过放散钢轨温度力，将轨缝调整均匀，避免在炎热季节过早地出现瞎缝，在严寒季节过早地出现大轨缝。”同时第3.4.7条规定“25m钢轨地段，更换钢轨或调整轨缝时的轨温限制范围为( tz+30℃)~（tz - 30℃）；”（独山子地区中间轨温tz =13℃）。

钢轨接头应根据钢轨长度与钢轨温度预留轨缝。轨缝的标准尺寸按下列公式计算：

由于上述公式仅考虑了钢轨在自由情况下的伸缩情况，未考虑联接零件等的约束作用，因此其无法作为钢轨现有轨缝的评估标准。

综上，在春秋季节约0-15℃环境温度时，可开展对化工线的轨缝调整工作，全面调查轨缝，用调整轨缝计算表计算钢轨串动量和串动方向，整体调整轨缝。

3．整治线路爬行。从以上轨缝统计表可以看出，曲线和进站平直地段瞎缝较多，在曲线上坡段和进站平直段之间的直线上坡道地段存在大轨缝。表明进站平直段（即

Okm-Okm+700米的平坡段）线路向重车方向（北站方向）爬行，而Okm+700-Okm+150米处线路均向化工站方向爬行。如图所示。

综合分析，出现上述情况主要有如下原因：由于Okm-Okm+700属于进站制动地段，同时为平坡，因此该地段线路爬行方向应与重车方向一致；而Okm+700-lkm+150属于长大下坡道，列车制动等因素造成钢轨向下爬行，在曲线地段造成连续瞎缝。

因此，要解决瞎缝问题必须要整治线路爬行问题，提高线路设备质量，如：增补道碴、加强捣固、经常复紧钢轨联接零件、安装防爬设备并保持其良好作用状态。从而提高轨道纵横向阻力，制约胀轨力。

4．加强线路作业监督和日常监测。加强对轨温变化较大期间线路维修作业的管理，如对线路的起拨改、更换胶垫等小补修作业后要捣固密实，拧紧扣件，全面恢复轨道结构稳定性。保持线路几何状态尤其是方向良好不超限。禁止超温、超长作业。

同时要加强线路监视和观测，必要时可以设置防爬观测桩，进行冬、夏轨温监测，记录关键数据，如最低、最高轨温等。

四、结束语

综上所述，要处理好胀轨跑道问题必须要从轨缝调整人手，全面提高线路设备质量，加强线路维修管理。同时要认识胀轨跑道的规律，对小半径曲线，陡长下坡道终端列车制动地段平交道口、桥头及曲线头附近加强养护，严密监视。