无缝线路铺设的有关问题

无缝线路铺设的有关问题

范猛(2008-04-16 15:58:11)

一绪论

无缝线路是用标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路，又称为焊接长钢轨线

路（Continuous Welded Rail Track,英文简称CWR Trark）。无缝线路被公认为是20世纪轨道结构最突出的改进与创新。

无缝线路是轨道结构技术进步的重要标志，也是高速重载轨道的最优选择，它以无可争议的优越性为各国铁路所承认，德国、美国、英国、法国、俄罗斯和日本等国家的铁路竞相发展无缝线路。其中德国是发展无缝线路最早（1926年）的国家。无缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客舒适，同时机车车辆和轨道维修费用的减少，使用寿命延长等一系列优点。有资料表明，从节约劳动力和延长设备寿命方面计算，无缝线路比有缝线路可节约维修和30%~70% 。

我国的铁路无缝线路起步较晚，1957年才开始试铺。随着相关技术的不断进步，进年来，我国铺设无缝线路进程明显加快，每年净增数量约达1000km，至2004年我国铁路累计铺设无缝线路39087km，区间无疑线路约13648km，跨区间无缝线路约5502km。京广、京沪、

京哈和陇海四大干线已全部铺设了无缝线路。城市的地下铁路、轻轨轨道也在大力以展无缝线路。

二无缝线路分类

无缝线路是采用钢厂提供的、未经钻眼与淬火的25m长度的标准轨，先在焊轨厂用接触焊或气压焊焊接成250~500m的长轨条，然后用专用的长轨运输列车运至线路铺设地点，再用小型气压焊焊接成1000~2000m或设计要求的长度，最后按轨道结构设计要求铺设到线路上。

无缝线路按钢轨内部的温度应力处理方式不同，可分为温度应力式和放散应力两种类型。现今世界各国主要采用温度应力式无缝线路，从钢轨长度的角度看，无缝线路可分为：

1．普通无缝线路——由于自动闭塞区间绝缘接头的设置，轨条长度不跨越闭塞分区，也不跨越车站。

2．全区间无缝线路——长轨节长度为相邻两车站进站、出站信号机之间的距离，轨条长度跨越闭塞分区，在绝缘接头处采用了高强度胶接绝缘接头技术。

3．跨区间无缝线路——在全区间无缝线路的基础上，轨节长度进一步延长，将区间无缝线路长轨节与道岔焊连起来。轨节长度可达几十里甚至几百公里。该无缝线路以一次铺设锁定的轨节长度（单元

轨节）为管理单元，单元轨节的长度应根据线路条件、工地情况、施工工艺等因素综合研究确定，一般为1000~2000m 。

三无缝线路铺设的有关问题

3.1 各种线路阻力

线路上的各种阻力是无缝线路铺设的重要参数。无缝线路能保持正常的各种工作状态，离不开这些线路阻力。各种线路阻力所起的作用各不相同，其中线路纵向阻力与长钢轨的纵向阻力分布、线路爬行、钢轨伸缩有关，而横向和竖向阻力与无缝线路的稳定性有关。

3.1.1 接头阻力

在钢轨接头处，两根钢轨端部由夹板通过螺栓和螺帽拧紧，由此产生的阻止钢轨端部伸缩变化的摩阻力称为接头扣件阻力。接头阻力由钢轨与夹板之间的摩阻力和螺栓抗剪力提供，为了安全我们只考虑摩阻力。

摩阻力大小主要取决于接头螺栓拉力P和钢轨与夹板接触面之间的

磨擦系数f0，接触螺栓拧紧后，螺栓产生拉力P，在上、下接触面上有分力，使接触面之间产生磨擦力F和正压力N，N和F的合力称为全约束反力R，即：

R＝F＋N

接头在动载作用下，阻力要下降，下降的程度与列车运行情况、轨道状态及扭矩有关。因此，应考虑动载影响系数K，K＝1.0~1.3。对于43、50kg/m的钢轨，T≤600N.m时，K＝1.2；T＞600N.m时，K＝1.1。对于60kg/m钢轨T≤600N.m时K＝1.1；T＞600N.m时，K＝1.0。

为了保持必要的接头阻力，一、二、三级螺栓的扭力矩分别不应低于900、700和400N.m。

表1 接头阻力

3.1.2 中间扣件阻力

中间扣件阻力是中间扣件及防爬设备抵抗钢轨沿轨枕纵向移动的阻力，为了

防止钢轨沿轨枕爬行，无缝线路要求中间扣件阻力要大于轨枕底面的道纵向阻力。

扣件阻力由钢轨与其下垫板面之间的摩阻力和扣件与轨底顶面之间的摩阻力所行成。摩阻力大小取决于扣件压力的大小和相关接触面的磨擦系数值。

扣件阻力的大小与扣件的类型有关，每种扣件都应达到规定的阻力值。扣件阻力可通过实验室进行测定。《铁路线路维修规则》规定：扣板扣件的扭矩应保持在80~120N.m；弹条扣件为100~150N.m 。

表2 扣件阻力表

3.1.2 道床的纵向阻力

道床纵向阻力是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或每延长厘米（或毫米）阻力表示。它是抵抗钢轨伸缩，防止线路不均匀爬行的重要参数。

道床抵抗轨道框架纵向位移和阻力由轨枕与道床之间的摩擦力

和轨枕盒内道碴抗剪力组成。道床纵向阻力值随位移的增加而增大，位移达到一定值后，轨枕盒内的道碴颗粒之间的结合被破坏，在此情况下，即使位移再增加，阻力也不再增大，在正常的轨道条件下混凝土枕位移在2mm以内，木枕位移在1~2mm以内，道床纵向阻力呈斜线增长，表明道床处于弹性工作范围内，位移超过该界限值后，纵向阻力的增长趋缓，道床临近破坏阶段。

如果轨道框架的位移超过了道床的弹性范围，轨道便产生爬行，造成钢轨纵向力的不均匀分布，危及轨道的稳定。在无缝线路的设计中，纵向道床阻力应以轨枕位移2mm为依据。在采用整个轨道框架中，纵向阻力将比单根轨枕大得多，对混凝土枕轨道，平均阻力可提高80% 。道床纵向阻力值与道碴的材质、粒径级配和尺寸、道床断面形状、道床的脏污程度以及密实程度等因素有关，其中与道床的密实程度关系最为显著。清筛等线路作业会使道床的纵向阻力下降，容易引起线路爬行，导致钢轨纵向分布不均匀，危及轨道的稳定。因此，作业后夯实道床以增强阻力的工作非常重要。