單雪凌

摘 要 無(wú)縫線路是軌道結(jié)構(gòu)的一大變革，它以無(wú)可爭(zhēng)議的優(yōu)越性得到各國(guó)鐵路的承認(rèn)。我局各主要營(yíng)業(yè)線也實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫化，但是經(jīng)過(guò)近幾年的無(wú)縫線路鎖定軌溫管理來(lái)看，無(wú)縫線路鎖定軌溫還存在軌溫?cái)?shù)據(jù)不準(zhǔn)確等現(xiàn)象。本文通過(guò)理論分析，對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的方法，提出改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞 無(wú)縫線路 鎖定軌溫 管理

各國(guó)鐵路鋪設(shè)無(wú)縫線路的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，無(wú)縫線路必須嚴(yán)格執(zhí)行鎖定軌溫管理，才能保證無(wú)縫線路優(yōu)越性的充分發(fā)揮。無(wú)縫線路的維修、施工，必須有所限制，否則，無(wú)縫線路抵抗脹軌的阻力將被破壞，會(huì)誘發(fā)軌道失穩(wěn)，影響行車安全。

一、鋪設(shè)無(wú)縫線路的意義

在普通線路上，鋼軌接頭是軌道的薄弱環(huán)節(jié)之一，列車通過(guò)時(shí)發(fā)生沖擊和振動(dòng)，沖擊力最大可達(dá)非接頭區(qū)3倍以上。接頭沖擊力影響行車的平穩(wěn)和旅客的舒適，并促使道床破壞、線路狀態(tài)惡化、鋼軌及聯(lián)結(jié)零件的使用壽命縮短、維修費(fèi)用增加。無(wú)縫線路由于消滅了大量的接頭，因而具有行車平穩(wěn)、旅客舒適，減少機(jī)車車輛和軌道維修費(fèi)，延長(zhǎng)使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。

二、無(wú)縫線路鎖定軌溫

無(wú)縫線路被鎖定的長(zhǎng)軌條，其溫度應(yīng)力熱脹冷縮，在脹與縮之間必然存在溫度力為零的軌溫，此時(shí)的軌溫稱為零應(yīng)力軌溫。鎖定軌溫是指在鋪設(shè)施工時(shí)，將鋼軌扣接于軌枕時(shí)的軌溫，或者說(shuō)是鎖定鋼軌時(shí)的軌溫。由于鎖定鋼軌的瞬間軌溫變化為零，此時(shí)的鋼軌溫度應(yīng)力應(yīng)為零，所以鎖定軌溫也就自然等于零應(yīng)力軌溫。鎖定軌溫是決定鋼軌溫度應(yīng)力水平的基準(zhǔn)，是無(wú)縫線路最重要的技術(shù)參數(shù)。在無(wú)縫線路的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)的不同階段，鎖定軌溫具有不同的含義。

1.設(shè)計(jì)鎖定軌溫。設(shè)計(jì)鎖定軌溫也稱中和軌溫。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料及線路結(jié)構(gòu)的具體條件，通過(guò)軌道強(qiáng)度檢算和穩(wěn)定性檢算，再綜合現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況而確定的鎖定軌溫就是設(shè)計(jì)鎖定軌溫。

2.施工鎖定軌溫。施工鎖定軌溫是指無(wú)縫線路長(zhǎng)軌條現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)施工時(shí)的軌溫。在實(shí)際施工中一段長(zhǎng)軌條現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)施工時(shí)的鎖定軌溫。在實(shí)際施工中一段長(zhǎng)軌條的鋪設(shè)鎖定需要一定的時(shí)間，因此在鋪設(shè)實(shí)踐中規(guī)定，把長(zhǎng)軌條始終端落槽就位時(shí)軌溫的平均值作為這一段無(wú)縫線路的施工鎖定軌溫。

3.實(shí)際鎖定軌溫。無(wú)縫線路鋪設(shè)完成交付運(yùn)營(yíng)后，其鎖定軌溫不是一成不變的，而是時(shí)刻發(fā)生變化的。在無(wú)縫線路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，實(shí)際測(cè)量所得長(zhǎng)軌條處于零應(yīng)力狀態(tài)的軌溫，稱為無(wú)縫線路的實(shí)際鎖定軌溫。

三、鎖定軌溫不準(zhǔn)確的原因分析

1.在鋼軌被鎖定的瞬間，溫度變化幅度為零，由溫度所引起的溫度力自然為零。但長(zhǎng)軌條既長(zhǎng)且重，在鋪設(shè)施工時(shí)很難做到使整根長(zhǎng)軌條處于自由伸縮狀態(tài)，從而使長(zhǎng)軌條初始縱向力為零。因此，在施工鎖定時(shí)，長(zhǎng)軌條內(nèi)就存在了初始縱向力。

2.在無(wú)縫線路的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，鋼軌的縱向力還經(jīng)常因各種外部作用而發(fā)生變化。這類縱向力的變化是在施工之后產(chǎn)生的，雖然不屬于縱向力的初始值，但其性質(zhì)卻與初始縱向力相似，也是不因溫度變化而變化的。例如：在列車制動(dòng)、加速等縱向力作用下而造成的鋼軌爬行，將會(huì)產(chǎn)生變形相容的殘余位移和自相平衡的殘余內(nèi)力；在線路凹形斷面變坡點(diǎn)、道口及橋頭等阻礙鋼軌爬行發(fā)展之處，將會(huì)形成縱向力的累積和集中，或產(chǎn)生縱向力峰；冬季斷軌，斷縫附近的縱向拉力將大量釋放，用插入短軌的辦法修復(fù)時(shí)，其縱向力將無(wú)法恢復(fù)正常；有些線路作業(yè)不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致道床阻力降低，以致鋼軌局部伸縮，從而在不同程度上改變縱向力等。

3.一般提到鎖定軌溫時(shí)，主要指的是長(zhǎng)軌條的鎖定軌溫，它決定著整根長(zhǎng)軌條的溫度力水平。此外，因初始縱向力的存在且各不相等，故各截面的鎖定軌溫是不同的。因而對(duì)整根長(zhǎng)軌條來(lái)說(shuō)，存在著一個(gè)平均鎖定軌溫，即長(zhǎng)軌條平均溫度力為零時(shí)的軌溫。鋼軌局部位移所產(chǎn)生的伸縮與變形是相容的，且拉壓力自相平衡，互相抵消，對(duì)平均鎖定軌溫幾無(wú)影響，所以平均鎖定軌溫基本上是個(gè)常量。由測(cè)試得知，施工鎖定軌溫通常比實(shí)際平均鎖定軌溫高2 ℃～3 ℃；而各截面的鎖定軌溫則是不穩(wěn)定的，常有變化，其量值有可能與鋪設(shè)鎖定軌溫相差8 ℃～10 ℃。施工鎖定軌溫并不完全等于平均鎖定軌溫，所以有時(shí)稱之為名義鎖定軌溫，相應(yīng)地稱平均鎖定軌溫和截面鎖定軌溫為實(shí)際鎖定軌溫。

4.在鋪設(shè)時(shí)，長(zhǎng)軌條實(shí)際上并不是處于自由狀態(tài)，而是處于受力狀態(tài)，即已存在初始縱向力。長(zhǎng)鋼軌運(yùn)至工地，卸車時(shí)軌溫一般并非鎖定軌溫，工地焊接聯(lián)合接頭時(shí)又無(wú)溫度限制，當(dāng)將長(zhǎng)達(dá)1 000 m的長(zhǎng)軌條撥入線路時(shí)，由于軌條中部很難伸縮，實(shí)際上可能已經(jīng)積存了5 ℃～6 ℃的初始溫度力。若采用撞軌以強(qiáng)迫長(zhǎng)軌縮短合攏等不正確的施工方法，甚至有可能使實(shí)際鎖定軌溫比名義鎖定軌溫低10 ℃以上。

5.低溫作業(yè)時(shí)鋼軌處于受拉狀態(tài)，總是力圖縮短，進(jìn)行整段作業(yè)時(shí)，必然要擾動(dòng)道床，使道床阻力大幅降低，還有扣件的松動(dòng)，這都可能引起鋼軌大量收縮。其影響范圍有時(shí)可達(dá)300 m～400 m，局部鎖定軌溫下降可達(dá)30 ℃以上。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間軌溫回升后，由于道床阻力已經(jīng)恢復(fù)，但鋼軌不能恢復(fù)原位，從而造成鎖定軌溫下降。另外一些作業(yè)，如斷軌再焊工藝不當(dāng)?shù)?，也都?huì)導(dǎo)致鎖定軌溫下降。

6.由于車輪碾壓使軌頭表層產(chǎn)生塑性變形，從而導(dǎo)致鋼軌伸長(zhǎng)，但固定區(qū)鋼軌不能伸長(zhǎng)，這種碾長(zhǎng)效應(yīng)就相當(dāng)于使鋼軌受到了額外的壓縮，是使鎖定軌溫降低的重要原因之一。其力學(xué)實(shí)質(zhì)是滾動(dòng)的接觸荷載使新鋼軌表層的殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)闅堄鄩簯?yīng)力，最終導(dǎo)致鎖定軌溫的下降。

四、鎖定軌溫管理的基本要求

1.無(wú)縫線路的長(zhǎng)軌條，必須在設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍內(nèi)牢固鎖定，如有變動(dòng)，必須適時(shí)放散應(yīng)力，在設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍內(nèi)重新鎖定。

2.道床橫斷面必須按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常保持完好。因清篩或其他施工原因?qū)е氯辈陼r(shí)，應(yīng)及時(shí)按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)足、夯實(shí)、整形。

3.線路縱平面應(yīng)經(jīng)常保持平整圓順，其幾何偏差要經(jīng)?？刂圃诮?jīng)常保養(yǎng)的限值以內(nèi)。

4.要根據(jù)季節(jié)性特點(diǎn)、鎖定軌溫情況和線路狀態(tài)，制訂維修計(jì)劃和組織線路作業(yè)。

5.當(dāng)軌溫超過(guò)鎖定軌溫的差值，大于規(guī)定的容許限值時(shí)，不得進(jìn)行削弱線路阻力的有關(guān)作業(yè)。

6.在無(wú)縫線路伸縮區(qū)與固定區(qū)交界處、道口前后、橋頭、曲線頭尾、變坡點(diǎn)、制動(dòng)地段等容易出現(xiàn)溫度力峰值的處所，尤應(yīng)注意加強(qiáng)線路結(jié)構(gòu)，對(duì)有關(guān)作業(yè)規(guī)定從嚴(yán)掌握，對(duì)線路狀態(tài)加強(qiáng)檢測(cè)。

7.要經(jīng)常注意伸縮區(qū)和緩沖區(qū)的養(yǎng)護(hù)工作。

8.經(jīng)常保持路基及排水設(shè)備處于良好狀態(tài)。

五、鎖定軌溫管理必須做到的事項(xiàng)

1.緩沖區(qū)接頭螺栓必須使用10.9級(jí)螺栓，扭力矩要達(dá)到900 N·m，并保持在700 N·m以上。

2.混凝土枕扣件要經(jīng)常保持緊、密、靠、正、潤(rùn)，扭力矩要保持在80 N·m～150 N·m，扣件不良率不得超過(guò)8%，且不能連續(xù)不良。

3.道床要經(jīng)常保持豐滿、密實(shí)、整齊、排水良好。

4.線路方向要經(jīng)常保持順直。鋼軌硬彎或焊縫工作邊矢度用1 m直尺測(cè)量，超過(guò)0.5 mm時(shí)要及時(shí)整修。

5.路基翻漿下沉，以及其他影響線路穩(wěn)定的病害要及時(shí)整治。

6.加強(qiáng)巡道工作，根據(jù)季節(jié)氣候特點(diǎn)，有重點(diǎn)的檢查線路，發(fā)現(xiàn)異狀應(yīng)及時(shí)采取措施并匯報(bào)，確保行車安全。

7.要建立無(wú)縫線路技術(shù)檔案，按一次性鋪設(shè)鎖定的軌條長(zhǎng)度為管理單元建檔。要及時(shí)、準(zhǔn)確登記脹軌、斷軌、修復(fù)、放散、調(diào)整、大中修施工等情況，以及線路上進(jìn)行各種影響無(wú)縫線路的施工情況。

8.要嚴(yán)格按作業(yè)軌溫條件以及各種有關(guān)的規(guī)章制度作業(yè)，嚴(yán)格執(zhí)行維修作業(yè)半日一清，臨時(shí)補(bǔ)修作業(yè)一撬一清和作業(yè)前、作業(yè)中、作業(yè)后測(cè)量軌溫制度，確保線路狀態(tài)穩(wěn)固。

9.備齊各種常備材料并保持完好，一經(jīng)動(dòng)用，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)齊。

10.安排施工計(jì)劃時(shí)，應(yīng)以單元軌條為單位做好安排；應(yīng)力放散改變單元軌條布置時(shí)，應(yīng)按照新單元軌條情況重新布置位移觀測(cè)樁并做好記錄。

11.無(wú)縫線路的鎖定軌溫要準(zhǔn)確、均勻，有下列情況之一者，應(yīng)有計(jì)劃地進(jìn)行應(yīng)力放散或調(diào)整：（1）鎖定軌溫不清楚或不準(zhǔn)確。（2）實(shí)際鎖定軌溫不在設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍內(nèi)，或左右股長(zhǎng)軌條的實(shí)際鎖定軌溫相差超過(guò)5 ℃。（3）無(wú)縫線路的兩相鄰單元軌條的鎖定軌溫差超過(guò)5 ℃，同一區(qū)間內(nèi)單元軌條的最低、最高鎖定軌溫相差超過(guò)10 ℃。（4）鋪設(shè)或維修作業(yè)方法不當(dāng)，使長(zhǎng)軌條產(chǎn)生不正常的伸縮。（5）固定區(qū)和無(wú)縫道岔出現(xiàn)嚴(yán)重的不均勻位移。（6）夏季軌向嚴(yán)重不良，碎彎多。（7）通過(guò)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)溫度力分布嚴(yán)重不勻。（8）因處理線路故障或施工改變了原鎖定軌溫。（9）低溫鋪設(shè)長(zhǎng)軌條時(shí)，拉伸不到位或拉伸不均勻。

六、實(shí)際鎖定軌溫的監(jiān)控

1.觀測(cè)樁法。在長(zhǎng)軌條鋪設(shè)鎖定前，先預(yù)埋好位移觀測(cè)樁，當(dāng)鋼軌就位后，立即在與各對(duì)觀測(cè)樁相對(duì)應(yīng)的鋼軌上做出標(biāo)記，作為觀測(cè)鋼軌爬行的觀測(cè)點(diǎn)。

2.位移觀測(cè)儀。在長(zhǎng)軌條鋪設(shè)前，預(yù)先埋設(shè)好位移觀測(cè)儀，當(dāng)鋼軌鎖定時(shí)，立即將位移觀測(cè)片膠粘在位移觀測(cè)儀的對(duì)應(yīng)位置鋼軌外側(cè)軌腰處，通過(guò)位移觀測(cè)儀觀測(cè)位移觀測(cè)片的移動(dòng)量得出鋼軌的位移量。

七、結(jié)束語(yǔ)

無(wú)縫線路與傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)鋼軌線路在受力方面的根本區(qū)別就在于，無(wú)縫線路鋼軌內(nèi)部存在有巨大的溫度應(yīng)力。而鎖定軌溫正是決定無(wú)縫線路鋼軌溫度應(yīng)力及其變化規(guī)律的基準(zhǔn)，所以正確合理、統(tǒng)籌兼顧地確定好設(shè)計(jì)鎖定軌溫，準(zhǔn)確無(wú)誤的把握好施工鎖定軌溫，持之以恒的精密監(jiān)測(cè)實(shí)際鎖定軌溫，是無(wú)縫線路施工、運(yùn)營(yíng)安全的重要保證。