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        無(wú)縫線(xiàn)路大修施工防脹方法的探索與實(shí)踐

        2015-07-19 02:10:40劉玉浩王光伍濟(jì)南鐵路局濟(jì)南工務(wù)機(jī)械段山東濟(jì)南250002
        關(guān)鍵詞:應(yīng)對(duì)措施施工

        劉玉浩 嵇 民 王光伍(濟(jì)南鐵路局濟(jì)南工務(wù)機(jī)械段,山東 濟(jì)南 250002)

        無(wú)縫線(xiàn)路大修施工防脹方法的探索與實(shí)踐

        劉玉浩 嵇 民 王光伍
        (濟(jì)南鐵路局濟(jì)南工務(wù)機(jī)械段,山東 濟(jì)南 250002)

        摘 要:當(dāng)無(wú)縫鐵軌受熱膨脹后,火車(chē)在軌道上疾速行駛時(shí)會(huì)存在嚴(yán)重的安全隱患。濟(jì)南至青島的膠濟(jì)鐵路近一時(shí)期出現(xiàn)的若干次鐵軌膨脹的情況看,總結(jié)軌道因受熱而形變的總體表現(xiàn)情況,關(guān)注遠(yuǎn)距離鐵軌內(nèi)熱應(yīng)力的改變,精確選定檢修動(dòng)車(chē)軌道開(kāi)始之前實(shí)施無(wú)縫軌道內(nèi)溫變應(yīng)力消釋時(shí)間點(diǎn),上調(diào)對(duì)遠(yuǎn)距離鐵軌設(shè)定的允許溫度上限,實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格地在溫度范圍內(nèi)運(yùn)行,不但延長(zhǎng)了安全運(yùn)行周期,而且減少了檢修投入。

        關(guān)鍵詞:無(wú)縫軌道;抑制脹軌;施工;應(yīng)對(duì)措施

        當(dāng)無(wú)縫軌道受熱發(fā)生膨脹時(shí),疾駛于線(xiàn)路上的列車(chē)是存在極大安全隱患的。因?yàn)樵跓o(wú)縫軌道檢修時(shí)要做鋼軌基礎(chǔ)的清篩、抬道、更換軌枕作業(yè),極大地降低了鋼軌連接處的運(yùn)行阻力、連接件的緊固力和鋼軌基礎(chǔ)的三維方向位移抑制力,還有鋼軌框架支撐性狀即熱應(yīng)力等穩(wěn)固鐵軌所需要的力學(xué)要素。當(dāng)鋼軌內(nèi)由各項(xiàng)抵制力所形成的合力達(dá)不到可以克服軌道因受熱而產(chǎn)生的熱效應(yīng)反作用力時(shí),軌道的穩(wěn)定勢(shì)態(tài)就要被打破,從而出現(xiàn)膨脹、變形等受損結(jié)果。

        2001年到濟(jì)南至青島的膠濟(jì)鐵路區(qū)間實(shí)施無(wú)縫軌道檢修過(guò)程至今,已出現(xiàn)過(guò)多次鋼軌受熱膨脹鐵道線(xiàn)跑偏的情況。2001年4月11日下午一點(diǎn)及四點(diǎn),在檢修一段區(qū)間時(shí),先后出現(xiàn)了兩次軌道膨脹情況,其中產(chǎn)生橫向移動(dòng)35mm,檢修好后試車(chē)緩行,以時(shí)速十五公里駛過(guò)。2002年4月15日下午兩點(diǎn)在另一區(qū)間亦又出現(xiàn)軌道受熱膨脹現(xiàn)象,造成軌道路線(xiàn)大幅度偏移,致使162次直快客車(chē)被迫意外停車(chē)一個(gè)小時(shí)。2003年8月27日十點(diǎn)四十分第三區(qū)間再次出現(xiàn)軌道受熱跑偏脫離原方向,運(yùn)料列車(chē)經(jīng)由此處發(fā)生脫軌,被迫意外停車(chē)一小時(shí)三十九分鐘,險(xiǎn)些釀成惡性事故。

        1 軌道穩(wěn)定要素與鋼軌溫度變化的關(guān)聯(lián)影響

        擬定檢修路段無(wú)縫軌道額定溫度T比本地中間軌道溫度稍高一些,允許設(shè)定軌道溫度范圍是T鎖的正負(fù)五度范圍。擬定軌道溫度最大升高、降低改變量是max△T升、max△T降,真實(shí)的最大軌道溫度升高、降低改變范圍是△T升及△T降。

        依據(jù)查文獻(xiàn)可知山東地區(qū)最高氣溫是四十點(diǎn)四度,最高軌道溫度(Tmax)取定正二十?dāng)z氏度;當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁厥秦?fù)六點(diǎn)六攝氏度,那么

        Tmax=40.4+20=60.4℃;Tmin=-6.6℃;

        通過(guò)運(yùn)算可知,最大軌道升溫為37.4℃度,最大軌道降溫是39.6℃,也就是說(shuō)每米五十公斤無(wú)縫軌道中,當(dāng)連接口抵抗力、軌道基礎(chǔ)抑制力及鋼軌固定架定性程度符合設(shè)定規(guī)范,當(dāng)最高溫度升高37.4℃時(shí),軌道可以維持平穩(wěn),不可能發(fā)生鋼軌受熱膨脹而變形的結(jié)果。當(dāng)最大限度降溫39.6℃時(shí),也不可能產(chǎn)生軌道縫隙增加,鐵軌斷裂、焊口縫隙加大及其它連接件損壞的后果。

        2 鋼軌膨脹致因探析

        針對(duì)發(fā)生問(wèn)題路段進(jìn)行研究,出現(xiàn)軌道膨脹的根本致因,是因?yàn)闆](méi)有及時(shí)做到熱應(yīng)力消除,增長(zhǎng)額定軌道溫度上限,相關(guān)檢修過(guò)程致使跨越額定軌道溫度10℃以上,它們的共同特點(diǎn)都是減弱了軌道阻力,實(shí)際情況是:首先是清篩沒(méi)有充分填充基礎(chǔ)石碴,鐵軌膨脹處軌枕以外基礎(chǔ)部分寬度低于300mm,使基礎(chǔ)橫向固定力降低。其次是連接口抗扭力矩偏小,尚不足900N·m,導(dǎo)致連接口的控制力下降。再者就是緊固部件扭力矩基本都不足于100N·m,使鐵軌固定架定型扭矩降低。

        軌道基礎(chǔ)相關(guān)檢修過(guò)程導(dǎo)致鋼軌原來(lái)所處狀況失去平衡,其基礎(chǔ)橫向固定力降低,鐵軌發(fā)生橫向變形位移,穩(wěn)固性嚴(yán)重缺失。依據(jù)撿測(cè)結(jié)果可知,鋼軌基礎(chǔ)經(jīng)過(guò)破底清篩過(guò)程以后,它的橫向固定力數(shù)值減低接近70%,檢修完成后過(guò)一個(gè)星期的時(shí)間也只能恢復(fù)到過(guò)去的一半狀態(tài)。

        在設(shè)定軌道溫度比中間軌道溫度高的無(wú)縫隙鋼軌上,炎熱季節(jié)時(shí),在穩(wěn)固區(qū)與變形區(qū)的連接點(diǎn)周?chē)?,?huì)有額度很高的熱應(yīng)力聚集點(diǎn)。此種狀況也會(huì)損害鋼軌的平穩(wěn)性能。

        在前述若干項(xiàng)不利情況同時(shí)發(fā)生并產(chǎn)生作用時(shí),它們的綜合效果就會(huì)造成鋼軌膨脹跑偏。

        3預(yù)防膨脹措施

        鐵路檢修防范鋼軌膨脹的重要內(nèi)容,是要精準(zhǔn)調(diào)控遠(yuǎn)距離軌道內(nèi)部的熱應(yīng)力和額定軌道溫度的改變,并且還包括大修工作開(kāi)始前無(wú)縫軌道內(nèi)所存的應(yīng)力消除,此內(nèi)容對(duì)于提升遠(yuǎn)距離鋼軌額定軌道溫度,始終在允許范圍內(nèi)運(yùn)行,確保列車(chē)運(yùn)行安全、減少檢修費(fèi)用投入產(chǎn)生相當(dāng)有利的效果。

        本著研究氣溫對(duì)軌溫的作用效果及影響趨勢(shì)的目的,掌控?zé)o縫軌道清篩之前內(nèi)應(yīng)力消除的時(shí)間節(jié)點(diǎn),在濟(jì)南至青島的膠濟(jì)鐵路的檢修過(guò)程中,把當(dāng)?shù)匾荒曛械臍鉁刈邉?shì)、軌道溫度改變情況描成坐標(biāo)圖,見(jiàn)圖1。

        圖1 氣溫與軌溫變化圖

        由圖1能夠看出,山東北部地區(qū)4月到10月軌道平均溫度均在40℃之上,期間最高能夠突破50℃略高,10月15日以后可持續(xù)減低到35℃以下。

        鑒于檢修時(shí)期出現(xiàn)的若干次鐵路軌道受熱膨脹過(guò)程均在4月

        其間將山東北部區(qū)域四月份某一天日光照射的溫度和鐵軌溫度變化趨勢(shì)做了關(guān)聯(lián)記錄,通過(guò)觀察記錄能夠看出:上午十一點(diǎn)半到下午五點(diǎn),軌道溫度都高于40℃,中午十二點(diǎn)到下午四點(diǎn)半是軌道溫度最高階段,極可能發(fā)生軌道熱脹的時(shí)間點(diǎn)是下午兩點(diǎn),此時(shí)期和前面所述的三次軌道受熱變形、脫線(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)恰好吻合。

        結(jié)語(yǔ)

        自2004年到現(xiàn)在,先后在濟(jì)南至青島,濟(jì)南至徐州,濟(jì)南至德州等幾條鐵路線(xiàn)進(jìn)行無(wú)縫軌道檢修,實(shí)現(xiàn)清篩施工工程近525km,在高溫酷暑的氣候條件下實(shí)施檢修工程,一直沒(méi)有出現(xiàn)軌道受熱膨脹、變形脫線(xiàn)情況,保證了鐵路施工和列車(chē)運(yùn)行的穩(wěn)定高效。而且無(wú)縫軌道遠(yuǎn)距離鐵軌的依溫改變存在其客觀必然性,其緊密關(guān)聯(lián)著大氣溫度,而且受氣候影響改變很多,其結(jié)構(gòu)內(nèi)熱應(yīng)力同時(shí)由氣溫及軌道固定力所控制,而軌道本身固定力又被作業(yè)施工及部件材質(zhì)所決定,所以,一定要提高業(yè)務(wù)素質(zhì),嚴(yán)守操作規(guī)程,科學(xué)化施工,才能消除不利干擾,實(shí)現(xiàn)理想運(yùn)行。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 龔文林.無(wú)縫線(xiàn)路大修施工防脹方法的探索與實(shí)踐[J].鐵道技術(shù)監(jiān)督, 2003 (02):22-24.

        中圖分類(lèi)號(hào):U213

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

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