于春鵬　陳可文

摘要：火車鋼軌伸縮接縫會(huì)對(duì)運(yùn)行中的車輛產(chǎn)生沖擊、震動(dòng)和噪聲，并降低設(shè)備使用壽命，原因在于伸縮縫隙。在軌道震動(dòng)控制中，采用彈性扣件減震是最簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的方法，但不能消除伸縮縫隙，我們現(xiàn)在從源頭消除伸縮縫隙，通過(guò)改變鋼軌的幾何形狀，達(dá)到全程無(wú)橫向縫隙，始終不給車輪撞擊鋼軌的機(jī)會(huì)，使火車運(yùn)行平穩(wěn)，震動(dòng)輕，噪聲小，并節(jié)省人力、物力，以降低成本。

關(guān)鍵詞：漲軌；伸縮縫隙；機(jī)械疲勞

隨著我國(guó)列車不斷提速，對(duì)鐵路線路質(zhì)量的要求也不斷提高。鋼軌是鐵路線路中最重要的設(shè)備，其主要作用是支承并引導(dǎo)機(jī)車車輛的車輪，直接承受來(lái)自車輪的載荷和沖擊，其狀態(tài)是否完好，直接關(guān)系列車的運(yùn)行質(zhì)量。

普通火車的軌道接縫處，根據(jù)不同溫度留有相應(yīng)間隙，以此來(lái)消除鋼軌在溫度變化時(shí)產(chǎn)生的漲軌現(xiàn)象，我們稱為伸縮縫隙?？雌饋?lái)每個(gè)接頭之間這十幾毫米的間隙不大，但卻能對(duì)火車的平穩(wěn)運(yùn)行產(chǎn)生很大影響，造成車輛走行部件疲勞損傷，降低設(shè)備壽命。伸縮縫隙是自然溫度變化產(chǎn)生的，我們控制不了，我們可以對(duì)鋼軌的幾何形狀作為研究改變，使橫向伸縮縫隙改變成更小的斜向縫隙。

1溫度對(duì)軌道影響

根據(jù)碳鋼線性膨脹系數(shù)，每m長(zhǎng)鋼軌溫度每升高一度就長(zhǎng)出0.0118mm，普通鋼軌長(zhǎng)度25m，即一節(jié)鋼軌溫度每升高一度就長(zhǎng)出0.295mm。溫度以正50度負(fù)30度計(jì)算，最大伸縮量則為23.6mm，為了保證最高溫度不漲軌，就要留有足夠的膨脹縫隙，在最低溫時(shí)每個(gè)鋼軌接頭就有23.6mm的橫向縫隙。各地溫差不等，縫隙尺寸也不等，鋪設(shè)時(shí)選擇適當(dāng)溫度使伸縮值適當(dāng)減小。

2橫向縫隙對(duì)火車運(yùn)行的影響

車輪在軌道上滾動(dòng)帶動(dòng)火車運(yùn)行，當(dāng)滾到縫隙時(shí)車輪要下沉，因車輪與軌道的接觸是線接觸，此線與軌道中心線垂直，與接縫平行，所以車輪經(jīng)過(guò)接縫時(shí)，接觸線接觸不到軌面而向下落。在火車快速運(yùn)行時(shí)微量下沉我們看不到，但是車輪重心也上下微量變動(dòng)。以車輪直徑910為例，R為455mm圓弧，縫隙寬L為23.6mm，圓弧高H則為0.1298mm，靜止?fàn)顟B(tài)車輪接觸線就要下沉0.1298mm，造成火車在運(yùn)行中車輪上下波動(dòng)，對(duì)火車的平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)很大影響。在火車快速運(yùn)行慣性作用下，下沉量要小于靜止?fàn)顟B(tài)，速度越高下沉量越小，當(dāng)碰到另一鋼軌端面時(shí)被瞬間彈起，形成沖擊，沖擊力大于輪壓。由此可看出橫向縫隙是禍?zhǔn)自搭^，影響火車的平穩(wěn)運(yùn)行。

3橫向縫隙對(duì)鋼軌的影響

鋼軌的損傷。隨著軌道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化和鋼軌的重型化，損傷越來(lái)越集中于鋼軌的頭部，使軌頭部分的疲勞損傷、軌面剝離、壓潰、波磨成為鋼軌損傷的主要形式，主要原因是車輪在鋼軌接頭縫隙上下波動(dòng)瞬間撞擊產(chǎn)生的。隨著運(yùn)行時(shí)間加長(zhǎng)，撞擊頻率加大，L尺寸和H尺寸加大，車輪重心上下變動(dòng)量就加大，撞擊力更加大，使鋼軌頭部加重波磨壓潰，加快縮短了軌道的使用壽命，而重新更換道軌，必然造成人力、物力的巨大損失和浪費(fèi)。

4橫向縫隙對(duì)火車壽命的影響

由于軌道橫向縫隙造成的撞擊、震動(dòng)，不僅嚴(yán)重?fù)p傷鋼軌，對(duì)火車各機(jī)械零件、動(dòng)力機(jī)構(gòu)，尤其車輪都不同程度造成損傷，加重機(jī)械疲勞，縮短機(jī)械維修周期及火車的使用壽命。

5改變鋼軌的幾何形狀，消除橫向縫隙

以下圖形均為府視示意圖：

如圖2所示，在原鋼軌基礎(chǔ)上保持各部位尺寸，只從兩端上軌面的側(cè)邊開(kāi)始去除45度，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。

如圖3所示，若以常溫正20度計(jì)算伸縮縫隙則為8.85mm。

如圖4所示，以常溫正20度計(jì)算，45度方向伸縮縫隙為8.85mm*0*707【sin45度】則為6.257mm。

從圖4我們可以看出，當(dāng)火車車輪在逐漸滾離第一節(jié)鋼軌的同時(shí)，又滾壓在第二節(jié)鋼軌上，平滑滾過(guò)很小的斜向伸縮縫隙，避免了車輪與軌頭的撞擊，減小震動(dòng)和噪音，使火車平穩(wěn)運(yùn)行，從而延長(zhǎng)了使用壽命，加大了維修周期，節(jié)省了大量的人力和物力。

6結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鋼軌幾何形狀的研究改變，使結(jié)構(gòu)形式發(fā)生了變化，整個(gè)導(dǎo)軌消除了垂直橫向的伸縮縫隙，由小于橫向尺寸的斜向伸縮縫隙來(lái)保證了溫度變化引起的鋼軌漲縮現(xiàn)象。在火車車輪逐漸滾離第一節(jié)鋼軌的同時(shí)，又滾壓在第二節(jié)鋼軌上，保證了垂直于鋼軌的車輪橫向接觸線始終在鋼軌平面上，沒(méi)有離開(kāi)的機(jī)會(huì)，平滑滾過(guò)很小的斜向伸縮縫隙，避免了車輪與軌頭的撞擊，減小震動(dòng)和噪聲，使火車平衡運(yùn)行，從而延長(zhǎng)了使用壽命，節(jié)省了大量的人力和物力。