單雪凌

摘 要 無縫線路是軌道結(jié)構(gòu)的一大變革，它以無可爭議的優(yōu)越性得到各國鐵路的承認(rèn)。我局各主要營業(yè)線也實(shí)現(xiàn)了無縫化，但是經(jīng)過近幾年的無縫線路鎖定軌溫管理來看，無縫線路鎖定軌溫還存在軌溫?cái)?shù)據(jù)不準(zhǔn)確等現(xiàn)象。本文通過理論分析，對照現(xiàn)場實(shí)際的方法，提出改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞 無縫線路 鎖定軌溫 管理

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

一、鋪設(shè)無縫線路的意義

在普通線路上，鋼軌接頭是軌道的薄弱環(huán)節(jié)之一，列車通過時發(fā)生沖擊和振動，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)，延長使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。

二、無縫線路鎖定軌溫

無縫線路被鎖定的長軌條，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，此時的軌溫稱為零應(yīng)力軌溫。鎖定軌溫是指在鋪設(shè)施工時，將鋼軌扣接于軌枕時的軌溫，或者說是鎖定鋼軌時的軌溫。由于鎖定鋼軌的瞬間軌溫變化為零，此時的鋼軌溫度應(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)，是無縫線路最重要的技術(shù)參數(shù)。在無縫線路的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營的不同階段，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，通過軌道強(qiáng)度檢算和穩(wěn)定性檢算，再綜合現(xiàn)場施工的實(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縫線路長軌條現(xiàn)場鋪設(shè)施工時的軌溫。在實(shí)際施工中一段長軌條現(xiàn)場鋪設(shè)施工時的鎖定軌溫。在實(shí)際施工中一段長軌條的鋪設(shè)鎖定需要一定的時間，因此在鋪設(shè)實(shí)踐中規(guī)定，把長軌條始終端落槽就位時軌溫的平均值作為這一段無縫線路的施工鎖定軌溫。

3.實(shí)際鎖定軌溫。無縫線路鋪設(shè)完成交付運(yùn)營后，其鎖定軌溫不是一成不變的，而是時刻發(fā)生變化的。在無縫線路運(yùn)營過程中，實(shí)際測量所得長軌條處于零應(yīng)力狀態(tài)的軌溫，稱為無縫線路的實(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。但長軌條既長且重，在鋪設(shè)施工時很難做到使整根長軌條處于自由伸縮狀態(tài)，從而使長軌條初始縱向力為零。因此，在施工鎖定時，長軌條內(nèi)就存在了初始縱向力。

2.在無縫線路的運(yùn)營過程中，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、加速等縱向力作用下而造成的鋼軌爬行，將會產(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，其縱向力將無法恢復(fù)正常；有些線路作業(yè)不當(dāng)，會導(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，主要指的是長軌條的鎖定軌溫，它決定著整根長軌條的溫度力水平。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。因而對整根長軌條來說，存在著一個平均鎖定軌溫，即長軌條平均溫度力為零時的軌溫。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，對平均鎖定軌溫幾無影響，所以平均鎖定軌溫基本上是個常量。由測試得知，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，長軌條實(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。長鋼軌運(yùn)至工地，卸車時軌溫一般并非鎖定軌溫，工地焊接聯(lián)合接頭時又無溫度限制，當(dāng)將長達(dá)1 000 m的長軌條撥入線路時，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)時鋼軌處于受拉狀態(tài)，總是力圖縮短，進(jìn)行整段作業(yè)時，必然要擾動道床，使道床阻力大幅降低，還有扣件的松動，這都可能引起鋼軌大量收縮。其影響范圍有時可達(dá)300 m～400 m，局部鎖定軌溫下降可達(dá)30 ℃以上。經(jīng)過一段時間軌溫回升后，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)?，也都會?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，但固定區(qū)鋼軌不能伸長，這種碾長效應(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.無縫線路的長軌條，必須在設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍內(nèi)牢固鎖定，如有變動，必須適時放散應(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，應(yīng)及時按規(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)軌溫超過鎖定軌溫的差值，大于規(guī)定的容許限值時，不得進(jìn)行削弱線路阻力的有關(guān)作業(yè)。

6.在無縫線路伸縮區(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)，對有關(guān)作業(yè)規(guī)定從嚴(yán)掌握，對線路狀態(tài)加強(qiáng)檢測。

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，扭力矩要保持在80 N·m～150 N·m，扣件不良率不得超過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直尺測量，超過0.5 mm時要及時整修。

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)及時采取措施并匯報(bào)，確保行車安全。

7.要建立無縫線路技術(shù)檔案，按一次性鋪設(shè)鎖定的軌條長度為管理單元建檔。要及時、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，臨時補(bǔ)修作業(yè)一撬一清和作業(yè)前、作業(yè)中、作業(yè)后測量軌溫制度，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)動用，應(yīng)及時補(bǔ)齊。

10.安排施工計(jì)劃時，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，應(yīng)按照新單元軌條情況重新布置位移觀測樁并做好記錄。

11.無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)，或左右股長軌條的實(shí)際鎖定軌溫相差超過5 ℃。（3）無縫線路的兩相鄰單元軌條的鎖定軌溫差超過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10 ℃。（4）鋪設(shè)或維修作業(yè)方法不當(dāng)，使長軌條產(chǎn)生不正常的伸縮。（5）固定區(qū)和無縫道岔出現(xiàn)嚴(yán)重的不均勻位移。（6）夏季軌向嚴(yán)重不良，碎彎多。（7）通過測試，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)長軌條時，拉伸不到位或拉伸不均勻。

六、實(shí)際鎖定軌溫的監(jiān)控

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

2.位移觀測儀。在長軌條鋪設(shè)前，預(yù)先埋設(shè)好位移觀測儀，當(dāng)鋼軌鎖定時，立即將位移觀測片膠粘在位移觀測儀的對應(yīng)位置鋼軌外側(cè)軌腰處，通過位移觀測儀觀測位移觀測片的移動量得出鋼軌的位移量。

七、結(jié)束語

無縫線路與傳統(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)確無誤的把握好施工鎖定軌溫，持之以恒的精密監(jiān)測實(shí)際鎖定軌溫，是無縫線路施工、運(yùn)營安全的重要保證。