高速铁路与胶接绝缘接头鲁恩斌

1、高速铁路跨区间无缝线路胶接绝缘接头的探讨 鲁恩斌摘要：通过高速铁路跨区间无缝线路提高了轨道结构强度，优化了行车条件，改善了线路工况的描述，实践经验确认钢轨焊接质量的提高和ZPW-2000无绝缘轨道电路的应用，胶接绝缘接头的成功，可动心轨道岔的研制，是跨区间无缝线路的根本保证，介绍胶接绝缘接头种类、组成和作用，并对两种钢轨胶接绝缘接头进行了工艺性能 分析比较，指出绝缘接头是线路的最薄弱环节，是制约行车安全的敏感区域，胶接 绝缘接头电绝缘性能不良会导致站内轨道电路红光带而造成的行车事故，打乱高速铁路的运输秩序，分析了电绝缘性能不良的原因和存在不足，提出了相应的措施和建议，明确了胶接绝缘接头电绝缘性

2、能不良故障的应急处理方法。关键词：高速铁路胶接绝缘探讨High-speed railway between CWR explore key technologies glued insulated jointsLuenbinAbstract : Throughthe high-speedrailwaybetween CWR trackimprovedstructuralstrength,optimizing thedrivingconditions, improvedworkingconditionsdescribed in the line, practical experience and

3、 improve the quality of rail welding ZPW-2000 has no application jointless track circuits, glued insulated joints the success of the development can turnout is the fundamental guarantee for seamless cross between lines, introduction glued insulated joint type, composition and role, and two insulated

4、 rail joints were glued process performance analysis and comparison, noting insulation joints are the weakest link in the line, restricting traffic safety sensitive areas, glued insulated joints can lead to poor electrical insulation properties within the station track circuit red tape caused by tra

5、ffic accidents, disrupting the order of the high-speed rail transport, and analyzes the electrical insulation the reason for the poor performance deficiencies and proposed appropriate measures and proposals, clear glued insulated joints electrical insulation properties Troubleemergencytreatment.Key

6、words : High-speed rail Glued insulation Probe跨区间无缝线路是同高速铁路、 重载相适应的轨道结构，由于彻底实现了线路的无缝化， 提高了轨道结构强度，优化了行车条件，改善了线路工况，减少了养护维修材料和劳力消耗， 突出了无缝线路的优越性，已成为了我国铁路线路特别是高速铁路的主要发展方向。一、跨区间无缝线路.概况无缝线路是轨道结构技术进步的重要标志，是实现轨道结构现代化的最佳选择。超长无缝线路有两种结构型式：一种为区间无缝线路；一种为跨区间无缝线路。区间无缝线路是指 长轨条不跨越车站只跨越闭塞分区的无缝线路；跨区间无缝线路系指轨条长度跨越车站并与道岔焊

7、联的无缝线路。钢轨焊接质量的提高和 ZPW-20006绝缘轨道电路的应用区间无缝线路的保证，胶接绝缘接头的成功，可动心轨道岔的研制是车站无缝线路的保证。大量的实践经验，认为钢轨焊接质量的提高和ZPW-20006绝缘轨道电路的应用，胶接绝缘接头的成功，可动心轨道岔的研制，是跨区间无缝线路的根本保证。.优点一是提高轨道结构强度。由于跨区间无缝线路轨条长度贯通区间，并与车站道岔焊联，取消或减少了缓冲区，最大限度地消除了作为轨道薄弱环节的钢轨接头，减少了钢轨接头病害的发生和发展，同时又推动了无缝道岔技术的开发应用，从而全面提高了轨道的整体结构强度和平顺性。二是优化行车条件。大量消除了普通钢轨接头，尤其

8、是道岔的无缝化，进一步优化了列 车运行的工况。三是改善无缝线路工况。由于跨区间无缝线路的长轨条在相当长距离内，没有伸缩区和缓冲区，轨条之间可以直接传递纵向力和位移，因此伸缩区和缓冲区的缺点自然不复存在。高铁跨区间无缝线路广泛应用得益于关键技术胶接绝缘接头成功应用，得益于钢轨胶接绝缘接头质量的提高和快速发展与高强度、高韧性的胶接绝缘接头的研制成功密切相关。二、胶接绝缘接头.种类钢轨胶接绝缘接头一般使用两种钢轨胶接绝缘接头。一种是厂制热胶钢轨绝缘接头，厂制热胶钢轨绝缘接头具有强度高、绝缘性能可靠以及使用寿命长的特点；另一种是现场胶粘常温固化胶钢轨绝缘接头， 现场胶粘常温固化胶钢轨绝缘接头运输制作方

9、便，成本费用较低。.组成与作用厂制胶接绝缘接头：在工厂内采用加温(或常温)、加以的胶接工艺，将两根钢轨与 夹板、绝缘槽板(或绝缘布与胶粘剂)、绝缘端板、绝缘套管、高强度螺栓粘结并紧固而成的绝缘接头。现场胶接绝缘接头：在施工现场，用胶粘剂将胶接绝缘夹板与钢轨粘结，并采用高 强度螺栓紧固的钢轨接头。钢轨胶接绝缘接头实现站区轨道电路的有效划分、完全约束长钢轨的轴向温度力、提供道岔区段温度力的传递，能降低轮轨冲击力， 提高钢轨使用寿命和列车运行速度，同时还能有效控制轨道交通的噪声。.工艺分析钢轨胶接绝缘接头产品质量的优劣， 除受胶粘材料本身的影响外， 还受生产工艺的影响。 通过两种钢轨胶接绝缘接头材料

10、和产品的技术性能比较，明显看出热胶接头的技术性能高于常温固化胶接头。(1)粘接面的处理。粘接产品的表面处理极为重要，油污、锈蚀甚至氧化膜的存在均影 响胶粘剂的湿润、流变、扩散和渗透，最终影响粘接效果。热胶采取工厂化生产，具备实施 钢轨、夹板洁净处理的设备和作业条件，用喷砂机喷砂可以将工件 100%的粘接面打磨光亮、 洁净。常温固化胶接是采取现场粘接，只能靠人工用手砂轮或纱布等手工工具进行打磨，难以将粘接面的锈蚀、油污等打磨干净。此外露天作业条件恶劣，存在风沙、雨水、灰尘污染。(2)加热、保温的调控。热胶接头工厂化生产采用自动控温设备，加热速率可调、温度 恒定、分布均匀。而常温固化胶接头，在现场

11、只能采用简易的火焰加热，热分布不均匀，无 温度定量检测控制手段，保温工艺难以实现，保温时间难以保证，有时胶粘剂未充分固化， 就不得不开通线路，影响胶粘接头的剪切强度和粘接韧性。(3)人为因素。热胶接头工厂化生产是有固定工序、固定工人的标准化生产，每一工序 均按规定工艺参数在可控条件下完成，因此生产效率高、质量稳定。而现场胶接是线路维修作业中一项临时性任务，作业人员不固定，工艺执行受环境和人为因素的影响突出，质量不稳定。三、问题提出2014年10月29日，汉宜客专荆州站 20DG 6-18DG同时红光带，影响D5704 D5878次列车。 原因是6-18DG 20DGg线胶接式绝缘接头绝缘不良，

12、更换恢复。绝缘接头是线路的最薄弱环节，也是工电结合的主要部位，更是制约行车安全的敏感区域，胶接绝缘接头电绝缘性能不良会导致站内轨道电路红光带而造成的行车事故，打乱高速铁路的运输秩序。四、存在问题.电绝缘性能不良造成导致站内轨道电路红光带的胶接绝缘接头电绝缘性能不良原因有：生产工艺(1)合成胶泥封缝不严，涂抹不匀，形成空隙，雨水或湿气进入夹板内部。(2)合成胶泥用量不足，使夹板与轨腹形成空隙，导致雨水或湿气进入夹板内部。(3)钢轨打磨不合格也会引起胶接不良，胶接强度不够。(4)安装时未用拉伸器，使轨缝和绝缘塞片未挤紧，导致雨水进入。(5)不正确的钢轨孔，强行穿进螺栓，导致绝缘小套管被挤碎，绝缘失

13、效。(6)合成胶泥涂抹在鱼尾板上，安装鱼尾板和两次紧固螺栓未在合成胶泥固化时间内 完成。安装侵害(1)扣件安装问题。扣件同时与钢轨、绝缘夹板相碰。(2)不合格的引接线安装。引接线与绝缘夹板相碰。(3)曲磨轨处钢轨因侧磨造成钢轨面包死夹板现象比较突出。存在“电压击穿”和“电流拉弧灼伤”。高速铁路车站多次出现电气化牵引电流回流造成机械绝缘节烧损及钢轨灼伤的现象，给正常的运输造成了不利影响， 引起行业运营主管部门的高度重视。 基于研究的结果，对牵引 电流烧损、灼伤绝缘节和钢轨的情况进行分类，提出“电压击穿”和“电流拉弧灼伤”2种典型损伤类型。(1)电压击穿胶接绝缘接头，损伤轨旁设备和人身伤害。未设置

14、冗余的回流通道故障 后，列车失去接地，车体对地将可能出现高压，危及上下车的人员人身安全，高压对连接在 钢轨上的所有绝缘构成威胁，包括轨端绝缘、转辙机绝缘、钢轨对地绝缘、轨道变压器的对地绝缘，且此时该绝缘承受的电压达到25000V,会出现击穿薄弱环节，形成泄流。(2)电流拉弧灼伤损伤钢轨。拉弧的高温会导致绝缘节碳化引起绝缘破损，更严重的 是可能使钢轨接头处的机械性能发生变化，对行车造成安全隐患。.标准与测试方法缺失铁路钢轨胶接绝缘接头技术条件(TB/T2975-2010 )适用于250km/h及以下铁路，300km/h (如：京广高铁)无标准。铁路信号维护规则(铁运2008142号)与铁路钢轨胶

15、接绝缘接头技术条件 (TB/T2975-2010 )标准不一致。铁路钢轨胶接绝缘接头技术条件(TB/T2975-2010 )之7.2明确电绝缘性能和绝缘性能试验规定：1)厂制绝缘接头标准在干燥和潮湿两种状态均达到规定，为合格。干燥状态：电阻值大于10兆欧，潮湿状态：电阻值大于1000欧。2)厂制绝缘接头绝缘性能试验干燥状态下：用500V兆欧表测量两钢轨间以及钢轨与夹板间的电阻值。潮湿状态下：在绝缘端板处浇水 2L,1-2min间用不低于10V的万用表测量两钢轨间以及 钢轨与夹板间的电阻值。铁路信号维护规则(铁运 2008142号)之明确规定胶接式绝缘接头的绝缘电阻值应大于1兆欧。铁路钢轨胶接绝

16、缘接头技术条件(TB/T2975-2010 )没有明确规定胶接绝缘接头现场施工电绝缘性能标准、绝缘性能试验方法。运营状态的电绝缘性能检验标准无规范性的规定，工务和电务部门为判定线路上钢 轨胶接绝缘接头的电绝缘性能产生分歧。钢轨绝缘接头在使用过程中，电务部门经常对其进行绝缘性能检查，电化区段，钢轨绝缘接头的电性能是动态的，一旦测得绝缘性能波动较大，电务部门会向工务部门提出进行更换要求，更换一个钢轨绝缘接头直接成本近数千元，一旦误判，给工务部门带来的损失很大，直接加大了工务养护维修成本，测试判断认定特别是动态性能，是工电结合部的难点。五、措施和建议.严格按照供应商提供的操作手册和技术条件进行作业，

17、提高胶接绝缘接头的整体剪切强度和电气绝缘性能。.消除扣件及引接线的安装侵害，加强接头处养护，以避免列车对接头冲击过大。.应避免撞击绝缘接头部位，防止破坏绝缘层，造成绝缘性能失效，现场制作常温固化胶钢轨绝缘接头应避免绝缘套管损坏。.加强曲磨轨侧磨严重处所检查，及时清除接头钢轨肥边。.明确规定胶接绝缘接头现场施工的电绝缘性能标准、绝缘性能试验方法和250km/h以上铁路的技术条件。尽快制订运营状态钢轨胶接绝缘接头的电绝缘性能检验标准，充分掌握轨道胶接绝缘接头上道后的电绝缘性能动态规律，做好轨道胶接绝缘的上道施工和日常养护维修管理，规范施工安装程序和检查测试方法，明确管理职责，落实结合部分工。研究开

18、发满足250km/ h以上线路使用的胶接绝缘接头， 适应250km/ h以上高速铁路建设 需求。.合理设计胶绝缘接头，应能满足如下几个要求：(1)在接头范围内，钢轨应能象其它部位一样，承受列车通过时作用在其上的垂直冲击 和横向冲击。也就是在荷载作用下，接头范围内钢轨绕曲的形状和大小与其它部位相同。(2)在温度力的作用下，胶接接头的轨缝没有变化，或变形控制在允许的微变形之内， 接头能够可靠传温度力。(3)胶接接头必须可靠绝缘和耐高压，能够满足轨道电路在接头处的绝缘需要和抗电气 化区段高压回流引起的击穿。.加强对钢轨胶接绝缘接头的维护，应采取如下措施：(1)绝缘端板处破裂或两端钢轨轨头经车轮碾压后

19、出现肥边的绝缘接头应打磨、切除 轨端肥边并将轨头部位再倒棱。(2)检查轨头上颗、下颗、夹板端部是否积存污物，若出现积存污物应及时清除干净， 避免污物侵蚀破坏绝缘胶层。(3)定期检查钢轨对钢轨、钢轨对夹板的绝缘性能，加强检测测试。电阻测量应进行3次：第1次为螺栓全部安装完毕，第2次为复拧前，第3次为复拧后。.减少“电压击穿”和“电流拉弧灼伤”影响。设计单位优化设计设置车站牵引回流断点，保障牵引回流流畅。具体技术要求如下：(1)车站的扼流变压器、 横向连接线及吸上线的设置应满足回流通畅的要求，尽量减少牵引回流的切断点，在保证轨道电路正常工作的情况下，在绝缘节处应以扼流变压器中间连接板的方式沟通牵引

20、回流。(2)车站咽喉区梯形道岔处的绝缘节不要设置牵引回流切断点，应在梯形遒岔上的绝缘节两端设置扼流变压器，导通牵引电流回路。(3)牵引回流切断点尽量设置在钢轨中牵引回流较小的位置，应将牵引回流的断点由发车进路移设至正向接车进路。六、应急处理：胶接绝缘接头故障、电绝缘性能不良的应急处理方法：.当胶接绝缘接头拉开离缝时，应立即拧紧胶接绝缘接头两侧各50m线路的扣件，并尽快安排临时处理或直接进行永久处理。.当工、电双方共同确认胶接绝缘接头失效时，可先插入一根备用的胶接绝缘钢轨进行 临时处理：无备用胶接绝缘钢轨时，安装普通绝缘材料，用夹板联结进行临时处理。.经临时处理之后，应尽快用长一级的胶接绝缘钢轨

21、进行永久处理。参考文献：1TB/T2975-2010,铁路钢轨胶接绝缘接头技术条件S.TB/T2975-2010,Specification for bonded insulated rai joints used on railwayS.2铁运【2008】142号，铁路信号维护规则技术标准S.China Railway Corporation Transport Bureau 【2008】142 号, Railway signal maintenance rules Technology standard S.3中国铁路总公司.高速铁路信号系统M.北京：中国铁道出版社，2013.China

22、Railway Corporation.High-speed railway signaling systemM.Beijing: ChinaRailway Press,2013.4中国铁路总公司.ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞系统 M.北京：中国铁道出版社， 2013.China Railway Corporation.Non-Insulated ZPW-2000AFrequency Shift Automatic Block System M.Beijing: China Railway Press,2013.5运电高信电20131534号，关于开展高铁信号工程重点整治工作的通知S.High power electric transportation letter20131534 号,Notification regarding the development of high-speed railway signal engineering focus remediation workS.6铁运【2006