无缝线路及施工

无缝线路施工CWRTRACKContinuousWeldedRailTrack2023/2/42荷载特点：P1：高频瞬时冲击荷载P2：低频准静态荷载其中P1力作用时间短，仅对钢轨头部起破坏作用；P2力持续时间长，对钢轨、轨枕、道床、路基都有破坏作用。2023/2/43接头病害钢轨打塌、剥离掉块钢轨轨腰螺栓孔裂纹夹板断裂轨枕砸碎道床板结，翻浆冒泥将每根12.5m或25m长的钢轨联结成轨道，很显然每隔12.5m或25m就会有一个接头。接头之间还有一道轨缝，大约为6mm。留轨缝的道理很简单，是为了防止钢轨在热胀冷缩时产生的温度力。钢轨温度每改变1℃，每根钢轨就会承受1.645吨的压力或拉力。轨温变化幅度为50℃时，一根钢轨则要承受高达82.25吨的压力或拉力。如此巨大的力足以将钢轨顶得歪七八扭，造成轨道不平顺，影响列车快速安全运行。轨缝使热胀的问题解决了，但是另一个问题又出现了：这道不起眼的轨缝不但使列车在运行时产生令人讨厌的“咔哒咔哒”声，更重要的是造成车轮与钢轨的撞击，对二者尤其是车轮的损害相当大，缩短了车轮的使用寿命。最好的办法是消灭接头，这就是“无缝线路”。所谓“无缝线路”，就是把不钻孔、不淬火的25m长的钢轨，在基地工厂用气压焊或接触焊的办法，焊成200m到500m的长轨，然后运到铺轨地点，再焊接成1000m到2000m的长度，铺到线路上就成为一段无缝线路。如果没有加工、运输、施工上的困难，从理论上讲，“无缝线路”可以无限长。钢轨的温度力也同样如此，它不可能消失，是人们在铁路线上采用强大的线路阻力来锁定轨道，限制了钢轨的自由伸缩。在我国是采用高强螺栓、扣板式扣件或弹条扣件等对钢轨进行约束。实验表明，直径24mm的高强螺栓，六孔夹板接头可提供40至60吨的纵向阻力。弹条扣件每根轨枕可提供1.6吨的纵向阻力。由于无缝线路中钢轨所承受的温度力的大小和轨温的变化有直接关系，所以我们锁定钢轨时必须正确、合理地选定锁定轨温，以保证无缝线路钢轨冬天不被拉断，夏天不致胀轨跑道，危及行车安全。就北京地区来说，最高轨温为摄氏62.2℃，最低轨温为零下22℃度，中间轨温为19.9℃。根据无缝线路强度和稳定性计算得出的结果，北京地区最佳锁定轨温为24℃，实际允许锁定轨温为19℃~29℃。无缝线路是铁路轨道现代化的重要内容，经济效益显著。据有关部门方面统计，与普通线路相比，无缝线路至少能节省15%的经常维修费用，延长25%的钢轨使用寿命。此外，无缝线路还具有减少行车阻力、降低行车振动及噪声等优点。温度应力及温度力钢轨热胀冷缩，在无缝线路上，焊接长钢轨每单位长度的自由伸缩量等线膨胀系数及轨温变化幅度的乘积。焊接长钢轨一经“锁定”，自由伸缩就受到两端接头阻力及沿线道床阻力的抵抗而不能实现或不能全部实现。夏季轨温升高，钢轨势必伸长，但因不能实现而转化为压应变，在钢轨内部产生压应力。冬季轨温降低，钢轨势必缩短，但因不能实现而转化为拉应变，在钢轨内部产生拉应力。这种因轨温变化而引起的应力称温度应力，而作用于钢轨截面上的力称温度力。铺轨轨温及锁定轨温最适宜于铺设焊接长钢轨的轨温称铺轨轨温。因为在铺轨过程中，轨温可能有波动，所以确定铺轨轨温时，容许有一个上下波动范围。锁定轨温,也称无应力轨温,是在焊接长钢轨铺设完毕，上紧扣件，装好防爬设备及接头夹板时的轨温。它必须在铺轨轨温的容许波动范围内。锁定轨温一般应略高于当地最高轨温与最低轨温的平均值，防止酷暑季节钢轨温度压力过大，从而减少无缝线路胀轨跑道的潜在危险。当地最高轨温一般要高出最高气温20C，而最低轨温则大致与最低气温相等。锁定轨温是计算轨温变化幅度的依据，必须详实记录，妥善保存，如因线路作业引起变化，应及时更正。无缝线路的类型分为温度应力式和放散温度应力式两类，温度应力式为无缝线路的基本结构型式。温度应力式无缝线路包括伸缩区、固定区和缓冲区三部分。伸缩区长度根据计算确定，一般为50～100m。固定区长度根据线路及施工条件确定，最短不得短于50m。缓冲区一般由2～4对标准轨或厂制缩短轨组成，有绝缘接头时为4对，采用胶结绝缘接头时为3对或5对。放散温度应力式无缝线路分自动放散式和定期放散式两种。定期放散式无缝线路每年春秋季节适当温度下，更换不同长度的缓冲区钢轨，调节钢轨温度应力。其结构型式与温度应力式相同。在温差较大的地区和特大桥梁上，为了消除和减少钢轨温度力对钢梁伸缩的影响，采用自动放散温度应力式无缝线路。自动放散温度应力式无缝线路是在焊接长钢轨间，设置桥用钢轨伸缩调节器，用以释放温度力。2023/2/411一、焊接长钢轨线路的发展最早发展的是德国减少接头病害与维修节约能量延长轨道寿命2023/2/412二、无缝线路的类型1、按处理温度应力的方式分：1）温度应力式无缝线路：长轨条+两端标准轨2）放散应力式无缝线路：2、按长轨条长度分：1）普通无缝线路：温度应力式（有缓冲区）2）超长无缝线路：跨区间无缝线路2023/2/4133.无缝线路的技术经济效果无缝线路可延长钢轨使用寿命:40%无缝线路可减少养护维修劳力和材料无缝线路可减少列车运行能耗铺设无缝线路的附加费用较少2023/2/414

4.无缝线路关键技术的发展趋势跨区间无缝线路钢轨的强韧化钢轨焊接是无缝线路的关键技术钢轨胶接绝缘接头也是铺设跨区间无缝线路的关键技术之一区间线路长钢轨与道岔相的焊联问题

2023/2/416无缝线路温度力计算一、温度力计算温度力：由于温度变化，伸缩受到限制而转化为温度力，作用在钢轨纵向上。2023/2/417钢轨温度应力与温度力2023/2/418轨温与气温的关系2023/2/419中间轨温零应力轨温，又称锁定轨温使钢轨内温度应力为0的轨温现场叫锁定轨温：长轨条始终点落槽的平均轨温s-stress，f-free2023/2/420设计锁定轨温，用表示。

线路《维修规则》规定：

2023/2/421无缝线路纵向阻力接头阻力扣件阻力道床阻力2023/2/422接头阻力由钢轨与夹板之间的摩擦阻力提供2023/2/423接头阻力的特点：接头阻力是摩擦力，只有存在相对运动或相对运动趋势时，才产生；钢轨首先要克服接头阻力，然后才能伸长或缩短；钢轨从伸长转入缩短或从缩短转入伸长状态要克服两倍接头阻力。2023/2/424扣件阻力由钢轨和扣件之间的摩擦力提供是指扣件和防爬器提抗钢轨沿轨枕纵向移动的阻力要求中间扣件阻力大于道床阻力，否则装防爬器2023/2/425道床纵向阻力道床阻止轨排纵向移动的阻力；由轨枕底部、轨枕侧面的摩擦力以及枕木道碴盒内道碴抗剪力组成。以轨枕位移小于2mm为依据。起道是将线路低洼处所起高，以找平轨面、改善道床弹性。起道分重起和全起两种，是养路工作中技术要求较高的作业。起道一般由三人互相配合作业，一人看道、量水平、一人抬道，另一人打塞。每次起道长度，应根据列车间隔时分确定，要求在列车到来前，能完成起道地段的捣固和顺撬。轨道动力稳定车是线路修理、提速改造和新线建设作业机组中重要的配套设备。该机通过两套激振装置，强迫道床及轨排产生横向水平振动，并向道床传递垂直静压力，使道碴流动重新排列，互相填充达到密实，实现轨道在振动状态下有控制地均匀下沉而不改变线路原有的几何形状和精度，以提高作业线路的纵横向阻力和道床的整体稳定性，可以有效降低线路维修作业后列车限速运行的限定条件。机组采用单枕连续法作业,是长钢轨铺设和轨枕布设一体机型式，整机由履带式长钢轨拖拉机、作业车、辅助动力车、枕轨运输车组、车载龙门吊及其动力系统、电气控制系统、液压系统等几部分组成。