淺談無縫線路鎖定軌溫管理

單雪凌

摘 要 無縫線路是軌道結構的一大變革，它以無可爭議的優越性得到各國鐵路的承認。我局各主要營業線也實現了無縫化，但是經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數據不準確等現象。本文通過理論分析，對照現場實際的方法，提出改進措施。

關鍵詞 無縫線路 鎖定軌溫 管理

各國鐵路鋪設無縫線路的實踐經驗證明，無縫線路必須嚴格執行鎖定軌溫管理，才能保證無縫線路優越性的充分發揮。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，會誘發軌道失穩，影響行車安全。

一、鋪設無縫線路的意義

在普通線路上，鋼軌接頭是軌道的薄弱環節之一，列車通過時發生沖擊和振動，沖擊力最大可達非接頭區3倍以上。接頭沖擊力影響行車的平穩和旅客的舒適，并促使道床破壞、線路狀態惡化、鋼軌及聯結零件的使用壽命縮短、維修費用增加。無縫線路由于消滅了大量的接頭，因而具有行車平穩、旅客舒適，減少機車車輛和軌道維修費，延長使用壽命等優點。

二、無縫線路鎖定軌溫

無縫線路被鎖定的長軌條，其溫度應力熱脹冷縮，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力軌溫。鎖定軌溫是指在鋪設施工時，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，此時的鋼軌溫度應力應為零，所以鎖定軌溫也就自然等于零應力軌溫。鎖定軌溫是決定鋼軌溫度應力水平的基準，是無縫線路最重要的技術參數。在無縫線路的設計、施工及運營的不同階段，鎖定軌溫具有不同的含義。

1.設計鎖定軌溫。設計鎖定軌溫也稱中和軌溫。根據當地氣象資料及線路結構的具體條件，通過軌道強度檢算和穩定性檢算，再綜合現場施工的實際情況而確定的鎖定軌溫就是設計鎖定軌溫。

2.施工鎖定軌溫。施工鎖定軌溫是指無縫線路長軌條現場鋪設施工時的軌溫。在實際施工中一段長軌條現場鋪設施工時的鎖定軌溫。在實際施工中一段長軌條的鋪設鎖定需要一定的時間，因此在鋪設實踐中規定，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.實際鎖定軌溫。無縫線路鋪設完成交付運營后，其鎖定軌溫不是一成不變的，而是時刻發生變化的。在無縫線路運營過程中，實際測量所得長軌條處于零應力狀態的軌溫，稱為無縫線路的實際鎖定軌溫。

三、鎖定軌溫不準確的原因分析

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，在鋪設施工時很難做到使整根長軌條處于自由伸縮狀態，從而使長軌條初始縱向力為零。因此，在施工鎖定時，長軌條內就存在了初始縱向力。

2.在無縫線路的運營過程中，鋼軌的縱向力還經常因各種外部作用而發生變化。這類縱向力的變化是在施工之后產生的，雖然不屬于縱向力的初始值，但其性質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，將會產生變形相容的殘余位移和自相平衡的殘余內力；在線路凹形斷面變坡點、道口及橋頭等阻礙鋼軌爬行發展之處，將會形成縱向力的累積和集中，或產生縱向力峰；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時，其縱向力將無法恢復正常；有些線路作業不當，會導致道床阻力降低，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際平均鎖定軌溫高2 ℃～3 ℃；而各截面的鎖定軌溫則是不穩定的，常有變化，其量值有可能與鋪設鎖定軌溫相差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，相應地稱平均鎖定軌溫和截面鎖定軌溫為實際鎖定軌溫。

4.在鋪設時，長軌條實際上并不是處于自由狀態，而是處于受力狀態，即已存在初始縱向力。長鋼軌運至工地，卸車時軌溫一般并非鎖定軌溫，工地焊接聯合接頭時又無溫度限制，當將長達1 000 m的長軌條撥入線路時，由于軌條中部很難伸縮，實際上可能已經積存了5 ℃～6 ℃的初始溫度力。若采用撞軌以強迫長軌縮短合攏等不正確的施工方法，甚至有可能使實際鎖定軌溫比名義鎖定軌溫低10 ℃以上。

5.低溫作業時鋼軌處于受拉狀態，總是力圖縮短，進行整段作業時，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300 m～400 m，局部鎖定軌溫下降可達30 ℃以上。經過一段時間軌溫回升后，由于道床阻力已經恢復，但鋼軌不能恢復原位，從而造成鎖定軌溫下降。另外一些作業，如斷軌再焊工藝不當等，也都會導致鎖定軌溫下降。

6.由于車輪碾壓使軌頭表層產生塑性變形，從而導致鋼軌伸長，但固定區鋼軌不能伸長，這種碾長效應就相當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。其力學實質是滾動的接觸荷載使新鋼軌表層的殘余拉應力轉變為殘余壓應力，最終導致鎖定軌溫的下降。

四、鎖定軌溫管理的基本要求

1.無縫線路的長軌條，必須在設計鎖定軌溫范圍內牢固鎖定，如有變動，必須適時放散應力，在設計鎖定軌溫范圍內重新鎖定。

2.道床橫斷面必須按設計標準經常保持完好。因清篩或其他施工原因導致缺碴時，應及時按規定標準補足、夯實、整形。

3.線路縱平面應經常保持平整圓順，其幾何偏差要經?？刂圃诮洺１ｐB的限值以內。

4.要根據季節性特點、鎖定軌溫情況和線路狀態，制訂維修計劃和組織線路作業。

5.當軌溫超過鎖定軌溫的差值，大于規定的容許限值時，不得進行削弱線路阻力的有關作業。

6.在無縫線路伸縮區與固定區交界處、道口前后、橋頭、曲線頭尾、變坡點、制動地段等容易出現溫度力峰值的處所，尤應注意加強線路結構，對有關作業規定從嚴掌握，對線路狀態加強檢測。

7.要經常注意伸縮區和緩沖區的養護工作。

8.經常保持路基及排水設備處于良好狀態。

五、鎖定軌溫管理必須做到的事項

1.緩沖區接頭螺栓必須使用10.9級螺栓，扭力矩要達到900 N·m，并保持在700 N·m以上。

2.混凝土枕扣件要經常保持緊、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%，且不能連續不良。

3.道床要經常保持豐滿、密實、整齊、排水良好。

4.線路方向要經常保持順直。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定的病害要及時整治。

6.加強巡道工作，根據季節氣候特點，有重點的檢查線路，發現異狀應及時采取措施并匯報，確保行車安全。

7.要建立無縫線路技術檔案，按一次性鋪設鎖定的軌條長度為管理單元建檔。要及時、準確登記脹軌、斷軌、修復、放散、調整、大中修施工等情況，以及線路上進行各種影響無縫線路的施工情況。

8.要嚴格按作業軌溫條件以及各種有關的規章制度作業，嚴格執行維修作業半日一清，臨時補修作業一撬一清和作業前、作業中、作業后測量軌溫制度，確保線路狀態穩固。

9.備齊各種常備材料并保持完好，一經動用，應及時補齊。

10.安排施工計劃時，應以單元軌條為單位做好安排；應力放散改變單元軌條布置時，應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確、均勻，有下列情況之一者，應有計劃地進行應力放散或調整：（1）鎖定軌溫不清楚或不準確。（2）實際鎖定軌溫不在設計鎖定軌溫范圍內，或左右股長軌條的實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 ℃，同一區間內單元軌條的最低、最高鎖定軌溫相差超過10 ℃。（4）鋪設或維修作業方法不當，使長軌條產生不正常的伸縮。（5）固定區和無縫道岔出現嚴重的不均勻位移。（6）夏季軌向嚴重不良，碎彎多。（7）通過測試，發現溫度力分布嚴重不勻。（8）因處理線路故障或施工改變了原鎖定軌溫。（9）低溫鋪設長軌條時，拉伸不到位或拉伸不均勻。

六、實際鎖定軌溫的監控

1.觀測樁法。在長軌條鋪設鎖定前，先預埋好位移觀測樁，當鋼軌就位后，立即在與各對觀測樁相對應的鋼軌上做出標記，作為觀測鋼軌爬行的觀測點。

2.位移觀測儀。在長軌條鋪設前，預先埋設好位移觀測儀，當鋼軌鎖定時，立即將位移觀測片膠粘在位移觀測儀的對應位置鋼軌外側軌腰處，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、結束語

無縫線路與傳統的標準鋼軌線路在受力方面的根本區別就在于，無縫線路鋼軌內部存在有巨大的溫度應力。而鎖定軌溫正是決定無縫線路鋼軌溫度應力及其變化規律的基準，所以正確合理、統籌兼顧地確定好設計鎖定軌溫，準確無誤的把握好施工鎖定軌溫，持之以恒的精密監測實際鎖定軌溫，是無縫線路施工、運營安全的重要保證。