無縫線路大修施工防脹方法的探索與實踐

劉玉浩 嵇 民 王光伍（濟南鐵路局濟南工務機械段，山東 濟南 250002）

無縫線路大修施工防脹方法的探索與實踐

劉玉浩 嵇 民 王光伍
（濟南鐵路局濟南工務機械段，山東 濟南 250002）

摘 要：當無縫鐵軌受熱膨脹后，火車在軌道上疾速行駛時會存在嚴重的安全隱患。濟南至青島的膠濟鐵路近一時期出現的若干次鐵軌膨脹的情況看，總結軌道因受熱而形變的總體表現情況，關注遠距離鐵軌內熱應力的改變，精確選定檢修動車軌道開始之前實施無縫軌道內溫變應力消釋時間點，上調對遠距離鐵軌設定的允許溫度上限，實現嚴格地在溫度范圍內運行，不但延長了安全運行周期，而且減少了檢修投入。

關鍵詞：無縫軌道；抑制脹軌；施工；應對措施

當無縫軌道受熱發生膨脹時，疾駛于線路上的列車是存在極大安全隱患的。因為在無縫軌道檢修時要做鋼軌基礎的清篩、抬道、更換軌枕作業，極大地降低了鋼軌連接處的運行阻力、連接件的緊固力和鋼軌基礎的三維方向位移抑制力，還有鋼軌框架支撐性狀即熱應力等穩固鐵軌所需要的力學要素。當鋼軌內由各項抵制力所形成的合力達不到可以克服軌道因受熱而產生的熱效應反作用力時，軌道的穩定勢態就要被打破，從而出現膨脹、變形等受損結果。

2001年到濟南至青島的膠濟鐵路區間實施無縫軌道檢修過程至今，已出現過多次鋼軌受熱膨脹鐵道線跑偏的情況。2001年4月11日下午一點及四點，在檢修一段區間時，先后出現了兩次軌道膨脹情況，其中產生橫向移動35mm，檢修好后試車緩行，以時速十五公里駛過。2002年4月15日下午兩點在另一區間亦又出現軌道受熱膨脹現象，造成軌道路線大幅度偏移，致使162次直快客車被迫意外停車一個小時。2003年8月27日十點四十分第三區間再次出現軌道受熱跑偏脫離原方向，運料列車經由此處發生脫軌，被迫意外停車一小時三十九分鐘，險些釀成惡性事故。

1 軌道穩定要素與鋼軌溫度變化的關聯影響

擬定檢修路段無縫軌道額定溫度T比本地中間軌道溫度稍高一些，允許設定軌道溫度范圍是T鎖的正負五度范圍。擬定軌道溫度最大升高、降低改變量是max△T升、max△T降，真實的最大軌道溫度升高、降低改變范圍是△T升及△T降。

依據查文獻可知山東地區最高氣溫是四十點四度，最高軌道溫度（Tmax）取定正二十攝氏度；當地最低氣溫是負六點六攝氏度，那么

Tmax=40.4+20=60.4℃；Tmin=-6.6℃；

通過運算可知，最大軌道升溫為37.4℃度，最大軌道降溫是39.6℃，也就是說每米五十公斤無縫軌道中，當連接口抵抗力、軌道基礎抑制力及鋼軌固定架定性程度符合設定規范，當最高溫度升高37.4℃時，軌道可以維持平穩，不可能發生鋼軌受熱膨脹而變形的結果。當最大限度降溫39.6℃時，也不可能產生軌道縫隙增加，鐵軌斷裂、焊口縫隙加大及其它連接件損壞的后果。

2 鋼軌膨脹致因探析

針對發生問題路段進行研究，出現軌道膨脹的根本致因，是因為沒有及時做到熱應力消除，增長額定軌道溫度上限，相關檢修過程致使跨越額定軌道溫度10℃以上，它們的共同特點都是減弱了軌道阻力，實際情況是：首先是清篩沒有充分填充基礎石碴，鐵軌膨脹處軌枕以外基礎部分寬度低于300mm，使基礎橫向固定力降低。其次是連接口抗扭力矩偏小，尚不足900N·m，導致連接口的控制力下降。再者就是緊固部件扭力矩基本都不足于100N·m，使鐵軌固定架定型扭矩降低。

軌道基礎相關檢修過程導致鋼軌原來所處狀況失去平衡，其基礎橫向固定力降低，鐵軌發生橫向變形位移，穩固性嚴重缺失。依據撿測結果可知，鋼軌基礎經過破底清篩過程以后，它的橫向固定力數值減低接近70%，檢修完成后過一個星期的時間也只能恢復到過去的一半狀態。

在設定軌道溫度比中間軌道溫度高的無縫隙鋼軌上，炎熱季節時，在穩固區與變形區的連接點周圍，會有額度很高的熱應力聚集點。此種狀況也會損害鋼軌的平穩性能。

在前述若干項不利情況同時發生并產生作用時，它們的綜合效果就會造成鋼軌膨脹跑偏。

3預防膨脹措施

鐵路檢修防范鋼軌膨脹的重要內容，是要精準調控遠距離軌道內部的熱應力和額定軌道溫度的改變，并且還包括大修工作開始前無縫軌道內所存的應力消除，此內容對于提升遠距離鋼軌額定軌道溫度，始終在允許范圍內運行，確保列車運行安全、減少檢修費用投入產生相當有利的效果。

本著研究氣溫對軌溫的作用效果及影響趨勢的目的，掌控無縫軌道清篩之前內應力消除的時間節點，在濟南至青島的膠濟鐵路的檢修過程中，把當地一年之中的氣溫走勢、軌道溫度改變情況描成坐標圖，見圖1。

圖1 氣溫與軌溫變化圖

由圖1能夠看出，山東北部地區4月到10月軌道平均溫度均在40℃之上，期間最高能夠突破50℃略高，10月15日以后可持續減低到35℃以下。

鑒于檢修時期出現的若干次鐵路軌道受熱膨脹過程均在4月

其間將山東北部區域四月份某一天日光照射的溫度和鐵軌溫度變化趨勢做了關聯記錄，通過觀察記錄能夠看出：上午十一點半到下午五點，軌道溫度都高于40℃，中午十二點到下午四點半是軌道溫度最高階段，極可能發生軌道熱脹的時間點是下午兩點，此時期和前面所述的三次軌道受熱變形、脫線的時間點恰好吻合。

結語

自2004年到現在，先后在濟南至青島，濟南至徐州，濟南至德州等幾條鐵路線進行無縫軌道檢修，實現清篩施工工程近525km，在高溫酷暑的氣候條件下實施檢修工程，一直沒有出現軌道受熱膨脹、變形脫線情況，保證了鐵路施工和列車運行的穩定高效。而且無縫軌道遠距離鐵軌的依溫改變存在其客觀必然性，其緊密關聯著大氣溫度，而且受氣候影響改變很多，其結構內熱應力同時由氣溫及軌道固定力所控制，而軌道本身固定力又被作業施工及部件材質所決定，所以，一定要提高業務素質，嚴守操作規程，科學化施工，才能消除不利干擾，實現理想運行。

參考文獻

[1] 龔文林.無縫線路大修施工防脹方法的探索與實踐[J].鐵道技術監督， 2003 （02）：22-24.

中圖分類號：U213

文獻標識碼：A