山區(qū)鐵路小曲線半徑地段鋪設溫度應力式無縫線路的探討

張志厚

摘 要：鐵路是我國重要的基礎設施，加快推進鐵路建設對促進我國國民經濟的快速發(fā)展具有重要意義。山區(qū)的鐵路大多是小半徑曲線，在山區(qū)小半徑曲線地段鋪設普通鐵路時，一般在接頭處會使用大量的鋼軌接頭，接頭處的輪軌動力作用大，導致軌道易發(fā)生幾何形變，帶來極大的鐵軌養(yǎng)護維修工作。我國作為一個多山地國家，這一問題更應引起重視。文章對在山區(qū)小半徑曲線地段廣泛使用的無縫線路進行了詳細的闡述，歸納了無縫線路在山區(qū)小半徑曲線地段鋪設的優(yōu)點與鋪設施工方案，并提出了一系列延長無縫線路使用壽命的建議，為無縫線路在山區(qū)小半徑曲線地段的應用及實踐提供參考。

關鍵詞：溫度應力式無縫線路；小曲線半徑；山區(qū)鐵路

1 概述

鐵路是國民經濟大動脈和關鍵基礎設施，加快推進鐵路建設，既利當前，又利長遠，對穩(wěn)增長、調結構、惠民生具有重要意義。我國多山地，山區(qū)的鐵路大多是小半徑曲線，且鐵路的坡度大，途徑隧道多，鐵路的運行環(huán)境相對惡劣。由于山區(qū)小半徑曲線的影響，目前山區(qū)鐵路大都為普通鐵路，并通過大量的鋼軌進行連接接頭。軌道接頭處是整個鐵軌的薄弱部位之一，接頭處的輪軌動力作用大，導致軌道易發(fā)生幾何形變，帶來極大的鐵軌養(yǎng)護維修工作。據統計，普通鐵路的接頭養(yǎng)護工作量約占養(yǎng)護總工作量的40%，接頭維修投入成本約占總維修成本的30%[1]。

2 無縫線路及其在山區(qū)小曲線半徑地段鋪設的優(yōu)勢

山區(qū)小半徑地段鋪設普通鐵路，會造成鐵路的不均勻磨耗、鋼軌傾斜、線路橫移、曲線正矢超限、軌距擴大等現象，不僅大大地制約了列車的行車速度，還帶來了巨大的養(yǎng)護維修工作量與成本。針對山區(qū)小半徑曲線地段鋪設普通鐵路帶來的一系列問題，無縫鐵路應運而生，無縫鐵軌是將標準長度的鋼軌焊接成長軌，并將其鋪設到規(guī)劃好的線路上。目前無縫鐵路因其具有減少行車阻力、降低行車振動及噪聲等優(yōu)點，已經成為坡度較大的山區(qū)小曲線半徑地段鋪設的主要鐵路形式。據統計，我國在近半個世紀里共焊接并鋪設了約4萬多公里的無縫線路，約數千萬個接頭。與普通線路相比，在山區(qū)鐵路小曲線半徑地段鋪設無縫線路，至少可以延長約25%的鋼軌使用壽命，節(jié)省約15%的養(yǎng)護維修費用。因此，在山區(qū)小曲線半徑地段取消鋼軌接頭，改鋪無縫線路，可以減少鐵路的養(yǎng)護維修工作量，節(jié)約鐵軌養(yǎng)護維修成本，提高鐵路工程的經濟盈利，對鐵路建設行業(yè)具有重要意義。

3 山區(qū)鋪設無縫線路的施工方案

山區(qū)鐵路小曲線半徑地段鋪設無縫線路，需要依次完成以下三道工序[2]：

3.1 長鋼軌焊接

無縫鐵軌的鋪設需要將標準長度的鋼軌焊接成長軌，為避免長鋼軌焊接在運輸過程中帶來的運輸距離長、運輸成本大等問題，一般會在山區(qū)鐵路周邊建立臨時的焊接基地，根據無線鐵路鋪設現況與需要，對長鋼軌進行氣壓焊焊接，提供給山區(qū)無縫線路鋪設使用。

3.2 無縫線路鋪設

山區(qū)小曲線半徑地段鋪設無縫線路，首先應該對焊接接頭的外觀進行檢查，并對接頭處有彎曲的鋼軌進行矯正；其次，借助撞軌機、軌道車、滾棒、滾筒等鐵軌鋪設工具，實現直線路段線路的鋪設；最后，在小半徑曲線地段換鋪無縫線路時，需要提前對軌條的長度進行精確測量，根據實際參數等調節(jié)軌節(jié)長度與溫度，實現無縫線路在小半徑曲線地段的鋪設。

3.3 加強鋼軌的磨耗養(yǎng)護

山區(qū)更換磨損鐵軌難度較大、成本較高，也很容易破壞現有軌道的標準結構，因此在無縫線路鋪設后，需要通過調邊、涂油等方式來加強對鋼軌的磨耗養(yǎng)護，盡可能地延長鋼軌的使用壽命，節(jié)約鋼軌的維修、更換成本。

4 山區(qū)鋪設無縫線路的必要措施

無縫鐵軌是將標準長度的鋼軌焊接成長軌，并將其鋪設到規(guī)劃好的線路上。當鋪設地的環(huán)境溫度發(fā)生變化時，由于軌枕等附屬設施的存在，焊接的長軌無法進行自由地熱脹冷縮，從而會在鋼軌的內部形成巨大的應力，將這種由溫度變化產生的應力成為溫度應力。在溫度變化幅度比較大的區(qū)域，這種溫度應力的存在會破壞鋼軌的結構，導致鋼軌的不穩(wěn)定性。在高溫季節(jié)會發(fā)生脹軌現象，甚至發(fā)生鋼軌折斷問題，給鐵路的行車帶來極大的安全隱患。

山區(qū)海拔較高，白天大氣對太陽輻射的削弱少，達到地面的輻射量大，溫度上升快，夜晚由于大氣的保溫作用弱，熱量散失快，溫度下降幅度大，因而山區(qū)的晝夜溫差大，年氣溫變化幅度也較大，導致冬季或夏季無縫線路所承受的溫度拉力或壓力較大，鋼軌折斷或脹軌跑道發(fā)生的機率較大。因此在山區(qū)鋪設無縫線路時，必須采取強度和穩(wěn)定性條件不受破壞的措施。

4.1 加強軌道內部結構

通過對山區(qū)氣候環(huán)境與無縫線路的研究與調整，采取措施提高軌道框架剛度和道床阻力，增大保持鐵軌穩(wěn)定的因素，以平衡高溫季節(jié)時鋼軌內部產生的溫度應力。

4.2 監(jiān)控長軌的溫度

在冬季或夏季，無縫線路所承受的溫度拉力或壓力較大，鋼軌可能會發(fā)生折斷或出現脹軌跑道現象。因此，必須監(jiān)控焊接長軌的實際鎖定軌溫，避免高溫季節(jié)鋼軌內的實際溫度應力超過鋼軌設計的最大容許溫升值。

4.3 重點關注薄弱部位

夏季高溫時，鐵路直線地段中易產生溫度應力峰的處所和半徑較小的曲線段容易發(fā)生脹軌跑道現象。因此在高溫季節(jié)需要集中力量對這些薄弱地段實施重點監(jiān)控，確保行車安全。做到在無縫線路出現脹軌跑道之前，提前主動地對薄弱地段采取有效措施，減少鋼軌內的溫度應力，可有效延長鋼軌的使用壽命，降低鋼軌的維修、更換成本。

5 結束語

我國的地貌類型多山地，在山區(qū)修建的鐵路多為小半徑曲線，小半徑曲線處一般會通過大量的鋼軌進行連接接頭，這會帶來極大的鐵軌養(yǎng)護維修工作。本文在對山區(qū)小半徑曲線地段廣泛使用的無縫線路進行探討的基礎上，分析了無縫線路在山區(qū)小半徑曲線地段鋪設的優(yōu)點，并總結了無縫線路的鋪設施工方案，此外，本文提出了能夠延長無縫線路使用壽命的意見與建議，對無縫線路在山區(qū)小半徑曲線地段的應用及實踐具有參考意義。

參考文獻

[1]呂光棋.山區(qū)鐵路小半徑曲線地段鋪設無縫線路探討[J].鐵道建筑，2004（06）：74-76.

[2]柳海清.山區(qū)鐵路小半徑曲線地段鋪設無縫線路探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2012（04）：120.