無縫線路曲線段換軌施工中鋼軌鋸口的精準設置

胡安平，唐忠富

（1.南寧鐵路局安監室，工程師，廣西 南寧 530029 2.南寧鐵路局桂林工務段，高級工程師，廣西 桂林 541001）

鋼軌接頭是軌道結構的薄弱環節，隨著無縫線路技術的發展和百米標定軌的廣泛應用，接頭數量正逐步減少。但隨著鐵路向高速、重載方向發展，鋼軌接頭病害也日益突出，因此投入的維修費用也逐漸增大。如何有效地貫徹中國鐵路總公司“強基達標、提質增效”的工作思路，在換軌階段有效地控制接頭病害的形成，減少接頭病害對線路及軌枕的破壞作用，是各級線路養修管理人員必須深入思索的問題。本文將探討如何在換軌階段精準設置鋼軌鋸口并減少鋼軌接頭病害的形成，以提升換軌作業質量，確保運輸安全。

1 存在問題

機車車輛的輪對通過接頭時，由于鋼軌接頭存在結構上的不平順，這就導致輪軌之間產生較大的附加動力作用，加速線路狀態的變化，以致形成接頭病害。過大的附加動力作用又促使不平順的發展和附加動力的增長，加速了鋼軌接頭病害的發展。為保持軌道結構彈性均衡，減少接頭附加動力支軌枕的破壞，我國的鋼軌接頭采取懸空式，要求左右兩股鋼軌接頭相互對齊，并處于接頭軌枕中間。為此，《鐵路線路修理規則》第3.10.10條規定，允許速度大于160 km/h的線路，鋁熱焊焊縫距軌枕邊不得小于100 mm，其他線路不得少于40 mm。但在曲線地段大修、維修換軌施工中，由于施工人員未考慮新軌擺放位置對進軌后鋼軌延展或收縮的影響，往往依照新軌擺放位置切割既有線鋼軌，結果新軌撥入后，進軌終點處鋼軌不是長了便是短了，造成長軌條焊接接頭設置不符合上述規定要求。既便是有經驗的施工人員，在裁切舊軌時預留一定的搭接量，待新軌完全撥入后再采取裁切新軌/舊軌或撥移軌枕等方式來解決鋁熱焊焊縫到軌枕邊距離的問題，也會增加鋸軌或軌枕撥移工作量，造成人力、材料和天窗點的浪費。

2 新軌擺放位置對接頭設置的影響

2.1 直線地段由于直線地段新軌平行撥入后其延展或收縮量為零，可用支距尺直接在舊軌上量出鋸口位置，新軌擺放在舊軌左右側均對鋼軌接頭設置不產生影響。

2.2 新軌擺放在曲線外側如圖1所示。現行無縫線路曲線地段換軌施工中，長軌條往往事先擺放在道心或軌枕頭（即待換舊軌的內、外側），天窗點內將舊軌撥出，新軌撥入。

圖1 新軌擺放在曲線外側示意圖

在圖1中，假設曲線半徑為R1，新軌擺放在曲線外側，新舊軌間距為D，待換新軌長為L2，新軌從起點A′撥入，由于弧長L2與L1圓心角相同，故有：

新軌在終點B′處的延展長度可用如下公式計算：

因設計曲線半徑為線路中線半徑，故實際計算時，待換軌為曲線上股時，式1中

R1=曲線半徑R+標準軌距/2待換軌為曲線下股時，式1中R1=曲線半徑R-標準軌距/2

2.3 新軌擺放在曲線內側如圖2所示。

圖2 新軌擺放在曲線內側示意圖

在圖2中，假設曲線半徑為R2，新軌擺放在曲線外側，新舊軌間距為D，待換新軌長為L2，新軌從起點A′撥入，由于弧長L2與L1圓心角相同，故有：

新軌在終點B′處的延展長度可用如下公式計算：

因設計曲線半徑為線路中線半徑，故實際計算時，待換軌為曲線上股時，式2中

R1=曲線半徑R+標準軌距/2

待換軌為曲線下股時，式2中

R1=曲線半徑R-標準軌距/2

2.4 曲線地段新軌擺放對接頭的影響綜上所述，由式1、式2可推導出如下公式∶

式中D-新舊軌間距

L-新軌條長度

R-待換軌條半徑

無縫線路曲線地段新軌撥入后，進軌終端鋼軌延展或收縮量等于新舊軌間距乘以新軌長度除以舊軌曲線半徑，當新軌位于曲線外側，則為延展值，反之為收縮量。其延展值或收縮量與新軌的長度和既有曲線半徑有關，相同長度軌條的情況下，既有曲線半徑越小，其延展或收縮量越大。

3 實例計算

2013年計劃更換湘桂線K 420+310～K 421+060曲線上股磨耗超限鋼軌，該曲線的半徑為660 m，軌枕間距0.545 m，軌條長度為400 m，新軌置于曲線外側碴肩上，采用長軌車卸車，之后用F型軌距桿加固，新舊軌間距0.75 m，進軌終點延展長度為：

也就是說，新軌撥入后，終點將延展0.454 m。借助支距尺，在舊軌上量出新軌末端對應的位置，則可精確計算出鋸口位置。實踐證明，該新軌撥入后，新軌實際延展長度較理論計算差2 mm，通過調整鋁熱焊焊縫可消除該誤差。由于減少了二次鋸軌或撥移軌枕的工作量，該曲線換軌施工最終較原計劃提前約15 min完成，既保證了接頭鋁熱焊的焊接操作方便，減少了二次鋸軌工作量，又滿足了規范對焊接接頭的要求，取得了較為理想的結果。

4 結束語

南寧鐵路局桂林工務段在近幾年的維修換軌施工廣泛采用上述計算方法，均能較為精確的計算出舊軌的鋸口位置，減少了二次據軌工作量，每次均能安全正點消點，較好地提升了換軌作業質量和天窗利用效果。實踐中需要注意的是，由于曲線在經過長期養護撥道后，可能存在實際半徑與《線路設備技術履歷薄》中的半徑不一致的情況，需要在換軌前通過測量曲線正矢反算曲線實際半徑。此外新舊軌間距指的是“中對中”距離，而非兩根鋼軌間的凈距。若曲線半徑和新舊軌間距取值不對，會影響到選取鋸口的精度。