無(wú)縫道岔養(yǎng)護(hù)維修方法研究

魏連峰

摘要：鐵路運(yùn)輸業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要地位，其中，無(wú)縫鐵路線路憑借其技術(shù)優(yōu)勢(shì)被廣泛使用。無(wú)縫道岔的養(yǎng)護(hù)作為無(wú)縫線路日常養(yǎng)護(hù)的重要工作之一，研究無(wú)縫道岔對(duì)于保證無(wú)縫線路發(fā)展，保證鐵路運(yùn)輸安全具有重要意義。

Abstract： The railway transportation industry plays an important role in China's national economy. Among them， seamless railway lines are widely used by their technological advantages. The maintenance of seamless turnouts is one of the important tasks in the daily maintenance of seamless lines. It is of great significance to study the seamless track to ensure the development of seamless lines and the safety of railway transportation.

關(guān)鍵詞：無(wú)縫道岔；穩(wěn)定性；處理

Key words： seamless turnout；stability；processing

中圖分類號(hào)：U213.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）28-0222-02

0 引言

無(wú)縫線路具有鋼軌接頭少，運(yùn)行列車平穩(wěn)、舒適等優(yōu)點(diǎn)，因此在我國(guó)得到廣泛使用。無(wú)縫道岔是跨區(qū)間無(wú)縫線路的養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)，本文通過(guò)研究無(wú)縫道岔存在的問(wèn)題及處理，為降低無(wú)縫線路的養(yǎng)護(hù)成本，提供高效率的養(yǎng)護(hù)方法提供理論基礎(chǔ)。

1 無(wú)縫線路道岔

無(wú)縫線路是把標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的鋼軌通過(guò)焊連而成的長(zhǎng)鋼軌線路，由于其施工工藝特點(diǎn)，無(wú)縫線路具有鋼軌接頭少的特點(diǎn)。目前，在我國(guó)主要采取的溫度應(yīng)力式無(wú)縫線路，其特點(diǎn)為在溫度變化的情況下，其兩端長(zhǎng)度各不足100m的范圍內(nèi)少有伸縮外，其中間部分全然不能伸縮，因而在鋼軌內(nèi)夏季產(chǎn)生溫度壓力，冬季產(chǎn)生溫度拉力。無(wú)縫道岔作為跨區(qū)間無(wú)縫鐵路重要部分，對(duì)于無(wú)縫線路的穩(wěn)定、安全運(yùn)行具有重要意義，因此，對(duì)于無(wú)縫道岔的養(yǎng)護(hù)尤為重要。

2 無(wú)縫道岔養(yǎng)護(hù)的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

國(guó)外學(xué)者對(duì)于無(wú)縫道岔養(yǎng)護(hù)的研究，由上個(gè)世紀(jì)80年代至今，已經(jīng)具有三十余年的歷史。至今對(duì)于無(wú)縫道岔的養(yǎng)護(hù)已經(jīng)具有無(wú)縫道岔限位器傳力部件、心軌跟端固定結(jié)構(gòu)等現(xiàn)金的技術(shù)，已經(jīng)形成了解決無(wú)縫道岔存在的問(wèn)題的先進(jìn)維修技術(shù)體系。目前，國(guó)內(nèi)專家學(xué)者對(duì)于無(wú)縫道岔的研究，多是基于無(wú)縫道岔的維修經(jīng)驗(yàn)，分析病害產(chǎn)生的原因，并提出相關(guān)的處理方法，達(dá)到提高道岔的平順性的目的。

3 無(wú)縫道岔的檢測(cè)方法

目前，關(guān)于無(wú)縫道岔的檢測(cè)方法，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法為無(wú)縫線路溫度應(yīng)力及附加力的檢測(cè)，并非是實(shí)時(shí)、快速測(cè)試，難以滿足我國(guó)現(xiàn)階段無(wú)縫道岔的檢測(cè)要求。而光纖光柵傳感檢測(cè)技術(shù)利用光纖中存在的光敏性制成的，其原理是利用光纖中激光通過(guò)摻雜光纖時(shí)，光強(qiáng)空間分布發(fā)生變化時(shí)，光纖的折射率也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。由于纖芯內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)窄帶的反射鏡或?yàn)V波器，信號(hào)進(jìn)入光纖后，通過(guò)反射就會(huì)形成有特殊相位的光柵。其具有傳輸信號(hào)的損耗較小，具有大范圍的反射帶寬，可以避免環(huán)境因素的干擾和影響。光纖光柵傳感檢測(cè)技術(shù)在進(jìn)行無(wú)縫道岔檢測(cè)過(guò)程中，主要采取以下方法：

3.1 溫度參數(shù)的測(cè)量

采用光纖光柵溫度傳感器進(jìn)行溫度參數(shù)的測(cè)量，將鋼軌的溫度傳感器粘貼于鋼軌軌腰位置，無(wú)縫線路的溫度傳感器埋設(shè)于混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中，測(cè)量氣溫的溫度傳感器暴露于空氣中。

3.2 鋼軌應(yīng)力及位移的測(cè)量

采用光纖光柵應(yīng)力傳感器進(jìn)行鋼軌應(yīng)力及位移的測(cè)量，鋼軌應(yīng)力傳感器固定于鋼軌軌腰位置，基本軌位移測(cè)量以無(wú)縫線路的軌道為固定點(diǎn)、指針指向鋼軌。

4 無(wú)縫道岔的受力穩(wěn)定性存在的問(wèn)題

目前，我國(guó)高速鐵路中，跨區(qū)間無(wú)縫高速鐵路線路基本全部采用的都是無(wú)縫道岔。無(wú)縫道岔的受力主要可以分為：溫度影響下的受力與位移、制動(dòng)力和偶然荷載下的受力與位移，其中溫度力是無(wú)縫道岔的主要控制荷載。無(wú)縫道岔區(qū)間的線路發(fā)生橫向位移，會(huì)導(dǎo)致線路運(yùn)行不平順，危及列車運(yùn)行安全性。

4.1 無(wú)縫道岔設(shè)于橋梁產(chǎn)生受力變形

隨著我國(guó)無(wú)縫鐵路建設(shè)的發(fā)展，無(wú)縫道岔不可避免的出現(xiàn)在橋梁之上，因此，對(duì)于橋上無(wú)縫道岔研究己經(jīng)引起各方面的重視。通過(guò)對(duì)于所建立無(wú)縫鐵路橋上無(wú)縫道岔靜力學(xué)有限元模型計(jì)算，其主要的影響因素為：溫度荷載、列車撓曲荷載、列車制動(dòng)荷載下基本軌、道岔鋼軌等，其中溫度荷載是無(wú)縫道岔受力的主要荷載。溫度荷載對(duì)無(wú)縫線路軌道、橋梁受力及變形影響較大，而列車制動(dòng)荷載對(duì)無(wú)縫線路軌道、橋梁受力及變形影響較小。因此，對(duì)于無(wú)縫道岔設(shè)于橋梁產(chǎn)生受力變形的問(wèn)題，主要是降低溫度荷載對(duì)于無(wú)縫線路及無(wú)縫道岔的不利影響。

4.2 無(wú)縫道岔區(qū)軌溫變化的影響

當(dāng)無(wú)縫道岔的軌溫發(fā)生變化時(shí)，岔區(qū)內(nèi)部的鋼軌會(huì)在溫度荷載的作用下伸縮，并且通過(guò)無(wú)縫道岔內(nèi)的聯(lián)接部件如：扣件、岔枕、轍跟結(jié)構(gòu)等對(duì)基本軌附加溫度附加力，這會(huì)在后文中進(jìn)行了相關(guān)的闡述。無(wú)縫線路及道岔鋼軌產(chǎn)生的附加溫度力是影響其受力的主要荷載，溫度附加力會(huì)導(dǎo)致鋼軌產(chǎn)生損壞，降低其平順性，甚至威脅列車運(yùn)行的安全。

目前，在我國(guó)無(wú)縫鐵路的養(yǎng)護(hù)中，對(duì)于無(wú)縫道岔軌溫的管理，大多數(shù)是采取單組道岔進(jìn)行管理。但是，這種管理方法相對(duì)比較滯后，忽略了無(wú)縫道岔間鋼軌的鎖定軌溫，會(huì)造成這些鋼軌的鎖定軌溫失控，這會(huì)造成無(wú)縫線路列車運(yùn)行的安全。

5 無(wú)縫道岔處理方法

5.1 提高無(wú)縫道岔受力穩(wěn)定性

①無(wú)縫線路的基本軌承受的溫度附加力的最大值發(fā)生在尖軌跟端限位器處，溫度附加力最大可達(dá)無(wú)縫線路固定區(qū)溫度力的40%，基本軌承受的溫度附加力是比較大。因此，在基本軌的設(shè)計(jì)過(guò)程中采取有效措施降低溫度附加力對(duì)于無(wú)縫道岔的影響。

②降低無(wú)縫道岔的扣件阻力，選擇合適的扣件阻力參數(shù)對(duì)無(wú)縫道岔的受力與穩(wěn)定性有顯著影響，因此要注意選擇減小限位器剪力，加大扣件阻力，這有利于無(wú)縫道岔的受力穩(wěn)定性。

③限位器間隙的設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制限位器間隙，可達(dá)到控制尖軌伸縮位移量的目的，但如果限位器間隙若限制得過(guò)于嚴(yán)格，將導(dǎo)致限位器的剪力增大。因此，再設(shè)計(jì)過(guò)程中，在尖軌伸縮位移正常范圍內(nèi)，可加大限位器的間隙。

④對(duì)于無(wú)縫道岔軌枕的抗彎強(qiáng)度研究發(fā)現(xiàn)，降低軌枕的抗彎剛度，基本軌溫度附加力最大值、限位器承受的剪力、基本軌的相對(duì)位移略有增加，而基本軌最大位移和可動(dòng)心軌尖端與翼軌相對(duì)位移略有減小。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以采用抗彎剛度較大的混凝土岔枕，有利于無(wú)縫道岔的受力穩(wěn)定性。

5.2 無(wú)縫道岔設(shè)于橋梁產(chǎn)生受力變形的處理方法

對(duì)連續(xù)梁橋支座位置的設(shè)計(jì)，將無(wú)縫道岔的固定支座位于連續(xù)梁橋的跨中位置，采取這種設(shè)計(jì)方式，無(wú)縫道岔受力不易給橋墩受力帶來(lái)危險(xiǎn)，道岔區(qū)固結(jié)機(jī)構(gòu)、道岔限位器及間隔鐵受力較小，心軌、尖軌尖端處板軌相對(duì)位移也較小。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)盡可能地將連續(xù)梁橋的固定支座置于跨中。根據(jù)計(jì)算研究發(fā)現(xiàn)，摩擦板長(zhǎng)度對(duì)無(wú)縫鐵路直基本軌縱向力、縱向位移，道岔尖軌位移，道床板受力和位移，道岔傳力部件及固結(jié)機(jī)構(gòu)受力的影響很小；但對(duì)墩臺(tái)和端刺受力影響相對(duì)較大，摩擦板越長(zhǎng)，對(duì)墩臺(tái)和端刺受力越有利。因此摩擦板長(zhǎng)度的確定，需綜合考慮各方面因素，進(jìn)行選擇。

5.3 無(wú)縫道岔區(qū)軌溫變化病害的處理

鋼軌溫度附加力的在尖軌的限位器處，可以通過(guò)避免限位器誤差的影響，在運(yùn)行過(guò)程中還應(yīng)該加強(qiáng)無(wú)縫鐵路的限位器前區(qū)段的養(yǎng)護(hù)檢查。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)鎖定軌溫焊接無(wú)縫道岔，以保證無(wú)縫道岔的最大軌溫變化幅度在設(shè)計(jì)的允許范圍內(nèi)。改進(jìn)道岔內(nèi)接頭焊聯(lián)方式，通過(guò)只焊接道岔內(nèi)直股接頭，而曲股接頭全不焊接等方式，可以有效降低溫度附加力的產(chǎn)生，擴(kuò)大軌溫作業(yè)范圍。

5.4 加強(qiáng)無(wú)縫道岔的養(yǎng)護(hù)工作

無(wú)縫道岔的養(yǎng)護(hù)對(duì)于無(wú)縫線路的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的積極作用，因此，對(duì)于無(wú)縫道岔的養(yǎng)護(hù)應(yīng)該采取科學(xué)有效的方法，主要有以下幾個(gè)方面：

①無(wú)縫道岔養(yǎng)護(hù)工作，要遵循無(wú)縫道岔養(yǎng)護(hù)的相關(guān)規(guī)范，執(zhí)行“兩清、三測(cè)、四不超”等有關(guān)制度，嚴(yán)禁野蠻養(yǎng)護(hù)的方式方法。按照相關(guān)的施工規(guī)范，有周期的進(jìn)行鋼軌打磨平順、整治彎軌等維修養(yǎng)護(hù)工作，達(dá)到提高岔區(qū)軌道平順性的目的，延長(zhǎng)列車的運(yùn)行壽命。

②無(wú)縫道岔區(qū)的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，在實(shí)際鎖定軌溫±5℃范圍內(nèi)，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維護(hù)的相關(guān)工作，采取相關(guān)的工作能夠有效的避免無(wú)縫道岔前后鋼軌鎖定溫差的導(dǎo)致的溫度荷載的危害。

③無(wú)縫道岔的養(yǎng)護(hù)維修周期應(yīng)該按照相關(guān)的規(guī)定執(zhí)行，1～2年進(jìn)行一次全面的養(yǎng)護(hù)工作，維護(hù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)無(wú)縫道岔的軌溫和當(dāng)?shù)貧鉁剡M(jìn)行安排。日常的養(yǎng)護(hù)工作中，應(yīng)根據(jù)季節(jié)變化采取不同的養(yǎng)護(hù)方式。在夏季高溫作業(yè)，養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)為無(wú)縫道岔方向變化等。在冬季低溫作業(yè)時(shí)，養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)工作為岔區(qū)凍結(jié)接頭的檢查，保證凍結(jié)接頭處于正常工作狀態(tài)。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著無(wú)縫鐵路線路在我國(guó)的廣泛使用，對(duì)于無(wú)縫道岔的養(yǎng)護(hù)已經(jīng)成為無(wú)縫線路日常養(yǎng)護(hù)的重要工作之一，研究無(wú)縫道岔對(duì)于保證無(wú)縫線路發(fā)展，保證鐵路運(yùn)輸安全具有重要意義。

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