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1、铁路线路换轨大修铁道工程论文一 前言无缝线路（continuously welded rail track）是将许多根标准长度钢轨焊接成相当长的轨条并铺布在轨枕上的线路。它比普通线路接缝少，列车冲击振动少，运行平稳，旅客舒适；降低轨道养护维修费用；延长钢轨和机车车辆使用寿命；减轻机车车辆冲击轨缝的噪声，有利于环境保护；是轨道结构的发展方向，是铁路现代化的主要内容之一。无缝线路被公认为是20世纪轨道结构最突出的改进与创新。1.1无缝线路基本原理 在普通轨道上，钢轨长度一般只有12.5 m或25 m，在接头处都留有轨缝，钢轨随轨温的变化可以伸缩。无缝线路上，钢轨长度在1 000m以上，
2、这种轨道是被“锁定”着的，当轨温发生变化时，钢轨不能自由伸缩，在内部产生一种力，称为温度力。夏天轨温升高，钢轨欲伸长，但因受阻力影响而不能实现，从而转化为压应变，在钢轨内部产生压应力。冬季轨温降低，钢轨欲收缩，但因受阻力影响而不能实现，从而转化为拉应变，在钢轨内部产生拉应力。这是无缝线路区别于一般线路的根本特点。 由理论计算和运营实践表明：无缝线路内部的温度力的大小与轨温的变化幅度成正比关系，而与钢轨的长度无关，所以，在一定的温度变化条件下，只要轨道的强度与稳定能够得到保证，无缝线路的长度可以不受限制。但在实际应用中，考虑到自动闭塞区段绝缘接头的设置，桥梁、隧道、道叉
3、的衔接及施工、维修的方便，无缝线路的长度一般为12km，两端还铺有短轨作为“缓冲区”，致使此种无缝线路中尚有10%左右的有缝线路。1.2无缝线路锁定轨温 将焊接长钢轨铺在轨枕上，并予以锁定时的钢轨温度。当钢轨全部被锁定时，钢轨内部的温度应力等于零，所以又称“零应力轨温”。选择锁定轨温的原则是以冬季钢轨不折断，夏季不发生胀轨跑道，并根据各个地区的轨温变化情况进行检算和调整，一般以高于本地区的中间轨温比较适宜。例如，中国北京地区最高轨温为62.6，最低轨温为22. 8，中间轨温就是19. 9，而设计锁定轨温一般采用24。每一根焊接长钢轨的锁定轨温各不相同，必须如实记录，作为技术资料，以便今后计算轨
4、温升降变化幅度时的依据。由于轨温时刻在变化，而铺轨工作需要一定的时间才能完成，所以将铺轨轨温范围定为T5。无缝线路的施工，必须在这个轨温范围内完成铺设锁定工作，并把当时测量的轨温定为这一段无缝线路实际的锁定轨温。它是重要的技术资料，是计算轨温变化幅度的依据。1.3无缝线路温度力的分布及组成 无缝线路内部的温度力，是由焊接长钢轨的自由伸缩受限制而产生的，而限制长钢轨自由伸缩的因素是阻力。在无缝线路焊接长钢轨的两端，限制其自由伸缩的阻力是接头阻力，在无缝线路的全长范围内，限制其自由伸缩的阻力是道床纵向阻力。 温度力沿钢轨长度的纵向分布图称为温度力分布图，图中横
5、坐标表示焊接长钢轨的长度，纵坐标表示温度力。由图可见，温度应力式无缝线路分为固定区、伸缩区和缓冲区。固定区是长钢轨不因轨温变化而伸缩的区段；伸缩区在长钢轨的两端，一般长约50100m；缓冲区有24根标准长（12.5m或 25m）钢轨组成，以便于设置轨缝。普通无缝线路的固定区及其两端伸缩区的总长，一般为1 0002 000m，如因其他设备或施工条件限制时，不短于300m。 无缝线路温度力分布及组成图：1.4无缝线路发展 随着列车轴重和速度的增加，对轨道平顺性的要求也日益提高。因此，延长无缝线路轨条的长度成为各国无缝线路的发展趋势。由于胶接绝缘接头技术的成熟，
6、桥上无缝线路及无缝道岔设计理论的完善，以及无缝线路施工方法与机具的改进，使无缝线路的长轨条得以延长，达到几十、上百公里的超长轨节无缝线路。这种线路有的从一个车站端部到另一个车站端部称为区间无缝线路；有的线路穿行车站、跨越桥隧、采用无缝道岔，称为跨区间无缝线路。为了实现这种超长的无缝线路，采用了一系列的先进技术措施：如绝缘接头铺设高强度胶接绝缘接头；道岔焊成无缝道岔；采用重型轨道结构等。超长轨节无缝线路在不少国家得到较快发展，截至1992年底止，德国有92.3%的线路铺设了这种轨道，西欧许多国家也得到了广泛的采用。中国1997年全路铺设的无缝线路已占正线里程的31%，并且铺设了几公里至上百公里的
7、超长轨节无缝线路。在秦皇岛沈阳客运专线铺设跨区间无缝线路。1.5无缝线路的铺设 无缝线路的铺设主要工程项目，由钢轨焊接、装运与铺设三项作业组成。1.5.1钢轨焊接 分厂焊与工地焊。厂焊是由焊轨厂将无孔的标准轨，用气压焊法或接触焊法焊成长250500m的长钢轨。经质检合格后，由长钢轨运输列车运至铺设现场。厂焊的工艺流程见下图2。 工地焊是在铺设工地用小型气压焊机按设计长度将长钢轨焊联成长轨条。工地焊接亦称联合接头焊接。焊接时环境温度应在0以上，焊后探伤并热处理。（图2）1.5.2长钢轨的装运 承轨台上存放的长钢轨，装运时应注意每根长钢轨的起吊、横移、下落的操
8、作要保持同步；下落就位要准确到位；每装好一层，要立即上好长钢轨间隔铁，同时紧固长钢轨锁定装置，严防列车运行中长钢轨横向移位或纵向串动；列车的押运人员，要作好监护，途中停车要进行检查，确保运行安全。长钢轨运至工地后，卸轨操作人员，按卸轨操作工艺，将长钢轨卸下，放在轨枕两侧端部。1.5.3 封锁前的准备 方正长轨条始终端；埋设位移观测桩；拨顺并串动长轨条，放散初始应力，使始端拨入时能与线路上钢轨吻合；备齐终端龙口轨和锯轨机等工具；散布扣件及橡胶垫板、垫片。在封锁前的慢行时间，轨枕扣件隔一卸一，卸下始终端各两套接头螺栓。1.5.4 长轨条的铺设 在封锁时间内进
9、行。用型或型换轨车作业，从长轨条一端向另一端依次拨入新轨拨出旧轨，换轨车行进速度（即作业效率）每小时12km。型换轨车提高了走行的平稳性和作业效率，并克服了新轨拨入与旧轨拨出时的交叉干扰。施工领导人要准确记录长轨始、终端落槽时轨温，其平均值为锁定轨温，如锁定轨温不在设计锁定轨温范围内，铺后必须进行应力放散或调整，并重新锁定。低温铺设时，要配备钢轨拉伸器张拉钢轨，提高锁定轨温值，使之符合设计规定。终端落槽合拢时，严禁用氧乙炔焰切割钢轨或撞轨合拢。长轨条锁定后应立即做好位移观测标记。线路开通后应全面按标准复紧扣件、调整轨距、整正线路。1.6跨区间或全区间长轨条的铺设 按每段长度为150
10、0m左右依次铺设，以一个封锁点铺设锁定的轨条长度为管理单元，铺设方法分为连入法铺设和插入法铺设。1.6.1 连入法铺设 轨温处在设计锁定轨温范围以内或以下，适用此法。进行换轨作业时，如轨温适度，先将新铺单元长轨条始端与已铺的相邻单元长轨条终端直接焊连。如轨温低于设计锁定轨温的下限，新轨落槽后，每15 m左右支垫一滚筒，先拉伸后焊连，使锁定轨温符合设计要求。焊连时采用具有拉伸功能的小型气压焊机焊接，便于拉伸到位后立即施焊。电气化区段采用不停电换轨作业方法施工，用待铺的单元长轨条作为接触网的临时回流线，遇有胶结绝缘接头，必须设置临时接续线。电化区段不停电换轨作业，必须解决因
11、拆出旧轨铺入新轨而中断的接触网回流通道问题。为此，利用了待换的长轨条作为接触网回流通道。长轨条两端各采用长度分别为30m和4m截面积为70mm2 的铜线两根，采用新旧钢轨交替连接的方法，解决了铺轨时新旧轨进出换轨车龙口时回流通道不中断的问题。具体做法：线路封锁后，在长轨条的连入端（始端）用两条各长30m的铜线，将线路上已换入的新轨与待轨长轨条连接起来，连接点见图3之（a），A，B和A1，B1；在长轨条的合拢端用两条各长4 m的铜线，将待换长轨条与线上旧轨连接起来，连接点见图3 之（a），C，D和C1，D1；连好后拆除旧轨始终端的接续线。将新旧长轨条引进各自的龙口后，换轨车即可前进，待新轨落槽换
12、轨车暂停，用两条各长4 m的铜线将合拢轨连接起来，连接点见图3 之（b），E，F 和E1，F1，连好后拆除长30 m的铜线，换轨车启动作业。换轨车临终端之前停车，用始端拆下的30 m长铜线，将换轨车龙口之后铺设中的长轨条与线路上合拢端的旧轨连接起来，连接点见图3之（c），G，H和G1，H1,连好后立即拆除4 m长的连接铜钱，换轨车继续前进，直至新旧轨合拢。（图三）为保证不停电换轨作业正常进行，必须选拔人员培训，专门负责回流线的安装与拆除工作。作业时要穿着安全服及绝缘鞋。1.6.2插入法铺设 在轨温高于设计锁定轨温上限的情况下采用。换轨作业时，在新铺单元长轨条与已铺单元长轨条之间，插入长度不短于
13、6 m的临时缓冲轨。此法可在任意自然轨温条件下，分段依次铺设。待轨温适宜季节，取出缓冲轨插入短轨放散应力，而后进行最终焊接。施工时应注意：原则上可任意自然轨温条件下铺设，但如有可能还是要尽量在设计轨温范围内，或靠近设计锁定轨温的条件下铺设。在低于设计锁定轨温条件下铺设时，最好用12.5m钢 轨作为缓冲轨。终焊的施工温度，最好在较低温度下进行，采用拉伸法放散应力。终焊最好选用小型气压焊机施焊。如采用铝热焊法，应配备宽臂距拉伸机作业。二 区间无缝线路施工概述随着运输市场的发展变化,铁路运输调整了经营策略,客车以夕发朝至、当日到达、增大密度、城市间公交化为主;货车以大编组、重载、长交路等
14、方式为发展方向。明显的特点是列车速度、密度大幅度提高,而提速、重载的重要前提之一是提高线路状态,在线路大修中铺设无缝线路工程是提高线路等级满足提速线路轨道要求的重要手段。在铁路运量不断增加、提速范围继续扩大的情况下,在线路大修中铺设无缝线路的工程量也逐年加大,主要干线已铺设成跨区间无缝线路。线路大修施工改善了线路设备,提高了运输能力,但大修施工量的增加也使得大修施工与铁路运输的矛盾日益突出。怎样减少大修施工对铁路运输的影响,成为施工组织中的一个重要课题。2.1 施工组织中存在的问题2.1.1 根据全年铺设无缝线路的工程量,按常规每年需要450 多个封锁点, 这就必然加大
15、大修施工与繁忙运输的矛盾。由于封锁点兑现率的降低,造成人力、物力一定程度上的浪费。2.1.2 每条线的施工轨温要求不同,封锁点时间段应满足铺设轨温的技术要求,每次封锁时间150 min。2.1.3 在半径R 1 500 m(提速干线R 2 000 m) 的曲线上铺设全长淬火轨, 增加了长轨运卸、现场焊接和铺轨的难度。2.1.4 旧轨的回收与调运再用安排。2.1.5 施工配合部门的协调组织。2.1.6 其他共用封锁点的施工单位,必须纳入统一的施工运输组织,以减少对运输和施工的影响。2.2 施工组织措施针对各线工程量、地段、所
16、用封锁点数量,考虑现有施工能力及铁路运输所能满足的条件,采用模块化综合施工。从提高综合效率的全局出发,以线路大修中无缝线路施工为主线,编制综合施工组织计划。2.2.1 运输组织2.2.1.1 综合考虑运输与线路大修的要求,优化运输组织,调整车流分布,为线路大修施工开设天窗(时间段为180 min 左右) ,这就为以铺设无缝线路为主的综合施工创造了先决条件。2.2.1.2 天窗时间段要按季节进行调整,满足铺设无缝线路锁定轨温的技术要求。2.2.2 施工管理开设施工天窗,解决了施工封锁点兑现率低的问题,满足了施工技术条件,同时也为其他项目的施工创造了共用封锁点的条件,工务、电务、供电部门要充分利用天窗进行综合施工。施工部门要科学组织,把施工天窗作为一种资源高效地使用。铺设无缝线路涉及面广,应从以下几方面认真组织、充分协调,以解决目前的施工问题。2.2.2.1 调整无缝线路单元轨节设计。根据线路条件和施工能力,将单元轨节的长度由112118
