青藏高原無縫線路永久焊復(fù)支車法施工技術(shù)

王斌遠，楊 明，江俊志

（1.青藏鐵路公司西寧工務(wù)機械段，青海 西寧 810000；2.成都瑞威交通科技有限公司，四川 成都 611743）

青藏高原無縫線路永久焊復(fù)支車法施工技術(shù)

王斌遠1，楊 明1，江俊志2

（1.青藏鐵路公司西寧工務(wù)機械段，青海 西寧 810000；2.成都瑞威交通科技有限公司，四川 成都 611743）

根據(jù)青藏高原無縫線路鋼軌永久焊復(fù)的施工特點，給出采用YHGQ-1200型氣壓焊軌車進行永久焊復(fù)應(yīng)滿足的設(shè)備條件，并據(jù)此改造該車的前支腿，增加轉(zhuǎn)向架的鎖緊裝置。提出支車法施工的技術(shù)方案，并在海拔3 832～4 484 m進行試驗驗證。結(jié)果表明，改造后的設(shè)備施工快速方便，所提出的支車法施工方案能夠滿足青藏高原傷損接頭的永久焊復(fù)要求。

氣壓焊軌車；無縫線路；永久焊復(fù)；支車法；青藏高原

0 前言

無縫線路服役期間，焊接接頭出現(xiàn)傷損是不可避免的。焊接接頭的傷損具體是指表面或內(nèi)部缺陷超標(biāo)。缺陷產(chǎn)生的原因很多，如：焊縫區(qū)材料強度和韌性不夠、焊縫中存在缺陷和裂紋（氣孔、夾渣、灰斑、光斑）等。當(dāng)鋼軌的應(yīng)力水平較高時，在列車交變載荷作用下，有些缺陷或微裂紋會擴展長大，形成大裂紋，嚴(yán)重危及行車安全。青藏鐵路屬于高海拔無縫線路，海拔4 000 m以上的線路有800多km，而在高海拔地區(qū)，氣候極端異常，年氣溫和日氣溫變化幅度都很大，與平原地區(qū)相比，傷損接頭發(fā)生的數(shù)量更多，并且缺陷發(fā)展較快。因此傷損接頭的永久焊復(fù)對青藏鐵路尤為重要。

傷損接頭的修復(fù)要點是將含有缺陷接頭部份鋼軌鋸切下來，插入一根新軌，然后將新軌兩端與原有線路鋼軌焊接。焊復(fù)分臨時焊復(fù)和永久焊復(fù)兩種情況。臨時焊復(fù)是指鋁熱焊焊接，適用于需要快速開通線路時；永久焊復(fù)是指閃光焊或氣壓焊焊接，同時插入的新軌應(yīng)滿足原線路的鎖定軌溫要求。因此，通常情況下永久焊復(fù)的一個接頭是無應(yīng)力焊接，另外一個接頭是帶應(yīng)力焊接。

YHGQ-1200型氣壓焊軌車（以下簡稱氣壓焊軌車）具有帶應(yīng)力焊接功能，目前各鐵路局換鋪工程中主要采用該車完成線上鎖定焊作業(yè)[1]。文獻[2]給出了采用氣壓焊軌車進行永久焊復(fù)的施工工法，文獻[3]首次報導(dǎo)了采用氣壓焊軌車對長暉高鐵重傷接頭進行永久焊復(fù)的施工實踐。

現(xiàn)有的永久焊復(fù)施工多采用墊軌法[2]。按墊軌法施工要求，焊復(fù)作業(yè)時必須將一段鋼軌墊起一定高度，然后氣壓焊軌車爬上墊起線路，開行至焊接位進行焊接作業(yè)。為了行車安全，墊軌法要求兩股鋼軌應(yīng)墊相同高度。文獻[3-4]的施工是左右兩股相同位置均出現(xiàn)重傷接頭，需要同時進行左右股的永久焊復(fù)。在青藏鐵路格拉段，重傷接頭多半發(fā)生在單側(cè)，若采用墊軌法進行焊復(fù)，需將左右兩股鋼軌都墊起來，而無需焊復(fù)的一側(cè)鋼軌極有可能因為溫度劇變造成入槽困難。因此針對青藏高原無縫線路的特殊情況，必須考慮新的永久焊復(fù)的施工工法。

由于鋼軌焊接時必須將鋼軌抬高至一定高度，若不墊高鋼軌，也可考慮抬高車體。文獻[5]提出了一種氣壓焊軌車的支腿改造方案，使其能滿足焊接施工要求，但該方案的改造結(jié)果及應(yīng)用情況尚未見報導(dǎo)。本研究將給出氣壓焊軌車應(yīng)用于高原永久焊復(fù)的車體改造和施工工法。

1 車體改造

1.1 支腿改造

為了將車體抬起來進行焊復(fù)，必須改造氣壓焊軌車原有支腿。焊軌作業(yè)時，車體前面的翻轉(zhuǎn)式起重機將焊機起吊至線路上的作業(yè)位。此時，若用支腿抬起車體，則支腿不僅會承受豎向載荷，還會受到水平力作用，特別是在曲線超高線路時，水平力還會增大。新支腿的豎向承載力需增大至車身自重的50%，以確保支車時可單邊動作，同時還可以抵抗水平載荷。

改造后的支腿如圖1所示。氣壓焊軌車總質(zhì)量600kN，支腿豎向承載力300kN。支腿由油缸和剛性套筒組成，剛性套筒用于增強支腿的穩(wěn)定性，同時抵抗車體傳來的水平載荷。為了確保車體載荷有效傳遞到灰枕上，支腿下設(shè)置1個型鋼鋼墊。支腿與鋼墊之間、鋼墊與灰枕之間設(shè)橡膠墊，用于傳遞水平載荷。

圖1 改造后的支腿結(jié)構(gòu)示意

1.2 轉(zhuǎn)向架鎖緊裝置

車體轉(zhuǎn)向架與車體之間由4個鎖緊油缸提供所需拉力。當(dāng)采用支腿將車頂起脫離軌面后，4個鎖緊油缸上將增加整個轉(zhuǎn)向架質(zhì)量，旁承處轉(zhuǎn)向架與車體的摩擦力會減小。小半徑曲線上，轉(zhuǎn)向架縱向中心線沿著曲線線路的切線方向，若將車頂起，隨著摩擦力的減小，轉(zhuǎn)向架在油缸拉力作用下會發(fā)生歸位到焊軌車車體中心線方向，輪對的位置與原有位置會偏離一定角度，從而導(dǎo)致車體下落時脫軌。解決方法是增加轉(zhuǎn)向架鎖緊拉桿，用機械方法控制轉(zhuǎn)向架保留頂車前的位置。轉(zhuǎn)向架鎖緊拉桿的設(shè)置如圖2所示。在轉(zhuǎn)向架的兩側(cè)分別設(shè)置2個特制花籃螺栓，強行固定轉(zhuǎn)向架與車體。

圖2 設(shè)置轉(zhuǎn)向架鎖緊拉桿

2 施工工法

焊復(fù)支車工法的施工順序采用倒序法，如圖3所示。假定傷損接頭鋸切后插入長度為L的新軌，氣壓焊軌車的車頭方向為圖中的前進方向。施工工法為：（1）在傷損焊縫的前端長度L/2處鋸開鋼軌，該處即為1#焊接接頭位置，前端為保留段（約50m）；（2）拆除保留段的扣件，將靠近1#焊頭側(cè)撥出線外，距線路0.5 m，并處理保留段和待插入新軌的2個端面；（3）焊軌車前進至1#焊頭的焊接位，進行新舊軌的線下焊接；（4）焊軌車退回至靜端，同時將已連接好的新軌撥進線路；（5）確定2#焊接接頭位置，按鎖定軌溫要求鋸切鋼軌；（6）拆除帶傷損接頭的舊軌，將連接好的新軌入槽；（7）將1#焊接接頭前端30～50 m范圍內(nèi)的鋼軌撥出線外，使2#焊口對齊；（8）將2#焊口靜端扣件松開約15 m；（9）焊軌車前行至2#焊接接頭的焊接位；（10）將2#焊頭兩端鋼軌墊高并端面處理，然后焊接。

3 現(xiàn)場試驗

3.1 試驗工況

試驗地點選在青藏線格拉段小南川至玉珠峰、昆侖橋至納赤臺區(qū)間。海拔高度4 000多m，屬于青藏高原氣候瞬變的地段。選取4個不同線路條件的重傷接頭進行永久焊復(fù)試驗，其中包含2處直線段、2處曲線段，如表1所示。插入新軌為包鋼生產(chǎn)的60 kg/m U71Mn熱處理軌，插入長度12 m。

圖3 支車法焊復(fù)施工作業(yè)順序

表1 施工工況

3.2 車輛編組

車輛編組按行進方向的順序為：軌道車→收軌車→氣壓焊軌車→軌道車。

到達施工地點后解體為兩組：軌道車→收軌車，氣壓焊軌車→軌道車。

軌道車→收軌車編組將新軌卸放在指定位置后，前行離開施工區(qū)域；氣壓焊軌車再與軌道車解體，然后自行至施工區(qū)域進行焊復(fù)作業(yè)。線路的小型輔助機具由汽車運輸?shù)浆F(xiàn)場。

3.3 施工進度計劃

天窗作業(yè)時間限定為180 min，包括車輛編組往返時間。考慮一般車輛編組往返時間為60 min，實際作業(yè)時間為120 min。設(shè)計的施工進度計劃如表2所示。

3.4 實施效果

4個焊頭的實施結(jié)果如表3所示。第一天試驗比計劃用時多10 min，后3次完全控制在規(guī)定時間內(nèi)。隨著施工人員配合作業(yè)的進一步默契和熟練，優(yōu)化施工組織效果會更好，施工時間會減少。4個傷損焊頭的焊復(fù)，共焊接了4個線下焊、4個帶應(yīng)力鎖定焊。這些接頭探傷和平直度指標(biāo)全部合格，線路各項指標(biāo)完全滿足要求。

改造后的支腿安全穩(wěn)定、易操作，滿足永久焊復(fù)的要求。在800 m的小半徑曲線上，轉(zhuǎn)向架未發(fā)生歸位現(xiàn)象。

4 結(jié)論

（1）采用YHGQ-1200型氣壓焊軌車焊復(fù)施工的支車工法，以及相應(yīng)的施工組織計劃，焊復(fù)試驗效果良好。

（2）YHGQ-1200型氣壓焊軌車新改造的支腿能穩(wěn)定、安全地將車支起到焊復(fù)所需高度。

（3）車體支高后，用轉(zhuǎn)向架鎖緊拉桿控制轉(zhuǎn)向架姿態(tài)保持原位不動的技術(shù)措施是有效且必要的。

（4）在海拔3 800～4 484 m青藏鐵路格拉段進行直線短和曲線段的焊復(fù)施工實施，在180 min規(guī)定天窗時間內(nèi)可以完成一個傷損接頭的永久焊復(fù)，焊接質(zhì)量和線路恢復(fù)指標(biāo)完全合格。

表2 支車法焊復(fù)施工進度計劃

表3 支腿改造后永久焊復(fù)施工效果統(tǒng)計

[1]戴虹，許建明，徐其瑞，等.一種線路鎖定焊接和熱處理一機化作業(yè)施工方法[P].中國專利：2013106989272.

[2]戴虹，周世恒，許建明，等.一種高速鐵路線路在線高品質(zhì)永久焊復(fù)施工方法[P].中國專利：201410820466.6

[3]彭輝挺，戴虹，黃正中，等.鐵路重傷鋼軌倒序焊復(fù)維修關(guān)鍵技術(shù)[J].電焊機，2016，46（6）：23-26.

[4]劉勇，陳志新，戴虹，等.氣壓焊軌車長吉城際重傷鋼軌焊復(fù)應(yīng)用[J].電焊機，2016，46（5）：88-92.

[5]魏敏.無縫線路焊接修復(fù)施工技術(shù)研究[J].軌道交通裝備與技術(shù)，2016（04）：45-47.

Construction technology of permanent welding repair for jointless tracks with the car body supported way on Qinghai-tibet Plateau

WANG Binyuan1，YANG Ming1，JIANG Junzhi2
（1.Qinghai-tibetRailwayCompanyXiningConstructionMachinerySection，Xining810000，China；2.ChengduRailway Jiaotong Technology Co.，Ltd.，Chengdu 611743，China）

According to the construction characteristics of the permanent welding repair for jointless tracks on the Qinghai-Tibet plateau，the satisfied equipment conditions of the permanent welding repair with the YHGQ-1200 self-propelled gas pressure welding vehicle are provided.According to the conditions，outriggers of the vehicle are transformed and the locking device of its bogies is added.The technical proposal for construction with the car body supported way is presented，and are tested at an altitude of 3 832～4 484 m.The results show that the transformed equipment can meet the requirements of construction.The proposed construction scheme can meet the requirement of permanent welding repair of damaged joints on Qinghai-tibet Plateau.

gas pressure welding vehicle；CWR track；permanent welding repair；car body supported way；Qinghai-tibet Plateau

TG457

B

1001-2303（2017）10-0063-04

10.7512/j.issn.1001-2303.2017.10.13

本文參考文獻引用格式：王斌遠，楊明，江俊志.青藏高原無縫線路永久焊復(fù)支車法施工技術(shù)[J].電焊機，2017，47（10）：63-66.

2017-09-25

王斌遠（1975—），男，工程師，本科，主要從事鐵路大型養(yǎng)路機械技術(shù)與裝備管理工作。E-mail：W_binyuan@163.com。