無(wú)縫線路曲線段換軌施工中鋼軌鋸口的精準(zhǔn)設(shè)置

胡安平，唐忠富

（1.南寧鐵路局安監(jiān)室，工程師，廣西 南寧 530029 2.南寧鐵路局桂林工務(wù)段，高級(jí)工程師，廣西 桂林 541001）

鋼軌接頭是軌道結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，隨著無(wú)縫線路技術(shù)的發(fā)展和百米標(biāo)定軌的廣泛應(yīng)用，接頭數(shù)量正逐步減少。但隨著鐵路向高速、重載方向發(fā)展，鋼軌接頭病害也日益突出，因此投入的維修費(fèi)用也逐漸增大。如何有效地貫徹中國(guó)鐵路總公司“強(qiáng)基達(dá)標(biāo)、提質(zhì)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(duì)線路及軌枕的破壞作用，是各級(jí)線路養(yǎng)修管理人員必須深入思索的問(wèn)題。本文將探討如何在換軌階段精準(zhǔn)設(shè)置鋼軌鋸口并減少鋼軌接頭病害的形成，以提升換軌作業(yè)質(zhì)量，確保運(yùn)輸安全。

1 存在問(wèn)題

機(jī)車車輛的輪對(duì)通過(guò)接頭時(shí)，由于鋼軌接頭存在結(jié)構(gòu)上的不平順，這就導(dǎo)致輪軌之間產(chǎn)生較大的附加動(dòng)力作用，加速線路狀態(tài)的變化，以致形成接頭病害。過(guò)大的附加動(dòng)力作用又促使不平順的發(fā)展和附加動(dòng)力的增長(zhǎng)，加速了鋼軌接頭病害的發(fā)展。為保持軌道結(jié)構(gòu)彈性均衡，減少接頭附加動(dòng)力支軌枕的破壞，我國(guó)的鋼軌接頭采取懸空式，要求左右兩股鋼軌接頭相互對(duì)齊，并處于接頭軌枕中間。為此，《鐵路線路修理規(guī)則》第3.10.10條規(guī)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(duì)進(jìn)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(jié)果新軌撥入后，進(jìn)軌終點(diǎn)處鋼軌不是長(zhǎng)了便是短了，造成長(zhǎng)軌條焊接接頭設(shè)置不符合上述規(guī)定要求。既便是有經(jīng)驗(yàn)的施工人員，在裁切舊軌時(shí)預(yù)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(lái)解決鋁熱焊焊縫到軌枕邊距離的問(wèn)題，也會(huì)增加鋸軌或軌枕?yè)芤乒ぷ髁浚斐扇肆Α⒉牧虾吞齑包c(diǎn)的浪費(fèi)。

2 新軌擺放位置對(duì)接頭設(shè)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(cè)均對(duì)鋼軌接頭設(shè)置不產(chǎn)生影響。

2.2 新軌擺放在曲線外側(cè)如圖1所示。現(xiàn)行無(wú)縫線路曲線地段換軌施工中，長(zhǎng)軌條往往事先擺放在道心或軌枕頭（即待換舊軌的內(nèi)、外側(cè)），天窗點(diǎn)內(nèi)將舊軌撥出，新軌撥入。

圖1 新軌擺放在曲線外側(cè)示意圖

在圖1中，假設(shè)曲線半徑為R1，新軌擺放在曲線外側(cè)，新舊軌間距為D，待換新軌長(zhǎng)為L(zhǎng)2，新軌從起點(diǎn)A′撥入，由于弧長(zhǎng)L2與L1圓心角相同，故有：

新軌在終點(diǎn)B′處的延展長(zhǎng)度可用如下公式計(jì)算：

因設(shè)計(jì)曲線半徑為線路中線半徑，故實(shí)際計(jì)算時(shí)，待換軌為曲線上股時(shí)，式1中

R1=曲線半徑R+標(biāo)準(zhǔn)軌距/2待換軌為曲線下股時(shí)，式1中R1=曲線半徑R-標(biāo)準(zhǔn)軌距/2

2.3 新軌擺放在曲線內(nèi)側(cè)如圖2所示。

圖2 新軌擺放在曲線內(nèi)側(cè)示意圖

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

新軌在終點(diǎn)B′處的延展長(zhǎng)度可用如下公式計(jì)算：

因設(shè)計(jì)曲線半徑為線路中線半徑，故實(shí)際計(jì)算時(shí)，待換軌為曲線上股時(shí)，式2中

R1=曲線半徑R+標(biāo)準(zhǔn)軌距/2

待換軌為曲線下股時(shí)，式2中

R1=曲線半徑R-標(biāo)準(zhǔn)軌距/2

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

式中D-新舊軌間距

L-新軌條長(zhǎng)度

R-待換軌條半徑

無(wú)縫線路曲線地段新軌撥入后，進(jìn)軌終端鋼軌延展或收縮量等于新舊軌間距乘以新軌長(zhǎng)度除以舊軌曲線半徑，當(dāng)新軌位于曲線外側(cè)，則為延展值，反之為收縮量。其延展值或收縮量與新軌的長(zhǎng)度和既有曲線半徑有關(guān)，相同長(zhǎng)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(shí)例計(jì)算

2013年計(jì)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(zhǎng)度為400 m，新軌置于曲線外側(cè)碴肩上，采用長(zhǎng)軌車卸車，之后用F型軌距桿加固，新舊軌間距0.75 m，進(jìn)軌終點(diǎn)延展長(zhǎng)度為：

也就是說(shuō)，新軌撥入后，終點(diǎn)將延展0.454 m。借助支距尺，在舊軌上量出新軌末端對(duì)應(yīng)的位置，則可精確計(jì)算出鋸口位置。實(shí)踐證明，該新軌撥入后，新軌實(shí)際延展長(zhǎng)度較理論計(jì)算差2 mm，通過(guò)調(diào)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(jì)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(guī)范對(duì)焊接接頭的要求，取得了較為理想的結(jié)果。

4 結(jié)束語(yǔ)

南寧鐵路局桂林工務(wù)段在近幾年的維修換軌施工廣泛采用上述計(jì)算方法，均能較為精確的計(jì)算出舊軌的鋸口位置，減少了二次據(jù)軌工作量，每次均能安全正點(diǎn)消點(diǎn)，較好地提升了換軌作業(yè)質(zhì)量和天窗利用效果。實(shí)踐中需要注意的是，由于曲線在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)撥道后，可能存在實(shí)際半徑與《線路設(shè)備技術(shù)履歷薄》中的半徑不一致的情況，需要在換軌前通過(guò)測(cè)量曲線正矢反算曲線實(shí)際半徑。此外新舊軌間距指的是“中對(duì)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(duì)，會(huì)影響到選取鋸口的精度。