線上鋼軌焊接接頭平直度檢測影響因素分析

黃 丙 寅

(太原市軌道交通發(fā)展有限公司,山西 太原 030001)

1 概述

新建軌道交通線路或既有線路大修后，一般會使用電子平直度尺對鋼軌焊接接頭進行平直度檢測，對檢測出來不合格的接頭會進行處理。常用處理方法主要有打磨、熱矯直和鋸軌重焊等，其中鋸軌重焊大量增加線路接頭數(shù)量，是線路的不利因素，因此平直度檢測的準確性至關(guān)重要。我國鐵路現(xiàn)有的標準和規(guī)范對平直度檢測技術(shù)條件都沒有明確的要求，但在實際檢測時因為線路狀況、扣件安裝狀態(tài)等因素常會對平直度檢測結(jié)果產(chǎn)生影響，因此有必要對平直度檢測影響因素進行分析，并設(shè)定相關(guān)檢測技術(shù)條件。

2 分析方案

一般在施工現(xiàn)場進行平直度檢測時，可能對平直度結(jié)果造成影響的因素有扣件安裝狀態(tài)和線路順直情況等，本文將重點針對此兩項因素進行分析。分析方法采用控制變量法，電子平直尺導(dǎo)出波形圖，采樣多組數(shù)據(jù)進行對比分析。扣件安裝因素分析首先選取平直度處于標準狀態(tài)的鋼軌母材作為試驗數(shù)據(jù)采集點，控制其他條件滿足平直度檢測要求時，變換扣件安裝狀態(tài)，最后記錄變換后鋼軌母材平直度波形圖進行分析；線路順直情況因素分析采用基地焊(廠焊)接頭，鋪設(shè)到線路上后不同矢量差的平直度波形圖與基地焊工作臺位上測量平直度進行對比分析。最后通過綜合對比得出相應(yīng)條件對平直度測量結(jié)果的影響，從而制定標準測量技術(shù)條件。

3 扣件安裝狀態(tài)對平直度檢測影響

線路維修規(guī)則規(guī)定，時速160 km以下的正線軌道交通，線路軌道靜態(tài)幾何尺寸容許偏差，10 m弦測量的最大矢度值，軌向和高低偏差均為3 mm。因此，選取符合上述條件的軌道區(qū)段進行測試數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集選取10處鋼軌母材(避開焊頭)分別編號，先檢測精調(diào)完畢后鋼軌母材平直度數(shù)據(jù)，然后分別再檢測松開1個扣件、松開2個扣件、松開3個扣件、松開3個扣件再緊中間扣件的平直度數(shù)據(jù)。檢測完后對各組數(shù)據(jù)進行分析對比，得出扣配件安裝狀態(tài)對平直度檢測影響。

取采集數(shù)據(jù)中一組典型數(shù)據(jù)分析如下。

3.1 標準狀態(tài)平直度

該編號母材處所在區(qū)間線路線形滿足驗標要求，附近扣配件安裝良好，彈條“三點密貼”。此標準狀態(tài)情況下鋼軌頂面(也稱行車面)、軌頭側(cè)面工作邊(也稱導(dǎo)向面)的平直度檢測見圖1,圖2。

由平直度波形圖可以看出鋼軌頂面有不大于±0.05 mm的高低波動，行車面有不大于±0.1 mm的方向波動。

3.2 松開1個扣件平直度

在該編號母材處，松開1個鋼軌扣件，并以該扣件位置為中心，測量鋼軌母材的平直度。

測量結(jié)果顯示，當松開1個扣配件時，鋼軌上拱度抬高了0.07 mm，鋼軌方向趨于順直。

3.3 松開2個扣件平直度

在該編號母材處，連續(xù)松開2個鋼軌扣件，并測量該處鋼軌母材的平直度。

測量結(jié)果顯示，連續(xù)松開2個扣件后，該鋼軌母材側(cè)面工作邊平直度較標準狀態(tài)基本無變化，鋼軌頂面較標準狀態(tài)上拱約0.07 mm，上拱量同松開1個扣件相同，但是上拱區(qū)間增寬。

3.4 松開3個扣件平直度

在該編號母材處，連續(xù)松開3個鋼軌扣件，并測量該處鋼軌母材的平直度。

測量結(jié)果顯示，連續(xù)松開3個扣配件鋼軌工作邊平直度較標準狀態(tài)無明顯變化，但是頂面平直度較標準狀態(tài)上拱約0.07 mm，同松開1個和松開2個扣配件狀態(tài)相同，但是上拱區(qū)間較松開1個扣件明顯增大。

3.5 松開3個再緊中間扣件平直度

在該編號母材處，連續(xù)松開3個鋼軌扣件，再把中間1個扣件旋擰至標準狀態(tài)，并測量該處鋼軌母材的平直度。

測量結(jié)果顯示，上緊中間扣件，鋼軌頂面平直度接近于標準狀態(tài)時的平直度，導(dǎo)向面平直度增大0.1 mm。

4 線路平順度對平直度檢測影響

在焊軌基地的生產(chǎn)線上，安裝有平直度測量區(qū)(也稱為測量平臺)，其特點是模擬線路上的鋼軌處于完全水平和直線狀態(tài)，在這種條件下測量接頭的平直度是理想狀態(tài)。此組檢測方案以焊軌基地焊頭(廠焊焊頭)為基準狀態(tài)。

首先從線路選取30組基地焊焊頭，然后記錄下其編號并檢測其3 m弦線測量鋼軌頂面和軌頭側(cè)面工作邊矢量值，然后用電子平直尺檢測以該焊頭為中心的1 m范圍平直度波形圖。最后根據(jù)記錄的矢量值和波形圖與廠焊波形圖進行對比，分析不同矢量值對波形圖的影響，從而得出線路平順度對平直度檢測的影響。取其中幾組典型數(shù)據(jù)進行分析如下。

4.1 最大矢量偏差不大于1 mm條件

031212112613號接頭。

3 m弦線測量鋼軌頂面數(shù)據(jù)：7，6.5，6，7，7。

側(cè)面工作邊數(shù)據(jù)：6.5，6.5，6.5，7，7。

軌道高低最大矢量偏差為1 mm，軌道方向最大矢量偏差為0.5 mm。

測量結(jié)果顯示：1)焊軌基地焊接的接頭，運輸鋪設(shè)到鋪軌基地或者鐵路線路上后，鋼軌頂面平直度通常會比基地測量值降低0.1 mm～0.14 mm，這屬于接頭正常沉降的一般規(guī)律。2)在線路上用3 m弦線測量，當軌道高低最大矢量偏差為1 mm、且有2個高點在焊縫處時，現(xiàn)場測量的頂面平直度峰值比基地測量值低0.1 mm。3)在線路上用3 m弦線測量，軌道方向最大矢量偏差為0.5 mm時，導(dǎo)向面平直度與焊軌基地測量結(jié)果基本一致，當接頭被抬高時，導(dǎo)向面會產(chǎn)生向道心方向彎曲的變化。

4.2 最大矢量偏差1.5 mm條件

062G12112710號接頭。

3 m弦線測量鋼軌頂面數(shù)據(jù)：7.5，6.5，6，6.5，7.5。

軌道高低最大矢量偏差為1.5 mm。

測量結(jié)果顯示，用3 m弦線測量軌道高低最大矢量偏差為1.5 mm、且焊縫處于高點時，現(xiàn)場測量的平直度與出廠時基本一致，說明現(xiàn)場測量時接頭被抬高了0.1 mm。

4.3 最大矢量偏差大于3 mm條件

1)061G12110631號接頭。

3 m弦線測量鋼軌頂面數(shù)據(jù)：4，1，0，0，0。

側(cè)面工作邊數(shù)據(jù)：8，8.5，8.5，9，9。

軌道高低最大矢量偏差為4 mm，軌道方向最大矢量偏差為1 mm。

2)062E13112931號接頭。

3 m弦線測量鋼軌頂面數(shù)據(jù)：12，14，15，15，14。

側(cè)面工作邊數(shù)據(jù)：6.5，6，5，4.5，5。

軌道高低最大矢量偏差為3 mm，軌道方向最大矢量偏差為2 mm。

根據(jù)這兩組數(shù)據(jù)可以看出當軌道高低最大矢量偏差大于3 mm時，現(xiàn)場測量結(jié)果產(chǎn)生了約+0.4 mm～+0.6 mm的誤差。當接頭被“抬高”后，導(dǎo)向面會產(chǎn)生向道心方向的彎曲；當接頭被“降低”后，導(dǎo)向面會產(chǎn)生遠離道心方向的彎曲(使軌距加寬)。

5 分析結(jié)論

通過以上平直度檢測數(shù)據(jù)分析可以得出如下結(jié)論：

1)扣配件安裝狀態(tài)會直接影響鋼軌頂面平直度的檢測結(jié)果，如果施工現(xiàn)場扣配件安裝“三點不密貼”或者少安裝扣件都會對平直度檢測結(jié)果產(chǎn)生頂面“拱高”或者導(dǎo)向面“內(nèi)縮”的影響。

2)線路平順度會對平直度檢測結(jié)果產(chǎn)生影響，現(xiàn)場檢測平直度時，檢測結(jié)果會隨著鋼軌頂面的“拱高”或者“降低”而產(chǎn)生“凸”或者“凹”的波形，線路方向的擺動也會造成鋼軌導(dǎo)向面的平直度產(chǎn)生相應(yīng)的波形，而且線路“抬高”或“降低”還會對導(dǎo)向面的平直度檢測造成“向心”或者“離心”的影響。

6 結(jié)語

通過上述結(jié)論我們可以依據(jù)這些影響因素制定出有針對性的技術(shù)條件來確保平直度檢測時能接近鋼軌焊頭最真實的情況：

1)如果鋼軌處于鎖定狀態(tài)，檢查軌下墊板、鋼軌扣件、軌距擋板等均應(yīng)按照有關(guān)標準安裝到位且道釘扭矩符合要求。

2)如果鋼軌處于自由狀態(tài)，應(yīng)采用撥軌、墊軌等方法將鋼軌墊平、撥直。

3)用3 m弦線測量鋼軌的軌頂面最大矢量偏差應(yīng)不大于1 mm，工作邊最大矢量偏差應(yīng)不大于1 mm。

4)具備上述條件后，按照鐵道行業(yè)標準TB/T 1632鋼軌焊接的要求測量鋼軌焊接接頭的平直度。

通過這種技術(shù)條件要求可以準確的檢測焊頭平直度，避免了因為檢測因素導(dǎo)致的“誤判”，減少了修軌鋸軌量，從而減少了線路焊縫不利因素的數(shù)量，值得在行業(yè)內(nèi)推廣。