浅析区间无缝线路

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浅析区间无缝线路

赵晓敏

(中铁第五勘察设计院东北分院)

摘要：发展和扩大无缝线路的应用，是高速、重载铁路强化轨道结构的客观需要，针对区间无缝线路进行分析。关键词：区间无缝线路；设计；混度力纵向分布高速、重载运输是铁路现代化的重要标志。发展和扩大无缝线路的应用，是高速、重载铁路强化轨道结构的客观需要。国内外铁路为适应高速、重载运输，而大力发展区间或跨区间无缝线路。20世纪80年代以来，高强、高韧性、长寿命的胶接绝缘接头的广泛应用，高强、耐磨钢轨的铺设，为区间无缝线路的发展创造了条件。

1区间无缝线路的特点

根据无缝线路受力原理，理论上无缝线路的轨条长度不受任何限制可以达到无限长，这是区间无缝线路得以铺设的依据。

区间无缝线路延长了轨条长度，大量减少了缓冲区，全面提高了线路的平顺性和整体性。但其从本质上说与普通无缝线路没有什么区别，只是在结构、铺设、养护维修等方面具有不同的特点，并带来了很多新的技术问题。

2区间无缝线路的设计

区间无缝线路的设计与普通无缝线路的设计相同，不同的是区间无缝线路的轨条贯通整个区间或区段，其长轨条不可能一次铺成，为此将长轨条分成若干个单元轨条，然后分次焊接铺入。一般单元轨条含有胶接接头时，要把胶接接头设置在离单元轨条端200m 外。单元轨条长度多长为合理，需要进行设计。此外还包括单元轨条的锁定轨温、轨条位移观测桩的设置等。

2.1单元轨条长度设计。区间无缝线路单元轨条长度的设计、受施工天窗长短、线路平面条件、铺设技术、铺设方法、焊接技术、轨温变化状态、施工组织、人员素质等诸多因素的制约，同时要考虑到各路局的具体情况和铺设现场存在的问题来确定，按目前现有的技术能力应以2~2.5km为宜。

2.2锁定轨温和单元轨条之间焊联温度的选择。区间无缝线路设计锁定轨温的确定与普通无缝线路的设计方法和原则是一致的，一根轨条同一设计锁定轨温。但区间无缝线路是由在不同时间铺设的各单元轨条焊联成的，如何保证其全长内温度力均匀分布是一个关键。普通无缝线路考虑到铺设实际情况，一般铺设时锁定轨温容许有±5℃变化范围，如

但这并不意果强度和稳定得到保证，在特殊情况下可适当放宽到±8℃，

味着一根轨条的锁定轨温可有这一范围变化。因此区间无缝线路在各个单元轨条焊联时，从焊接时间上最好选择在设计锁定轨温时间，且两相邻单元之间的锁定轨温差小于±5℃内来进行，并在焊接前后采用拉轨机将轨条应力调整均匀。其最终焊接必须选择在靠近两相邻单元的中间轨温的温度下进行，并做好局部应力调整。

2.3位移观测桩和标定轨长的设置。通过位移观测桩和标定轨长的观察与换算，分析研究锁定轨温有无变化，钢轨纵向力的分布是否均衡，对区间无缝线路来说是十分重要的。位移观测桩，普通无缝线路通常设置7对。区间无缝线路以每一单元轨条为一设桩单元，观测桩布置与普通无缝线路一样。亦可采用桩距为85m 的布置方式：轨端一对，每隔85m 、2×85m 设两对，再每隔3×85m 即2×3×85m 又设两对，则中间两对桩的距离为13×85m 。其设置根据是当钢轨85m 发生1mm 变化时相当于锁定轨温变化1℃，以便于管理。采用轨长标定法标定时，在区间无缝线路上应加密标定，可50~100m一处。如观测桩采用等距离设置，则两观测桩之间的锁定轨温改变，由轨长标定监控。实行位移观测桩、轨长标定双重控制，增加了监控的可靠度。

3区间无缝线路温度力纵向分布规律

由于区间无缝线路是以单元轨节铺设再将单元轨节间焊接，其温度力分布与普通线路不同。下面以气压焊焊联两单元轨节为例，说明两单元轨节间最终焊接端（以下简称过渡区）的温度力纵向分布规律，以及区间无缝线路的温度力纵向分布规律。

3.1焊联作业区段锁定轨温的计算。a. 连入法（即一步法）。连入法焊联的作业步骤是铺轨、焊轨、撞轨或拉伸、锁定。由于焊轨在前，锁定在

后，焊轨作业段的锁定轨温与新铺

单元轨节的锁定轨温相同。b. 插入法（即两步法）。

3.2过渡区的温度力分布。a. 计算假定：①道床阻力沿钢轨纵向均匀分布，单位长度道床纵向阻力为p ；②钢轨在温度力作用下，不产生臌曲和塑性变形；③不考虑列车运行对温度力的影响；④焊接前钢轨温度力未克服接头阻力，过渡区位于固定区。b. 连入法焊联的温度力分布。设相邻两单元轨节为A 、B ，铺设时锁定轨温分别为t A 、t B ，且t A ＞t B 。前面已经说明，采用连入法焊联时，由于焊轨在前锁定在后，焊轨作业段的锁定轨温与新铺单元轨节B 的锁定轨温相同。c. 插入法焊接联的温度力分布。设相邻两单元轨节E 、F ，铺设时的锁定轨温分别为t E 、t F ，焊轨作业区段锁定轨温为t G ，焊轨作业段长度为L ，则过渡区在任一轨温t 时的温度力。焊接作业段与单元轨

F 间分别形成温度力差、。同前可得节E 、

（1）（2）

（3）（4）

单股钢轨温度力差的分布长度为

（5）

分布长度也不通过上述分析可知，焊联方式不同，其温度力差大小、

同。在钢轨及道床类型相同时，温度力差及分布长度取决于相邻两单元轨节的锁定轨温及作业区段的锁定轨温。

3.3过渡区长度的确定。a. 连入法焊联过渡区长度。

（6）

式中L ———焊轨作业段长度；

———插入轨长度；

过渡区范围为插入轨中心两侧各b. 插入段过渡区长度

。

）（7

式中L ———焊轨作业段长度；

———插入轨长度；、———如图1所示。

过渡区范围为插入轨中心向E 单元轨节一侧为L-L ch /2+LE ；向F 单元轨节一侧为L-L ch /2+LF 。

过渡区的温度力分布是不均匀的，过渡区温度力差及长度、可根据不同的焊接方式确定。由于在过渡区内温度力分布不均，因此在过渡区作业时应按最不利锁定轨温确定作业条件，防止过大的受拉和受压温度力的出现，对行车安全构成威胁。

3.4区间无缝线路的温度力纵向分布

就轨温单向变化和轨温反向变化两种情况，分析区间无缝线路温度力纵向分布。a. 轨温单向变化。b. 轨温反向变化。

3.5区间无缝线路在寒冷地区的应用

哈尔滨铁路局地处我国最北处，是历年轨温变化幅度最大的地区。哈局自1997年以来，在历年最大轨温幅度100.4℃～103.4℃地区，已铺设区间无缝线路，累计3195km ，（至2008年）其中最小曲线半径为R=500m。1997年来哈局工务部门有关人员不断摸索寒冷地区区间无缝线路的规律，积累养护维修的经验。