國際海事衛星組織

[拼音]:wufeng xianlu

[英文]:continuous welded rail track

鋪設焊接長鋼軌的鐵路軌道。將軌端不鑽孔、不淬火的標準鋼軌在焊軌廠焊接成一定的長度,一般為250米;然後運往鋪軌工地,用鋁熱焊焊接成規定的設計長度,一般為1000~2000米;最後鋪入線路。無縫線路分溫度應力式及放散應力式兩種;前者由焊接長鋼軌及其兩端若干根標準鋼軌組成,用夾板及螺栓連結;其構造簡單,鋪設維修方便,但鋼軌要承受很高的溫度力,一般適用於常年軌溫變化不大於90°C的地區,也可鋪設在大於這一軌溫變化的地區,但要在一定軌溫條件下,定期放散鋼軌內部過高的溫度力。後者在焊接長鋼軌兩端設溫度伸縮調節器(見鋼軌伸縮調節器),隨時釋放溫度力。

無縫線路由於消滅了大量鋼軌接頭,因而具有行車平衡,機車車輛及軌道維修費用低,使用壽命長等優點,是鐵路軌道現代化的主要內容之一。但要充分發揮它的優越性,必須同時滿足強度和穩定性方面的設計要求。

溫度應力及溫度力

鋼軌熱脹冷縮,在無縫線路上,焊接長鋼軌每單位長度的自由伸縮量等於線膨脹係數 α及軌溫變化幅度 Δt的乘積。 焊接長鋼軌一經“鎖定”,自由伸縮就受到兩端接頭阻力 R及沿線道床阻力的抵抗而不能實現或不能全部實現。 此時, 未能實現的自由伸縮將轉化為數值相等但方向相反的溫度應變εt=αΔt,從而在鋼軌內部產生溫度應力σt=EαΔt和溫度力 Ft=EAαΔt(E為鋼的彈性模量;A為鋼軌截面積)。夏季軌溫升高,鋼軌勢必伸長,但因不能實現而轉化為壓應變,在鋼軌內部產生壓應力。冬季軌溫降低,鋼軌勢必縮短,但因不能實現而轉化為拉應變,在鋼軌內部產生拉應力。這種因軌溫變化而引起的應力稱溫度應力,而作用於鋼軌截面上的力稱溫度力。

鋪軌軌溫及鎖定軌溫

最適宜於鋪設焊接長鋼軌的軌溫稱鋪軌軌溫。因為在鋪軌過程中,軌溫可能有波動,所以確定鋪軌軌溫時,容許有一個上下波動範圍。鎖定軌溫,也稱無應力軌溫,是在焊接長鋼軌鋪設完畢,上緊扣件,裝好防爬裝置及接頭夾板時的軌溫。它必須在鋪軌軌溫的容許波動範圍內。鎖定軌溫一般應略高於當地最高軌溫與最低軌溫的平均值,防止酷暑季節鋼軌溫度壓力過大,從而減少無縫線路脹軌跑道的潛在危險。當地最高軌溫一般要高出最高氣溫20°C,而最低軌溫則大致與最低氣溫相等。 鎖定軌溫是計算軌溫變化幅度 Δt的依據,必須詳實記錄,妥善儲存,如因線路作業引起變化,應及時更正。

伸縮區、固定區和緩衝區

焊接長鋼軌兩端的接頭阻力R是一個集中力, 而沿線道床阻力則是一個分佈力,如道床縱向阻力以每米鋼軌的阻力p(千牛/米)表示,則在離軌端x處,兩者之和為R+px。此值隨x的增大而增大,如焊接長鋼軌的長度為L,其最大值可達R+pL/2。但是,當地的最高軌溫總是有限的,因而最大軌溫變化幅度Δt

也將是有限的。所以,要平衡由此而產生的最大溫度力Ft

=EAαΔt

,並不需要動用焊接長鋼軌上的全部道床阻力,而只要動用靠近軌端長度為l的一部分就可以了。此時,溫度力和阻力的平衡式為Ft

=R+pl,由此求取l的值。在l範圍內一部分自由伸縮由於接頭阻力及道床阻力的限制而不能實現,從而出現不同程度的限制伸縮。這一區域稱為伸縮區。兩端伸縮區以外的中間部分,全部自由伸縮被限制,因而處於完全固定的狀態,這一區域稱為固定區。由此可見,無縫線路上最大溫度力出現在固定區,它僅與鋼軌的最大軌溫變化幅度有關。從理論上說,焊接長鋼軌的長度可以不受任何限制,但實際鋪設時還應當考慮其他方面的因素。例如,在兩個自動閉塞區分界處,長鋼軌要斷開,以便安裝絕緣接頭;而在接近車站兩端道岔群時,也要把長鋼軌中斷,以利道岔的養護和維修。在焊接長鋼軌中斷處,應設緩衝區。緩衝區由2~4或更多根標準鋼軌組成。目的是便於調整軌縫,放散應力和修理及更換絕緣接頭和道岔。

強度及穩定性

為防止鋼軌斷裂,無縫線路應具有足夠的強度。無縫線路強度計算的要求是:在列車動力作用下,焊接長鋼軌所受的彎曲應力、溫度應力及制動力的總和,不超過鋼軌鋼料的容許應力。

無縫線路除滿足強度要求外,還必須滿足穩定性要求。實踐和理論表明,無縫線路在垂直面上臌曲的可能性是很小的,脹軌跑道總是在水平面上發生,首先在軌道的原始彎曲處開始。當軌溫不高,溫度壓力不大時,軌道的臌曲變形極小;隨著軌溫及溫度壓力的繼續增大,軌道變形將隨之逐漸增加,但不會引起突然破壞;一旦溫度壓力升高到某一臨界值Ftcr後,如壓力稍有增大或受外力干擾時,軌道變形就會突然急劇增加,終於導致穩定性的完全喪失。軌道臌曲的漸變階段稱為脹軌。突變階段稱為跑道。

無縫線路的穩定問題是一個力學平衡問題。平衡因素以溫度壓力和軌道原始彎曲為一方,軌道框架剛度和道床橫向阻力為另一方。前者為破壞穩定的因素,後者為保持穩定的因素,無縫線路的穩定與否,就是雙方消長變化的結果。保證無縫線路穩定的基本要求在於儘可能地增加其保持穩定的因素,減少其破壞穩定的因素。主要措施有:提高無縫線路的軌道框架剛度,即採用重型鋼軌、混凝土軌枕及強力扣件;提高道床橫向阻力;保持線路方向良好;消滅鋼軌硬彎,力求焊縫平直;保證路基無翻漿下沉等病害。

鋪設及養護

長鋼軌的焊接工作在焊軌廠的接觸焊接機上進行。整個焊接工作包括配軌、調直、軌端處理、焊接、清除焊瘤、正火、研磨、矯直及探傷等一系列工藝過程。焊接好的長鋼軌由存軌站臺裝上專用運軌列車後直接駛往鋪軌地點。到達工地後,長鋼軌從運軌列車最後一輛卸軌車的左右導向滑槽中引出,分別卸線上路軌道的兩側。然後把長鋼軌按設計要求在現場用鋁熱焊焊接成規定的設計長度。最後在規定的鋪軌軌溫範圍內,把舊的標準鋼軌換成新的焊接長鋼軌。換軌工作用軌道車牽引的兩臺換軌小車進行。第一臺小車抬新軌、走舊軌,將新軌換入舊軌已被拆除的混凝土軌枕承軌臺上。第二臺小車抬舊軌、走新軌,將已拆除的舊軌送入軌道的道心。兩臺小車相距約20米,這樣,被抬起的新舊鋼軌呈橫 8字圖形隨小車向前移動而連續更換。(見彩圖)

無縫線路在養護維修方面,有其一定的特殊要求。首先,無縫線路必須按軌溫進行線路作業。軌溫超過或低於鎖定軌溫20°C時,嚴禁進行一切維修作業。作業過程中要做到不破壞或少破壞道床阻力。同時要根據無縫線路的特點,合理安排作業計劃和順序,確保線路穩定。無縫線路的斷軌和脹軌跑道,對行車安全威脅極大,必須事前採取各種有效的預防措施,並在事故發生後,按規章進行及時的處理。

橋上無縫線路

是無縫線路的一種特殊形式。鋪設無縫線路的橋樑,以中跨上承式簡支樑橋居多。橋上無縫線路的特點是樑因溫度變化而伸縮,並受列車荷載作用而撓曲,致使焊接長鋼軌除承受因軌溫變化而產生的溫度力外,還承受由樑傳來的伸縮附加力和撓曲附加力。同時,這兩種附加力也反作用於樑並傳遞到支座和墩臺上。在一般情況下,橋樑均位於無縫線路的固定區,且相鄰橋樑的固定支座及活動支座位於同一橋墩上。為減小橋樑和焊接長鋼軌之間的相互作用力,在無碴橋上通常可採用不同鬆緊的扣件佈置系列,以降低橋上的扣件阻力。計算焊接長鋼軌的伸縮附加力時,以一年內一日間可能出現的最大梁溫度差作計算依據。因為伸縮附加力和撓曲附加力可以互相放散,計算時不需要進行疊加,只要選取其中最不利者作為焊接長鋼軌的附加力,進行強度檢算即可。