1 前言
在使用高锰钢辙叉区段铺设超长无缝线路时,所遇到的难点之一就是对提速道岔无缝化后的应力放散及锁定轨温问题。1997年,我段铺设了超长无缝线路试验区段(K138.5～K181.5),其间于家庄车站、完县车站、望都车站的正线道岔于1997年3月均铺设固定型提速无缝道岔,铺设轨温为9℃～13℃,形成了低温状态下的单组无缝道岔。而联结成超长无缝线路的时间是在1997年的7～8月份,联结时的轨温为25℃～29℃。如果直接联结,有可能在形成超长无缝线路后,在道岔范围内会存在低温锁定现象。当然,其中也包括铺设道岔的初期,由于扣件阻力小,道床阻力不足等因素,经过一定时期的列车碾压后锁定轨温有所改变。为保证道岔区段内温度应力的均匀稳定,也为今后联结成超长无缝线路后的道岔放散问题积累技术资料,必须重视提速道岔无缝化后的应力放散及锁定轨温问题,寻求合理的施工作业方法和与超长无缝线路相适应的锁定轨温。
2 无缝道岔应力放散的难点与问题
试验区段内的提速道岔只将直股线路进行了无缝焊联,主要存在以下几个难点:
(1)固定型提速道岔内采用的钢筋混凝土
枕与各部件的联接方法比较复杂,转辙、护轨、辙叉部分联结零件多,且转辙部分和护轨部分的主轨内侧采用了弹片加销钉扣压轨底的弹压式联结。因装卸弹片及销钉的作业方法比较复杂,如完全松开联结零件,封闭时间就会过长。因此,应寻求一种不解开或不完全解开转辙部分和护轨部分扣件的放散方法。
(2)尖轨限位器的调整与应力放散时钢轨
的走向有矛盾:由于提速道岔无缝化后,经过列车碾压一段时间,加上气温逐渐升高及铺设初期道床和扣件的阻力达不到要求等因素影响,个别道岔已经出现限位器顶死或限位器两侧缝隙不均等现象,为此应结合应力放散调整好限位器。
(3)应力放散方法:现有的应力放散法均不
太适合无缝道岔,原因是道岔结构复杂、四股钢轨受力状况不一、钢轨温度力的走向不易判定,容易出现道岔不方正甚至尖轨扳不动等现象。因此,必须研究一个在控制状况下的既合理又方便的应力放散方法。
(4)锁定轨温范围:由于道岔的外直股在超
长无缝线路的固定区,而内直股处在伸缩区,加上受尖轨方正等因素的制约,对其锁定轨温应重新设计一个范围,同时还应考虑与长轨条焊联时的锁定轨温差。
3 无缝道岔应力放散方法探讨
3.1应力放散量计算
形成超长无缝线路后,放散无缝道岔应力就必须切开应力放散股的一端。为防止道岔内的钢轨移动过大造成道岔的不方,另一端必须锁紧。为计算无缝道岔的应力放散量,假设应力放散仅在单个道岔长度内进行,不涉及两侧线路。
(1)外直股可能出现的最大应力放散量,按提速无缝道岔计算:
ΔL=0.0118×L×ΔT
式中:
L———外直股全长;
ΔT———可能出现的最大轨温差。
我段铺设无缝道岔时的最低轨温为10℃,应力预放散的轨温为27℃,ΔL为8mm。
(2)内直股可能出现的最大应力放散量
由于内直股的尖轨部分所受温度附加力可以忽略不计,所以尖轨内部所积存的应力也可视为零,计算长度从活接头到岔后切开点。
设活接头至岔后切开点的距离(L)为30m(有可能在岔尾以后的部位切开),则ΔL=6mm。
由此可见,无缝道岔的应力放散量都不会很大,关键是要通过应力放散解决道岔不方、限位器顶死等现象。
3.2关于转辙及护轨部分的应力放散
由于转辙部分及护轨部分结构复杂,解开后安装时间长,存在应力放散时阻力大的问题。此二部分由于销钉和弹片的扣压,阻力比较大,主轨与尖轨及护轮轨联结牢固,解开后在点内恢复困难,只能考虑采用不解开的方案。通过论证,决定采取在垫板下设置滚杠,应力放散时让尖轨、护轮轨随同主轨一起移动的办法,但前提条件是应力放散量较小。
3.3应力放散方法
在否定了现有的应力放散方法后,经研究决定利用钢轨拉伸器强制拉伸,再自由回缩,从而达到应力放散的目的。
所谓强制拉伸,就是在封锁线路的条件下,将进行应力放散的一股或几股钢轨的扣件松开,锁定要进行应力放散的一股钢轨的一端。在垫板下放置滚杠,将基本轨接头以外1m多远的钢轨抬放在滚杠上,从另一端用钢轨拉伸器强制拉伸,拉伸的长度一定要超过应力放散量,然后让钢轨自由回缩,达到零应力状态。在回缩的过程中同时敲击钢轨,达到均匀地放散应力、自由回缩的目的。实践证明这种方法是行之有效的。
3.4调整限位器,保持道岔方正
应力放散的前提是道岔本身应方正,如不方正可结合应力放散通过调整限位器整治:当限位器在同方向顶死时,可采取在相反的方向用拉伸器拉伸就位。当限位器顶死的方向不一致时,则应考虑改变应力放散方向进行调整。
一般道岔应力放散量较小,限位器有7.5mm的缝隙,在限位器允许的范围内就可调整。
3.5确定锁定轨温
保定地区最高轨温为63.3℃,最低轨温为-23.7℃。当无缝道岔的锁定轨温范围在21℃～31℃时,无缝道岔经历的最大升温幅度是42.3℃,最大降温幅度是54.7℃。
我国普通无缝线路的锁定轨温波动范围一般为±5℃,而德国超长轨条无缝线路的锁定轨温波动范围为±3℃。鉴于超长轨条无缝线路应力放散工作比普通无缝线路复杂、困难,因此技术要求应该较高。在《铁路超长轨节无缝线路》一书中,建议把锁定轨温的波动范围设在±3℃,按照这个要求,超长轨条的锁定轨温设在22℃～28℃比较合适。
无缝道岔的锁定轨温,原则上应与两端的长轨节锁定轨温一致,并且与单元轨条的锁定轨温差应不大于±3℃,同时,在锁定中应将与无缝道岔相联结的这端长轨至少100m的扣件松开,以保证轨条内应力的均匀分布。
北方交大在我段望都2号道岔的应力放散测试结果表明,无论是在13℃或19℃锁定的道岔,其稳定性和强度均能满足要求。因此,建议原无缝道岔的实际锁定轨温按19℃计算。因为无缝道岔关键是防断,而胀轨的因素稍小,道岔本身范围小,而由四股钢轨、混凝土岔枕组成的轨道框架刚度较大,再加上采用优质石碴,两边线路的约束较强,即使在活接头处有些附加力的影响,也不会有胀轨的危险。锁定轨温偏低些,可减少断轨和活接头螺栓的折断,但先决条件是必须经常保持道岔及其前后50m线路道床的状态符合规定要求。无缝道岔锁定轨温与区间无缝线路锁定轨温的衔接,可由最外方道岔的低锁定轨温19℃向区间无缝线路高锁定轨温21℃顺延,中间可有100m的顺延线路,使相邻区段的锁定轨温差不超过3℃。
3.6主要作业程序
(1)做好点前准备,包括重新拧紧道岔前后50m范围内的扣件、接头螺栓,将道岔内扣件松开涂油后再上紧,方正好设置拉轨器外的轨枕,做好测量标记。
(2)按慢行点要求准备好道岔内螺丝和扣件。
(3)松开(或切开)道岔尾部两直股钢轨。
(4)卸掉放散股的所有扣件。
(5)在铁垫板下设置滚杠。
(6)安放拉伸器、拉轨并测量。
(7)松开拉伸器、让钢轨自由回缩。
(8)记录放散量和轨温。
(9)上紧所有扣件和螺栓。
(10)焊接轨缝。
我段按以上的方法对38组提速无缝道岔进行应力放散后,两股钢轨的限位器均合适,尖轨方正,方向良好。经验表明,采取强制拉伸、自由回缩的应力放散方法,是放散提速无缝道岔应力的一种理想方法。
文章来源：
原文名称：提速道岔无缝化后的应力放散方法及锁定轨温探讨
作者信息：曾玉江 张建军 严肃
所在单位：石家庄铁路分局保定工务段
文章出处：铁道建筑 2000 年第 4 期
