试析缝线新技术在跨区间无缝线路中运用

摘 要：本文通过介绍跨区间无缝线路施工中绝缘接头的现场胶结、百米定尺轨的使用、长轨的现场焊接、新型轨下结构等方面，叙述了近年来我国跨区间无缝线路施工工艺、结构改进上的发展。
关键词：无缝线路 施工 新技术
1672-3791（2013）03（a）-0081-01
1 概述

1.1 跨区间无缝线路的定义

跨区间无缝线路是指轨条长度跨越区间，轨条与道岔直接连接的无缝线路，也称超长无缝线路。

1.2 无缝线路锁定轨温与温度应力的关系

△l=α·L·△t
△t=Ts-T
σt=E·εt=E·△l/L=E·α·△t
式中：△l为钢轨伸缩值，L为钢轨长度，△t为轨温变化值，钢轨线膨胀系数α=

1.18 ×10-5/℃，钢的弹性模量E=2.1×105 MPa。

σt为无缝线路内部的温度应力；εt为线应变值；Ts为锁定轨温；T为施工轨温。
因此可知：σt=

2.48×（Ts-T）MPa

当σt为正值时表示无缝线路内部产生拉应力；σt为负值时表示无缝线路内部产生压应力。
根据无缝线路受力原理，无缝线路内部温度应力的大小取决于轨温变化幅度的大小，和钢轨长度无关，因此理论上讲无缝线路的轨条长度可以无限长。在普通无缝线路上，由于缓冲区的存在，无缝线路的优越性不能得到充分发挥。缓冲区地段每年养护维修的工作量比较大，同时缓冲区的存在对无缝线路的受力状态也有不良的影响。为了强化轨道结构，适应铁路高速重载运输的需要，我国开始大力发展跨区间无缝线路。跨区间无缝线路消灭了钢轨接头，实现了线路的无缝化，消除了缓冲区和伸缩区的影响，全面提高了线路的平顺性和整体性。

2 跨区间无缝线路的新技术

跨区间无缝线路目前在我国得到了迅速的发展，随着近年来施工中不断改革创新，施工工艺和结构改进方面得到了一定的发展。

2.1 胶接绝缘接头

胶结绝缘接头的使用是跨区间无缝线路得以发展的重要保证。在普通无缝线路地段，长轨必须在绝缘接头处断开，两侧设置缓冲区，从而制约了轨条的长度。随着轨道结构现代化的发展，为满足铺设跨区间无缝线路的需要，胶接绝缘接头应运而生。
跨区间无缝线路发展之初，通常采用厂制胶结轨，运至施工现场，与两侧的长轨条焊接成一个整体，从而实现了长轨在绝缘处贯通。胶结绝缘接头具有整体性好、强度高、刚度大、绝缘性能好、寿命长、养护少等优点，能适应无缝线路取消缓冲区的要求。但是胶接绝缘接头与焊接接头本质上不一样，不能承受撕裂力和过大的弯曲与撞击，且缺少弹性，其疲劳强度低于焊接接头。所以在运输和铺设过程中，要尽量避免发生剧烈撞击、摔打或弯曲等行为。
随着区间轨道电路无绝缘自动闭塞技术的出现，区间闭塞消除了绝缘接头，长轨内的胶结绝缘数量大量减少，通常只在岔区附近有少量绝缘接头，给无缝线路的施工及养护带来的极大的便利。
近年来出现的现场胶结绝缘施工工艺，逐渐取代了以往的胶结绝缘轨，它的主要优点是：整体结构简单合理，组装简便，便于开展现场施工操作，另外固化时间短，施工完毕时即可达到规定的抗剪强度，能经受住冬季低温、雨雪冰冻和夏季高温天气的考验。同时也消除了使用胶结轨时与两侧长轨之间的焊头，降低了焊接成本，减少了焊头处钢轨的病害隐患。现场胶结绝缘采用双面搭板接头形式，由复合绝缘夹板、快固胶、高强度螺栓、绝缘端片和绝缘套管与钢轨组装在一起构成H型结构。

2.2 钢轨

钢轨是轨道结构的重要部件，是铁路实现高速、重载的基础，提高钢轨的制造精度和原始平顺性，增加定尺长度是实现轨道平顺的根本。多年以来，无缝线路中的长轨都是在焊轨厂将25 m定尺钢轨焊接成不超过500 m的长轨，利用长轨专用运输列车运送至施工地点，进行无缝线路的施工。施工现场根据需要对长轨进行现场焊接，线下焊接成1～2 km的长轨后，在封闭时间内进行线上焊接，完成最终的跨区间无缝线路。无论是焊接还是机械连接，钢轨的接头处总是铁路的最薄弱环节，钢轨的使用故障80%发生在接头处。为了减少长轨内的焊接接头，近年来各钢厂相继开始生产百米定尺钢轨，从而大大减少了钢轨的焊接次数，降低长钢轨的焊接成本，提高无缝线路的长轨质量，减少钢轨的长波不平顺，保证列车平稳运行，提高旅客的乘车舒适度。
目前许多焊轨基地都完成了百米定尺轨的焊接生产线的改造，百米定尺轨的焊接技术已经成熟，百米定尺轨的焊接工艺流程主要由以下工序组成：百米长钢轨卸车，钢轨选配，调直除锈，焊机焊轨，焊后粗磨，正火，热调直，长轨存放自然冷却，焊后精调，焊后精磨，探伤，长轨条存放装车。

2.3 焊接

钢轨焊接方法有接触焊、气压焊和铝热焊，其中应用于厂内焊接的接触焊的质量最好、效率高、成本低，焊接接头的疲劳强度较高，是目前普遍采用的一种有效可行的焊接方法。小型气压焊和铝热焊设备简单，便于携带和移动，适用于施工现场使用。
随着高速铁路、客运专线、既有铁路提速改造等建设项目的相继实施，传统的现场焊接方法由于其焊接强度、焊接工效等原因已不能满足高速、重载、低噪等要求。近年来出现的移动式闪光焊轨车，采用闪光焊接原理，具有双向高低速自走行、钢轨焊接、钢轨拉伸、保压推凸等功能，能够在不依赖外接电源的情况下在施工现场进行闪光接触焊，可以按照施工列车的运行方式进入封锁区间，快速到达作业地点，焊接作业时无需辅助焊材和焊剂、速度快、无污染且焊接强度高，在轨道焊接工程中得到了广泛的应用。移动式闪光焊轨车为现场钢轨焊接作业提供了良好的环境，减轻了现场作业的劳动强度，使现场钢轨焊接质量达到或接近厂焊钢轨的水平，克服了以往气压焊和铝热焊接时存在的自动化程度低，质量受人为因素影响大、质量不稳定的缺点，同时还解决了配套设备运输难的问题。能满足线上焊、线下焊、锁定焊等几种工况。

2.4 轨下结构

随着运营速度的不断提高，有碴轨道在列车荷载反复作用下的轨道残余变形积累很快，从而导致轨道高低不平顺，影响旅客乘坐的舒适性，增大了轨道养护维修工作量。
在高速客运专线铁路上，采用了板式无碴轨道等新型刚性轨下结构，全面增强了轨道的纵、横向约束力，保证了无缝线路的安全和稳定，提高了高速行车时的安全性和舒适性，减少了轨道的维修养护工作量。
板式无碴轨道是用双向预应力轨道板及CA砂浆替换传统有砟轨道的轨枕和道砟的一种新型轨道型式，由板下混凝土底

摘自：毕业论文提纲www.udooo.com

座、CA砂浆垫层、轨道板、长钢轨及扣件等部分组成。与有碴轨道相比，板式轨道具有更好的整体性、稳定性和耐久性，虽然技术较复杂，一次性投资要大于有碴轨道，但其使用寿命周期长，轨道板在使用周期内基本上免维修，运营过程中维修工作量可减少70%以上，能够有效缓解高速铁路运营与维修的矛盾。
3 结语
随着科研创新的不断进行，无缝线路的施工工艺、结构改进正在向着有利于现场施工，提高施工质量，保证行车安全的方向不断发展。