大温差地区重载铁路无缝线路设计关键问题研究

铁１４８　道建筑　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　文章编号：１００３—１９９５（２０１２）０５—０１４８—０３　大温差地区重载铁路无缝线路设计关键问题研究　李建强　（铁一院兰州铁道设计院有限公司，甘肃兰州７３００００）　摘要：结合大塔至何家塔铁路无缝线路设计，探讨了大温差地区铺设无缝线路的关键技术问题，包括锁　定轨温设计、重载铁路无缝线路稳定性分析、重栽铁路特殊地段无缝线路设计，重点分析了重载铁路无　缝线路允许温升和允许温降的影响因素。对于寒冷大温差地区，锁定轨温的取值范围通常较窄，修正值　的选择一般为负值，但也要根据允许温升、允许温降及其它因素综合考虑，视具体情况而定。　关键词：重载铁路　无缝线路　大温差　锁定轨温　中图分类号：Ｕ２１３．９　１；Ｕ２１３．９　文献标识码：Ａ　随着我国重载铁路运输的不断发展，在大秦、朔黄　等铁路已经开行万ｔ、２万ｔ列车，长大编组的列车运营　地段附加纵向力等多方面的影响。　对于寒冷大温差地区，锁定轨温的取值范围通常　对轨道结构提出了更高要求，普遍采用无缝线路。由　于目前我国的重载运煤干线大多集中在内蒙、山西、陕　北等地区，这些地区普遍存在最低气温偏低，最高温度　偏高的气候特点，属于高寒大温差区域，加上重载铁路　较窄，修正值的选择一般为负值，但也要根据允许温　升、允许温降及其它因素综合考虑，视具体情况而定。　２　重载铁路无缝线路允许温升影响因素分析　２．１温度压力　的自身特点，无缝线路的设计需结合线路的具体特点，　科学合理确定锁定轨温，确保行车安全。　本文结合大塔至何家塔铁路无缝线路轨道，对大　温差地区重载铁路无缝线路设计进行简单探讨。大何　线铁路主要技术标准为：万吨电力牵引，最小曲线半径　温度升高引起钢轨轴向温度压力增高，是影响无　缝线路稳定的根本原因。一般来说，钢轨温度压力偏　高地段的无缝线路易丧失稳定性，为降低长轨条的温　度压力，需选择适宜的锁定轨温（零应力轨温）。重载　开行的万ｔ、２万ｔ列车在长大下坡道高密运行及频繁　制动，会对钢轨温度产生一些影响。铁道科学研究院　曾多次结合科研课题对大秦线１２％的长大直线下坡　制动地段的轨温进行监控，对监控测试结果分析发现，　夏季站前长大坡道地段，进站重载列车密度大，大部分　列车频繁制动至静停，２～３　ｍｉｎ后再启动，钢轨踏面　不断吸收车轮制动和启动引起的摩擦热能，并向钢轨　轨腭、轨腰、轨脚、轨底传热，致使钢轨全断面温度升　高，再加上２万ｔ重载列车大轴重、２１０辆的车体在大　８００　ｍ，纵坡６％０～１３％ｏ。所在地区历史最高、最低气　温分别为４０．２℃和一３４．５　ｑＣ。　１　无缝线路锁定轨温确定　无缝线路锁定轨温的确定需要综合考虑当地气象　条件、轨道强度、轨温变化幅度、轨道稳定性和断缝允　许值等因素。其设计锁定轨温按式（１）计算　…＋　…　［△ｆｄ］一［△￡　］　．　，　、　ｃ　—　■一十——　一±△　Ｌ　式中，［△　］和［△　］分别为允许温降和允许温升；　７１…坡道信号机前制动较急，致使轨温升高较快，最高轨头　温度达到７４．７℃，远远超过当地无缝线路最高设计轨　和　…分别为当地历史最高、最低轨温；Ａｔ　为设　无缝线路锁定轨温确定主要考虑无缝线路的稳定　计锁定轨温修正值，一般取０～５℃。　性和强度，需要综合考虑温度压力、轨道几何状态、列　温６２．６℃，并且钢轨表面温度升高达ｌ６℃，对重载无　缝线路的稳定性影响很大。　由于大何线列车牵引质量为１０　０００　ｔ，存在站前长　大坡道地段（重车１３％ｏ制动地段），且存在平面最小曲　线半径等情况，因此，在设计过程中应充分考虑线路的　车动荷载作用、钢轨断缝允许值、钢轨焊缝强度、特殊　收稿日期：２Ｏｌ２－０１—０５；修回日期：２ｏ１２．０２　２０　实际特点，对该地段的锁定轨温进行单独设计，合理确　定锁定轨温。　作者简介：李建强（１９７５一），男，河南武陟人，高级工程师。　２０１２年第５期　大温差地区重载铁路无缝线路设计关键问题研究　１４９　２．２轨道结构加强　３．２钢轨焊缝强度　保持轨道结构稳定性的轨道阻力包括道床纵向阻　力、道床横向阻力和扣件扭矩等方面。为保持轨道几　何状态的稳定，应在曲线外侧对道床进行加宽、加高，　内侧保持道床饱满，同时注意轨道框架的加强，确保轨　道几何方向的良好。　随着科技的不断进步，国内的钢轨生产工艺和焊　接工艺得到不断发展，焊接接头部位的强度可以得到　充分保证，焊接强度可达钢轨母材的９５％～１０５％，各　项性能指标均可以达到铁路行业要求，钢轨焊缝处发　生断轨的可能性不大。　３．３特殊地段附加纵向力　在大何线无缝线路设计中，充分考虑重载铁路的　受力特点，采用重型预留特重型轨道结构标准，铺设Ⅲ　型混凝土轨枕及相应弹条扣件，双层碎石道床；８００　ｍ　及以下曲线半径地段采取外侧道床加宽、加高并设置轨　采取式（１）计算所得中和轨温，可能会给无缝道岔　等特殊地段带来不利影响，由于在基本轨限位器附近产　生较大附加纵向力Ｐ。（其值约为区间无缝线路的１／３），　道加固桩（必要时）等措施，确保轨道整体框架结构状态　的稳定，同时建议在后期轨道维修、更换轨枕和清筛道　床等过程中，采取限制行车速度，利用重载列车的自重　使道床达到稳固状态的措施。　２．３列车的动荷载作用　轨道初始弯曲（包括初始塑性弯曲和初始弹性弯　曲）是影响无缝线路稳定性最敏感、最直接的原因。　钢轨的初始塑性弯曲大多是在轧制、运输、焊接和铺　设过程中形成，初始弹性弯曲是在轮轨之间相互作用，　特别是横向力作用下形成的。在轨道方向不良地段，　轮轨的相互作用会进一步加剧轨道几何形位的变化，　在竖向荷载作用下会引起轨道上浮，使得轨道局部横　向阻力减少，从而引发胀轨跑道。　可以说，温度压力过大、轨道几何状态不良（尤其　是道床的饱满及密实程度）、列车的动荷载作用是造　成重载线路胀轨跑道的主要原因。温度压力的增加是　造成无缝线路锁定轨温升高的主要因素，道床的饱满　和密实是道床纵向、横向阻力满足要求的主要保障，而　列车的动荷载作用则会对锁定轨温、横向位移和横向　阻力产生影响。因此，需要综合考虑以上因素，分析重　载铁路无缝线路的胀轨机理，分不同路段确定合理温　升，确保行车安全。　３　重载铁路无缝线路允许温降影响因素分析　影响重载铁路无缝线路允许温降的主要因素有断　缝允许值、钢轨焊缝强度和特殊地段附加纵向力等　因素。　３．１钢轨断缝允许值　列车低速行驶时，断缝允许值可适当加大，据铁科　研的研究结果分析，列车以８５　ｋｍ／ｈ时速通过１３８　ｍｍ　断缝时，车辆、轨道的各项力学和几何参数均在安全范　围内，目前建议的断缝允许值８　ｅｍ在低速行驶下是安　全的。　无缝道岔锁定轨温偏低会引起基本轨和尖轨弯曲变形，　威胁行车安全。同时，在确定无缝线路的锁定轨温时，　也要考虑道岔、桥梁等特殊地段附加纵向力的影响。　由于大何线所处地区的极端历史最低气温可达　一３４．５℃，在设计过程中必须进行断缝允许值和特殊　地段附加纵向力检算（连续梁桥及无缝道岔地段），如　果轨温变化幅度太大，单一锁定轨温已不能满足轨道　结构的安全运营要求，可在桥梁、无缝道岔等地段设置　钢轨伸缩调节器，以满足运营需求。　４　结论　合理确定锁定轨温只是保障重载铁路运营安全的　基本要求，运营过程中更应该保持日常锁定轨温的准　确性，加强轨温监控。对由于线路爬行或其它原因引　起的锁定轨温变化路段，要及时做好应力放散工作，并　使线路轨温保证在设计锁定轨温范围内。同时，要求　对铺设无缝线路的长钢轨的初始顺直度进行检查，保　证线路的初始方向圆顺，各项几何尺寸偏差在限制范　围内。设计时对小半径曲线地段应在线路外侧对道床　进行加宽、加高，增加道床横向阻力，特殊区段还应设　置钢轨加固桩和线路防爬设备，保障线路状态良好，提　供充足的抵抗轨道弯曲变形和保持稳定的能力。　通过计算得到曲线半径８００　ｒｎ区段允许温升　［△ｆ　］为５０．８６℃，由断缝决定的允许温降［△ｆ　］为　６５．１１℃，所得设计锁定轨温为（１７±５）℃，其温升、温　降幅度均在允许范围内。但据此计算伸缩区长度及预　留轨缝发现，因温差较大，预留轨缝难以取值，故最终　确定设计锁定轨温为（１７±３）℃，同时要求加强伸缩　区的轨道结构阻力，并注意位移观测桩的设置与观测。　本文结合大何线重载铁路无缝线路的设计问题，　通过重载铁路无缝线路稳定性和强度的主要影响因素　的分析，提出无缝线路设计应注意的一些关键问题及　解决办法，并在实际设计过程中得到运用，确保设计符　合要求，保障后期的运营安全。　铁１５０　道建筑　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　文章编号：１００３．１９９５（２０１２）０５－０１５０－０３　绥芬河口岸站宽轨线路及宽准轨交叉套线施工　王传春　（中铁二十二局集团有限公司哈尔滨铁路建设集团有限责任公司，黑龙江哈尔滨　１５０００６）　摘要：绥芬河口岸站俄罗斯铁路采用１　５２０　ｍｍ的宽轨轨距，中国采用ｌ　４３５　ｍｍ的标准轨距，即须通过　铺设宽轨线路及宽准轨交叉布置套线来满足口岸站货物换装作业的需要。在绥芬河口岸站改造北场施　工过程中通过明确质量控制标准，并严格控制施工质量，及时解决施工中遇到的技术问题，实现了宽准　轨的有效结合，顺利完成了口岸站的改造施工。　关键词：口岸站　宽轨套线　施工　中图分类号：Ｕ２３６；Ｕ２１５．５　文献标识码：Ｂ　修规则》补充规定的要求确定了质量控制标准。　１　工程概况　绥芬河口岸站位于黑龙江省绥芬河市，是我国对　俄罗斯及独联体国家的重要陆路口岸。随着中俄边贸　的不断发展，其铁路口岸的过货能力已经不能满足需　１）宽轨新建地段曲线轨距（见表１）　表１宽轨新建地段曲线轨距　要。根据国家“大通关”规划的要求，国家投资对绥芬　河口岸站进行改造。　由于俄罗斯铁路采用１　５２０　ｍｍ宽轨轨距，中国采　用１　４３５　ｍｍ标准轨距。所有通过铁路进出口的货物　必须在口岸站进行换装作业。因此必须铺设宽轨线　２）宽轨线路几何尺寸容许偏差管理值（见表２）　３）宽轨道岔几何尺寸容许偏差管理值（见表３）　路、宽轨道岔、宽准轨交叉、宽准轨道岔组合、辙又及套　线以满足换装作业的需要。绥芬河口岸站改造北场设　计９号单开宽轨道岔１７组，宽轨线路７．４０５　ｋｍ，宽准　轨交叉４组，宽准轨道岔组合２组，辙又１组，套线长　０．５９５　ｋｍ。　４）宽轨道岔轮缘槽宽度　护轨平直部分轮缘槽标准宽度为４４　ｍｍ，允许误　差±２　ｍｍ。如侧向轨距加宽６　ｍｍ，则侧向护轮轨缘　槽宽度也应增加。辙叉心理论尖端至心轨宽５０　ｍｍ　处轮缘槽标准宽度为４６　ｍｍ，允许误差（＋３，一１）ｍｉｌｌ。　５）宽轨道岔查照间隔不得小于１　４７４　ｍｍ，护背距　１．１质量控制标准　现行的铁路施工规范和验标均无宽轨及套线的质　离不得大于１　４３５　ｍｍ。　１．２施工中出现的技术问题　量检验评定标准，根据准轨验收标准及《铁路线路维　宽轨线路在曲线计算时曲线里股轨线的总缩短量　收稿日期：２０１２－０１—１０；修回日期：２０１２—０２—２０　总＝Ｓ　（ｚ。＋ｚ　）／Ｒ，式中，Ｓ　为两根钢轨中心距，准轨　取为１　５００　ｍｍ，宽轨取为１　５８５　ｍｍ；ｆｎ为缓和曲线长；　［４］杨庆勇．重载铁路小半径曲线换铺无缝线路施工技术［Ｊ］．　铁道建筑，２０１１（６）：１３２—１３４．　［５］中华人民共和国铁道部．ＴＢ１００８２—２００５铁路轨道设计规范　［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２０１１．　［６］张小勇，罗雁云．车辆荷载对无缝线路稳定性的影响分析　作者简介：王传春（１９７４一），男，黑龙江哈尔滨人，工程师。　参　考　文　献　［１］国际重载协会．国际重载铁路最佳应用指南——线路施工　与运营维修［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２０１１．　［２］耿文忠．针对通霍线开行重载列车的无缝线路设计与稳定　性研究［Ｊ］．铁道建筑，２０１０（１２）：１００—１０１．　．　［３］刘莺春，周晶，田英，等．重载铁路无缝线路稳定性分析［Ｊ］．　中国铁路，２００９（６）：６７　７１．　［Ｊ］．铁道建筑，２００８（２）：９０—９２．　（责任审编　王红）