無(wú)縫鋼軌實(shí)現(xiàn)的原理

1、無(wú)縫鋼軌實(shí)現(xiàn)的原理一、研究動(dòng)機(jī)我們生活在一個(gè)交通便捷的時(shí)代，縱橫交錯(cuò)的鐵路網(wǎng)絡(luò)把祖國(guó)的廣大土地連接在 了一起，人們可以方便地乘坐火車(chē)出行。特別是隨著我國(guó)高速鐵路的發(fā)展和運(yùn)用，鐵 路客運(yùn)的速度、效率有了很大的提高。從北京到昆明，火車(chē)耗時(shí)從原來(lái)的34個(gè)小時(shí)縮短到10個(gè)小時(shí)。高鐵除了速度快，還有運(yùn)行平穩(wěn)，噪音小等特點(diǎn)，大大提高乘坐體驗(yàn)。 2009年12月26日武廣高速鐵路正式運(yùn)營(yíng)，設(shè)計(jì)時(shí)速350千米/小時(shí)，列車(chē)在如此高 的速度下運(yùn)行，即使把礦泉水瓶倒置在小桌板上也不會(huì)倒，同時(shí)列車(chē)運(yùn)行中完全沒(méi)有 傳統(tǒng)列車(chē)的有節(jié)奏的大聲響，是什么技術(shù)會(huì)達(dá)到如此效果呢？原因在于鐵路建設(shè)中使 用了超長(zhǎng)無(wú)縫鋼軌。無(wú)縫鋼軌，是

2、將不鉆孔、不淬火的10根或20根標(biāo)準(zhǔn)鋼軌先在工廠焊接成200 500米的鋼軌，人們俗稱(chēng)其為“長(zhǎng)鋼軌”，再用特別編組的運(yùn)軌車(chē)運(yùn)到 鋪設(shè)工地，焊接成10002000米的長(zhǎng)軌鋪設(shè)在線路上，通常稱(chēng)之為“鐵路無(wú)縫線路”<從而大大減少了“軌縫”，減少了由此產(chǎn)生的噪音，讓旅客列車(chē)更加平穩(wěn)、舒適。如果 沒(méi)有加工、運(yùn)輸、施工方面的困難，從理論上講，“無(wú)縫線路”可以無(wú)限長(zhǎng)。為了學(xué)習(xí) 無(wú)縫鋼軌的實(shí)現(xiàn)原理，查閱了大量的資料，對(duì)問(wèn)題展開(kāi)了學(xué)習(xí)和研究。二、文獻(xiàn)綜述當(dāng)今世界各國(guó)鐵路都在大力發(fā)展無(wú)縫線路(CW continuously welded rails )< 所謂“無(wú)縫線路”，就是把不鉆孔、不淬火的 25

3、m長(zhǎng)的鋼軌，在基地工廠用氣壓焊或 接觸焊的辦法，焊接成200m到 500m的長(zhǎng)軌，然后運(yùn)到鋪軌地點(diǎn)，再焊接成 1000m到 2000m的長(zhǎng)度，甚至更長(zhǎng)的鋼軌，鋪到線路上就成為一段無(wú)縫線路，其特點(diǎn)是每段鋼軌 間不留軌縫。與普通線路相比，無(wú)縫線路在其長(zhǎng)鋼軌段內(nèi)消滅了軌縫，從而消除了車(chē) 輪對(duì)鋼軌接頭的沖擊，使得列車(chē)運(yùn)行平穩(wěn)，旅客舒適，延長(zhǎng)了線路設(shè)備和機(jī)車(chē)車(chē)輛的 使用壽命，減少了線路養(yǎng)護(hù)維修工作量。據(jù)有關(guān)部門(mén)方面統(tǒng)計(jì)，無(wú)縫線路至少能節(jié)省 15%勺經(jīng)常維修費(fèi)用，延長(zhǎng)25%勺材軌使用壽命馬俊良適應(yīng)高速行車(chē)的要求，是軌道現(xiàn) 代化的發(fā)展方向。無(wú)縫鋼軌是把 25米長(zhǎng)的鋼軌焊接起來(lái)連成幾百米長(zhǎng)甚至幾千米長(zhǎng)，然后再

4、鋪在路基上，每隔很長(zhǎng)一段距離才會(huì)有一個(gè)軌縫，而且每個(gè)軌縫僅有11毫米,當(dāng)車(chē)輪行至兩根鋼軌接縫時(shí)，車(chē)輪踏面的一部分壓在第一根鋼軌上的同時(shí)，車(chē)輪踏面 的另一部分同時(shí)壓在第二根鋼軌上了，使兩根鋼軌同時(shí)受力，使車(chē)輪平滑通過(guò)兩鋼軌 接縫處，不產(chǎn)生振動(dòng)，減少了噪音污染。與普通鐵軌相比，無(wú)縫鐵軌由于消除了大量 鋼軌接頭，因而消除了接頭沖擊力，磨損大大減少，減少了線路損害，節(jié)省了大量原 材料，線路維修可節(jié)約費(fèi)用30%75%由于鋼軌之間的無(wú)縫連接，消除了大量的軌縫， 使得軌道變得平滑，行駛在無(wú)縫鋼軌上的火車(chē)更加的平穩(wěn)，提高了軌道的可靠性，因 此火車(chē)的速度可以大幅度提高。為了學(xué)習(xí)無(wú)縫鋼軌的實(shí)現(xiàn)原理，查閱了大量的資

5、料， 并將它們進(jìn)行歸納總結(jié)，形成了本文。本文將從基本的原理出發(fā)，探究無(wú)縫鋼軌的實(shí) 現(xiàn)原理，焊接方法及養(yǎng)護(hù)措施。三、研究方法和內(nèi)容無(wú)縫鐵路實(shí)現(xiàn)原理概述圖2正由于鋼軌接頭被焊接，軌條變長(zhǎng)了，線路在外界溫度變化要承受巨大的溫度力， 據(jù)測(cè)算，鋼軌溫度每改變 1C,每根鋼軌就會(huì)承受 噸的壓力或拉力。因此鋪設(shè)無(wú)縫線 路的關(guān)鍵是設(shè)法克服長(zhǎng)鋼軌因軌溫變化而產(chǎn)生的溫度力問(wèn)題?，F(xiàn)在解決熱脹冷縮有兩 種方法，一種是長(zhǎng)軌節(jié)自身承受全部溫度應(yīng)力，即將無(wú)縫線路上長(zhǎng)鋼軌的兩端用鋼軌 聯(lián)結(jié)零件和防爬設(shè)備加以強(qiáng)制性固定，其他部分也是采用強(qiáng)度大的中間聯(lián)結(jié)零件和防 爬設(shè)備使之緊扣于鋼筋混凝土軌枕之上，稱(chēng)為鎖定線路（圖 2）。鎖定時(shí)

6、（即鋪設(shè)或維 修時(shí)）的鋼軌溫度稱(chēng)為鎖定軌溫。當(dāng)溫 度變化時(shí)，鋼軌不能自由伸縮，只能在 鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，這個(gè)力是由軌溫變 化引起的，叫做溫度力，它均勻地作用 在鋼軌的全長(zhǎng)上。夏天軌溫升高，鋼軌 內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力；冬天軌溫降低，鋼軌 內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。溫度力F=250-A t s （s為鋼軌斷面積），所以溫度力產(chǎn)生的壓強(qiáng)只和軌溫變化A t有關(guān)?？梢?jiàn)，選擇適當(dāng)?shù)逆i定軌溫，對(duì)無(wú)縫線路的強(qiáng)度和穩(wěn)定 性具有很大影響。選擇鎖定軌溫時(shí)，應(yīng)使鋼軌在冬季和夏季所受到的最大溫度力盡量接近，一般采用稍高于本地區(qū)的中間軌溫作為鎖定軌溫比較適宜。例如，北京地區(qū)最高軌溫為C,最低軌溫為？C，中間軌溫為C,而設(shè)計(jì)時(shí)的鎖定軌溫一

7、般采用 24C。另 一種解決熱脹冷縮的方法是長(zhǎng)軌節(jié)自身不承受溫度應(yīng)力，而以自動(dòng)放散應(yīng)力或定期放散應(yīng)力?！皯?yīng)力放散”就是在夏季或秋季，將鋼軌切個(gè)口子釋放能量，再根據(jù)公式計(jì)算 出熱脹的量對(duì)鋼軌進(jìn)行切割，使用拉伸機(jī)將缺口拉攏焊接，冬季采取相同方法解決冷 縮問(wèn)題。溫度應(yīng)力及溫度力一根不受任何限制而自由伸縮的鋼軌，當(dāng)軌溫變化時(shí)，其伸縮量為：?l = a?t (1)式中：a鋼的線膨脹系數(shù)，等于,即每米長(zhǎng)鋼軌，當(dāng)軌溫變化1C時(shí),鋼軌伸縮，I鋼軌 長(zhǎng)度（米）；?t 軌溫變化度數(shù)（C） 0無(wú)縫線路的鋼軌，中間接頭被焊接，且其兩端被扣件及防爬設(shè)備扣緊、鎖定，不能 白由伸縮。當(dāng)軌溫變化時(shí)，無(wú)縫線路中部的鋼軌就 無(wú)法

8、伸縮，于是在鋼軌內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，根據(jù)虎克定律，鋼軌內(nèi)的應(yīng)力為:?（T= E? £= E?l = a?tc= E? "?： = ?t (公斤 / 厘米2) (2)3式中:E 鋼的彈性模量,等于X106公斤/厘米；其他符號(hào)意義同前。把 a E值代人上式,則:2(=2.1 X106 X 0.0000118 x?a 25?(公斤 / 厘米)(3)也就是說(shuō)，兩端固定的鋼軌，當(dāng)軌溫升高或降低1C時(shí)，鋼軌產(chǎn)生25公斤/厘米2的壓 應(yīng)力或拉應(yīng)力。由于這個(gè)應(yīng)力是由軌溫變化引起的，所以通常稱(chēng)為溫度應(yīng)力。而整根鋼軌承受的由軌溫變化引起的壓力或拉力稱(chēng)為溫度力。由此,一根鋼軌承受的溫度力則P= c?=

9、E? a?t?S= 25?t?S （公斤）（4）S為鋼軌的斷面積，各定型鋼軌的斷面積值見(jiàn)表1。鋼軌類(lèi)型2斷面積（厘米）P50P43P38以每米50公斤鋼軌為例，當(dāng)軌溫變化時(shí)，兩端固定的鋼軌所承受的溫度力為：P= 65.8 X25 X?t = 1645? t （公斤）即：軌溫變化1C時(shí)，一股鋼軌要承受1645公斤的拉力或壓力。所以,無(wú)縫線路中的鋼 軌,隨軌溫變化，要承受巨大的溫度力，這是無(wú)縫線路非常重要的一個(gè)特點(diǎn)，也是無(wú)縫線 路設(shè)計(jì)、施工及維修養(yǎng)護(hù)工作中必須考慮的一個(gè)特殊矛盾。由于鐵路線路固定區(qū)內(nèi)的鋼軌緊固件約束并限制其熱脹冷縮，所以在此區(qū)間的鋼 軌內(nèi)部必然存在相應(yīng)的縱向溫度應(yīng)力。鋼軌無(wú)法向兩側(cè)

10、伸長(zhǎng)，只好把這種內(nèi)應(yīng)力（溫 度應(yīng)力）均勻地作用在鋼軌內(nèi)部的全長(zhǎng)上。為減小鋼軌的這種溫度應(yīng)力，鋪設(shè)時(shí)要在 鋼軌處于合適的溫度時(shí)鎖定線路，一般采用當(dāng)?shù)刈罡哕墱嘏c最低軌溫平均稍高點(diǎn)時(shí)的 軌溫來(lái)鎖定。若控制不當(dāng)，夏天溫度高時(shí)，鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生巨大的壓應(yīng)力，就會(huì)脹軌跑 道；冬天氣溫低時(shí)，鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生的巨大拉應(yīng)力，就會(huì)細(xì)軌斷裂。由于這種導(dǎo)致鋼軌 的變形的熱應(yīng)力，威脅到列車(chē)的運(yùn)行安全，所以準(zhǔn)確、及時(shí)地掌握鋼軌內(nèi)部溫度應(yīng)力 具有重要意義。國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐證明：無(wú)縫鋼軌的鋼軌拉斷后，車(chē)輛幾乎不發(fā)生脫軌，而脹軌跑道 的路段，只要車(chē)輛上去，必然脫軌，乃至顛覆。在此情況下，國(guó)內(nèi)外的做法一致，掌 握不了鋼軌的溫度應(yīng)力就不惜付出

11、巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，從產(chǎn)生脹軌跑道的各種可能因素 入手來(lái)解決脹軌問(wèn)題。長(zhǎng)軌的廣泛應(yīng)用，使得掌握由溫度改變和外加載荷而引起的長(zhǎng)軌縱向應(yīng)力成為必 要的任務(wù)。但上述方法都提高了鐵路建設(shè)的成本，并且有的方法對(duì)鐵路整體具有破壞 性。特別是，即便采用上述方法人們?nèi)詿o(wú)法知道什么時(shí)間，什么位置的鋼軌中存在溫 度應(yīng)力超標(biāo)的危險(xiǎn)。長(zhǎng)軌溫度應(yīng)力檢測(cè)方法長(zhǎng)軌中的溫度應(yīng)力估計(jì)，因?yàn)樵S多因素可能造成干擾，比如地基溫度應(yīng)力和長(zhǎng)軌 中不平均的溫度分布，僅憑外界或鋼軌的溫度及人工經(jīng)驗(yàn)是很難準(zhǔn)確評(píng)估的。因此又 有許多建立在鋼軌本身不同物理現(xiàn)象上的應(yīng)力測(cè)量方法也被實(shí)驗(yàn)性的采用。綜合起來(lái) 無(wú)縫軌道上的鋼軌實(shí)際溫度應(yīng)力的測(cè)定可分為兩大類(lèi)，

12、即應(yīng)力法和應(yīng)變法。應(yīng)力法排 除不了鋼軌微結(jié)構(gòu)的影響和非溫度應(yīng)力的干擾；而應(yīng)變法又超越不了傳統(tǒng)的長(zhǎng)度精度 概念上的不足。測(cè)量鋼軌應(yīng)力從采用的方法與設(shè)備上可主要分為兩類(lèi)。一類(lèi)是破壞性 測(cè)量方法，它包括鋸切法、鉆孔法、開(kāi)槽法；另一類(lèi)是非破壞性方法，包括X射線法、 超聲波法、磁彈性法、中子衍射法等。最簡(jiǎn)單的長(zhǎng)軌縱向溫度應(yīng)力檢測(cè)方法是破壞性的，它是基于應(yīng)變?cè)?。采用機(jī)械 方法把含有應(yīng)力的工件一部分分離掉，使內(nèi)應(yīng)力由于釋放而引起變形，若把這種變形 測(cè)量出來(lái)，再利用彈性理論進(jìn)行處理，即可推算出釋放前的應(yīng)力值。用這種方法能夠 大致估算出某段鋼軌中在切割前的應(yīng)力值。在鋼軌上的具體做法是，人工切割一截鋼軌，從而測(cè)

13、量切斷處鋼軌的變形位移。 一般常用應(yīng)變片采集分離前后的應(yīng)變變化。在很長(zhǎng)一段時(shí)間中，各國(guó)的鐵路部門(mén)根據(jù) 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在鋼軌容易出現(xiàn)應(yīng)力問(wèn)題的地方采取鋸切法，將鋼軌的溫度應(yīng)力釋放掉。 但這種憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)工作，顯然效率低下，既不準(zhǔn)確又造成浪費(fèi)。它被許多國(guó)家和地區(qū)采用。這種方法需要日積月累，將軌道方向數(shù)個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的變 形監(jiān)控起來(lái)。在軌道沿線，路基上和對(duì)應(yīng)的鋼軌上相隔200m做一個(gè)標(biāo)記，并作記錄。如果兩個(gè)標(biāo)記間的距離發(fā)生改變，就意味著鋼軌中有應(yīng)力變化，標(biāo)記間距離縮短表明 存在壓應(yīng)力，反之為拉應(yīng)力。我國(guó)的鐵路軌溫監(jiān)測(cè)主要是采用這種靠人工定點(diǎn)定時(shí)測(cè)量的方法。該方法獲得的 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)密度小，占用勞動(dòng)力多、測(cè)量誤

14、差大、實(shí)時(shí)性差，因此難以為鐵路養(yǎng)護(hù)作業(yè) 提供及時(shí)、準(zhǔn)確、科學(xué)的決策依據(jù)。非破壞性檢測(cè)方法隨著科技的進(jìn)步，非破壞性檢測(cè)方法成為可能。無(wú)損檢測(cè)方法是建立在物理或晶 體特性和應(yīng)力之間關(guān)系的基礎(chǔ)上的。因?yàn)閼?yīng)力的存在，將影響到材料的物理性質(zhì)，測(cè) 量這些物理性質(zhì)的變化能反饋出應(yīng)力的分布和大小。這些物理參數(shù)包括晶面間距、比 容、磁性等。隨著無(wú)損檢測(cè)的發(fā)展，目前國(guó)外的科研機(jī)構(gòu)和鐵路公司都在開(kāi)發(fā)采用無(wú)損檢測(cè)無(wú) 縫鋼軌縱向溫度應(yīng)力的方法， 測(cè)量金屬殘余應(yīng)力的工具也被用于長(zhǎng)軌縱向應(yīng)力檢測(cè)中。 例如：各種磁技術(shù)和巴森豪克噪音技術(shù)、 X 射線法、中子衍射法等等。磁彈性法（又稱(chēng)為巴克豪森法） 在八十年代到九十年代研究較多

15、。 其原理基本是： 鐵磁材料內(nèi)部存在許多微小的、不同取向的小磁疇。在無(wú)外界因素作用下，每個(gè)磁疇 沿其極化的結(jié)晶方向取向，其總體磁化效果為零。當(dāng)有外加交變磁場(chǎng)或應(yīng)力作用時(shí)， 磁疇沿其作用方向發(fā)生交變磁場(chǎng)或應(yīng)力作用時(shí)， 磁疇沿其作用方向發(fā)生90o或180o反 轉(zhuǎn)或使磁疇壁移動(dòng)，導(dǎo)致磁疇發(fā)生一定規(guī)則的取向，這種磁疇變化過(guò)程使材料內(nèi)部產(chǎn) 生一系列突變、階越式的跳躍脈沖信號(hào)，即巴克豪森信號(hào)。這種磁化過(guò)程的跳躍現(xiàn)象 稱(chēng)為巴克豪森效應(yīng)，每一巴克豪森跳躍在鐵磁材料表面的檢測(cè)線圈內(nèi)會(huì)形成感應(yīng)電脈 沖信號(hào)，稱(chēng)為巴克豪森噪聲（BN。BN的大小除與接收線圈長(zhǎng)度和磁化強(qiáng)度有關(guān)，還與 跳躍產(chǎn)生的平均電流有關(guān)，而平均電流的

16、大小與被測(cè)區(qū)域內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力有關(guān)，因此巴克 豪森效應(yīng)是檢測(cè)材料內(nèi)應(yīng)力的一種無(wú)損方法。鋼軌溫度與鎖定軌溫由公式（2）、（4）可知,無(wú)縫線路中鋼軌的溫度應(yīng)力與溫度力的大小與軌溫變化有直 接關(guān)系。所以，鋼軌溫度就成為設(shè)計(jì)、鋪設(shè)和維修無(wú)縫線路的重要技術(shù)資料。影響軌溫的因素比較復(fù)雜，它不但受天氣變化、風(fēng)力大小、日照程度影響，而且還 受地形、線路方向與測(cè)量條件影響。根據(jù)多年的觀測(cè)資料 ，一般認(rèn)為最高軌溫比當(dāng)?shù)刈?高氣溫高20C ,最低軌溫與當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁叵嗤，F(xiàn)場(chǎng)一般用半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)側(cè)量軌溫。當(dāng)用普通溫度計(jì)測(cè)量軌溫時(shí)，應(yīng)把溫度計(jì)置于 軌頂上，使水銀球與軌頂面接觸，并用砂子埋蓋,過(guò)10分鐘后再量取軌溫讀數(shù)（但用此

17、法時(shí),因軌溫與砂的質(zhì)量關(guān)系很大，量得的軌溫讀數(shù)往往不太準(zhǔn)確）。當(dāng)然也可用短軌和 普通水銀溫度計(jì)做成專(zhuān)門(mén)測(cè)量軌溫的溫度計(jì)。如前所述,無(wú)縫線路鋼軌的溫度力和溫度應(yīng)力大小與軌溫變化度數(shù)有關(guān)。所謂“軌溫變化度數(shù)”是指計(jì)算溫度力時(shí)的軌溫與無(wú)縫線路兩端固定（也叫無(wú)縫線路鎖定）時(shí)的軌溫差數(shù)。無(wú)縫線路的鎖定是通過(guò)擰緊無(wú)縫線路兩端扣件和擰緊按設(shè)計(jì)安置的防爬設(shè) 備實(shí)現(xiàn)的，在鎖定時(shí)的軌溫，叫“鎖定軌溫”。選擇無(wú)縫線路的鎖定軌溫是一件十分重要的工作。設(shè)計(jì)無(wú)縫線路時(shí)采用的設(shè)計(jì)鎖 定軌溫，通常是在保證無(wú)縫線路的強(qiáng)度與穩(wěn)定的條件下由計(jì)算確定的，即這樣的鎖定軌溫要保證無(wú)縫線路在冬天鋼軌不被拉斷，在夏天不發(fā)生脹軌跑道事故?？紤]

18、到施工 的困難，在保證無(wú)縫線路強(qiáng)度與穩(wěn)定的條件下，允許實(shí)際鎖定軌溫在設(shè)計(jì)鎖定軌溫士 5C范圍內(nèi)變化。一般算得的設(shè)計(jì)鎖定軌溫比最高、最低軌溫的平均值（中間軌溫）要高一些。例如：北京地區(qū)，最高軌溫C ,最低軌溫一C ,其中間軌溫t為:?+ ? 62.6 - 22.8?= 2 =2= 19.9（C）根據(jù)強(qiáng)度與穩(wěn)定性檢算,北京地區(qū)設(shè)計(jì)鎖定軌溫采用24C,實(shí)際鎖定軌溫為19C -29 C。為減少無(wú)縫線路脹軌跑道的危險(xiǎn)性，在不影響線路強(qiáng)度的條下，可適當(dāng)提高鎖定軌 溫。如最近北京鐵路局要求木枕線路鎖定軌溫應(yīng)為 23 C -29 C,鋼筋混凝土軌枕線路應(yīng) 為21 C -3C。在無(wú)縫線路的維修養(yǎng)護(hù)工作中,要注意

19、不要隨意改動(dòng)原來(lái)合理的鎖定軌溫, 以免冬、夏季時(shí)鋼軌承受過(guò)大的溫度力。由式(2)、(4)可以看出,鋼軌內(nèi)的溫度應(yīng)力和溫度力的大小與鋼軌長(zhǎng)度無(wú)關(guān) , 這是 無(wú)縫線路可以鋪設(shè)的理論根據(jù)石也就是說(shuō) ) 二從理論上講 , 無(wú)縫線路的鋼軌可以無(wú)限 長(zhǎng), 但考慮到施工方便及在道岔、 大型橋隧設(shè)備和自動(dòng)閉塞區(qū)段必須斷開(kāi)鋼軌的要求 , 我國(guó)鋪設(shè)的無(wú)縫線路一般長(zhǎng) 100,0 米-200,0 米(也有 800米-1,000 米的)。通常在焊軌 工廠用氣壓焊或電阻焊的方法將鋼軌焊接成 125250米的軌條,運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后, 再用鋁熱 焊焊接成需要的長(zhǎng)度 , 然后鋪在線上。無(wú)縫鋼軌脹軌原因分析在進(jìn)行線路大修的破底清篩操作

20、時(shí)，軌道應(yīng)力增加，進(jìn)而導(dǎo)致軌溫上升，當(dāng)軌溫 大于鎖定軌溫10C時(shí)，線路的穩(wěn)定性遭到破壞，無(wú)縫線路將發(fā)生脹軌。具體表現(xiàn)：一 是清篩后補(bǔ)充石碴不足，脹軌鼓出處枕木頭外碴肩寬度少于，使道床橫向阻力減小。 二是接頭扭力矩不足，少于 900N- m使接頭阻力減少。三是彈條扣件扭力矩普遍低 于100N- m使軌道框架剛度的節(jié)點(diǎn)扭矩減小。道床進(jìn)行大修時(shí)維持道床穩(wěn)定的各種因素都將遭到破壞，在對(duì)道床進(jìn)行清篩作業(yè) 時(shí)，道床的橫向阻力值只有施工前的 30%，即使在施工一周之后也只有穩(wěn)定狀態(tài)的 50%， 這必然導(dǎo)致道床的穩(wěn)定性下降。在進(jìn)行抬道作業(yè)時(shí)必然導(dǎo)致軌道的形變，加之人工施 工造成的石碴不均勻情況，當(dāng)有重型列車(chē)通

21、過(guò)時(shí)軌道將產(chǎn)生波浪形的形變。以上兩種 施工無(wú)論怎樣操作都將使導(dǎo)軌的穩(wěn)定性大大降低， 抵御各種風(fēng)險(xiǎn)的能力也將大大降低。 在線路中如果中間軌溫低于鎖定軌溫，在溫度較高的季節(jié)里，軌道中溫度壓力的峰值 將出現(xiàn)在伸縮區(qū)域和固定區(qū)域的交界區(qū)域附近，這個(gè)壓力的峰值也將對(duì)軌道的穩(wěn)定性 造成較大的影響。鎖定軌溫的變化具有普遍性和單項(xiàng)性的特點(diǎn)。在對(duì)道床進(jìn)行施工之 后，實(shí)際鎖定溫度低于一定值時(shí)，將極有可能造成脹軌及跑道等問(wèn)題，如不進(jìn)行必須 的防護(hù)措施，將使得列車(chē)無(wú)法正常運(yùn)行。脹軌和跑道大多發(fā)生季節(jié)交換的時(shí)候，這與 鎖定軌溫的降低也是有密切關(guān)系的。造成鎖定軌溫降低主要有鋪設(shè)的原因、維修的原因和鋼軌塑性碾長(zhǎng)等原因。如果

22、 各種對(duì)線路穩(wěn)定性造成影響的因素出現(xiàn)在同一區(qū)段內(nèi)，則這些不利因素將相互作用， 此時(shí)線路將極有可能產(chǎn)生脹軌及跑道等問(wèn)題?？朔撥墱囟葢?yīng)力的方法為了避免線路脹軌變形，從加強(qiáng)軌道的穩(wěn)定性入手，加重、加密軌枕，加寬、加 高道床（包括加寬路基） ，加強(qiáng)扣件的扣壓力，設(shè)計(jì)時(shí)有意識(shí)地減小鋼軌地壓應(yīng)力（即 放大放寬鋼軌的拉應(yīng)力） ，天熱時(shí)不作業(yè)，天熱時(shí)加班巡道等等。同時(shí)，一部分鐵路公 司要求在夏季降低列車(chē)的行駛速度，以便減小行駛中帶給鋼軌的動(dòng)載荷。另外一種減小脹軌變形危險(xiǎn)的方法是割掉一小段鋼軌，釋放應(yīng)力后再焊接起來(lái)。 更有甚者，對(duì)不放心的路段進(jìn)行盲目的、無(wú)休止的使鋼軌往長(zhǎng)的方向“放散” ，即往增 加鋼軌拉應(yīng)力

23、的方向“放散” ，卻往往不考慮鋼軌長(zhǎng)期超應(yīng)力造成的過(guò)早疲勞和拉斷等 問(wèn)題，唯一考慮的是全力以赴，確保不脹軌。盡管如此，無(wú)縫鋼軌的脹軌和列車(chē)的脫 軌顛覆，國(guó)內(nèi)外仍然時(shí)有發(fā)生。無(wú)縫鋼軌的焊接方法經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度工具軌的發(fā)展、長(zhǎng)軌條的換鋪以及無(wú)縫鋼軌的焊接，從而形成了跨 區(qū)間換鋪無(wú)縫線這門(mén)技術(shù)。鋼廠軋制好的100m標(biāo)準(zhǔn)軌在焊軌廠焊接成500m的長(zhǎng)軌條， 然后用長(zhǎng)軌專(zhuān)用運(yùn)軌車(chē)運(yùn)輸至鋪設(shè)區(qū)段，在現(xiàn)場(chǎng)用接觸焊將各段長(zhǎng)軌條焊接成設(shè)計(jì)單 元軌節(jié)；原路基先鋪設(shè)工具軌，鋪設(shè)長(zhǎng)軌條時(shí)將工具軌拆下?lián)Q上新軌，在設(shè)計(jì)鎖定軌 溫范圍內(nèi)進(jìn)行鎖定焊聯(lián)，成為跨區(qū)間無(wú)縫線路。無(wú)縫鋼軌的焊接方法主要有閃光焊、氣壓焊、電弧焊三種，它們是實(shí)

24、現(xiàn)無(wú)縫鋼軌 單元軌之間無(wú)縫連接、消除軌縫的重要焊接方法。閃光焊焊接原理是：先利用電流通過(guò)某一電阻時(shí)所產(chǎn)生的熱量為熱源，將待焊鋼 軌的端頭熔化，然后施加頂鍛力迫使焊面進(jìn)行擠壓，從而達(dá)到將兩根鋼軌焊接在一起 的目的。這一過(guò)程所產(chǎn)生的熱量可以根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：Q= K?2?式中C進(jìn)行焊接時(shí)兩根待焊鋼軌接觸面上產(chǎn)生的熱量，單位： J;K為一個(gè)換算系數(shù)，通常取；I 通過(guò)兩根待焊鋼軌接觸面的電流，單位：A;R兩根待焊鋼軌接觸面的接觸電阻，單位：Q;t 兩根待焊鋼軌接觸面的接觸時(shí)間，單位：S。當(dāng)兩根待焊鋼軌進(jìn)行通電接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱量。當(dāng)產(chǎn)生的熱量較小時(shí)屬于電阻接 觸焊；當(dāng)產(chǎn)生的熱量較大時(shí)屬于閃光接觸焊。從微

25、觀上觀察兩待焊鋼軌的接觸面是凸 凹不平的，存在著很多凸點(diǎn)。因此，當(dāng)鋼軌端部由于電流流經(jīng)電阻產(chǎn)生熱量時(shí)，鋼軌 端部迅速被加熱， 并且那些凸點(diǎn)優(yōu)先被加熱燒化， 形成金屬 “過(guò)梁”。進(jìn)一步加熱，“過(guò) 梁”加速，“爆炸”形成金屬火花從鋼軌間隙中射出，這就是閃光。隨著鋼軌端部溫度 的提高，閃光就會(huì)愈來(lái)愈激烈，在閃光加熱過(guò)程中，鋼軌端部逐漸達(dá)到熔化溫度。在 高溫下，同時(shí)迅速施加足夠大的頂鍛力， 在該頂鍛力的作用下， 鋼軌相接觸的端面間， 就會(huì)產(chǎn)生塑性變形再結(jié)晶過(guò)程，使兩根鋼軌連接成為一個(gè)整體，形成焊接接頭。鋼軌氣壓焊焊接原理：鋼軌氣壓焊實(shí)質(zhì)上屬于鍛焊，使用壓接機(jī)將兩根待焊鋼軌 進(jìn)行固定夾緊，然后利用氧氣和

26、乙炔燃燒產(chǎn)生的火焰對(duì)兩根鋼軌緊密貼合的清潔端面 進(jìn)行加熱，加熱至塑性狀態(tài)，當(dāng)金屬原子具有足夠的“活化能” ，能夠穿過(guò)貼合面互相 急劇地?cái)U(kuò)散時(shí)，立即對(duì)貼合面施加頂鍛壓力。高溫高壓下施加足夠大的擠壓頂鍛力， 將兩根待焊鋼軌間的距離縮短到原子之間的相互作用半徑， 達(dá)到分子間的金屬鍵連接， 完成重結(jié)晶，從而可以使兩根待焊鋼軌牢固地焊接在一起， 得到鍛態(tài)金屬組織的鋼軌接頭焊縫。焊條電弧焊的焊接回路由弧焊電源、電纜、焊鉗、焊條、電弧和焊件組成。焊條 電弧焊主要設(shè)備是弧焊電源，它的作用是為焊接電弧穩(wěn)定燃燒提供所需要的、合適的 電流和電壓。焊接電弧是負(fù)載，焊接電纜連接電源與焊鉗和焊件。電弧焊的焊接原理 是：分

27、別以電焊條或電焊絲與待焊鋼軌作為兩個(gè)電極連接，然后再將電焊條或電焊絲 與待焊鋼軌的端面接觸時(shí)所產(chǎn)生的瞬間電弧電熱將鋼軌的 端面金屬熔化，在液態(tài)金屬冷卻后形成對(duì)焊接頭，將兩根待焊鋼軌焊接在一起。該種 焊接方法屬于熔化焊方法的一種。無(wú)縫線路的養(yǎng)護(hù)(1) 具體線路的維護(hù)和養(yǎng)護(hù)工作分別進(jìn)行作業(yè)。大修段進(jìn)行大型的維修作業(yè)比如起道、 撥道、整形等等；平常的小問(wèn)題以及維修作業(yè)等主要由工務(wù)段進(jìn)行負(fù)責(zé)。依有關(guān)部門(mén) 的規(guī)定，在制定工務(wù)段編制下達(dá)全年生產(chǎn)計(jì)劃。(2) 各個(gè)工區(qū)之間的計(jì)劃維修計(jì)劃和養(yǎng)護(hù)計(jì)劃一定要根據(jù)線路狀態(tài)和軌道溫度等的特 性進(jìn)行安排計(jì)劃和維修任務(wù)，尤其注意單元節(jié)的焊接問(wèn)題。(3) 依據(jù)相關(guān)規(guī)定，在平

28、時(shí)的養(yǎng)護(hù)和小型的維修作業(yè)的過(guò)程中可根據(jù)具體情況，考慮進(jìn) 行起道作業(yè)時(shí)的作業(yè)量等情況運(yùn)用搗墊結(jié)合法。并且嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)條款的規(guī)定。(4) 在進(jìn)行撥道時(shí)作業(yè)，考慮軌道的情況，并且嚴(yán)格掌握其作業(yè)條件。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí) 踐來(lái)講在10 C -15C范圍之間就可以作業(yè)，進(jìn)行撥道時(shí)應(yīng)該堅(jiān)決禁止以此將各個(gè)枕頭 道 床扒開(kāi)。結(jié)束拔道后進(jìn)行土石的夯實(shí)工作(5) 春秋季節(jié)適合進(jìn)行混凝土軌枕以及件涂油作業(yè)， 應(yīng)充分考慮其特點(diǎn)運(yùn)用“隔二松一 法,力圖在“全、正、靠、潤(rùn)、緊”等幾個(gè)字上下功夫 , 同時(shí)兼顧小方向和不良軌距的 問(wèn)題，做到今日事今日畢，堅(jiān)決不拖沓，緊密而有序的進(jìn)行工作。夏季和秋季適合成段清篩道床的作業(yè)，并且鎖定的軌道

29、溫度的范圍為+15C、一 20C, 在進(jìn)行完逐孔倒篩工作后 , 緊密安排做好回填夯實(shí)工作。 對(duì)于相鄰的地段不能同時(shí)進(jìn)行 成段清篩道床及成段扣件涂油作業(yè)，二者應(yīng)有一定的時(shí)間間隔。(8) 每年春夏交接和夏秋交接的時(shí)間可以進(jìn)行軌道縫隙和接頭螺栓的加緊工作。 同時(shí)全 面檢查軌道中各個(gè)部件的工作情況必要時(shí)進(jìn)行更換。(9) 對(duì)于軌道的接頭處進(jìn)行定期檢查，并且時(shí)間間隔安排緊密；對(duì)于在例行檢查中出現(xiàn) 的種種嚴(yán)重情況以及比較特殊的情況，應(yīng)該按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行排除以及維修。重點(diǎn)監(jiān) 控各種接頭處，切實(shí)做好這些地方的養(yǎng)護(hù)、維修以及檢查工作，保持接頭處的各種部 件良好長(zhǎng)期運(yùn)行；鋼軌連接處的焊接點(diǎn)等等都是檢查的重點(diǎn)，一旦出

30、現(xiàn)危害情況，應(yīng) 及時(shí)打磨以及其他的必要的工作等。(10) 對(duì)于在應(yīng)用專(zhuān)業(yè)設(shè)備進(jìn)行探傷是發(fā)現(xiàn)的鋼軌的嚴(yán)重設(shè)備時(shí)，應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)檢查發(fā)現(xiàn)鋼軌或焊縫重傷時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行切除和更換但其長(zhǎng)度應(yīng)保持在 50 一 60mm的范圍，可采用重焊技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，即首先用鋼軌拉伸器拉開(kāi)鋼鐵軌道進(jìn)行重新焊接，焊縫斷裂在 一定的小范圍之內(nèi)也可采用此法進(jìn)行修復(fù)。四、討論與結(jié)論通過(guò)資料的查閱和閱讀，我對(duì)無(wú)縫鋼軌的實(shí)現(xiàn)原理有了深入的了解。無(wú)縫鋼軌，就是把傳統(tǒng)的25m長(zhǎng)的鋼軌，通過(guò)氣壓焊或接觸焊的辦法，焊接成 200m到500m的長(zhǎng) 軌，然后運(yùn)到鋪軌地點(diǎn)，再焊接成 1000m到2000m的長(zhǎng)度，甚至更長(zhǎng)的鋼軌，鋪到線 路上就成為一段無(wú)縫線路，每隔很長(zhǎng)一段距離才會(huì)有一個(gè)軌縫，而且每個(gè)軌縫僅有