浅谈无缝线路锁定轨温管理

单雪凌

摘 要 无缝线路是轨道结构的一大变革，它以无可争议的优越性得到各国铁路的承认。我局各主要营业线也实现了无缝化，但是经过近几年的无缝线路锁定轨温管理来看，无缝线路锁定轨温还存在轨温数据不准确等现象。本文通过理论分析，对照现场实际的方法，提出改进措施。

关键词 无缝线路 锁定轨温 管理

各国铁路铺设无缝线路的实践经验证明，无缝线路必须严格执行锁定轨温管理，才能保证无缝线路优越性的充分发挥。无缝线路的维修、施工，必须有所限制，否则，无缝线路抵抗胀轨的阻力将被破坏，会诱发轨道失稳，影响行车安全。

一、铺设无缝线路的意义

在普通线路上，钢轨接头是轨道的薄弱环节之一，列车通过时发生冲击和振动，冲击力最大可达非接头区3倍以上。接头冲击力影响行车的平稳和旅客的舒适，并促使道床破坏、线路状态恶化、钢轨及联结零件的使用寿命缩短、维修费用增加。无缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客舒适，减少机车车辆和轨道维修费，延长使用寿命等优点。

二、无缝线路锁定轨温

无缝线路被锁定的长轨条，其温度应力热胀冷缩，在胀与缩之间必然存在温度力为零的轨温，此时的轨温称为零应力轨温。锁定轨温是指在铺设施工时，将钢轨扣接于轨枕时的轨温，或者说是锁定钢轨时的轨温。由于锁定钢轨的瞬间轨温变化为零，此时的钢轨温度应力应为零，所以锁定轨温也就自然等于零应力轨温。锁定轨温是决定钢轨温度应力水平的基准，是无缝线路最重要的技术参数。在无缝线路的设计、施工及运营的不同阶段，锁定轨温具有不同的含义。

1.设计锁定轨温。设计锁定轨温也称中和轨温。根据当地气象资料及线路结构的具体条件，通过轨道强度检算和稳定性检算，再综合现场施工的实际情况而确定的锁定轨温就是设计锁定轨温。

2.施工锁定轨温。施工锁定轨温是指无缝线路长轨条现场铺设施工时的轨温。在实际施工中一段长轨条现场铺设施工时的锁定轨温。在实际施工中一段长轨条的铺设锁定需要一定的时间，因此在铺设实践中规定，把长轨条始终端落槽就位时轨温的平均值作为这一段无缝线路的施工锁定轨温。

3.实际锁定轨温。无缝线路铺设完成交付运营后，其锁定轨温不是一成不变的，而是时刻发生变化的。在无缝线路运营过程中，实际测量所得长轨条处于零应力状态的轨温，称为无缝线路的实际锁定轨温。

三、锁定轨温不准确的原因分析

1.在钢轨被锁定的瞬间，温度变化幅度为零，由温度所引起的温度力自然为零。但长轨条既长且重，在铺设施工时很难做到使整根长轨条处于自由伸缩状态，从而使长轨条初始纵向力为零。因此，在施工锁定时，长轨条内就存在了初始纵向力。

2.在无缝线路的运营过程中，钢轨的纵向力还经常因各种外部作用而发生变化。这类纵向力的变化是在施工之后产生的，虽然不属于纵向力的初始值，但其性质却与初始纵向力相似，也是不因温度变化而变化的。例如：在列车制动、加速等纵向力作用下而造成的钢轨爬行，将会产生变形相容的残余位移和自相平衡的残余内力；在线路凹形断面变坡点、道口及桥头等阻碍钢轨爬行发展之处，将会形成纵向力的累积和集中，或产生纵向力峰；冬季断轨，断缝附近的纵向拉力将大量释放，用插入短轨的办法修复时，其纵向力将无法恢复正常；有些线路作业不当，会导致道床阻力降低，以致钢轨局部伸缩，从而在不同程度上改变纵向力等。

3.一般提到锁定轨温时，主要指的是长轨条的锁定轨温，它决定着整根长轨条的温度力水平。此外，因初始纵向力的存在且各不相等，故各截面的锁定轨温是不同的。因而对整根长轨条来说，存在着一个平均锁定轨温，即长轨条平均温度力为零时的轨温。钢轨局部位移所产生的伸缩与变形是相容的，且拉压力自相平衡，互相抵消，对平均锁定轨温几无影响，所以平均锁定轨温基本上是个常量。由测试得知，施工锁定轨温通常比实际平均锁定轨温高2 ℃～3 ℃；而各截面的锁定轨温则是不稳定的，常有变化，其量值有可能与铺设锁定轨温相差8 ℃～10 ℃。施工锁定轨温并不完全等于平均锁定轨温，所以有时称之为名义锁定轨温，相应地称平均锁定轨温和截面锁定轨温为实际锁定轨温。

4.在铺设时，长轨条实际上并不是处于自由状态，而是处于受力状态，即已存在初始纵向力。长钢轨运至工地，卸车时轨温一般并非锁定轨温，工地焊接联合接头时又无温度限制，当将长达1 000 m的长轨条拨入线路时，由于轨条中部很难伸缩，实际上可能已经积存了5 ℃～6 ℃的初始温度力。若采用撞轨以强迫长轨缩短合拢等不正确的施工方法，甚至有可能使实际锁定轨温比名义锁定轨温低10 ℃以上。

5.低温作业时钢轨处于受拉状态，总是力图缩短，进行整段作业时，必然要扰动道床，使道床阻力大幅降低，还有扣件的松动，这都可能引起钢轨大量收缩。其影响范围有时可达300 m～400 m，局部锁定轨温下降可达30 ℃以上。经过一段时间轨温回升后，由于道床阻力已经恢复，但钢轨不能恢复原位，从而造成锁定轨温下降。另外一些作业，如断轨再焊工艺不当等，也都会导致锁定轨温下降。

6.由于车轮碾压使轨头表层产生塑性变形，从而导致钢轨伸长，但固定区钢轨不能伸长，这种碾长效应就相当于使钢轨受到了额外的压缩，是使锁定轨温降低的重要原因之一。其力学实质是滚动的接触荷载使新钢轨表层的残余拉应力转变为残余压应力，最终导致锁定轨温的下降。

四、锁定轨温管理的基本要求

1.无缝线路的长轨条，必须在设计锁定轨温范围内牢固锁定，如有变动，必须适时放散应力，在设计锁定轨温范围内重新锁定。

2.道床横断面必须按设计标准经常保持完好。因清筛或其他施工原因导致缺碴时，应及时按规定标准补足、夯实、整形。

3.线路纵平面应经常保持平整圆顺，其几何偏差要经常控制在经常保养的限值以内。

4.要根据季节性特点、锁定轨温情况和线路状态，制订维修计划和组织线路作业。

5.当轨温超过锁定轨温的差值，大于规定的容许限值时，不得进行削弱线路阻力的有关作业。

6.在无缝线路伸缩区与固定区交界处、道口前后、桥头、曲线头尾、变坡点、制动地段等容易出现温度力峰值的处所，尤应注意加强线路结构，对有关作业规定从严掌握，对线路状态加强检测。

7.要经常注意伸缩区和缓冲区的养护工作。

8.经常保持路基及排水设备处于良好状态。

五、锁定轨温管理必须做到的事项

1.缓冲区接头螺栓必须使用10.9级螺栓，扭力矩要达到900 N·m，并保持在700 N·m以上。

2.混凝土枕扣件要经常保持紧、密、靠、正、润，扭力矩要保持在80 N·m～150 N·m，扣件不良率不得超过8%，且不能连续不良。

3.道床要经常保持丰满、密实、整齐、排水良好。

4.线路方向要经常保持顺直。钢轨硬弯或焊缝工作边矢度用1 m直尺测量，超过0.5 mm时要及时整修。

5.路基翻浆下沉，以及其他影响线路稳定的病害要及时整治。

6.加强巡道工作，根据季节气候特点，有重点的检查线路，发现异状应及时采取措施并汇报，确保行车安全。

7.要建立无缝线路技术档案，按一次性铺设锁定的轨条长度为管理单元建档。要及时、准确登记胀轨、断轨、修复、放散、调整、大中修施工等情况，以及线路上进行各种影响无缝线路的施工情况。

8.要严格按作业轨温条件以及各种有关的规章制度作业，严格执行维修作业半日一清，临时补修作业一撬一清和作业前、作业中、作业后测量轨温制度，确保线路状态稳固。

9.备齐各种常备材料并保持完好，一经动用，应及时补齐。

10.安排施工计划时，应以单元轨条为单位做好安排；应力放散改变单元轨条布置时，应按照新单元轨条情况重新布置位移观测桩并做好记录。

11.无缝线路的锁定轨温要准确、均匀，有下列情况之一者，应有计划地进行应力放散或调整：（1）锁定轨温不清楚或不准确。（2）实际锁定轨温不在设计锁定轨温范围内，或左右股长轨条的实际锁定轨温相差超过5 ℃。（3）无缝线路的两相邻单元轨条的锁定轨温差超过5 ℃，同一区间内单元轨条的最低、最高锁定轨温相差超过10 ℃。（4）铺设或维修作业方法不当，使长轨条产生不正常的伸缩。（5）固定区和无缝道岔出现严重的不均匀位移。（6）夏季轨向严重不良，碎弯多。（7）通过测试，发现温度力分布严重不匀。（8）因处理线路故障或施工改变了原锁定轨温。（9）低温铺设长轨条时，拉伸不到位或拉伸不均匀。

六、实际锁定轨温的监控

1.观测桩法。在长轨条铺设锁定前，先预埋好位移观测桩，当钢轨就位后，立即在与各对观测桩相对应的钢轨上做出标记，作为观测钢轨爬行的观测点。

2.位移观测仪。在长轨条铺设前，预先埋设好位移观测仪，当钢轨锁定时，立即将位移观测片胶粘在位移观测仪的对应位置钢轨外侧轨腰处，通过位移观测仪观测位移观测片的移动量得出钢轨的位移量。

七、结束语

无缝线路与传统的标准钢轨线路在受力方面的根本区别就在于，无缝线路钢轨内部存在有巨大的温度应力。而锁定轨温正是决定无缝线路钢轨温度应力及其变化规律的基准，所以正确合理、统筹兼顾地确定好设计锁定轨温，准确无误的把握好施工锁定轨温，持之以恒的精密监测实际锁定轨温，是无缝线路施工、运营安全的重要保证。