3高速铁路与无缝线路讲解
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第三章无缝线路第一节概述一、铺设无缝线路的意义普通线路是由标准长度的钢轨(长度为12.5m或25m)利用接头联接零件联接而成的,线路上存在着大量的钢轨接头。
钢轨接头是铁路线路的薄弱环节,接头的存在不仅加剧列车通过时对线路产生的冲击和振动,促使道床板结、溜坍,混凝土轨枕破裂损坏,使接头处线路产生较严重的病害,而且还会加剧线路的爬行,降低钢轨和机车车辆的使用寿命,影响行车的速度和平稳性,并产生振动和噪音,使旅客感觉不舒适。
另外,大量的接头需消耗大量的接头零部件,为整治接头病害还将大大增加线路的养护维修工作量和养护维修费用。
随着轴重、运量和行车速度的不断增长,普通线路的上述缺点更为突出。
实践统计表明,列车对钢轨接头的冲击力比对非接头区的冲击力大3倍以上。
在普通线路上,接头的养护维修费用约占全部养护维修费用的35%~50%,钢轨由于轨端损坏而需更换的数量也较因其他部位损坏而需更换的数量多2~3倍。
显然,从根本上消除钢轨接头,对列车运行、旅客的舒适条件和线路的养护维修等方面均极为有利,无缝线路也因此而迅速发展起来。
所谓无缝线路,就是把标准长度的钢轨一根一根地焊接成具有相当长度的长钢轨(我国铁路规定不短于200m)用以代替标准钢轨而铺设的线路。
与普通线路相比,无缝线路在很大程度上消灭了钢轨接头,减少了列车对轨道的动力冲击和振动作用,因而具有行车平稳、噪音低、减少材料消耗、降低养护维修费用、延长维修周期、延长线路设备和机车车辆的使用寿命、减少行车阻力等优点,能适应高速行车的需要,有利于发展高速、重载铁路。
无缝铁路作为一种先进的轨道结构形式,是铁路轨道结构发展的方向之一。
早在二十世纪二十年代,国外就已经开始铺设无缝线路。
我国从1957年开始试铺无缝线路,随着铺设技术的日趋完善,特别是全区间和跨区间无缝线路铺设技术的不断成熟,近几年来,无缝线路的铺设进程明显加快,到目前为止,我国铁路已铺设无缝线路约3万多公里,占正线延展长度的40%以上,并将继续得到大力发展。
无缝线路管理技术一、基础理论1.发展简述无缝线路是当今轨道结构的最佳选择,各个单位的无缝线路铺设长度近年来迅速增长,从无到有、从少到多、积极发展全区间、跨区间无缝线路,从无缝线路数量上和质量上取得了快速发展。
在发展高速铁路、客运专线、重载技术的今天,强化轨道结构、铺设跨区间无缝线路是技术发展方向。
无缝线路的快速发展给我们提出了很多新课题,要我们去研究、去探索,在实践不断总结经验,提高技术管理水平。
无缝线路是相对短轨线路提出来的,优点也是和短轨线路比较,短轨接头容易产生病害的几方面原因夹板刚度仅为钢轨刚度的30%左右,50kg/m钢轨夹板刚度为钢轨刚度的27.6%、60kg/m钢轨夹板刚度为钢轨刚度的32.6%,车轮通过时产生折角(4.5*10-3。
)。
短轨接头在车轮接近轨缝的瞬间产生台阶,铁科院测试一般线路上的台阶高差为0.02cm。
短轨接头的不连续、折角以及台阶造成的动力响应非常强烈,接头轨枕的上下振动加速度低频为10g,高频则超过200g,附加动力接头处比轨节内高28%,造成的病害有低接头、鞍形磨耗、钢轨破损(碎裂、掉块、螺孔裂纹、甚至折断)、夹板裂纹、折断、道床溜坍、板结、翻浆冒泥。
2.无缝线路定义我们铺设的无缝线路有三种形式,普通无缝线路、区间无缝线路、跨区间无缝线路。
大家知道无缝线路最短是多少?资料上说无缝线路钢轨焊接长度至少300m,我们应该从设计上去理解,固定区最短长度是50m,单元轨节的长度多长合适呢?好像没有规定,我想应该从铺设、作业的手段和能力方面去考虑,比如说一个施工封闭点采用铺轨小车铺设,封闭时间长、铺设能力也有,轨条就自然铺设的长,但是轨温不合适需要放散,我想目前各单位的能力若想将2km 的单元放散达到应力一致尚有难度,所以说这也是一个课题,近些年来个单位也提出了一些先进的作业方法和研制了一些先进的作业机具,比方说局部放散、振动放散、应力测试仪、振动放散机等等,局部放散在路局的管理细则中有这方面的内容,初始位移的概念、观测桩的复标方法,在铺设超长无缝线路过程中各单位针对自己的实际后出现了很多新成果。
第五节无缝线路一、无缝线路特点高速铁路正线应采用跨区间无缝线路,到发线应采用无缝线路。
跨区间无缝线路是在完善了长大桥上无缝线路、高强度胶接绝缘接头、无缝道岔等多项技术以后,把闭塞区间的绝缘接头乃至整区间甚至几个区间(包括道岔、桥梁、隧道等)都焊接(或胶接、冻结)在一起,取消缓中区的无缝线路,如图2-102所示。
二、无缝线路根本原理(一)无缝线路的类型无缝线路根据处理钢轨内部温度应力方式的不同,可分为温度应力式和放散温度应力式两种。
无缝线路铺设锁定后,焊接长钢轨因受线路纵向阻力的抵抗,两端自由伸缩受到一定的限制,中间局部完全不能伸缩,因而在钢轨内部产生很大的温度力,其值随轨温变化而异。
我国高速铁路采用温度应力式无缝线路。
(二)温度力与温度应力1.温度力当轨温变化时,固定区钢轨内部产生的力(拉力或压力)称为温度力。
其计算式为P1一a·E·A·△T式中P.——温度力(kN);a——钢轨线胀系数,1.18×10-S/℃;E——钢轨弹性模量,2.1×108kN/m2;A——钢轨截面积(cm);△T——轨温差(钢轨温度变化值)(℃)。
例:60 kg/m钢轨,A一77.45 Cm2,Pt一19.2△T(kN)。
2.温度应力当轨温变化时,整个钢轨断面所承受的应力,称为温度应力,其计算式为口一d·E·△T一2.478·△T(MPa)由以上公式可知温度应力与钢轨长度、截面面积无关。
(三)锁定轨温设计无缝线路相邻单元轨节之问锁定轨温之差不应大于5℃,同一区间内单元轨节最高与最低锁定轨温之差不应大于10℃;左右股钢轨锁定轨温之差不应大于3℃。
1.钢轨温度在夏季,由于太阳辐射热的作用,一般轨温比气温高10~20℃;在冬季,气温较低,气温与轨温大致一样。
一般规定:最高轨温等于当地最高气温加20℃,最低轨温等于最低气温。
2.锁定轨温为降低长轨条内的温度力,需选择一个适宜的锁定轨温,又称零应力状态的轨温。