对寒冷地区继续扩大铺设温度应力式无缝线路的认识

富跃玲

(中铁第五勘察设计院集团有限公司东北分院，黑龙江 哈尔滨 150000)

1 S－III型混凝土枕和弹条 II、III型扣件的使用可提高轨道容许升温幅度

1991年哈尔滨铁路局在我国路网主干线八纵八横之一的哈长线铺设60kg/m钢轨温度应力式无缝线路时，采用的是S－I型混凝土枕和弹条I型扣件。16年前，已经更换S－III型混凝土枕和弹条II型扣件，设备的更新为寒冷地区提高轨道容许升温幅度提供了可能。

新型轨枕的出现必然带来铺设根数的合理配置问题。有关部门对III型混凝土枕合理配置根数等问题进行了研究。下面我们引用他们的部分研究成果:

通过现场的大量测试资料，他们认为III型混凝土枕的道床纵、横向阻力比II型混凝土枕的道床纵、横向阻力均大13%以上。

对于轨枕配置根数对无缝线路稳定性的影响，他们采用实测的道床横向阻力值，用我国计算无缝线路稳定性“统一公式”，算得60kg/m钢轨，II、III型混凝土枕，不同轨枕配置根数的无缝线路允许轨温升温幅度△t升相对百分数列于表1。由表1看出，配置1680根III型砼枕无缝线路的稳定性，比配置1840根II型砼枕的稳定性提高12%－14%；配置1760根III砼枕比配置1840根II型砼枕的稳定性提高16%－20%。

表1

弹条II型扣件选用优质钢作为材料，单个弹条扣压力不小于10KN，弹程不小于10mm，分别比I型扣件提高约30%。弹条II型扣件具有扣压力大，强度安全储备大，残余变形小等优点。寒冷地区铺设无缝线路采用弹条II型扣件，与弹条I型扣件相比，可提高轨道框架的刚度，增加轨道保持稳定的因素，同样可提高轨道容许升温幅度。

2 低合金钢轨的使用可增大轨道容许降温幅度

我国铁路铺设无缝线路初期，焊接长钢轨的联合接头采用铝热焊，受其强度控制，轨道容许降温幅度较小。1987年铁道科学研究院和呼局合作在历年轨温幅度93.4℃的地区，京包线上行K575处R＝400m曲线上试铺60kg/m钢轨温度应力式无缝线路。试验线路采用厂焊500m的长钢轨，联合接头采用移动式气压焊。并对焊接接头进行抽样检验，据铁研院金化所及钢研院强度室提供的试验报告，对试件屈服强度进行统计计算，求得最小可能值为421.88MPa，钢轨允许应力[бs]采用统计数的最小可能值除以安全系数K（其值等于1.3），得бs＝324.5MPa计算求得强度允许温降△t降＝61.3℃。试验线路铺设时，锁定轨温27.7℃，试验期间量得最低轨温－32.5℃，则实际最大温降△t＝60.5℃，与计算采用的允许温降接近，在运营期间，未发现钢轨折断，经多次探伤检查，也未发现焊接接头出现伤损。由上述试验情况，他们认为，R＝400m曲线上，采取轨道加强措施后，铺设60kg/m钢轨温度应力式无缝线路，允许温降采用△t降＝61℃，可以保证安全使用。这次成功的实践，为寒冷地区在小半径曲线上铺设60kg/m钢轨温度应力式无缝线路拉开了序幕。

寒冷地区铺设60kg/m钢轨温度应力无缝线路，若采用低合金钢轨作为焊接钢轨，可增大轨道容许降温幅度。

3 合理确定历年最大轨温幅度

1995年版《铁路无缝线路》一书中给出表2－3－1“全国各地区最高、最低及中间轨温表”，该表摘自国家气象局有记载以来至1980年极端气温资料，然后以最高气温加20℃为最高轨温；最低轨温与最低气温相同计算得来。其中，哈尔滨市气象台有百年以上的历史，该地区历年最大轨温幅度100.5℃，可谓是百年一遇。以哈长线为例，1991年铺设无缝线路至今，短短十六年间，该线的运营条件现已发生了很大变化，线路设备也在进行更新。以十年前的运营条件和线路设备去进行百年一遇的设计，显然是不合理的。据原东北五局在试铺无缝线路期间观测的大量轨、气温资料，寒冷地区最高轨温与气温之差不超过17℃。据此，现将2005年前局所属各工务段所在地区20－30年的气温资料进行了统计，确定了各地区历年最高、最低气温。多年的运营实践证明，这一作法是合理的，也是安全可行的。

4 高温季节防止胀轨跑道，确保行车安全

寒冷地区历年轨温变化幅度越大，冬季或夏季无缝线路所承受的温度拉力或压力越大，钢轨折断及胀轨跑道的几率越大。因此寒冷地区扩大铺设无缝线路，必须采取强度和稳定性条件不受破坏的措施。

多年寒冷地区试铺和大规模铺设无缝线路的实践表明，寒冷地区冬季由于道床处于冻结状态，道床纵、横向阻力增大，焊接长轨断裂后的断缝值入一般均小于理论计算值。因此，冬季钢轨一旦折断，只要能及时发现和处理，均不危及行车安全。由此，只要夏季能够防止胀轨跑道，寒冷地区铺设的无缝线路就能保证运输安全。

我们认为，寒冷地区采取以下措施，可防止胀轨跑道:

4.1 必须采取加强轨道结构的措施

部标TB2098－89规定，寒冷地区铺设无缝线路可增加混凝土枕每公里配置根数，道床肩宽为45cm，碴肩堆高15cm。另外，提速段宜采用低合金钢轨，S－III型混凝土枕、弹条II型扣件。采用上述加强措施，可提高轨道框架刚度和道床阻力，增大保持稳定的因素，以平衡高温季节钢轨内较大的温度压力。

4.2 监控焊接长轨的实际锁定轨温，避免高温季节钢轨内实际温度压力超过设计最大容许温升值。

4.3 做好无缝线路区段的方向控制，扼制胀轨跑道于萌生之前。

4.4 强化和保持道床阻力，是寒冷地区防止胀轨跑道的重要保障。

4.5 高温季节集中力量对薄弱地段采用有效措施实施重点监控，确保行车安全。

薄弱地段是指直线地段中易产生温度压力峰的处所和半径较小的曲线段。高温季节在无缝线路出现胀轨跑道之前，主动对薄弱地段采取降低措施，减少钢轨内温度压力。这种做法不失为寒冷地区防止胀轨跑道的有效措施，是值得提倡和推广的。

4.6 寒冷地区无缝线路区段都应成为优质线路，良好的线路状态与可行的线路结构，对无缝线路稳定性都同样起决定性影响。

实践是检验真理的唯一标准，寒冷地区先前铺设的无缝线路已经经历了提速的考验。我们深信，无缝线路在寒冷地区的进一步扩大铺设是可期的。

[1]TB10082-2005《铁路轨道设计规范》。

[2]铁运【2006】146号部令发布《铁路线路修理规则》。

[3]卢耀荣 著 《无缝线路研究与应用》，2004年。

[4]《铁路无缝线路》，1995年。