无缝道岔养护维修方法研究

魏连峰

摘要：铁路运输业在我国国民经济中占据重要地位，其中，无缝铁路线路凭借其技术优势被广泛使用。无缝道岔的养护作为无缝线路日常养护的重要工作之一，研究无缝道岔对于保证无缝线路发展，保证铁路运输安全具有重要意义。

Abstract： The railway transportation industry plays an important role in China's national economy. Among them， seamless railway lines are widely used by their technological advantages. The maintenance of seamless turnouts is one of the important tasks in the daily maintenance of seamless lines. It is of great significance to study the seamless track to ensure the development of seamless lines and the safety of railway transportation.

关键词：无缝道岔；稳定性；处理

Key words： seamless turnout；stability；processing

中图分类号：U213.9 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）28-0222-02

0 引言

无缝线路具有钢轨接头少，运行列车平稳、舒适等优点，因此在我国得到广泛使用。无缝道岔是跨区间无缝线路的养护重点，本文通过研究无缝道岔存在的问题及处理，为降低无缝线路的养护成本，提供高效率的养护方法提供理论基础。

1 无缝线路道岔

无缝线路是把标准长度的钢轨通过焊连而成的长钢轨线路，由于其施工工艺特点，无缝线路具有钢轨接头少的特点。目前，在我国主要采取的温度应力式无缝线路，其特点为在温度变化的情况下，其两端长度各不足100m的范围内少有伸缩外，其中间部分全然不能伸缩，因而在钢轨内夏季产生温度压力，冬季产生温度拉力。无缝道岔作为跨区间无缝铁路重要部分，对于无缝线路的稳定、安全运行具有重要意义，因此，对于无缝道岔的养护尤为重要。

2 无缝道岔养护的国内研究现状

国外学者对于无缝道岔养护的研究，由上个世纪80年代至今，已经具有三十余年的历史。至今对于无缝道岔的养护已经具有无缝道岔限位器传力部件、心轨跟端固定结构等现金的技术，已经形成了解决无缝道岔存在的问题的先进维修技术体系。目前，国内专家学者对于无缝道岔的研究，多是基于无缝道岔的维修经验，分析病害产生的原因，并提出相关的处理方法，达到提高道岔的平顺性的目的。

3 无缝道岔的檢测方法

目前，关于无缝道岔的检测方法，传统的检测方法为无缝线路温度应力及附加力的检测，并非是实时、快速测试，难以满足我国现阶段无缝道岔的检测要求。而光纤光栅传感检测技术利用光纤中存在的光敏性制成的，其原理是利用光纤中激光通过掺杂光纤时，光强空间分布发生变化时，光纤的折射率也会发生相应的变化。由于纤芯内会产生一个窄带的反射镜或滤波器，信号进入光纤后，通过反射就会形成有特殊相位的光栅。其具有传输信号的损耗较小，具有大范围的反射带宽，可以避免环境因素的干扰和影响。光纤光栅传感检测技术在进行无缝道岔检测过程中，主要采取以下方法：

3.1 温度参数的测量

采用光纤光栅温度传感器进行温度参数的测量，将钢轨的温度传感器粘贴于钢轨轨腰位置，无缝线路的温度传感器埋设于混凝土结构当中，测量气温的温度传感器暴露于空气中。

3.2 钢轨应力及位移的测量

采用光纤光栅应力传感器进行钢轨应力及位移的测量，钢轨应力传感器固定于钢轨轨腰位置，基本轨位移测量以无缝线路的轨道为固定点、指针指向钢轨。

4 无缝道岔的受力稳定性存在的问题

目前，我国高速铁路中，跨区间无缝高速铁路线路基本全部采用的都是无缝道岔。无缝道岔的受力主要可以分为：温度影响下的受力与位移、制动力和偶然荷载下的受力与位移，其中温度力是无缝道岔的主要控制荷载。无缝道岔区间的线路发生横向位移，会导致线路运行不平顺，危及列车运行安全性。

4.1 无缝道岔设于桥梁产生受力变形

随着我国无缝铁路建设的发展，无缝道岔不可避免的出现在桥梁之上，因此，对于桥上无缝道岔研究己经引起各方面的重视。通过对于所建立无缝铁路桥上无缝道岔静力学有限元模型计算，其主要的影响因素为：温度荷载、列车挠曲荷载、列车制动荷载下基本轨、道岔钢轨等，其中温度荷载是无缝道岔受力的主要荷载。温度荷载对无缝线路轨道、桥梁受力及变形影响较大，而列车制动荷载对无缝线路轨道、桥梁受力及变形影响较小。因此，对于无缝道岔设于桥梁产生受力变形的问题，主要是降低温度荷载对于无缝线路及无缝道岔的不利影响。

4.2 无缝道岔区轨温变化的影响

当无缝道岔的轨温发生变化时，岔区内部的钢轨会在温度荷载的作用下伸缩，并且通过无缝道岔内的联接部件如：扣件、岔枕、辙跟结构等对基本轨附加温度附加力，这会在后文中进行了相关的阐述。无缝线路及道岔钢轨产生的附加温度力是影响其受力的主要荷载，温度附加力会导致钢轨产生损坏，降低其平顺性，甚至威胁列车运行的安全。

目前，在我国无缝铁路的养护中，对于无缝道岔轨温的管理，大多数是采取单组道岔进行管理。但是，这种管理方法相对比较滞后，忽略了无缝道岔间钢轨的锁定轨温，会造成这些钢轨的锁定轨温失控，这会造成无缝线路列车运行的安全。

5 无缝道岔处理方法

5.1 提高无缝道岔受力稳定性

①无缝线路的基本轨承受的温度附加力的最大值发生在尖轨跟端限位器处，温度附加力最大可达无缝线路固定区温度力的40%，基本轨承受的温度附加力是比较大。因此，在基本轨的设计过程中采取有效措施降低温度附加力对于无缝道岔的影响。

②降低无缝道岔的扣件阻力，选择合适的扣件阻力参数对无缝道岔的受力与稳定性有显著影响，因此要注意选择减小限位器剪力，加大扣件阻力，这有利于无缝道岔的受力稳定性。

③限位器间隙的设计，严格控制限位器间隙，可达到控制尖轨伸缩位移量的目的，但如果限位器间隙若限制得过于严格，将导致限位器的剪力增大。因此，再设计过程中，在尖轨伸缩位移正常范围内，可加大限位器的间隙。

④对于无缝道岔轨枕的抗弯强度研究发现，降低轨枕的抗弯刚度，基本轨温度附加力最大值、限位器承受的剪力、基本轨的相对位移略有增加，而基本轨最大位移和可动心轨尖端与翼轨相对位移略有减小。因此，在设计过程中，可以采用抗弯刚度较大的混凝土岔枕，有利于无缝道岔的受力稳定性。

5.2 无缝道岔设于桥梁产生受力变形的处理方法

对连续梁桥支座位置的设计，将无缝道岔的固定支座位于连续梁桥的跨中位置，采取这种设计方式，无缝道岔受力不易给桥墩受力带来危险，道岔区固结机构、道岔限位器及间隔铁受力较小，心轨、尖轨尖端处板轨相对位移也较小。因此，在设计过程中，应尽可能地将连续梁桥的固定支座置于跨中。根据计算研究发现，摩擦板长度对无缝铁路直基本轨纵向力、纵向位移，道岔尖轨位移，道床板受力和位移，道岔传力部件及固结机构受力的影响很小；但对墩台和端刺受力影响相对较大，摩擦板越长，对墩台和端刺受力越有利。因此摩擦板长度的确定，需综合考虑各方面因素，进行选择。

5.3 无缝道岔区轨温变化病害的处理

钢轨温度附加力的在尖轨的限位器处，可以通过避免限位器误差的影响，在运行过程中还应该加强无缝铁路的限位器前区段的养护检查。严格按设计锁定轨温焊接无缝道岔，以保证无缝道岔的最大轨温变化幅度在设计的允许范围内。改进道岔内接头焊联方式，通过只焊接道岔内直股接头，而曲股接头全不焊接等方式，可以有效降低温度附加力的产生，扩大轨温作业范围。

5.4 加强无缝道岔的养护工作

无缝道岔的养护对于无缝线路的稳定运行具有重要的积极作用，因此，对于无缝道岔的养护应该采取科学有效的方法，主要有以下几个方面：

①无缝道岔养护工作，要遵循无缝道岔养护的相关规范，执行“两清、三测、四不超”等有关制度，严禁野蛮养护的方式方法。按照相关的施工规范，有周期的进行钢轨打磨平顺、整治弯轨等维修养护工作，达到提高岔区轨道平顺性的目的，延长列车的运行寿命。

②无缝道岔区的养护过程中，在实际锁定轨温±5℃范围内，进行养护维护的相关工作，采取相关的工作能够有效的避免无缝道岔前后钢轨锁定温差的导致的温度荷载的危害。

③无缝道岔的养护维修周期应该按照相关的规定执行，1～2年进行一次全面的养护工作，维护时间应根据无缝道岔的轨温和当地气温进行安排。日常的养护工作中，应根据季节变化采取不同的养护方式。在夏季高温作业，养护重点为无缝道岔方向变化等。在冬季低温作业时，养护重点工作为岔区冻结接头的检查，保证冻结接头处于正常工作状态。

6 结束语

随着无缝铁路线路在我国的广泛使用，对于无缝道岔的养护已经成为无缝线路日常养护的重要工作之一，研究无缝道岔对于保证无缝线路发展，保证铁路运输安全具有重要意义。

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