无缝线路技术.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流无缝线路技术.精品文档.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,50
2、kg/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
3、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
4、实际后出现了很多新成果。3基本原理与温度相关的几个概念轨温、锁定轨温、设计锁定轨温、实际锁定轨温、最高轨温、最低轨温、中和温度、允许温升、允许温降气温与轨温的关系a. 夏季太阳直射最高轨温一般高于同一地点的气温10-20,最高轨温出现在13-14点,持续1小时左右。b. 冬季最低轨温于同一地点最低气温基本接近,有的偏低1-2,最低轨温出现在黎明之前温度力无缝线路最大的特点就是钢轨内部存在着巨大的温度力,它决定着无缝线路的强度和稳定性,管理无缝线路必须明白温度力的概念及其变化规律。公式 l=a.t.lPt=248F.t(N)F钢轨断面积(cm2)公式分析长度变化与钢轨长度、温度变化有关,与断面积
5、无关,50、60、75kg/m钢轨的长度变化是一样的。观测桩的设置、位移计算、锁温计算是一样的。常用数据:85m变化一度长度变化1mm.温度力与钢轨断面积、温度变化有关,与钢轨长度无关,放散时利用拉伸机要考虑轨型。钢轨类型kg/m断面积cm2钢轨温度力变化率Efa(KN/)50607565877459506163192236各类钢轨的Efa均大于15 KN/,一般计算温度力的精度达到10KN即可。再说一个单位1Mpa=100N/cm2温度力图的应用冬季发生钢轨折断后或低温放散时切段钢轨,钢轨势必拉开一个轨缝,温度力图的变化是温度力图面积变化除以EF就是断缝拉开值,作为核对原始锁定轨温的一个资料
6、。伸缩区的概念L=(Efa*t-Ph)/r公式分析伸缩区长度与轨温变化范围有关,与接头阻力有关,接头阻力越大,伸缩区长度越短,接头阻力降低促使伸缩区长度延长。道床阻力降低伸缩区长度延长。设计中一般采用L拉Max加20米做为伸缩区,应了解本地区的设计计算的拉应力和压应力引起的伸缩区长度。拉伸放散后松开后的拉伸量回落及拉应力图面积减少能否做为检验放散准确与否的数据,请大家研究。春夏之交的温度压力峰,低温向高温变化过程中形成,位于伸缩区。我局1966-1977年期间发生了35次胀轨跑道,其中有22次发生在35月份。夏季的最高温度力峰也在伸缩区,值与锁定轨温无关,锁定轨温的合理设置只能影响固定区的温度
7、力,并不能减小伸缩区的最大温度压应力峰值,温度力峰是钢轨伸缩反复位移的过程中接头阻力、道床纵向阻力的塑性性质引起的,只有消除伸缩区才能消除温度压力峰。纵向力无缝线路固定区的温度力理论上说应该是均匀分布的,实际上并非如此,施工和运营过程中产生不均匀的拉伸压缩,在道口、曲线头尾、桥头、伸缩区与固定区交界、混凝土轨枕与木枕交界存在有纵向压力峰现象。无缝线路温度力纵向分布规律问题是一个有待进一步研究的重要课题,现在的应力测试仪各单位主管人员都学过,在这方面都应该做些积累,特别是岔区、超长无缝线路等新生的有待研究、比较的区段,积累资料就是积累成果。4无缝线路稳定性分析提到稳定性分析问题,就直接涉及到无缝
8、线路的局部的一种爆发性破坏,我们称胀轨跑道,它反映了这一爆发性破坏的失稳特征,其过程分为三个阶段(持稳阶段、胀轨阶段、跑道阶段),影响无缝线路稳定性的主要因素有三,温升t、初始不平顺、道床横向分布阻力。温升引起钢轨轴向压力,是影响稳定问题的根本原因,在巨大温度作用下要保持轨道稳定,轨道框架的抗力远远不够,需要道床横向约束力,值一组里的削弱或被破坏是造成轨道诗文的直接原因,初始弯曲是影响稳定性的最敏感也是最直观的因素,初始弯曲几毫米的的变化可导致臌曲临界力的大幅度降低。稳定性分析要建立数学模型,假定条件、分析方法不同就会产生不同的门派和公式,有兴趣的人可找些资料自己研究,系统了解无缝线路稳定问题
9、。无缝线路的稳定性受纵向力分布、运营过程中锁定轨温的衰减等因素影响。临界温升、允许温升、稳定性安全储备量分析钢轨类型临界温升允许温升安全系数直线及大于2000曲线曲线半径100080060050040060 tk tck95501.9087481.8183471.7775421.7969381.8263331.91曲线地段应加强轨道结构或单独设计适当提高锁定轨温。5扣件阻力、接头阻力两种阻力都是摩阻力,扣件阻力的衰减与垫板压缩、扣件局部磨损有关,以型为例扭矩初始状态垫板压缩1mm建议采用值70-80N.m140-150N.m70-80N.m140-150N.M每组扣件阻力11900219009
10、030116009000列车振动、螺帽松动、扭矩下降扣件阻力都要降低。接头阻力下降与螺栓扭矩减小、摩擦系数降低等有关,新上夹板在扭矩900Nm时接头阻力为890Kn,在接触面磨亮后只有390Kn北方交通大学实验。列车振动对新上夹板的接头阻力影响也很大特别是迎车端,扭力矩大下降幅度小,一组数据40038.1% 60011.4% 8002.6%保持较大的扭力矩、及时复紧对保持接头阻力有效。6道床纵向阻力、横向阻力无缝线路管理涉及方面广、知识较杂乱,很多东西对有必要研究一下。混凝土枕1840配置的道床纵向阻力单根为10000N, 单位道床纵向阻力为91N/cm。提高到床横向阻力的方法是堆高碴肩,堆高
11、0.1m,提高阻力之10-15%,道碴材质、粒径变化对横向阻力影响也很大,夯排道床也是一行之有效的方法。我们到现场去检查,一项重要内容就是检查道床,说到床断面,指的是道床断面尺寸,道床断面尺寸包括道床厚度、道床顶面宽度、道床肩部堆高、道床顶面高度、道床边坡五个基本尺寸。道床材质、粒径级配、颗粒形状及清洁度指标也必须符合相应的规定。道床的状态是指道床的松散、清洁、密实稳定、脏污、翻浆板结等。道床的断面尺寸、材质级配以及道床状态都对无缝线路的纵向、横向阻力有很大的影响。二、跨区间无缝线路基础和养护维修关键点发展高速铁路必然发展跨区间无缝线路,最大限度地消灭钢轨接头轨缝,不要说钢轨不连续,钢轨轧制过
12、程中出现的钢轨硬弯、焊接形成的表面凹凸及错牙引起的轮轨冲击力就会造成运行不平稳和更大的轨道不平顺,造成线路无法养护。各国对高速铁路的钢轨平直度和焊接接头制定了严格的管理标准,并对钢轨进行预防性打磨。下面是钢轨焊接接头平直度作业验收标准(mm/m)编号出处轨顶面轨头内侧工作面轨底面接触焊气压焊固定铝热焊气压焊移动接触焊气压焊固定铝热焊气压焊移动接触焊气压焊固定铝热焊气压焊移动1TB/T1632-91钢轨焊接接头技术条件+0.30+0.500.30.5+0.10/2秦沈客运专线有碴轨道工程施工技术细则+0.30+0.30+0.30+0.3-0.3+0.50+0.503时速200km/h客运专线60
13、kg/m钢轨暂行技术条件+0.30+0.30+0.30+0.3-0.34京沪高速铁路设计暂行规定2003.2.10+0.20+0.20+0.30+0.2-0.2+0.50+0.50从上表不难看出,焊接的要求是很严格的,无缝线路管理人员同时也主抓钢轨焊接和探伤工作,焊接工作也是无缝线路管理的一项主要内容。几项成熟的新技术新、新材料应用于现场,如胶结绝缘、铝热焊技术、UM71轨道电路、锰钢辙叉与钢轨焊接技术等促使超长无缝线路飞速发展,这些新技术新材料需要我们利用科学高效的措施进行维修保养,保证无缝线路的稳定。道岔内接头被焊接、胶结或冻结(以下简称焊联)起来,且道岔两端与长轨条焊联在一起,直股、侧股
14、均与长轨条焊联时称为全焊无缝道岔;只有直股与长轨条焊联时称为半焊无缝道岔。无缝道岔最大的特点是两股钢轨受力不一样,导轨在有限长的一端克服阻力伸缩(阻力主要有扣件阻力、限位器阻力),能够放散部分温度力,并通过限位器、岔枕、扣件对基本轨施加纵向力。基本轨除承受纵向力外还承受导轨传来的纵向力。基本轨承受的力合成约为温度力的1.3-1.35倍。加强辙叉、导轨及联结件的锁定,提高结构的稳定性和强度是无缝道岔安全应用的基本保证,附加温度力的作用点在限位器,加装第二限位器改变作用点、还有的单位加强轨枕间的连锁,作用点也会发生变化,这个道理大家回去自己分析。1无缝道岔铺设后产生的病害.尖轨磨耗沧州工务段在这方
15、面很有研究,护轨磨耗工务处业作了大量的调查并制定了针对性很强的整治措施,还有滑床板开裂、尼龙套管损坏等问题属于道岔设计问题,不在这里赘述。直尖轨侧弯问题直尖轨侧弯问题属于无缝道岔范畴,与钢轨伸缩有关,画图分析基本轨纵向力分布图基本轨纵向力的分布在这上面画得不准确,大家可参考一些资料,在这里只想说明几个问题,最大拉应力、压应力在某一点反向这一点位于导轨位移最大点,影响范围前后各80米。限位器受力产生一弯矩使尖轨不能密贴,转着几迫使其密贴,弹性可弯再次就有了体现出现了旁弯,造成规矩减小、顶铁离缝。整治办法不一,主要是不能使限位器承受加较大的力,改变力矩的作用点(加装第二限位器)。加强锁定做到道床饱
16、满密实,无缝道岔锁定轨温准确可靠,加强侧股钢轨接头焊接或冻结,特别是曲基本轨绝缘不能产生大轨缝,改善限位器的受力状况。跨区间无缝线路日常管理在介绍跨区间无缝线路管理之前先介绍一下初始位移的概念,初始位移即根据当时实际锁定轨温反算出一假设锁定轨温条件下的初始位移量。这个概念的产生主要是针对无缝道岔管理提出的,因为道岔焊联过程中锁定轨温保持一致的可能性不大,相差也不太大,所以提出用初始位移来进行弥补,以求理论上的完善。无缝道岔以单组或多组一次锁定的道岔及其间线路为管理单元,当相邻多组道岔及其间线路非一次锁定,但锁定轨温差小于等于5时,可运用“初始位移”理论进行合并单元管理。无缝道岔铺设前要根据本地
17、区的轨温变化幅度和轨道情况进行结构设计,确定锁定轨温范围和加强项目。目前在铺设跨区间无缝线路时尚没有做到。无缝道岔内钢轨应线下联接后再上道,尽量避免线上焊联;焊联后必须及时对焊缝进行探伤。无缝道岔铺设前必须预埋位移观测桩。无缝道岔焊联应尽量在一个施工点内对车站一行一端的多组道岔同时焊联,施工能力不足时应在连续几日内完成焊联。无缝道岔焊联时应将道岔内的扣件松开释放应力并拉方尖轨、调整限位器。焊联后及时对道岔进行位移设定、贴好标尺,并及时建立健全设备台帐和技术资料。跨区间、全区间无缝线路管理单元应在长轨条始、终点各设一对观测桩,其余设在固定区,固定区设桩原则如下:固定区设置的桩距应均匀设置,原则上
18、不大于300m,双线区间上下行并行地段可共用观测桩。无碴桥、小半径曲线、隧道两端应加设位移观测桩。无缝道岔位移观测桩的设置单组无缝道岔依据维则布置5对桩,即在间隔铁或限位器处设1对,在岔头、岔尾处各设1对,在距岔头、岔尾50m处各设1对。 无缝道岔的一端与区间无缝线路相连(如某单元轨条的末端),根据岔头至线路尾桩的距离(L)按以下要求布桩:当100m时,只设岔头桩,不设岔前50m桩。当100m250m时,布桩同,岔前50m桩至线路尾桩间的线路可作为一个单元轨条管理,并按单元轨条管理要求设桩。两组无缝道岔相连(以对口道岔为例),视其间线路长度L按以下要求布桩:当50m时,在其间中部设桩,即为两组
19、道岔共用岔头桩;当50mL100m时,在两组道岔岔头处分别设桩;当100mL150m时,在两组道岔岔头处各设1对桩,并在其间线路中部设置1对桩。当150m300时,布桩同,两岔前50m桩之间的线路可作为一个单元轨条管理,并按单元轨条管理要求设桩。限位器处只观测内外基本轨位移;岔尾处观测三股钢轨位移,即两个直股及曲下股钢轨位移。限位器只进行位移观测,不参与锁温计算,当限位器顶死时要认真进行核对分析。无缝道岔尖轨及其前方25m范围内综合维修,按实际锁定轨温10作业。这一条和维修规则内容的理解三、无缝线路技术管理1无缝线路的铺设无缝线路管理有防胀和防断两大块内容,无缝线路管理人员必须做到心中有数,铺
20、设的技术资料就是我们管理的家底,钢轨焊接资料、铺设的技术资料必须齐全准确,建立的台帐、卡片、观测桩必须及时完整,这样才能为以后的管理开好头、铺好路,大家知道大修换轨周期至少10年,管理人员更换频繁,资料不全、底数不清就等于给我们的铁路埋了一个炸药包,因此把好无缝线路铺设着一关非常重要。无缝线路铺设前,必须结合工务段提供的有关资料进行结构设计,无缝道岔、特殊桥梁上、隧道内铺设无缝线路须进行特殊设计并有路局认可的特殊设计文件。铺设前工务段要对设计文件进行研究讨论并提出意见,开工前与施工单位签订施工、安全管理协议。我问过有的单位,无缝线路管理人员说没有保存设计文件,铺设前必须对无缝线路设计文件进行研
21、究讨论。工务段应选派合格的驻厂、驻队人员,做好焊轨和现场施工质量的监督检查。焊轨厂的质量检查人员的职责很重要,我分局管辖的京广线上行129-140Km统计发生了6起断轨,去现场检查发现推土不良,有气割除瘤现象。我想这一段钢轨的上线就与主场人员有关系了。驻队人员:协助施工单位测量确定锁定轨温,监督检查施工质量,并做好记录。加强待换待收钢轨的管理施工单位为待换待收管理责任单位,应根据施工进度合理安排卸轨,卸轨日期与更换日期间隔时间不宜太长,卸轨时应考虑换轨日期的安排。新卸的钢轨长轨端不能有影响其伸缩的障碍物,钢轨距主轨不得小于300mm,并用枕木墩在轨条与主轨之间进行支护,不得用其他材料代替,自轨
22、条卸下后于次日18:00点前支护完毕。长轨条轨端处必须有一枕木墩,钢轨里外口各钉一个道钉把持方向,其间每50米支护一处(包括已经连接起来的短轨)。枕木墩支护必须扒开枕盒,穿在待换(收)长轨条轨底与主轨轨底,在主轨外口与长轨条里口各钉一个道钉把持方向。 换下的旧轨应安排车辆、劳力及时进行回收,自换下之日起15天内收集完毕,换下的旧轨在未收之前应按上述方法进行支护。一旦发现长轨条胀轨或短轨侵限,应立即处理,影响行车安全的,必须先防护后处理。这一条是以前未修改的细则中没有的内容,在实践工作中日有更好的经验办法没必要拘泥于此。施工单位按设计文件要求和技术标准做好无缝线路铺轨前的前期大修配套和线路整修工
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