北环上行线铺设区间无缝线路设计打印 11页

北环上行线铺设区间无缝线路设计及施工组织方案刘志鹏 一、选题的目的和意义随着铁路跨越式发展理论的全面扩展，铁路运量与既有线路设备质量的矛盾日益突出，严重制约了铁路的竞争能力。根据现场调查，目前天津北环线的线路道岔技术装备落后，已不适应当前日益紧张的运输需求，所以急需对天津北环线的线路装备进行投资以满足要求。此次铺设60kg/m区间、跨区间无缝线路，以改善轮轨关系、提高线路质量、减少线路养护的投入、加大行车安全系数等，都是在满足铁路开行重载列车和提高列车运行速度的要求。同时结合新技术、新工艺，设计中采用区间、跨区间无缝线路设计，施工中采用一次连入焊法施工。以北环线此次设计、施工为试点，争取更广范围的推广。 二、山岭子车站铺设跨区间无缝线路的可行性研究1、山岭子站既有道岔情况：山岭子车站北环上行线已于去年全部更换为60kg/m12#SC330型砼枕道岔，且道岔前后钢轨接头均未出现轧伤掉块或塌低接头，具备设计跨区间无缝线路和无缝道岔的条件。山岭子站既有的SC330型道岔具有以下特点：①道岔主要轨件的材质（PD3）达到或接近新轨材质（U75V）的使用寿命；②道岔直股的辙叉、尖轨、基本轨可以与前后无缝线路钢轨焊接，且位置便于焊接操作；③道岔范围内道碴充足、饱满，满足无缝道岔的横向阻力要求；④道岔扣件全部采用弹性扣件，且铺设时间不长，有足够的扣压力，即满足纵向阻力要求。 2、跨区间无缝线路基本原理根据钢轨温度力计算公式Pt=σt×FF－钢轨断面面积可以得出如下结论：⑴长轨条锁定后产生的内部温度应力σt仅与轨温变化幅度△t的大小成正比例关系，而与钢轨长度无关。因此在理论上，长轨条可以任意延长，而不影响其内部的温度应力值，这是铺设跨区间无缝线路的理论依据。⑵长轨条内温度应力和温度力的大小与轨温变化幅度△t有直接关系。因而要控制长轨条内的温度应力，就要适当控制轨温变化幅度△t，从而达到降低长轨条内部温度力的目的。而控制轨温变化幅度△t，就需要合理的设置长轨条的锁定轨温。 2、跨区间无缝线路轨道结构及优点⑴取消了缓冲区，固定区无限延长。此种设计完全消除了钢轨接头和由短轨组成的缓冲区，其固定区无限延长，提高了轨道的平顺性，不但延长了轨道部件的使用寿命，减少了线路维修工作量，而且有利于行车安全。⑵采用胶接绝缘接头。为了使无缝线路轨条长度跨越闭塞分区，目前国内多是把绝缘接头胶接起来，从而把钢轨连成一个整体，消除轨缝。本次设计施工中采取两种方式的胶接绝缘接头：一种是区间中采用厂制胶接绝缘轨（不短于6米）与两端的长轨条进行线下焊接，并使用连入焊法铺设到线路。另一种是道岔前后绝缘接头铺设跨区间无缝线路时采用普通绝缘，然后利用封闭点进行现场胶接绝缘接头。⑶采用无缝道岔。长轨条穿越车站时，长轨条必须与道岔两端焊联在一起，同时把道岔内的钢轨接头焊接（或胶接）起来，以消除钢轨接头，形成直股无轨缝的道岔。无缝道岔是跨区间无缝线路的基本结构特征。 三、施工方案的比较及筛选㈠两种铺设法的方案：1、连入法：连入法是将区间中相邻的两个单元轨条终点和始点，在封闭线路铺设时依次直接焊联的铺设作业方法。即在一个封闭点内把要铺设的单元轨条始端用焊接法与前一天铺设的单元轨条终端焊联，铺设时同时焊接同时放散，做到一步到位。2、插入法：插入法是在一个封闭点内，与铺设普通无缝线路一样，在两单元轨条之间铺设一对缓冲轨（龙口轨），而在另一个封闭点内取出缓冲轨，插入经计算确定的长轨放散应力，然后进行最终焊接。第二次焊接作业可以选在正在铺设新轨区间或相邻区间铺设新单元轨条时的同一个封闭点内来进行。 ㈡两种铺设法的比较：1、温度环境：连入法适用于铺设轨温在设计锁定轨温范围之内或低于锁定轨温时，而插入法适用于铺设轨温高于设计锁定轨温范围时。2、时间要求：连入法每次施工所需的时间必须是连续的，并且时间长达120～180分钟；插入法把铺设与焊联分两次施工，形成龙口，时间可以不连续，适应于车流密度大的干线，通常是两次封闭线路，每次封闭线路60～80分钟。3、施工质量：连入法一次完成单元轨条的铺设及与之相邻单元轨条的焊联，单元轨条内的温度应力均匀；插入法因分两次作业，往往受天气温度环境、施工作业条件的影响，使单元轨条内的温度应力不均匀，在龙口处易出现应力峰。 4、对运输的影响：连入法施工时一次完成单元轨条的铺设及与之相邻单元轨条的焊联工作，封闭线路一次时间长，封闭线路前后共慢行两次；插入法因分两次作业，两次封闭线路，每次时间短，但要发生四次慢行。5、工作量的大小：插入法相对连入法，增加了以下工作量：⑴配旧轨一对，铺在相邻单元轨条间，同时也增加了两处普通接头联接。⑵由于龙口的形成，增加了焊头。⑶由于铺设单元轨条时没有完全达到适温铺轨，出现了超温，要进行应力放散。而且还有可能造成铺设与放散间隔时间长，对行车安全不利。6、设备用量：插入法第二步工作要由专业队伍来进行单元轨条的插入焊联和放散，所以要增加两套焊接设备、两套拉伸设备以及相应的施工机具。 7、材料消耗：插入法较连入法每处龙口浪费一段钢轨，增加两处接头的焊轨用料。8、人员配备：插入法较连入法增加了焊轨、放散的施工人员。（约200人）9、施工安全：插入法较连入法施工作业范围大，增加了施工安全隐患。 ㈢两种铺设法的筛选：根据以上对两种施工方法的比较，结合北环上行线的状况：⑴该线路属于II级干线，只运行货物列车，封闭点时间充足。⑵该线路处于天津市郊区，道路不发达、运输较困难，不适于大量施工人员作业。以及减少线上焊头数量、节省施工劳力、减小对运输影响、减少材料消耗、减小施工安全隐患、减少工作量、减少设备配备等方面考虑，本次施工方法采用连入法施工。 四、本论文设计中的不足跨区间无缝线路中的道岔钢轨不但承受巨大的温度力，而且里侧轨线两端的受力状况不同，一端承受温度力，别一端没有温度力。这种温度力的不平衡状态将使无缝道岔钢轨的受力与变形位移发生变化，这一特点成为无缝道岔设计、铺设和养护的难点。而设计中并没有对无缝道岔进行深入探讨，尤其是无缝道岔各部位钢轨温度力、阻力及里轨伸缩位移量进行检算。另外无缝道岔的养护维修，有待在铺设并运营后进行深入探讨。