1、借鑒材料#0 無縫鋼軌實現(xiàn)的原理 材料1503 馬俊良 41503157 借鑒材料#1 一、研究動機一、研究動機 我們生活在一個交通便捷的時代，縱橫交錯的鐵路網(wǎng)絡(luò)把祖國的廣大土地 連接在了一起，人們可以方便地乘坐火車出行。特別是隨著我國高速鐵路的發(fā) 展和運用，鐵路客運的速度、效率有了很大的提高。從北京到昆明，火車耗時 從原來的34個小時縮短到10個小時。高鐵除了速度快，還有運行平穩(wěn)，噪音小 等特點，大大提高乘坐體驗。2009 年12 月26 日武廣高速鐵路正式運營，設(shè)計時速350 千米/小時，列車在如此高的速度下運行，即使把礦泉水瓶倒置在小桌板上也不 會倒，同時列車運行中完全沒有傳統(tǒng)列車的有節(jié)

2、奏的大聲響，是什么技術(shù)會達 到如此效果呢？原因在于鐵路建設(shè)中使用了超長無縫鋼軌。無縫鋼軌，是將不 鉆孔、不淬火的10根或20根標(biāo)準(zhǔn)鋼軌先在工廠焊接成200 500米的鋼軌，人們俗稱其為“長鋼軌”，再用特別編組的運軌車運到鋪設(shè)工地 ，焊接成10002000米的長軌鋪設(shè)在線路上，通常稱之為“鐵路無縫線路”。從 而大大減少了“軌縫”，減少了由此產(chǎn)生的噪音，讓旅客列車更加平穩(wěn)、舒適 。如果沒有加工、運輸、施工方面的困難，從理論上講，“無縫線路”可以無 限長。為了學(xué)習(xí)無縫鋼軌的實現(xiàn)原理，查閱了大量的資料，對問題展開了學(xué)習(xí) 和研究。 二、文獻綜述二、文獻綜述 當(dāng)今世界各國鐵路都在大力發(fā)展無縫線路（CWRc

3、ontinuously welded rails）。所謂“無縫線路”，就是把不鉆孔、不淬火的25m長的鋼軌，在基地 工廠用氣壓焊或接觸焊的辦法，焊接成200m到500m的長軌，然后運到鋪軌地點 ，再焊接成1000m到2000m的長度，甚至更長的鋼軌，鋪到線路上就成為一段無 縫線路，其特點是每段鋼軌間不留軌縫。與普通線路相比，無縫線路在其長鋼 軌段內(nèi)消滅了軌縫，從而消除了車輪對鋼軌接頭的沖擊，使得列車運行平穩(wěn)， 旅客舒適，延長了線路設(shè)備和機車車輛的使用壽命，減少了線路養(yǎng)護維修工作 量。據(jù)有關(guān)部門方面統(tǒng)計，無縫線路至少能節(jié)省15%的經(jīng)常維修費用，延長25% 借鑒材料#2 的鋼軌使用壽命，并能適應(yīng)高

4、速行車的要求，是軌道現(xiàn)代化的發(fā)展方向。無縫 鋼軌是把25米長的鋼軌焊接起來連成幾百米長甚至幾千米長，然后再鋪在路基 上，每隔很長一段距離才會有一個軌縫，而且每個軌縫僅有11毫米，當(dāng)車輪行 至兩根鋼軌接縫時，車輪踏面的一部分壓在第一根鋼軌上的同時，車輪踏面的 另一部分同時壓在第二根鋼軌上了，使兩根鋼軌同時受力，使車輪平滑通過兩 鋼軌接縫處，不產(chǎn)生振動，減少了噪音污染。與普通鐵軌相比，無縫鐵軌由于 消除了大量鋼軌接頭，因而消除了接頭沖擊力，磨損大大減少，減少了線路損 害，節(jié)省了大量原材料，線路維修可節(jié)約費用30% 75%。由于鋼軌之間的無縫連接，消除了大量的軌縫，使得軌道變得平滑，行駛 在無縫鋼軌

5、上的火車更加的平穩(wěn)，提高了軌道的可靠性，因此火車的速度可以 大幅度提高。為了學(xué)習(xí)無縫鋼軌的實現(xiàn)原理，查閱了大量的資料，并將它們進 行歸納總結(jié)，形成了本文。本文將從基本的原理出發(fā)，探究無縫鋼軌的實現(xiàn)原 理，焊接方法及養(yǎng)護措施。 三、研究方法和內(nèi)容三、研究方法和內(nèi)容 3.13.1無縫鐵路實現(xiàn)原理概述無縫鐵路實現(xiàn)原理概述 正由于鋼軌接頭被焊接,軌條變長了,線路在外界溫度變化要承受巨大的溫 度力, 據(jù)測算，鋼軌溫度每改變1，每根鋼軌就會承受1.645 噸的壓力或拉力。因此鋪設(shè)無縫線路的關(guān)鍵是設(shè)法克服長鋼軌因軌溫變化而產(chǎn) 生的溫度力問題?，F(xiàn)在解決熱脹冷縮有兩種方法，一種是長軌節(jié)自身承受全部 溫度應(yīng)力，即

6、將無縫線路上長鋼軌的兩端用鋼軌聯(lián)結(jié)零件和防爬設(shè)備加以強制 性固定，其他部分也是采用強度大的中間聯(lián)結(jié)零件和防爬設(shè)備使之緊扣于鋼筋 混凝土軌枕之上，稱為鎖定線路 （圖2）。鎖定時（即鋪設(shè)或維修 時）的鋼軌溫度稱為鎖定軌溫。 當(dāng)溫度變化時，鋼軌不能自由伸 縮，只能在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力， 這個力是由軌溫變化引起的，叫 圖2 借鑒材料#3 做溫度力，它均勻地作用在鋼軌的全長上。夏天軌溫升高，鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng) 力；冬天軌溫降低，鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。溫度力F=250ts（s 為鋼軌斷面積），所以溫度力產(chǎn)生的壓強只和軌溫變化t 有關(guān)?？梢?，選擇適當(dāng)?shù)逆i定軌溫，對無縫線路的強度和穩(wěn)定性具有很大影響 。選擇鎖定軌溫

7、時，應(yīng)使鋼軌在冬季和夏季所受到的最大溫度力盡量接近，一 般采用稍高于本地區(qū)的中間軌溫作為鎖定軌溫比較適宜。例如，北京地區(qū)最高 軌溫為62.6，最低軌溫為22.8，中間軌溫為19.9，而設(shè)計時的鎖定軌 溫一般采用24。另一種解決熱脹冷縮的方法是長軌節(jié)自身不承受溫度應(yīng)力， 而以自動放散應(yīng)力或定期放散應(yīng)力。“應(yīng)力放散”就是在夏季或秋季，將鋼軌 切個口子釋放能量，再根據(jù)公式計算出熱脹的量對鋼軌進行切割，使用拉伸機 將缺口拉攏焊接，冬季采取相同方法解決冷縮問題。 3.23.2溫度應(yīng)力及溫度力溫度應(yīng)力及溫度力 一根不受任何限制而自由伸縮的鋼軌,當(dāng)軌溫變化時,其伸縮量為: l = l （1） 式中: a 鋼

8、的線膨脹系數(shù),等于0.0000118,即每米長鋼軌,當(dāng)軌溫變化1時,鋼軌伸縮0.0 000118，l鋼軌長度(米)；軌溫變化度數(shù)()。 無縫線路的鋼軌, 中間接頭被焊接,且其兩端被扣件及防爬設(shè)備扣緊、鎖定,不能白由伸縮。當(dāng)軌 溫變化時, 無縫線路中部的鋼軌就 無法伸縮, 于是在鋼軌內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力, 根據(jù)虎克定律,鋼軌內(nèi)的應(yīng)力為: = = l = l = l l = （公斤/厘米2）（2） 式中: E鋼的彈性模量, 等于2.l公斤/；其他符號意義同前。把 、E值代人上式,則: 106厘米3 借鑒材料#4 = 2.1 106 0.0000118 t 25t（公斤/厘米2）（3） 也就是說, 兩端固定的

9、鋼軌, 當(dāng)軌溫升高或降低1時,鋼軌產(chǎn)生25公斤/的壓應(yīng)力或拉應(yīng)力。由于這個 厘米2 應(yīng)力是由軌溫變化引起的, 所以通常稱為溫度應(yīng)力。而整根鋼軌承受的由軌溫變化引起的壓力或拉力稱為 溫度力。由此,一根鋼軌承受的溫度力則為: （公斤）（4） = = t = 25 t S為鋼軌的斷面積,各定型鋼軌的斷面積值見表1。 鋼軌類型斷面積） （厘米2 P5065.80 P4357.00 P3849.40 以每米50公斤鋼軌為例，當(dāng)軌溫變化時,兩端固定的鋼軌所承受的溫度力為: = 65.8 25 t = 1645t（公斤） 即: 軌溫變化1時, 一股鋼軌要承受1645公斤的拉力或壓力。所以,無縫線路中的鋼軌,

10、隨軌溫變化, 要承受巨大的溫度力,這是無縫線路非常重要的一個特點,也是無縫線路設(shè)計、 施工及維修養(yǎng)護工作中必須考慮的一個特殊矛盾。 由于鐵路線路固定區(qū)內(nèi)的鋼軌緊固件約束并限制其熱脹冷縮，所以在此區(qū) 間的鋼軌內(nèi)部必然存在相應(yīng)的縱向溫度應(yīng)力。鋼軌無法向兩側(cè)伸長，只好把這 種內(nèi)應(yīng)力（溫度應(yīng)力）均勻地作用在鋼軌內(nèi)部的全長上。為減小鋼軌的這種溫 度應(yīng)力，鋪設(shè)時要在鋼軌處于合適的溫度時鎖定線路，一般采用當(dāng)?shù)刈罡哕墱?與最低軌溫平均稍高點時的軌溫來鎖定。若控制不當(dāng)，夏天溫度高時，鋼軌內(nèi) 部產(chǎn)生巨大的壓應(yīng)力，就會脹軌跑道；冬天氣溫低時，鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生的巨大拉 應(yīng)力，就會細(xì)軌斷裂。由于這種導(dǎo)致鋼軌的變形的熱應(yīng)力，

11、威脅到列車的運行 安全，所以準(zhǔn)確、及時地掌握鋼軌內(nèi)部溫度應(yīng)力具有重要意義。 國內(nèi)外的實踐證明：無縫鋼軌的鋼軌拉斷后，車輛幾乎不發(fā)生脫軌，而脹 軌跑道的路段，只要車輛上去，必然脫軌，乃至顛覆。在此情況下，國內(nèi)外的 借鑒材料#5 做法一致，掌握不了鋼軌的溫度應(yīng)力就不惜付出巨大的經(jīng)濟代價，從產(chǎn)生脹軌 跑道的各種可能因素入手來解決脹軌問題。 長軌的廣泛應(yīng)用，使得掌握由溫度改變和外加載荷而引起的長軌縱向應(yīng)力 成為必要的任務(wù)。但上述方法都提高了鐵路建設(shè)的成本，并且有的方法對鐵路 整體具有破壞性。特別是，即便采用上述方法人們?nèi)詿o法知道什么時間，什么 位置的鋼軌中存在溫度應(yīng)力超標(biāo)的危險。 3.33.3長軌溫度

12、應(yīng)力檢測方法長軌溫度應(yīng)力檢測方法 長軌中的溫度應(yīng)力估計，因為許多因素可能造成干擾，比如地基溫度應(yīng)力 和長軌中不平均的溫度分布，僅憑外界或鋼軌的溫度及人工經(jīng)驗是很難準(zhǔn)確評 估的。因此又有許多建立在鋼軌本身不同物理現(xiàn)象上的應(yīng)力測量方法也被實驗 性的采用。綜合起來無縫軌道上的鋼軌實際溫度應(yīng)力的測定可分為兩大類，即 應(yīng)力法和應(yīng)變法。應(yīng)力法排除不了鋼軌微結(jié)構(gòu)的影響和非溫度應(yīng)力的干擾；而 應(yīng)變法又超越不了傳統(tǒng)的長度精度概念上的不足。測量鋼軌應(yīng)力從采用的方法 與設(shè)備上可主要分為兩類。一類是破壞性測量方法，它包括鋸切法、鉆孔法、 開槽法；另一類是非破壞性方法，包括X射線法、超聲波法、磁彈性法、中子衍 射法等。

13、 3.3.1破壞性應(yīng)力測定法 最簡單的長軌縱向溫度應(yīng)力檢測方法是破壞性的，它是基于應(yīng)變原理。采 用機械方法把含有應(yīng)力的工件一部分分離掉，使內(nèi)應(yīng)力由于釋放而引起變形， 若把這種變形測量出來，再利用彈性理論進行處理，即可推算出釋放前的應(yīng)力 值。用這種方法能夠大致估算出某段鋼軌中在切割前的應(yīng)力值。 在鋼軌上的具體做法是，人工切割一截鋼軌，從而測量切斷處鋼軌的變形 位移。一般常用應(yīng)變片采集分離前后的應(yīng)變變化。在很長一段時間中，各國的 鐵路部門根據(jù)實踐經(jīng)驗，在鋼軌容易出現(xiàn)應(yīng)力問題的地方采取鋸切法，將鋼軌 的溫度應(yīng)力釋放掉。但這種憑經(jīng)驗進行的養(yǎng)護工作，顯然效率低下，既不準(zhǔn)確 又造成浪費。 借鑒材料#6 3

14、.3.2標(biāo)記法 它被許多國家和地區(qū)采用。這種方法需要日積月累，將軌道方向數(shù)個標(biāo)記 點的變形監(jiān)控起來。在軌道沿線，路基上和對應(yīng)的鋼軌上相隔200m做一個標(biāo)記 ，并作記錄。如果兩個標(biāo)記間的距離發(fā)生改變，就意味著鋼軌中有應(yīng)力變化， 標(biāo)記間距離縮短表明存在壓應(yīng)力，反之為拉應(yīng)力。 我國的鐵路軌溫監(jiān)測主要是采用這種靠人工定點定時測量的方法。該方法 獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)密度小，占用勞動力多、測量誤差大、實時性差，因此難以為 鐵路養(yǎng)護作業(yè)提供及時、準(zhǔn)確、科學(xué)的決策依據(jù)。 3.3.3非破壞性檢測方法 隨著科技的進步，非破壞性檢測方法成為可能。無損檢測方法是建立在物 理或晶體特性和應(yīng)力之間關(guān)系的基礎(chǔ)上的。因為應(yīng)力的存在

15、，將影響到材料的 物理性質(zhì)，測量這些物理性質(zhì)的變化能反饋出應(yīng)力的分布和大小。這些物理參 數(shù)包括晶面間距、比容、磁性等。 隨著無損檢測的發(fā)展，目前國外的科研機構(gòu)和鐵路公司都在開發(fā)采用無損 檢測無縫鋼軌縱向溫度應(yīng)力的方法，測量金屬殘余應(yīng)力的工具也被用于長軌縱 向應(yīng)力檢測中。例如：各種磁技術(shù)和巴森豪克噪音技術(shù)、X射線法、中子衍射法 等等。 磁彈性法（又稱為巴克豪森法）在八十年代到九十年代研究較多。其原理 基本是：鐵磁材料內(nèi)部存在許多微小的、不同取向的小磁疇。在無外界因素作 用下，每個磁疇沿其極化的結(jié)晶方向取向，其總體磁化效果為零。當(dāng)有外加交 變磁場或應(yīng)力作用時，磁疇沿其作用方向發(fā)生交變磁場或應(yīng)力作用

16、時，磁疇沿 其作用方向發(fā)生90或180反轉(zhuǎn)或使磁疇壁移動，導(dǎo)致磁疇發(fā)生一定規(guī)則的取向 ，這種磁疇變化過程使材料內(nèi)部產(chǎn)生一系列突變、階越式的跳躍脈沖信號，即 巴克豪森信號。這種磁化過程的跳躍現(xiàn)象稱為巴克豪森效應(yīng)，每一巴克豪森跳 躍在鐵磁材料表面的檢測線圈內(nèi)會形成感應(yīng)電脈沖信號，稱為巴克豪森噪聲（B N）。BN的大小除與接收線圈長度和磁化強度有關(guān)，還與跳躍產(chǎn)生的平均電流有 關(guān)，而平均電流的大小與被測區(qū)域內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力有關(guān)，因此巴克豪森效應(yīng)是檢測 材料內(nèi)應(yīng)力的一種無損方法。 借鑒材料#7 3.43.4鋼軌溫度與鎖定軌溫鋼軌溫度與鎖定軌溫 由公式(2)、(4)可知,無縫線路中鋼軌的溫度應(yīng)力與溫度力的大小與

17、軌溫變 化有直接關(guān)系。所以,鋼軌溫度就成為設(shè)計、鋪設(shè)和維修無縫線路的重要技術(shù)資 料。 影響軌溫的因素比較復(fù)雜, 它不但受天氣變化、風(fēng)力大小、日照程度影響,而且還受地形、線路方向與測量 條件影響。根據(jù)多年的觀測資料,一般認(rèn)為最高軌溫比當(dāng)?shù)刈罡邭鉁馗?0,最 低軌溫與當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁叵嗤?現(xiàn)場一般用半導(dǎo)體點溫計側(cè)量軌溫。當(dāng)用普通溫度計測量軌溫時,應(yīng)把溫度 計置于軌頂上, 使水銀球與軌頂面接觸,并用砂子埋蓋,過10分鐘后再量取軌溫讀數(shù)(但用此法時 ,因軌溫與砂的質(zhì)量關(guān)系很大,量得的軌溫讀數(shù)往往不太準(zhǔn)確)。當(dāng)然也可用短軌 和普通水銀溫度計做成專門測量軌溫的溫度計。 如前所述,無縫線路鋼軌的溫度力和溫度應(yīng)

18、力大小與軌溫變化度數(shù)有關(guān)。所 謂“ 軌溫變化度數(shù)”是指計算溫度力時的軌溫與無縫線路兩端固定(也叫無縫線路鎖 定)時的軌溫差數(shù)。無縫線路的鎖定是通過擰緊無縫線路兩端扣件和擰緊按設(shè)計 安置的防爬設(shè)備實現(xiàn)的, 在鎖定時的軌溫, 叫“鎖定軌溫”。 選擇無縫線路的鎖定軌溫是一件十分重要的工作。設(shè)計無縫線路時采用的 設(shè)計鎖定軌溫, 通常是在保證無縫線路的強度與穩(wěn)定的條件下由計算確定的, 即這樣的鎖定軌溫要保證無縫線路在冬天鋼軌不被拉斷, 在夏天不發(fā)生脹軌跑道事故?？紤]到施工的困難, 在保證無縫線路強度與穩(wěn)定的條件下, 允許實際鎖定軌溫在設(shè)計鎖定軌溫士5范圍內(nèi)變化。一般算得的設(shè)計鎖定軌溫 比最高、最低軌溫的

19、平均值(中間軌溫)要高一些。 例如: 北京地區(qū), 最高軌溫62.6 ,最低軌溫一22.8,其中間軌溫t為: 0= tmax+ tmin 2 = 62.6-22.8 2 = 19.9（） 借鑒材料#8 根據(jù)強度與穩(wěn)定性檢算, 北京地區(qū)設(shè)計鎖定軌溫采用24,實際鎖定軌溫為19-29。 為減少無縫線路脹軌跑道的危險性,在不影響線路強度的條下,可適當(dāng)提高 鎖定軌溫。如最近北京鐵路局要求木枕線路鎖定軌溫應(yīng)為23- 29，鋼筋混凝土軌枕線路應(yīng)為21- 31。在無縫線路的維修養(yǎng)護工作中,要注意不要隨意改動原來合理的鎖定軌溫 ,以免冬、夏季時鋼軌承受過大的溫度力。 由式(2)、(4)可以看出,鋼軌內(nèi)的溫度應(yīng)力

20、和溫度力的大小與鋼軌長度無關(guān) , 這是無縫線路可以鋪設(shè)的理論根據(jù)石也就是說) 二從理論上講, 無縫線路的鋼軌可以無限長, 但考慮到施工方便及在道岔、大型橋隧設(shè)備和自動閉塞區(qū)段必須斷開鋼軌的要 求, 我國鋪設(shè)的無縫線路一般長100,0米-200,0米(也有800米- 1,000米的)。通常在焊軌工廠用氣壓焊或電阻焊的方法將鋼軌焊接成125250米 的軌條,運到現(xiàn)場后, 再用鋁熱焊焊接成需要的長度,然后鋪在線上。 3.53.5無縫鋼軌脹軌原因分析無縫鋼軌脹軌原因分析 在進行線路大修的破底清篩操作時，軌道應(yīng)力增加，進而導(dǎo)致軌溫上升， 當(dāng)軌溫大于鎖定軌溫10時，線路的穩(wěn)定性遭到破壞，無縫線路將發(fā)生脹軌

21、。 具體表現(xiàn)：一是清篩后補充石碴不足，脹軌鼓出處枕木頭外碴肩寬度少于0.3m ，使道床橫向阻力減小。二是接頭扭力矩不足，少于 900Nm，使接頭阻力減少。三是彈條扣件扭力矩普遍低于100Nm，使軌道框 架剛度的節(jié)點扭矩減小。 道床進行大修時維持道床穩(wěn)定的各種因素都將遭到破壞，在對道床進行清 篩作業(yè)時，道床的橫向阻力值只有施工前的 30%，即使在施工一周之后也只有穩(wěn)定狀態(tài)的50%，這必然導(dǎo)致道床的穩(wěn)定性下 降。在進行抬道作業(yè)時必然導(dǎo)致軌道的形變，加之人工施工造成的石碴不均勻 情況，當(dāng)有重型列車通過時軌道將產(chǎn)生波浪形的形變。以上兩種施工無論怎樣 操作都將使導(dǎo)軌的穩(wěn)定性大大降低，抵御各種風(fēng)險的能力也

22、將大大降低。在線 借鑒材料#9 路中如果中間軌溫低于鎖定軌溫，在溫度較高的季節(jié)里，軌道中溫度壓力的峰 值將出現(xiàn)在伸縮區(qū)域和固定區(qū)域的交界區(qū)域附近，這個壓力的峰值也將對軌道 的穩(wěn)定性造成較大的影響。鎖定軌溫的變化具有普遍性和單項性的特點。在對 道床進行施工之后，實際鎖定溫度低于一定值時，將極有可能造成脹軌及跑道 等問題，如不進行必須的防護措施，將使得列車無法正常運行。脹軌和跑道大 多發(fā)生季節(jié)交換的時候，這與鎖定軌溫的降低也是有密切關(guān)系的。 造成鎖定軌溫降低主要有鋪設(shè)的原因、維修的原因和鋼軌塑性碾長等原因 。如果各種對線路穩(wěn)定性造成影響的因素出現(xiàn)在同一區(qū)段內(nèi)，則這些不利因素 將相互作用，此時線路將

23、極有可能產(chǎn)生脹軌及跑道等問題。 3.63.6克服鋼軌溫度應(yīng)力的方法克服鋼軌溫度應(yīng)力的方法 為了避免線路脹軌變形，從加強軌道的穩(wěn)定性入手，加重、加密軌枕，加 寬、加高道床（包括加寬路基），加強扣件的扣壓力，設(shè)計時有意識地減小鋼 軌地壓應(yīng)力（即放大放寬鋼軌的拉應(yīng)力），天熱時不作業(yè)，天熱時加班巡道等 等。同時，一部分鐵路公司要求在夏季降低列車的行駛速度，以便減小行駛中 帶給鋼軌的動載荷。 另外一種減小脹軌變形危險的方法是割掉一小段鋼軌，釋放應(yīng)力后再焊接 起來。更有甚者，對不放心的路段進行盲目的、無休止的使鋼軌往長的方向“ 放散”，即往增加鋼軌拉應(yīng)力的方向“放散”，卻往往不考慮鋼軌長期超應(yīng)力 造成的過

24、早疲勞和拉斷等問題，唯一考慮的是全力以赴，確保不脹軌。盡管如 此，無縫鋼軌的脹軌和列車的脫軌顛覆，國內(nèi)外仍然時有發(fā)生。 3.73.7無縫鋼軌的焊接方法無縫鋼軌的焊接方法 經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)長度工具軌的發(fā)展、長軌條的換鋪以及無縫鋼軌的焊接，從而形 成了跨區(qū)間換鋪無縫線這門技術(shù)。鋼廠軋制好的100m 標(biāo)準(zhǔn)軌在焊軌廠焊接成500m的長軌條，然后用長軌專用運軌車運輸至鋪設(shè)區(qū)段 ，在現(xiàn)場用接觸焊將各段長軌條焊接成設(shè)計單元軌節(jié)；原路基先鋪設(shè)工具軌， 鋪設(shè)長軌條時將工具軌拆下?lián)Q上新軌，在設(shè)計鎖定軌溫范圍內(nèi)進行鎖定焊聯(lián)， 成為跨區(qū)間無縫線路。 借鑒材料#10 無縫鋼軌的焊接方法主要有閃光焊、氣壓焊、電弧焊三種，它們是實

25、現(xiàn)無 縫鋼軌單元軌之間無縫連接、消除軌縫的重要焊接方法。 閃光焊焊接原理是：先利用電流通過某一電阻時所產(chǎn)生的熱量為熱源，將 待焊鋼軌的端頭熔化，然后施加頂鍛力迫使焊面進行擠壓，從而達到將兩根鋼 軌焊接在一起的目的。這一過程所產(chǎn)生的熱量可以根據(jù)下式進行計算： Q = 2t 式中Q進行焊接時兩根待焊鋼軌接觸面上產(chǎn)生的熱量，單位：J； K為一個換算系數(shù)，通常取 0.24 ； I通過兩根待焊鋼軌接觸面的電流，單位：A； R兩根待焊鋼軌接觸面的接觸電阻，單位：； t兩根待焊鋼軌接觸面的接觸時間，單位：S。 當(dāng)兩根待焊鋼軌進行通電接觸時，會產(chǎn)生熱量。當(dāng)產(chǎn)生的熱量較小時屬于 電阻接觸焊；當(dāng)產(chǎn)生的熱量較大時屬

26、于閃光接觸焊。從微觀上觀察兩待焊鋼軌 的接觸面是凸凹不平的，存在著很多凸點。因此，當(dāng)鋼軌端部由于電流流經(jīng)電 阻產(chǎn)生熱量時，鋼軌端部迅速被加熱，并且那些凸點優(yōu)先被加熱燒化，形成金 屬“過梁”。進一步加熱，“過梁”加速，“爆炸”形成金屬火花從鋼軌間隙 中射出，這就是閃光。隨著鋼軌端部溫度的提高，閃光就會愈來愈激烈，在閃 光加熱過程中，鋼軌端部逐漸達到熔化溫度。在高溫下，同時迅速施加足夠大 的頂鍛力，在該頂鍛力的作用下，鋼軌相接觸的端面間，就會產(chǎn)生塑性變形再 結(jié)晶過程，使兩根鋼軌連接成為一個整體，形成焊接接頭。 鋼軌氣壓焊焊接原理：鋼軌氣壓焊實質(zhì)上屬于鍛焊，使用壓接機將兩根待 焊鋼軌進行固定夾緊，然

27、后利用氧氣和乙炔燃燒產(chǎn)生的火焰對兩根鋼軌緊密貼 合的清潔端面進行加熱，加熱至塑性狀態(tài)，當(dāng)金屬原子具有足夠的“活化能” ，能夠穿過貼合面互相急劇地擴散時，立即對貼合面施加頂鍛壓力。高溫高壓 下施加足夠大的擠壓頂鍛力，將兩根待焊鋼軌間的距離縮短到原子之間的相互 作用半徑， 達到分子間的金屬鍵連接，完成重結(jié)晶，從而可以使兩根待焊鋼軌牢固地焊接 在一起，得到鍛態(tài)金屬組織的鋼軌接頭焊縫。 焊條電弧焊的焊接回路由弧焊電源、電纜、焊鉗、焊條、電弧和焊件組成 借鑒材料#11 。焊條電弧焊主要設(shè)備是弧焊電源，它的作用是為焊接電弧穩(wěn)定燃燒提供所需 要的、合適的電流和電壓。焊接電弧是負(fù)載，焊接電纜連接電源與焊鉗和焊

28、件 。電弧焊的焊接原理是：分別以電焊條或電焊絲與待焊鋼軌作為兩個電極連接 ，然后再將電焊條或電焊絲與待焊鋼軌的端面接觸時所產(chǎn)生的瞬間電弧電熱將 鋼軌的 端面金屬熔化，在液態(tài)金屬冷卻后形成對焊接頭，將兩根待焊鋼軌焊接在一起 。該種焊接方法屬于熔化焊方法的一種。 3.83.8無縫線路的養(yǎng)護無縫線路的養(yǎng)護 (1)具體線路的維護和養(yǎng)護工作分別進行作業(yè)。大修段進行大型的維修作業(yè)比如 起道、撥道、整形等等；平常的小問題以及維修作業(yè)等主要由工務(wù)段進行負(fù)責(zé) 。依有關(guān)部門的規(guī)定，在制定工務(wù)段編制下達全年生產(chǎn)計劃。 (2)各個工區(qū)之間的計劃維修計劃和養(yǎng)護計劃一定要根據(jù)線路狀態(tài)和軌道溫度等 的特性進行安排計劃和維修

29、任務(wù)，尤其注意單元節(jié)的焊接問題。 (3)依據(jù)相關(guān)規(guī)定，在平時的養(yǎng)護和小型的維修作業(yè)的過程中可根據(jù)具體情況， 考慮進行起道作業(yè)時的作業(yè)量等情況運用搗墊結(jié)合法。并且嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)條款 的規(guī)定。 (4)在進行撥道時作業(yè)，考慮軌道的情況，并且嚴(yán)格掌握其作業(yè)條件。根據(jù)現(xiàn)場 實 踐來講在 l0- 15范圍之間就可以作業(yè)，進行撥道時應(yīng)該堅決禁止以此將各個枕頭道 床扒開。結(jié)束拔道后進行土石的夯實工作。 (5)春秋季節(jié)適合進行混凝土軌枕以及件涂油作業(yè)，應(yīng)充分考慮其特點運用“隔 二松一法,力圖在“全、正、靠、潤、緊”等幾個字上下功夫,同時兼顧小方向 和不良軌距的問題，做到今日事今日畢，堅決不拖沓，緊密而有序的進行工

30、作 。 (7)夏季和秋季適合成段清篩道床的作業(yè)，并且鎖定的軌道溫度的范圍為+15 、一20，在進行完逐孔倒篩工作后,緊密安排做好回填夯實工作。對于相鄰的 地段不能同時進行成段清篩道床及成段扣件涂油作業(yè)，二者應(yīng)有一定的時間間 借鑒材料#12 隔。 (8)每年春夏交接和夏秋交接的時間可以進行軌道縫隙和接頭螺栓的加緊工作。 同時全面檢查軌道中各個部件的工作情況必要時進行更換。 (9)對于軌道的接頭處進行定期檢查，并且時間間隔安排緊密；對于在例行檢查 中出現(xiàn)的種種嚴(yán)重情況以及比較特殊的情況，應(yīng)該按照相關(guān)規(guī)定進行排除以及 維修。重點監(jiān)控各種接頭處，切實做好這些地方的養(yǎng)護、維修以及檢查工作， 保持接頭處的

31、各種部件良好長期運行；鋼軌連接處的焊接點等等都是檢查的重 點，一旦出現(xiàn)危害情況，應(yīng)及時打磨以及其他的必要的工作等。 (10)對于在應(yīng)用專業(yè)設(shè)備進行探傷是發(fā)現(xiàn)的鋼軌的嚴(yán)重設(shè)備時，應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)檢 查發(fā)現(xiàn)鋼軌或焊縫重傷時,應(yīng)及時進行切除和更換但其長度應(yīng)保持在50一60mm 的范圍，可采用重焊技術(shù)進行修復(fù)，即首先用鋼軌拉伸器拉開鋼鐵軌道進行重 新焊接，焊縫斷裂在一定的小范圍之內(nèi)也可采用此法進行修復(fù)。 四、討論與結(jié)論四、討論與結(jié)論 通過資料的查閱和閱讀，我對無縫鋼軌的實現(xiàn)原理有了深入的了解。無縫 鋼軌，就是把傳統(tǒng)的25m長的鋼軌，通過氣壓焊或接觸焊的辦法，焊接成200m到 500m的長軌，然后運到鋪軌地點，再焊接成1000m到2000m的長度，甚至更長的 鋼軌，鋪到線路上就成為一段無縫線路，每隔很長一