兰州交通大学2018届土木工程学院道路与铁道工程系3班730070
摘要：无缝线路也叫焊接长钢轨，可以跨越一个或多个区间，通过对标准钢轨和道岔焊接来消除钢轨接头和缓冲段，提高行驶稳定性和安全性的同时改善钢轨的寿命。山区小半径曲线铁路轨道历来是国内外铁路运营的薄弱环节，尤其是在一些特殊的地质区域，如黄土地区、高寒地区等。因此小半径曲线无缝线路的施工铺设和养护技术就显得尤为重要。本文分析小半径曲线无缝线路的技术特点和优势的基础上，就一些影响稳定性因素展开分析，基于无缝线路自身的受力特点来探讨常见病害成因和日常养护维修。
关键词：小半径；无缝线路；养护；施工
1.前言
国民经济的快速发展背景下，铁路建设大规模扩张。2017年11月《铁路“十三五”发展规划》发布，回顾了十二五我国的铁路建设成就的基础上，展望了未来五年的铁路建设计划，到2020年，我国铁路格局将形成完善的适应不同铁路运输方式的标准体系，全国铁路营业里程将达15万公里。2020年，我国越来越多的山区，尤其是西部地区将实现更广泛的交通可达性。在铁路建设中，无缝线路是一种具有技术和经济双重优势的线路。
如图所示，在普通线路下，车轮滚过钢轨接头时，其端部受到重力冲击下发生下垂形成台阶，造成另外一端铁路受到巨大的冲击。留有轨缝时，易发生如钢轨级向爬行，土枕容易被击溃或发生裂纹等问题。因此在技术上，无缝铁路应运而生，铺设使养护维修工作量比普通线路少30%，而其在技术上性能更高，消除了大量钢轨接头和缓冲段，减少了养护维护劳动力和原材料的消耗，延长钢轨的寿命，也提升了铁路运营的舒适性和稳定性。
我国山区地段地势复杂，存在大量的小半径曲线路线，由于环境条件的影响，钢轨磨耗较为严重、受力过程比直线地段复杂，无缝线路缺乏连续性，锁定轨温不准，给列车运行的安全性造成较大的威胁，同时会增加养护维修的工作量及其维修费用。为此，研究小半径曲线无缝线路的铺设和养护问题十分关键。
2.小半径曲线无缝线路的施工铺设
山区地形特殊性、复杂性的客观因素影响下，施工难度大，加上设计标准没有统一适用、具体的规定，在施工中主要依靠《无缝线路铺设及养护维修方法》的标准执行。在山区中小半径曲线无缝线路的施工铺设包含钢轨焊接、铺设、稳定性加固施工等环节。
2.1钢轨焊接
无缝线路是将普通线路的钢轨经过焊接来消除钢轨接头和缓冲段，这一过程通长是在焊轨厂中完成，然后按照线路的设计要求焊接成长条的钢轨，焊接的过程中对温度的控制要求较高，接头的温度在200℃时,方可放行列车。通长在下料的过程中，基于劳力、设备及封锁点等特点来可以适度的将轨道设计的稍微长一些。焊接是第一步，也是核心的一步，在焊接中保障轨道的平顺和内部质量。如果焊接出现质量不良的问题，将危机行车安全。在施工中，一般可以用专用精铣机或研磨机来提升钢轨的耐磨性。
2.2铺设
铺设一般是采用“连入法”施工，这一方法经济快捷。“连入法”是将新铺设单元的长轨条始端与已铺的相邻单元长轨条终端直接焊连的铺设方法，施工中直接一次性完成，但需要控制的是时间和温度这两个核心指标。铺设前应对接头进行外观检查，对接头有弯曲的钢轨进行矫正。铺设过程中需要严格精确的控制参数，根据实际参数等调节轨节长度与温度。这里需要注意的是焊接完成的长轨条并不总是立即投入铺设的,周围的环境会造成其物理变化，而且施工过程中的磕磕碰碰也会造成轨温的准确性和均匀性受损。所以在焊接的时间把握上，最好当天焊接，第二天铺设，避免时间越久，对锁定轨温造成的过度影响。
山区地段施工条件复杂，小半径曲线的线路钢轨磨耗严重，因此需要考虑的是在施工初期就执行稳定性加固，来保障行车安全。这里首先需要梳理稳定性的影响因素。
无缝线路的稳定性包括横向和竖向。横向稳定性影响因素是曲线半径、扣件横向刚度、初始不平顺、道床横向阻力。竖向的稳定性受到竖曲线半径、填充材料弹性模量、填充材料失效长度、初始不平顺、扣件垂向刚度等影响。当无缝线路失稳，钢轨最大横向位移迅速增加，将导致胀轨跑道现象。钢轨最大横向位移随着扣件横向刚度的增大而减小，当扣件横向刚度较大时，钢轨和轨枕的连接牢固，反之钢轨和轨枕的连接较弱，钢轨的位移增大。初始横向不平顺两根钢轨在高低和左右方向与钢轨理想位置几何尺寸的偏差下导致横向位移的持续增大。道床横向阻力能够防止无缝线路胀轨跑道，因此采取轨道加强措施是保障稳定的关键。
施工中稳定性的加固设计是为了对轨道结构进行加强，也就是控制上述的影响因素。小半径曲线铺设无缝线路在材料上优先使用重型高强耐磨轨,降低轨道形变。全淬火轨或低合金耐磨轨可以延长使用寿命；提高每公里轨枕的铺设根数能够提升强度和道床阻力，增大横向稳定性和强度。在铁路道砟方面，选用优质碎石道碴，以增大道床断面尺寸、道床肩宽为目标。扣件上用Ⅱ型或Ⅲ型紧固性强的扣件,提高联结能力。对曲线钢轨涂油,能够提升寿命，改善磨损。小半径曲线伸缩区最好设在直线上，保持轨道圆顺，保持小半径曲线无缝线路稳定。
3.小半径曲线无缝线路的常见问题和养护
3.1常见病害
第一，钢轨伤损病害。钢轨的剥磨以及钢轨的侧磨是最常见的病害，山区和高寒地区尤为严重。
第二，轨道几何尺寸易超限，如高低不平顺、水平、三角坑、轨距、方向不平顺极难保持。这一问题导致轮轨力加剧严重，侧磨病害也更加严重。
第三，联接部件极易松动和损伤。轮轨横向作用力及冲击作用力均较大，极易造成联接零件疲劳破坏或产生严重的松动，进一步造成轨道的失稳现象，还会造成轨下胶垫压溃、磨损掉块、变形折断、外挤破损等严重影响安全运营的问题。
3.2成因分析
首先，小半径曲线的线路特点下，导向力、较大的横行作用力、蠕滑力等使得零部件很容易伤损，特别的是侧磨问题。
其次，我国铁路的发展方向将朝着高速重载方向发展，钢轨头部很容易发生严重的侧磨，曲线地段所设置的超高往往也无法匹配，合理性受到限制导致磨损严重。
第三，小半径曲线地段过超高偏大而造成向心力偏大，导致列车通行中下股钢轨的严重波磨。
第四，小半径曲线地段欠超高过大，离心力容易导致轮轨之间上股钢轨严重磨耗。
第五，轨底坡的设置一般是一定的，小半径曲线的曲线超高车轮和铁轨地段接触不良，导致所谓的偏载，对钢轨表面的破坏力很大。
第六，钢轨表面不均匀导致的次生损害，如轨道框架的刚度严重折减，车轮与轮轴间隙增大等。
3.3曲线轨道的日常养护与检查
小半径曲线无缝线路钢轨更换比较困难，温度压力是一个重要的指标，因此在养护中需要注意以下几点：
第一，经常保持曲线圆顺、正矢良好，严格控制累积变形。
第二，适当调整轨底坡，使内轨轨底坡保持在1/15-1/20之间，防止钢轨磨耗过急。
第三，合理设置外轨超高，并做好缓和曲线、点的曲线型超高顺坡。
第四，及时整治轨面擦伤、剥离、波形磨耗等损害。
第五，酌情增设轨距拉杆，加装地锚拉杆，加装在曲线下股，从而提供较大的反阻力，增加稳定性。
最后，落实铁路维修养护的十项措施：确保路基结构的排水；及时处理道床病害；及时检测监控焊接接头和接头下部的轨枕；及时打磨、及时涂油；单独设计加强结构；增强绝缘接头的零部件；加强对道床的检测；做好超高顺坡的平稳过渡；增设永久性拨道桩；采用钢轨打磨车等先进机械设备增加对钢轨的整修投资。
参考文献
[1]张志厚.山区铁路小曲线半径地段铺设温度应力式无缝线路的探讨[J].科技创新与应用,2017(12):248.
[2]朱耀斌.地锚拉杆设置对小半径曲线无缝线路稳定性的影响分析[J].中国铁路,2016(05):96-99.
[3]吕玉梅,李冬霞,李世波.山区重载小半径曲线钢轨磨耗试验研究[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2016,15(03):1-6.