客运专线跨区间无缝线路

1、 主要内容 跨区间无缝线路概述跨区间无缝线路概述 跨区间无缝线路施工技术跨区间无缝线路施工技术 一、高速铁路对线路的要求一、高速铁路对线路的要求 中国节能技术政策大纲中国节能技术政策大纲中中9.1.2.59.1.2.5指指 出铁路线路要向重轨和无缝线路发展，要积出铁路线路要向重轨和无缝线路发展，要积 极创造条件，发展极创造条件，发展超长无缝线路超长无缝线路，减少机车，减少机车 运行能耗。运行能耗。 高速客运专线要求轨道具有较高的高速客运专线要求轨道具有较高的平顺平顺 性性。跨越式发展对轨道的平顺性提出了新的。跨越式发展对轨道的平顺性提出了新的 要求，严格控制钢轨的平直性和焊头的平顺要求，严格控

2、制钢轨的平直性和焊头的平顺 性是其关键之一。性是其关键之一。 轨道的高平顺性主要体现在以下几个方面：轨道的高平顺性主要体现在以下几个方面： 钢轨的原始平直度公差要小；钢轨的原始平直度公差要小； 焊缝的几何尺寸公差要小；焊缝的几何尺寸公差要小； 道岔区不能有接头轨缝、有害空间等不平道岔区不能有接头轨缝、有害空间等不平 顺；顺； 高低、轨向、水平、扭曲和轨距偏差等局高低、轨向、水平、扭曲和轨距偏差等局 部孤立存在的不平顺幅值要小；部孤立存在的不平顺幅值要小； 敏感波长和周期性不平顺的幅值要小；敏感波长和周期性不平顺的幅值要小； 轨道不平顺各种波长的功率谱密度值都要小。轨道不平顺各种波长的功率谱密度

3、值都要小。 二、跨区间无缝线路概念 无缝线路也叫长钢轨线路，就是把若干无缝线路也叫长钢轨线路，就是把若干 根标准长度的钢轨经焊接成为根标准长度的钢轨经焊接成为100010002000m2000m 而铺设的铁路线路。通常是在焊轨厂将标准而铺设的铁路线路。通常是在焊轨厂将标准 轨焊接成轨焊接成125125250m250m的轨条，再运到现场就的轨条，再运到现场就 地焊接后铺设。地焊接后铺设。 所谓跨区间无缝线路，即轨条与轨条、所谓跨区间无缝线路，即轨条与轨条、 轨条与道岔直接轨条与道岔直接焊接焊接，轨条之间直接传递纵，轨条之间直接传递纵 向力和位移量。在向力和位移量。在TB/T1352-94TB/T

4、1352-94铁路线路铁路线路 术语术语中称为超长无缝线路（中称为超长无缝线路（Super Long Super Long Continuous Welded Rail TrackContinuous Welded Rail Track）。）。 向无缝线路转变向无缝线路转变 三、铺设无缝线路与跨区间无缝 线路的优、缺点 1、铺设无缝线路的优、缺点： 与普通线路相比，无缝线路在其长钢轨 段内消灭了轨缝，从而消除了车轮对钢轨接 头的冲击，使得列车运行平稳，旅客舒适， 延长了线路设备和机车车辆的使用寿命，减 少了线路养护维修工作量，并能适应高速行 车的要求，是轨道现代化的发展方向。 铺设无缝线路的优

5、点具体体现在以下铺设无缝线路的优点具体体现在以下 方面：方面： 行车阻力下降行车阻力下降101020%,20%,节省能源；节省能源； 延长部件寿命延长部件寿命151530%30%； 减少维修费用减少维修费用202035%35%； 适于高速行车，使旅客舒适；适于高速行车，使旅客舒适； 振动与噪声降低。振动与噪声降低。 然而铺设无缝线路也存在以下缺点：然而铺设无缝线路也存在以下缺点： 钢轨承受着巨大的温度力，断轨钢轨承受着巨大的温度力，断轨( (冬天冬天) )， 跑道跑道( (夏天夏天) )。 尤其刚开始铺设无缝线路时，线路尤其刚开始铺设无缝线路时，线路 尚未稳定，更容易发生。尚未稳定，更容易发生

6、。 对养护维修的要求高对养护维修的要求高严格按照轨严格按照轨 温进行作业。温进行作业。 轨条长，需专用设备与方法来运输、装轨条长，需专用设备与方法来运输、装 卸与施工。如长轨运输车。卸与施工。如长轨运输车。 焊接质量影响颇大。焊接质量影响颇大。 、跨区间无缝线路的优点、跨区间无缝线路的优点 除具有一般无缝线路的优点外，还具有：除具有一般无缝线路的优点外，还具有： 无缝线路的长轨条贯通区间，并与道岔焊无缝线路的长轨条贯通区间，并与道岔焊 连，取消了缓冲区，彻底实现了线路的无缝连，取消了缓冲区，彻底实现了线路的无缝 化，全面提高了线路的平顺性与整体强度；化，全面提高了线路的平顺性与整体强度； 轨道

7、部件的损耗和养护维修工作量进一步轨道部件的损耗和养护维修工作量进一步 减少；减少； 改善了道岔区的行车条件；改善了道岔区的行车条件； 温度循环造成的温度力峰也随着伸缩区的温度循环造成的温度力峰也随着伸缩区的 消失而消失了；消失而消失了； 提高了线路的防爬能力，线路的安全性和提高了线路的防爬能力，线路的安全性和 可靠性提高了。可靠性提高了。 四、铺设跨区间无缝线路的必要性四、铺设跨区间无缝线路的必要性 为满足高速、客运专线高平顺性的要求，新为满足高速、客运专线高平顺性的要求，新 建铁路必须一次铺设跨区间无缝线路。这是因为：建铁路必须一次铺设跨区间无缝线路。这是因为： 如果不一次铺设跨区间无缝线路

8、：如果不一次铺设跨区间无缝线路： 不可能达到轨道初始不平顺的严格要求；不可能达到轨道初始不平顺的严格要求； 不可能消除对轨道十分有害的周期性不平顺；不可能消除对轨道十分有害的周期性不平顺； 不能充分发挥无缝线路大幅度提高轨道平顺不能充分发挥无缝线路大幅度提高轨道平顺 性的应有作用。性的应有作用。 同时也是低维修、低振动、低噪声的需要。同时也是低维修、低振动、低噪声的需要。 所以，所以，客运专线应采用一次铺设跨区间无缝客运专线应采用一次铺设跨区间无缝 线路线路。 事实上，为了满足少维修、低振事实上，为了满足少维修、低振 动、提高舒适度等要求，一般新建铁动、提高舒适度等要求，一般新建铁 路也应考虑

9、采用跨区间无缝线路。路也应考虑采用跨区间无缝线路。 我国我国铁路主要技术政策铁路主要技术政策提出提出 高速重载铁路应优先发展跨区间的超高速重载铁路应优先发展跨区间的超 长无缝线路长无缝线路。 五、跨区间无缝线路特点五、跨区间无缝线路特点 依对内部温度应力处理方式的不同，可依对内部温度应力处理方式的不同，可 分为两种：分为两种： 、温度应力式、温度应力式 受力状况：无缝线路铺设锁定后，在钢受力状况：无缝线路铺设锁定后，在钢 轨内部产生很大的温度力，其值随轨温变化轨内部产生很大的温度力，其值随轨温变化 而异。而异。 特点：温度应力式无缝线路结构简单，特点：温度应力式无缝线路结构简单， 铺设维修方便

10、，因而得到广泛应用。铺设维修方便，因而得到广泛应用。 、放散温度应力式、放散温度应力式 分为自动放散式和定期放散式两种，适分为自动放散式和定期放散式两种，适 用于年轨温差较大的地区、或温度力较大的用于年轨温差较大的地区、或温度力较大的 特殊地段。特殊地段。 放散温度应力式无缝线路曾在前苏联放散温度应力式无缝线路曾在前苏联 和我国年温差较大的地区试用，目前较少和我国年温差较大的地区试用，目前较少 使用（只是在大跨度桥上、城市轨道交通使用（只是在大跨度桥上、城市轨道交通 的道岔两端以设置伸缩调节器的方式在使的道岔两端以设置伸缩调节器的方式在使 用自动放散式）。用自动放散式）。 现今世界各国主要采用

11、温度应力式无现今世界各国主要采用温度应力式无 缝线路缝线路，这是我们介绍的重点。，这是我们介绍的重点。 六、无缝线路的发展历程六、无缝线路的发展历程 根据我国无缝线路的发展历程，我国根据我国无缝线路的发展历程，我国 将无缝线路可以分为三类将无缝线路可以分为三类: : 、普通无缝线路普通无缝线路：轨条长度：轨条长度l l 100010002000m2000m； 、区间无缝线路区间无缝线路：ll区间长度；区间长度； 、跨区间无缝线路跨区间无缝线路：l l区间长度并区间长度并 焊连无缝道岔。焊连无缝道岔。 通过世界各国多年的研究与实践： 无缝线路已在小半径、坡道、寒冷地区、 大跨度桥梁、道岔等方面均

12、有较大的发 展与突破。 以无碴轨道为例，由于无碴轨道的 稳定性多取决于扣件的性能，因此只要 牵引方式及车辆结构容许，铺设无缝线 路的最小坡度还可以更大、半径更小。 在小半径方面：对于整体道床，焊接成无缝线路在小半径方面：对于整体道床，焊接成无缝线路 的半径有的达到的半径有的达到70m70m，如温哥华直线电机地铁。，如温哥华直线电机地铁。 在坡道方面：对于整体道床，城市轨道交在坡道方面：对于整体道床，城市轨道交 通中有的在通中有的在6060的坡度上铺设了无缝线路。的坡度上铺设了无缝线路。 无缝线路是无缝线路是2020世纪世纪3030年代开始出现的，但年代开始出现的，但 在在5050年代初期才真正

13、得到发展。现在世界各国年代初期才真正得到发展。现在世界各国 无缝线路已超过无缝线路已超过2020万公里，约占世界铁路总长万公里，约占世界铁路总长 的的20%20%。在国外新线铺设跨区间无缝线路，高速、。在国外新线铺设跨区间无缝线路，高速、 重载铁路多采用，甚至是一些普通铁路也在使重载铁路多采用，甚至是一些普通铁路也在使 用。用。 国内也在推广应用。我国自国内也在推广应用。我国自19581958年开始铺年开始铺 设，经过几十年的运营实践，在设计、施工和设，经过几十年的运营实践，在设计、施工和 养护维修方面积累了不少经验。至养护维修方面积累了不少经验。至19941994年底，年底， 无缝线路长度已

14、达无缝线路长度已达20500km20500km，占正线轨道里程的，占正线轨道里程的 31%31%；截至；截至20042004年底，各提速线上均铺设有跨区年底，各提速线上均铺设有跨区 间无缝线路，最长的一段为间无缝线路，最长的一段为223.1KM223.1KM。无缝线路。无缝线路 这一轨道结构的新型式今后会得到迅速的推广这一轨道结构的新型式今后会得到迅速的推广 和广泛的采用。和广泛的采用。 无缝线路在有碴轨道上的应用无缝线路在有碴轨道上的应用 无缝线路在无碴轨道上的应用无缝线路在无碴轨道上的应用 目前我国已经建设的客运专线有秦沈 客运专线，正准备建设的线路有武广、郑 西、京津塘等高速客运专线；新

15、线建设目 标速度为200kmh的遂渝线等等。 目前新建铁路其中的两个特点： 新线一次性铺设跨区间无缝线路； 较高的开通速度。 后期的沉降尽量少、过程减短； 施工后交付运营的线路状况好、稳定。 开通速度与新线一次性铺设的跨区间 无缝线路的质量密切相关。 施工工艺及质量控制措施是关键。 跨区间无缝线路施工技术跨区间无缝线路施工技术 高速客运专线的铺碴、铺轨作业必须高速客运专线的铺碴、铺轨作业必须 以保证路基顶面不受施工和运输机具的破以保证路基顶面不受施工和运输机具的破 坏为前提。在施工完毕的路基面上坏为前提。在施工完毕的路基面上, ,摊铺厚摊铺厚 度为度为 l5Omml5Omm的道碴层并经压实后的

16、道碴层并经压实后, ,则可进行则可进行 铺轨作业。国外有碴轨道铺轨作业主要采铺轨作业。国外有碴轨道铺轨作业主要采 用两类方法用两类方法: :单根轨枕作业法和长轨排铺设单根轨枕作业法和长轨排铺设 法。法。 3.1 3.1 单根轨枕作业法单根轨枕作业法 3.1.13.1.1间隔式群枕铺设法间隔式群枕铺设法 这种铺轨工法是单根轨枕作业法中的一种这种铺轨工法是单根轨枕作业法中的一种, , 曾在法国曾在法国 TGV TGV 和西班牙高速铁路施工中使用。和西班牙高速铁路施工中使用。 间隔式群枕铺设法的平均效率为间隔式群枕铺设法的平均效率为 120Om/120Om/天天, ,其铺其铺 设基本程序如下：设基本

17、程序如下： 铺设辅助轨排用轻轨、木枕铺设标准轨铺设辅助轨排用轻轨、木枕铺设标准轨 距辅助轨排。距辅助轨排。 运轨列车运卸长钢轨运轨列车进入辅助运轨列车运卸长钢轨运轨列车进入辅助 线后，同时卸线后，同时卸1 1号线和号线和 2 2 号线的长钢轨，并使号线的长钢轨，并使 1 1 号线两侧的长钢轨间距等于龙门架的走行轨距。号线两侧的长钢轨间距等于龙门架的走行轨距。 （3 3）吊起辅助轨排、运输、再铺）吊起辅助轨排、运输、再铺 龙门吊走行轨铺成后，用门式吊机吊起辅助轨龙门吊走行轨铺成后，用门式吊机吊起辅助轨 排，放在运输车上，动力车将运输车推至前方，排，放在运输车上，动力车将运输车推至前方， 用后退的

18、铲车、门式吊车机将轨排卸下，逐步铺用后退的铲车、门式吊车机将轨排卸下，逐步铺 设固定设固定, ,使辅助轨排继续不断向前延伸。使辅助轨排继续不断向前延伸。 （4 4）碴面整形、吊卸轨枕碴面整形、吊卸轨枕 辅助轨排吊走后，道床断面整形，并使用龙辅助轨排吊走后，道床断面整形，并使用龙 门吊机每次起吊门吊机每次起吊30+3030+30根轨枕，并依次卸下。根轨枕，并依次卸下。 长钢轨就位长钢轨就位 （5 5）轨枕定位）轨枕定位 （6 6）长钢轨定位）长钢轨定位 卸下轨枕后，使用收轨机将钢轨收放在轨枕卸下轨枕后，使用收轨机将钢轨收放在轨枕 的承轨槽上，并安装紧固扣件。的承轨槽上，并安装紧固扣件。 （7 7

19、）重复运卸长钢轨重复运卸长钢轨 另一列车继续运卸长钢轨，并重复上述工序。另一列车继续运卸长钢轨，并重复上述工序。 （8 8）铝热焊、放散应力）铝热焊、放散应力 卸碴、配碴整形、整正线路、起道捣固、卸碴、配碴整形、整正线路、起道捣固、 用动力稳定车稳定道床、铝热焊、放散应力、用动力稳定车稳定道床、铝热焊、放散应力、 最终焊接、超长无缝线路锁定。最终焊接、超长无缝线路锁定。 （9 9）卸碴、整形）卸碴、整形 补碴、再次整道和整形补碴、再次整道和整形, ,并用动力稳定车并用动力稳定车 再次稳定道床，使线路集合状态达到规定要再次稳定道床，使线路集合状态达到规定要 求。求。 （1010）钢轨打磨钢轨打磨

20、 钢轨打磨达到轨面平顺性要求。钢轨打磨达到轨面平顺性要求。 3.1.2 3.1.2 单枕连续铺设法单枕连续铺设法 单枕连续铺设法就是最著名的单根轨枕作业法，单枕连续铺设法就是最著名的单根轨枕作业法， 其中最为典型的是使用奥地利普拉塞一陶利尔公司其中最为典型的是使用奥地利普拉塞一陶利尔公司 的的SVM1000SVM1000型铺轨车或使用型铺轨车或使用 PK1-2OESPK1-2OES型轨枕铺放机型轨枕铺放机 连续完成铺枕、铺轨作业。美国连续完成铺枕、铺轨作业。美国NTCNTC公司的公司的P811P811型型 铺轨机和瑞士的铺轨机和瑞士的 TCM60TCM60型铺轨机的作业也属此类工型铺轨机的作业

21、也属此类工 法。法。 SVMl000 SVMl000 型铺轨机由一台铺轨车、数辆轨枕运型铺轨机由一台铺轨车、数辆轨枕运 输车以及一部或多部在轨枕运输车上的龙门吊组成。输车以及一部或多部在轨枕运输车上的龙门吊组成。 当路基顶面完成，轨下道碴摊铺后，即可进行铺轨当路基顶面完成，轨下道碴摊铺后，即可进行铺轨 作业，铺轨作业效率平均为作业，铺轨作业效率平均为150Om/150Om/天。天。 作业主要程序如下 ： 卸放长钢轨 将长钢轨传送至铺轨车的前端，并用拖拉机向前牵引， 将长钢轨在铺轨车前按约3m的轨距摆开。 铺枕 由铺轨车中部的轨枕铺设机械铺放轨枕。 钢轨就位固定 铺轨车的液压式滚轮夹钳将长钢轨收

22、放在轨枕承轨槽 上，并安装紧固扣件。 卸碴、整道 自卸式道碴运输车继续卸碴，机械化作业列车MDZ 连 续两次进行起道捣固作业。 钢轨焊联 在不受轨温限制条件下，将长钢轨焊联成单元轨条。 无缝线路锁定无缝线路锁定 在中和温度下张拉单元轨条，并与相邻单元轨条在中和温度下张拉单元轨条，并与相邻单元轨条 进行焊联，然后锁定超长无缝线路。进行焊联，然后锁定超长无缝线路。 补碴整道补碴整道 在中和温度下张拉单元轨条，并与相邻单元轨条在中和温度下张拉单元轨条，并与相邻单元轨条 进行焊联，然后锁定超长无缝线路。进行焊联，然后锁定超长无缝线路。 打磨钢轨打磨钢轨 用自卸式道碴运输车再次补充道碴，并起道、捣用自卸

23、式道碴运输车再次补充道碴，并起道、捣 固，使轨道几何状态达到要求。固，使轨道几何状态达到要求。 3.2长轨排铺设法长轨排铺设法 此种铺设工法不及单根轨枕铺设法获得此种铺设工法不及单根轨枕铺设法获得 广泛认可，但自广泛认可，但自2020世纪世纪7070年代以来，德国在年代以来，德国在 新建或改建线铺设无缝线路，一直沿用此种新建或改建线铺设无缝线路，一直沿用此种 工法，由最初铺设长工法，由最初铺设长90m90m、120m120m长轨排，发展长轨排，发展 至至ICEICE铺轨作业时铺设轨排的长度为铺轨作业时铺设轨排的长度为180m180m。这这 种铺设方法在曲线地段的铺设圆顺性欠佳，种铺设方法在曲线

24、地段的铺设圆顺性欠佳， 且铺架设备经常往返于工地和临时组装基地，且铺架设备经常往返于工地和临时组装基地， 耗费工时和轨料。长轨排铺设法的铺轨作业耗费工时和轨料。长轨排铺设法的铺轨作业 效率平均为效率平均为750m/750m/天。天。 3.3 3.3 秦沈客运专线施工工艺秦沈客运专线施工工艺 3.3.1 3.3.1 铺轨作业铺轨作业 秦沈客运专线新铺秦沈客运专线新铺376km376km的的6Okg/m6Okg/m钢轨无钢轨无 缝线路，在我国首次成功采用无缝线路一次缝线路，在我国首次成功采用无缝线路一次 铺设工法。其主要特点如下：铺设工法。其主要特点如下： （1 1）在铺轨基地，使用闪光接触焊机，

25、在铺轨基地，使用闪光接触焊机， 将将25m25m标准长度钢轨焊接成标准长度钢轨焊接成250m250m或或300m300m长钢轨。长钢轨。 （2 2）用轨枕双层运输列车将轨料直接运用轨枕双层运输列车将轨料直接运 送到施工现场。送到施工现场。 （3 3）在己摊铺底碴的路基、桥梁上，在己摊铺底碴的路基、桥梁上， 用用NTCNTC型和型和TCM60TCM60型铺轨机铺设轨枕和长钢轨。型铺轨机铺设轨枕和长钢轨。 （4 4）用铝热焊将长钢轨焊接成用铝热焊将长钢轨焊接成150Om 150Om 单元轨条。单元轨条。 （5 5）经应力放散、铝热焊再次焊联和经应力放散、铝热焊再次焊联和 锁定长钢轨。锁定长钢轨。

26、（6 6）经补碴整道、钢轨静态参数检测。经补碴整道、钢轨静态参数检测。 （7 7）轨道达到设计的要求即可开通。轨道达到设计的要求即可开通。 3.3.2 3.3.2 无缝道岔应力放散无缝道岔应力放散 3.3.2.1 3.3.2.1 基本要求基本要求 （1 1）道岔的中心和辙叉咽喉的位置保持不变。）道岔的中心和辙叉咽喉的位置保持不变。 （2 2）直、曲基本轨应力放散必须做到彻底、均匀，直、曲基本轨应力放散必须做到彻底、均匀， 重新锁定的轨温准确。重新锁定的轨温准确。 （3 3）辙叉前后的钢轨扣件拆除放散应力，辙叉部分辙叉前后的钢轨扣件拆除放散应力，辙叉部分 固定不动。固定不动。 （4 4）为使应力

27、放散时无缝道岔的基本轨位移量不致为使应力放散时无缝道岔的基本轨位移量不致 过大，宜将道岔区划分为若干单元放散应力。除道岔过大，宜将道岔区划分为若干单元放散应力。除道岔 间的夹直线外，放散应力单元长度不超过间的夹直线外，放散应力单元长度不超过150m150m，使低使低 温焊铺的无缝道岔锁定轨温至少提高温焊铺的无缝道岔锁定轨温至少提高2020度。放散应力度。放散应力 时，单元轨条最大位移不超过时，单元轨条最大位移不超过35.4mm35.4mm。 （5 5）锯切钢轨应选择在原有焊接接头的位置）锯切钢轨应选择在原有焊接接头的位置, ,不得新不得新 增工地焊接的接头。增工地焊接的接头。 (1) (1)

28、临时锁定轨温未知临时锁定轨温未知 由于低温焊铺无缝线路道岔时未准确测量师共由于低温焊铺无缝线路道岔时未准确测量师共 锁定轨温，或未及时设置卫生观测桩标志，施工后锁定轨温，或未及时设置卫生观测桩标志，施工后 线路又未及时锁定，无法准确确定临时锁定轨温，线路又未及时锁定，无法准确确定临时锁定轨温， 故放散应力前，只能预估放散量。故放散应力前，只能预估放散量。 放散应力时，将单元轨锯切后搁置在放散应力时，将单元轨锯切后搁置在 “ “ 摩擦摩擦 对对 ” ” 上，并用撞轨器反复撞击轨条，使之处于无上，并用撞轨器反复撞击轨条，使之处于无 应力状态。测量轨温后，张拉轨条达到预估放散量，应力状态。测量轨温后，张拉轨条达到预估放散量， 钢轨液压拉伸器保压，及时完成铝热焊。钢轨液压拉伸器保压，及时完成铝热焊。 预估放散量应偏小些，放散量不足时可二次锯预估放散量应偏小些，放散量不足时可二次锯 轨，不应偏大，以免重新配轨。轨，不应偏大，以免重新配轨。 3.3.2.2 锁定轨温的确定 （2 2）临时锁定轨温己知临时锁定轨温己知 若原锁定轨温已知，当散应力后要求锁定轨温若原锁定轨温已知，当散应力后要求锁定轨温 定为定为t,t,则