大型养路机械高温季节维修作业试验研究

大型养路机械高温季节维修作业试验研究

大型道路维护机械对提高线路维护工作效率，提高线路质量，满足负载和高速公路的要求非常重要。沈阳铁路局地处东北地区,温差较大,锁定轨温较低,以往在高温季节(6、7、8月份)为保证无缝线路的稳定性,避免发生胀轨跑道,对无缝线路区段不采用大型养路机械进行养护维修,而把大型养路机械作业安排在普通线路地段。随着无缝线路铺设范围的扩大,普通线路的数量也在逐年减少,这在一定程度上既降低了大型养路机械的利用率,又使无缝线路地段的线路状态得不到及时的改善。1道床横向阻力的测试和分析1.1高温季节维修作业试验2000年6月—8月,在沈阳铁路局管内的于虎线、沈吉线和长大线采用大型养路机械进行高温季节维修作业试验。试验中我们测试了作业前、后道床横向阻力值。测试所得的道床横向阻力与轨道位移的关系曲线见图1。1.2作业效果验证(1)大型养路机械作业破坏了道床的原始状态,从而使道床的横向阻力显著降低,其降低幅度与道床原始状态及维修作业量有关。(2)起道量33mm地段作业前预卸足量道碴,碴肩堆至轨底,枕盒内道碴充分、饱满,道床横向阻力比其它测试地段要大。因此,堆高道床肩高、保持道床肩宽及枕盒内道碴的饱满程度符合要求,可有效提高道床横向阻力,而且作业后道床横向阻力也恢复较快。(3)线路经动力稳定车稳定后,道床的横向阻力有一定程度增加,与维修作业后相比,阻力约增加了15%。因此动力稳定对保证作业后无缝线路的稳定性有重要作用。(4)随着通过列车次数的增加,道床逐渐被列车振压碾实,道床横向阻力进一步恢复,作业3d后达到作业前的80%～96%。当起道量较大时,道床横向阻力随着通过总重的增加而恢复的程度较小。当轨道位移2mm时,在起道量110mm地段道床与轨枕的接触状态接近于破坏。(5)道床板结地段,维修作业后道床阻力下降较大。随着通过列车次数的增加,阻力恢复较慢,道床下沉量较大,作业3d后,道床累计下沉量接近于作业时的起道量。(6)道床含水率对道床横向阻力有一定影响。道床含水率较大将降低轨枕与道碴之间的摩擦系数,从而降低道床横向阻力。一般情况下,下雨时轨温较低,不会发生胀轨跑道,但应注意雨后道床排水速度与轨温增长速度之间的差异。2无辜线路的稳定分析和分析我国铁路目前广泛采用“统一公式”来计算和分析无缝线路的稳定性。2.1计算参数的确定(1)初始塑性弯曲fop在计算临界力时采用轨道初始弹性变形foe=3mm、轨道初始塑性弯曲fop=3mm(对于50kg/m钢轨、碎石道床);foe=2mm、fop=2mm(对于60kg/m钢轨、碎石道床)。(2)横向阻力当列车通过时,两转向架间的轨排受负弯矩作用而浮起,造成道床横向阻力下降。在计算临界力时,各种轨道状态下道床横向分布阻力采用实测静态数值的60%。(3)轨道弹性变形f为减少轨道在轨温反复变化中残余变形的积累,作业后3d内轨道的弹性变形矢度f取1mm。(4)轨道结构的刚性。。为保证计算结果偏于安全,并考虑局部中间扣件松动的影响,对混凝土轨枕弹条扣件来说,采用的轨道框架刚度β取1。(5)《过直线条件》第5条系数k对于R≤800m的曲线,安全系数k=1.30;对于R>800m的曲线及直线,安全系数k=1.25。在考虑轨道不均匀爬行造成锁定轨温下降后(锁定轨温与实际轨温之差Δtp=8.4℃)计算无缝线路允许温升,见表1、表2。2.2大起道量的影响(1)作业后的线路经稳定车动力稳定后,允许温度提高7℃～10℃,这对防止胀轨跑道是至关重要的。(2)轨道初始弯曲变形越大,允许温升越小,无缝线路的稳定性越差。轨道初始塑性弯曲fop对允许温升的影响比较明显,初始塑性弯曲fop增加1mm将使允许温升下降20%左右,如果再加上轨道初始弹性变形foe较大,则无缝线路的稳定性就很难保证。因此,大型养路机械作业前应保证轨道初始弯曲变形在允许范围之内。(3)在高温季节,对于60kg/m钢轨的无缝线路地段,在半径≤1500m的曲线上,对于50kg/m钢轨的无缝线路地段,在半径≤3000m的曲线上,大型养路机械作业的起道量不宜超过50mm。(4)钢轨内纵向力的不均匀将影响无缝线路的允许温升。在制动区段、桥头、道口前后、变坡点等薄弱处所容易出现压力峰,这些压力峰的存在会降低无缝线路的锁定轨温。因此必须放散应力,补足石碴,方能进行高起道作业,但最大起道量以不超过100mm为宜。对于起道量超过100mm的无缝线路地段,可由人工预抬,但应注意作业后恢复道床肩高并夯实道床。(5)温度压力峰对无缝线路稳定性的影响应充分考虑。当伸缩区位于R≤1000m的曲线上时,由于伸缩区与固定区交界处附近温度压力峰的影响,即使在春秋季节轨温不高时,如果作业不当,道床状态不好,轨道结构也会出现碎弯,严重时有可能发生胀轨跑道。因此,从大型养路机械作业后无缝线路的稳定性考虑,不应把伸缩区及固定区前端(从长轨端向内150m范围)布置在小半径曲线上;另外,目前我国在铺设无缝线路时,直线和曲线一般均采用同一设计锁定轨温,致使曲线地段稳定性的安全储备量偏低,因此,对曲线地段应加强轨道结构,或在铺设时采用设计锁定轨温的上限值。(6)轨道结构的各种特性参数,除钢轨刚度外,在运营条件下随机性很强,不易定量控制。因此,对于作业前、后无缝线路的允许温升应以理论计算为基础,并结合维修作业中积累的经验,进行合理确定。3扰动道床作业综上所述,对于道床不板结的无缝线路地段,只要保证道床枕盒饱满,肩高、肩宽符合要求,道床排水性好,轨道初始弹塑性变形不超限,锁定轨温均匀准确,作业内容及作业轨温符合《铁路线路维修规则》的要求,作业后不再人为扰动道床,在高温季节对无缝线路进行大型养路机械作业,无缝线路稳定性是有保证的,不会发生胀轨跑道。对于高起道的无缝线路地段,作业前必须补足石碴,作业后要在动力稳定车对道床进行稳定前回填石碴,恢复肩高;作业时间应选择在傍晚,以保证轨道结构第一次经历高温前能通过足够的运量来恢复道床的横向阻力;最大起道量以不超过100mm为宜。对于60kg/m钢轨的无缝线路地段,在半径