無(wú)縫線路鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器

1、60kg/m 鋼軌伸縮量420mm 鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器 摘要：本文在認(rèn)真分析了目前我國(guó)城市軌道交通使用的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器存在的問(wèn)題的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了 專(zhuān)為城市軌道交通設(shè)計(jì)的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。可為使用單位的選型提供依據(jù)，也可對(duì)制造、鋪設(shè) 單位起指導(dǎo)作用。 鋪設(shè)無(wú)縫線路是軌道現(xiàn)代化的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，具有行車(chē)平穩(wěn)、減少養(yǎng)護(hù)維修工作量、延長(zhǎng)設(shè)備使 用壽命、提高旅客舒適度等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用于城市軌道交通，可以大大降低輪軌撞擊所產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲等環(huán) 境污染。當(dāng)在溫度跨超過(guò) 120m的連續(xù)梁上鋪設(shè)無(wú)縫線路時(shí)，由于梁、軌的材質(zhì)不同，在溫度變化因素作 用下的縱向變形也不同，縱向變形受到限制時(shí)就會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)應(yīng)力。如

2、果鋼軌所承受的內(nèi)應(yīng)力與其他各種應(yīng) 力疊加后超過(guò)鋼軌的容許應(yīng)力，將會(huì)影響到軌道的安全性、穩(wěn)定性，危及行車(chē)安全。解決這一問(wèn)題的措施 之一是鋪設(shè)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。另外，在高架無(wú)縫線路中的道岔前后，一般也需要鋪設(shè)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，以 阻斷無(wú)縫線路鋼軌伸縮對(duì)道岔狀態(tài)的影響，確保行車(chē)安全。 我國(guó)修建的高架城市快速軌道結(jié)構(gòu)中，均設(shè)置了鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。其結(jié)構(gòu)基本按國(guó)鐵的通用圖，經(jīng)過(guò) 一段時(shí)間的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)目前的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器并不完全適應(yīng)城市軌道交通的特點(diǎn)。有必要研究設(shè)計(jì)專(zhuān) 門(mén)應(yīng)用于城市軌道交通的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。 一. 目前鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器存在的問(wèn)題 1. 伸縮量 目前鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)伸縮量名義上為 1000mm

3、 ,但按圖紙結(jié)構(gòu)檢算發(fā)現(xiàn)，伸縮量無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 原因 是鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器基本軌在伸縮時(shí)與相鄰的扣件發(fā)生干涉，所允許的自由伸縮量不足 600mm o 2. 平面線型 目前的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器平面線型采用的是緩和曲線型。 緩和曲線在用于高速鐵路時(shí)是非常必要的， 它 可以降低車(chē)輪對(duì)縱坡的沖擊，減小軌道的幾何不平順。對(duì)于城市軌道交通來(lái)講，則沒(méi)有意義。城市軌道交 通列車(chē)一般行駛速度是 80km/h，根據(jù)國(guó)際上的一般經(jīng)驗(yàn)，在最高行駛速度小于或等于 200km/h的地段， 均可以鋪設(shè)圓曲線型鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。根據(jù)實(shí)測(cè)，鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器基本軌的伸縮阻力只有 2 5t,沒(méi)有采 用緩和曲線的必要，圓曲線型完全滿(mǎn)足其要求。其次，

4、由于緩和曲線的設(shè)置使得尖軌軌頭薄弱段較圓曲線 型長(zhǎng)許多，對(duì)尖軌延長(zhǎng)使用壽命不利。同時(shí)，緩和曲線的設(shè)置，使得鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、鋪設(shè) 均變得復(fù)雜化。 3. 基本軌預(yù)彎 基本軌的伸縮阻力與端部導(dǎo)曲線線型和曲線半徑有關(guān)， 也與是否按預(yù)頂彎設(shè)計(jì)有關(guān)。鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器 基本軌可按兩種狀態(tài)設(shè)計(jì)：一.基本軌不預(yù)頂彎，基本軌靠導(dǎo)向軌撐和尖軌的共同作用使基本軌在尖軌刨 切范圍內(nèi)產(chǎn)生彈性變形，正因?yàn)榛拒壍淖冃问菑椥缘模拒壟c尖軌在刨切范圍的正壓力也大，伸縮阻 力也大；二.基本軌預(yù)頂彎，頂彎的范圍是取鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器發(fā)生最大伸長(zhǎng)時(shí)尖軌實(shí)際尖端處為始點(diǎn)至軌 端。目前的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器采用的是第一種狀態(tài)設(shè)計(jì)，較大

5、的伸縮阻力會(huì)使鋼軌應(yīng)力得不到有效釋放。根 據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：基本軌預(yù)頂彎后其伸縮阻力約下降 40%左右。 4. 尖軌定位 尖軌一般與短軌相連，而列車(chē)一般也是單方向行駛，易造成尖軌的爬行，因此尖軌必須有定位的措施。 目前的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器尖軌僅依靠軌撐的扣壓力難以確保尖軌與基本軌的相對(duì)位置。 5. 軌底坡 在GB50157地下鐵道設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，道岔不應(yīng)設(shè)置軌底坡，沒(méi)有對(duì)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器提出要求。 正常的軌道均設(shè)有1 : 40的軌底坡，因此鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器有必要也有條件設(shè)置軌底坡。目前的鋼軌伸縮調(diào) 節(jié)器沒(méi)有設(shè)置。 6. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用值 鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的尖軌，使用條件與道岔中的直線尖軌基本相同，因此尖軌的

6、降低值、水平刨切坡度 等與道岔中的直線尖軌也應(yīng)相同。但目前的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器與現(xiàn)行的國(guó)鐵采用值不同。 二. 新型鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 1.平面線型及結(jié)構(gòu)的確定 1） .平面線型 曲線型鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器六十年代首先在日本應(yīng)用，由于其具有軌距線連續(xù)、軌距變化小、尖軌與基本 軌始終保持密貼等優(yōu)點(diǎn)，很快在世界上得以推廣。像德國(guó)、美國(guó)等原采用短軌調(diào)節(jié)的國(guó)家，也已在無(wú)縫線 路上采用了鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。曲線型鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器又分為圓曲線、反向復(fù)曲線和緩和曲線。這三種線型 的共同點(diǎn)是伸縮阻力隨曲線半徑的增大而減小。而在相同半徑下，反向復(fù)曲線鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的伸縮阻力 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圓曲線型鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，而且在長(zhǎng)度上也長(zhǎng)于圓

7、曲線型鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器約 50%;采用緩和曲線 無(wú)必要（理由前述），因此本設(shè)計(jì)采用曲率一致的單圓曲線型。雖然按理論計(jì)算圓曲線半徑大于 180m即 可滿(mǎn)足伸縮要求，但考慮在線型、平面布置等方面合理的前提下，伸縮阻力盡可能小些，最終決定圓曲線 半徑采用280m。 2） .伸縮量的確定 鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的伸縮量是由無(wú)縫線路伸縮區(qū)自由伸縮量、 線路的允許爬行量、 橋梁因活載作用而產(chǎn) 生的撓曲變形引起的鋼軌伸縮量、各種誤差積累構(gòu)成的。通過(guò)計(jì)算： 鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器與無(wú)縫線路長(zhǎng)鋼軌連接的伸縮區(qū)伸縮量一般小于 50mm ; 線路的允許爬行量按鐵路工務(wù)規(guī)則規(guī)定不大于 20mm ; 總伸縮量不大，最終按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠達(dá)到

8、的最大值 210mm作為伸縮量。 3） .平面尺寸 尖軌實(shí)際尖端位置軌頭寬取 1mm，減短尖軌前部軌頭薄弱斷面長(zhǎng)度。短軌枕間距按 600mm布置， 鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器全長(zhǎng)為 10800mm （見(jiàn)圖1）。全長(zhǎng)較目前 圖1 :鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器平面 的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器縮短了 1700mm ,既可降低造價(jià)，在較小跨度的高架橋上又可靈活布置。尖軌尖端 前尺寸2600mm ,是工廠組裝控制尺寸，也是鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)伸縮量為零的位置，鋪設(shè)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際 軌溫進(jìn)行調(diào)整。 2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） .尖軌采用60AT鋼軌制造，用于單向鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器時(shí)，跟端熱加工過(guò)渡到相應(yīng)的普通鋼軌斷面； 用于 雙向鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器時(shí)，可用一

9、根 60AT鋼軌按對(duì)稱(chēng)中心線加工，刨切段分別與兩側(cè)基本軌貼合；為防止 尖軌爬行，尖軌設(shè)置軌撐、水平螺栓定位；尖軌降低值按國(guó)鐵現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，軌頭水平刨切按更符合輪軌 關(guān)系的1 : 4坡度加工。 2） .基本軌一側(cè)靠導(dǎo)向軌撐導(dǎo)向，另一側(cè)靠尖軌的軌頭、軌底導(dǎo)向（見(jiàn)圖 2）?；拒壴谟凶畲笊扉L(zhǎng)時(shí)尖軌 軌頭寬50mm對(duì)應(yīng)位置向外作1： 3的軌頂刨切，延續(xù)至基本軌端部，端部軌頭頂面降低 10mm,避免磨 耗輪對(duì)假輪緣對(duì)基本輪的沖擊。為降低伸縮阻力，基本軌由制造工廠做預(yù)頂彎。 3）.墊板采用560 x170 x18mm 的扁鋼制造，加工、運(yùn)輸、鋪設(shè)、養(yǎng)護(hù)維修均較方便。墊板長(zhǎng)度尺寸統(tǒng)一, 可以簡(jiǎn)化短軌枕的類(lèi)型

10、。墊板按軌道中心線分上、下股鋼軌用，對(duì)稱(chēng)制造。 圖2 :鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 4） .扣件采用分開(kāi)式彈性可調(diào)扣件，扣壓件為橋上無(wú)硝軌道用小扣壓力彈條。用扭力矩調(diào)整基本軌、尖軌對(duì) 扣壓力的不同需要。鐵墊板與短軌枕的聯(lián)結(jié)采用 T30的螺旋道釘，施以150 200N m的扭力矩。軌距的 調(diào)整采用軌距塊，由不同號(hào)數(shù)軌距塊的組合，可實(shí)現(xiàn) +8、-16mm的軌距調(diào)整量。軌道高度的調(diào)整采用調(diào) 高墊板，軌下最大墊10mm，鐵墊板下最大墊 30mm ,基本軌與尖軌貼合段只在鐵墊板下調(diào)高。 5） 設(shè)計(jì)上在鋼軌軌下、鐵墊板下均設(shè)有彈性墊層，鋼軌軌下設(shè)置溝槽形式橡膠墊板，理論靜剛度約為 40kN/mm，鐵墊板下設(shè)置圓柱粒子形式橡膠墊板，理論靜剛度約為 60 70kN/mm。這種雙層彈性墊層的 設(shè)置，可以滿(mǎn)足城市軌道交通旅客舒適度和一般地段減振降噪的要求。基本軌在與尖軌貼合范圍內(nèi)的軌下 不設(shè)橡膠墊板，以利于伸縮。 6） 軌下基礎(chǔ)采用無(wú)擋肩短軌枕、整體道床，短軌枕設(shè)計(jì)為同一尺寸。 7） 鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器按有軌底坡設(shè)計(jì)，軌底坡由施工時(shí)