功能
鋼軌接頭是不同長度的單根鋼軌,用夾板螺栓相互聯結的部位。理想的接頭應具備以下要求和功能:
(1)接頭處鋼軌具有良好的連續性和較高的整體性,並接近接頭以外鋼軌的強度和剛度,以承受列車通過時產生的垂直力與橫向力。即在載荷作用下,接頭範圍內鋼軌撓曲的形狀和大小與非接頭部位相同。
(2)接頭應具有一定的阻力,以阻止鋼軌自由伸縮,但在構造上又要求有一定的縫隙,在鋼軌熱脹冷縮時,接頭處的鋼軌端部應能做一定程度的移動。
(3)接頭結構應簡單,各種零部件便於製作和養護維修,接頭連線零件數量很大,應能採用軋、鍛、鑄等工藝進行大量生產。
(4)某些特殊接頭,還要求具備絕緣、傳電、伸縮等功能。 這些要求是相互矛盾的,所以迄今為止還沒有一種能同時滿足上述條件的理想結構。
接頭形式
接頭的連線形式,按其相對於軌枕位置,可分為懸空式和承摯式兩種。按兩股鋼軌接頭相互位置,可分為相對式和相錯式兩種。我國一般採用相對懸空式,即左右兩股鋼軌接頭應對齊,同時位於兩接頭軌枕中間。 鋼軌接頭按其用途及工作性能又可分為普通接頭、導電接頭、絕緣接頭、 焊接接頭、異形接頭、伸縮接頭、凍結接頭等。
普通接頭:普通接頭是線路上用得最多的接頭,即一般標準鋼軌鋪設時兩鋼軌的聯結接頭。
導電接頭:在自動閉塞區段及電力牽引區段,信號電流和牽引電流都要依靠鋼軌傳道,所以在鋼軌接頭處,必須設定兩軌間的導電裝置。導電裝置目前有兩種:塞釘式和焊接式。
異形接頭:用於連線兩種不同斷面的鋼軌。採用異形夾板連線兩種不同類型的鋼軌時,異形夾板的一半應與一端同型鋼軌斷面相吻合,另一半則與另一端鋼軌斷面相吻合。
絕緣接頭:用於自動閉塞分區兩端的鋼軌接頭上,以隔斷電流。絕緣的方法是在夾板與鋼軌、螺栓之間、螺孔四周及軌端之間用絕緣材料阻隔,絕緣材料常用高強度尼龍;在無縫線路上還採用了膠結絕緣接頭,軌縫用膠填滿,提高接頭的剪下強度。
伸縮接頭又稱溫度調節器,是將接頭以尖軌形式連線,它用於軌端伸縮量相當大的處所,或者橋樑結構物上的無縫線路,以減小橋樑結構物與無縫線路的相互作用。
凍結接頭是採取構造措施阻止鋼軌的伸縮,用於不允許出現軌縫的處所,早期使用高強度螺栓,並在鋼軌螺栓孔墊入月牙墊片,但常遇螺栓折斷而失敗。目前我國無縫線路採用複合式鋼軌粘接接頭和膠粘凍結接頭,取得了較好效果。
減振接頭,是指在鋼軌接頭處線路外側夾板中間部分,加高至與鋼軌頭部持平,當車輪通過軌縫時,減振夾板的頂面與鋼軌項面同時接觸車輪,減振夾板的剛度大,可減小車輪通過軌縫的折角和台階,減緩車輪的衝擊振動,使車輪能平順過渡,達到減振效果。
養護及病害防治
1、加強軌縫及接頭部位零部件的養護
(1)軌縫要始終保持合理的軌縫鎮,對於大軌縫和連三瞎縫利用每年3-4月和9-10月的良好氣溫條件及時進行調整。
(2) 目前使用的高強度接頭螺栓,在列車的衝擊荷載作用下,易出現鬆動,扭力矩下降等病害。要定期對螺栓扭矩進行檢查和復緊,保持接頭螺栓扭力在500N/m以上,以保證足夠的接頭阻力,提高接頭的整體性。
(3) 夾板和接頭螺栓塗油,以緩減列車的衝擊破壞作用,有利於保持較高的螺栓扭力矩。
(4)做好軌枕、扣件養護和加強道末工作,保證道床有足夠的縱、橫向用力。使軌枕扣件的安裝和養護達到緊、密、靠、正的要求。為此,要經常對扣件進行檢查,及時進行扣件的復緊工作,每年人冬和人夏前都要全面進行扣件復緊,以保持足夠的扣件扭力矩,接頭道床保持飽滿,適當增加道床府寬和堆高道床肩部,提高道床搗固質量並進行夯拍等措施。
2、合理起道搗固作業
由於鋼軌接頭在列車反覆衝擊荷載作用下,道床應力和操動加速度遠遠高於非接頭部位,使殘餘變形積累加劇,因此接頭道床應有良好的搗固質量以提高抵抗衝擊的能力。接頭起道應將軌面抬平然後進行搗固,切忌抬高接頭,形成鼓包。抬高接頭的做法。會人為地造成軌道不平順,加大列車衝擊力。撼固前,要先擰緊接頭螺栓和軌枕扣件螺栓,以加強接頭的整體性和防止搗固後空吊板。軌底部位的搗固必須加強,機械搗固應增加軌底部位的搞固時間6-8S。掩固順序從小腰向接頭搗固。促使道碴向接頭擠緊,防止高小腰和小腰吊板。
3、整治接頭部位的道床
道床板結和翻漿是道術主要病害。鋼軌接頭道床板結出現後,不僅承載能力顯著降低,而且線路剛度大為提高,減振、隔振性能降低,線路的殘餘變形及各種病害發展加劇。為此,要充分做好接頭道床的養護工作;
(1)接頭部位道破應有良好的級配和顆粒形狀,對於磨園的道殖要進行更換,以恢復道床的良好彈性。
(2)道床中粉塵較多時,在雨水的作用下。與道碴顆粒可凝為一個整體,極易形成道床板結。從失去彈性,要重點整台,同時對接頭處3個軌枕盒的道床進行破底清篩;
(3)保持接頭部位道床的均勻飽滿,提高接頭部位道床抵抗變形的能力,提高線路的穩定性。
4、整修軌面
軌端不均勻磨耗和掉塊,擦傷是鋼軌接頭在運營中產生的主要病害,能引起機車車輛的巨大附加衝擊,使線路變形加劇。並導致接頭病害的進一步發展,必須及時進行軌面修理,對軌面進行打磨和焊補。打磨是用砂輪打麝機對接頭軌面不均勻磨耗或掉塊、剝落等病害進行打磨和整治。對於深度大於4mm軌面的不平順,要進行鋼軌焊補。
5、改善軌下墊層彈性
軌下彈性墊層經過多年的運營,橡膠墊板會逐步硬化,特別是接頭部位的墊板在強大衝擊力的作用下,彈性逐步減少。為此,要進行接頭綜合整治,及時更換接頭區4根軌枕的墊板,以恢復軌道結構的良好彈性。接頭病害的成因是多方面的,其整也應採取綜合整治的方式。只有將多種因素一起考慮,綜合安排整修,才能有效控制接頭病害的發生和發展。