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无缝线路是将标准长度的一般钢轨进展焊接,形成钢轨长度超过肯定值的钢轨线路,又叫做焊接长钢轨线路,它是当今世界上轨道构造中的一项技术,在该项技术上世界各国正在以乐观的态度竞相进展。
对于一般的铁路线路来讲,钢轨的接头往往是轨道的薄弱环节,由于轨缝的存在,列车在通过轨道时就会发生冲击和振动,并产生巨大的噪音,不但如此,钢轨受到的冲击力也会提升3倍以上。接头冲击力不但影响列车行驶的平稳度和旅客的舒适感,还会促使道床破坏、线路状态恶化、缩短钢轨和街头零件的使用寿命、增加额外的修理费用。伴随着现代化铁路的高速化、舒适化和环保化的高要求,在行驶速度、列车轴重和密度不断增长的今日,一般铁路无法适应现代化运输的要求。无缝线路消灭了大量的接头,具备行车平稳、旅客舒适、车辆和轨道维护费用减低、轨道与道床使用寿命延长等众多优点,是今后铁路进展的方向和将来。
无缝线路根本规定
依据《铁路无缝线路设计标准》(TB10015-2022),建、改建铁路正线
应承受 钢轨,钢轨长度可以是25m、50m和100m,在线路中优先承受100m
长定尺钢轨。
无缝线路在设计时,应依据当地轨温资料,计算无缝线路的允许温升、允许温降,并考虑肯定的修正量计算确定锁定轨温。在肯定范围内,无缝线路设计锁定轨温应全都。
道岔、钢轨伸缩调整器及胶接绝缘接头钢轨宜与相连轨道同类型、同材质。在小半径曲线〔〕以及大坡道地段宜承受全长淬火钢轨或高强钢轨。
有砟无缝线路铺设的曲线半径不宜小于500m;在小于500m半径地段铺设无缝线路时,应实行适当的措施增大道床横向阻力。
在连续长大坡道、制动坡段和行驶重载列车坡段上的无缝线路,必要时应实行轨道加强措施,连续长大坡道不宜设置钢轨伸缩调整器和有缝钢轨接头。
最大轨温变化幅度超过100℃的严寒地区铺设无缝线路时应单独设计,加
强轨道构造强度,还可以实行大调高量扣件。
无缝线路设计应依据线路、运营、气候条件及轨道类型因素进展,经过稳定性等检算确定设计锁定轨温。
铺设无缝线路的桥梁应依据无缝线路纵向力,对桥梁及轨道构造进展检
算。
桥上无缝线路设计宜削减钢轨伸缩调整器的设置。
标准长度钢轨应承受工厂化焊接,工厂化焊接长轨条长度不宜小于500m,焊接宜承受闪光焊接。
无缝线路设计要求
线路等级
铁路线路是供机车车辆组成的列车运行的,是轨道和路基、桥涵、隧道等建筑物等设备的统称。在我国,建和改建的铁路依据其在铁路网中的作用、性质和远期客货运量的不同分成不同等级。铁路的等级不同,铁道线路及其工程构造物都有不同的要求。
依据设计要求,该线年通总重重型。
,由《线规》可知轨道正线类型为
锁定轨温
无缝线路锁定轨温应依据当地最高铺设无缝线路的允许温升、允许温降计算确定,并且考虑肯定的修正量。
设计锁定轨温范围为±5℃,相邻单元轨节之间的锁定轨温只差不应大于5℃,同区间轨温只差不大于10℃,160km/h以上铁路不应大于3℃。
无缝线路构造组成
温度应力式无缝线路由固定区、伸缩区和缓冲区三局部构成。1、伸缩区长度依据计算确定。
2、固定区为长轨减去两端伸缩区的长度,每段长轨的长度应依据线路状况
和施工条件打算,原则上应与自动闭塞区段的长度全都。如受条件限制,固定区也不应短于50m。
3、缓冲区一般由2到4节标准轨或厂制缩短轨组成,有绝缘接头时为4节。
缓冲区和伸缩区的设置
缓冲区应设在以下地点:1、两段长轨之间;
2、道岔与长轨之间;
3、自动闭塞和轨道电路地段的绝缘接头,一般应不止在缓冲区的中间;
4、其他必要的地点。
无缝线路铺设地段和位置
无缝线路的铺设地段和位置,应符合以下条件:
1、轨下根底稳定,线路没有翻浆冒泥、下沉挤出大于15mm的冻害。
2、半径为800m以及以下的曲线地段,应尽量承受全长淬火轨或耐磨轨。
3、桥梁有浅基、孔径缺乏、偏心超限、载重等级缺乏或支座、墩台等严峻病害和下承板梁上,铺设无缝线路须严格进展检查。
4、桥上铺设无缝线路,除符合以下条件者外,均应检查钢轨、墩台的受力状态、轨道防爬力量及钢轨低温断缝值等。
5、在隧道长度为1000m及以上时,铺设无缝线路宜将隧道内单独铺设一段长轨,伸缩区设于隧道洞口内方,缓冲区尽量设置在隧道洞口外。隧道长度小于1000m,可不单独铺设。
缓冲区钢轨接头
缓冲区钢轨接头,,接头螺栓扭矩应到达900N·m。
缓冲区轨缝尺寸,应依据计算确定。
设计参数计算
设计资料及条件
1、无缝线路铺设地点:拉萨地区
2、无缝线路铺设钢轨类型:U71Mn60轨
3、无缝线路铺设的轨枕类型:S-III型
4、无缝线路轨枕间距:1760根/km
5、道床类型:面碴厚为250mm,垫层厚为200mm
6、钢轨接头螺栓扭矩值:900N·m
7、设计区最小半径:R=500m
8、.计算钢轨位移及弯矩时,道床刚度: 60000N/mm,检验钢轨刚度
30000N/mm。
9、设计最高行车速度120Km/h
10、设计轨温:℃,最低气温-℃
计算k值
本设计承受S-Ⅲ型钢筋混凝土枕,每千米轨枕数为1760/Km,依据设计要求,
钢轨支座刚度D值在检算钢轨为轨枕间距为
,当在检算轨枕时D
钢轨根底弹性模量为:
刚比系数为
〔5-1〕
式中 ——轨水平轴的惯性矩,其中对于60Kg/m轨为
。
由公式〔5-1〕可得刚比系数为:
弯矩计算
ND5机车前后转向架各有三个轴,如图5-1所示,在查找引起最大弯矩的最不利轮位时,只要用一个转向架的三个轴分别作为计算轮来求最不利轮位。由于转向架的三个轴轮重量相等,但是轴距是不一样的,所以要计算1、2、3轮引起的弯矩,在全部弯矩值中找到最不利弯矩,既最不利荷载值。
图5-1
动1
动2
动3
P(N)
106450
106450
106450
x(mm)
kx
μ
-
Pμ(N)
-
P(N)
106450
106450
106450
x(mm)
kx
μ
-
-
Pμ(N)
-
-
P(N)
106450
106450
106450
x(mm)
kx
计算轮 工程
表5-1不利荷载计算表
轮位
∑Pμ(N)
动1
动2
动3
计算轮 工程μ
Pμ(N)
动1
轮位动2
-
-
动3
∑Pμ(N)
其中 ,取 ,计算静弯矩为
钢轨动弯矩用静态法计算
〔5-2〕
式中 ——钢轨的动弯矩;
——速度系数,用
——偏载系数,
计算;
计算,为容许欠超高;
——横向水平力系数,。
内燃机车计算钢轨轨底弯曲应力时,设计速度为 速度系数为:
A、在 的曲线上,容许欠超高 ,计算偏载系数:
在 的曲线上,横向水平力系数,
B、在直线地段上,横向水平力系数,
计算动弯应力
轨截面模量
A、在
, 。
的曲线上,轨底动弯拉应力
轨头动弯压应力
B、直线段上的轨底动弯拉应力
直线段上的轨头动弯压应力
锁定轨温设计
容许温度变化幅度
在铁路线路中,钢轨应当有肯定的强度以保证在受到动弯应力、温度应力及其他附加应力时不至于破坏,仍旧能够正常工作,所以,钢轨所能承受的各种应
力之和不超过容许应力值 ,即
〔5-3〕
式中 ——钢轨最大动弯拉应力 ;
——温度应力 ;
——钢轨承受的制动应力 ;
——钢轨容许应力
,等于钢轨的屈服强度除以安全系数
,
。
由于钢轨为
再用钢轨 。
钢轨,所以
,一般钢轨 ,
允许温度变化幅度
〔5-4〕
式中 ——钢轨底部下缘位置处动弯应力。由于 ,安全系数 ,则
〔5-5〕
A、当在半径为4000米的曲线上进展制动时温度变化允许量为:
B、当在直线地段上制动时,温度变化允许量为:
曲线段允许温升
1、试算曲线地段变形弦长值
由稳定性统一计算公式,承受正弦曲线作为轨道变形曲线。
当 时, , , ,
, , 。
换算曲率为
∴
计算得到与原假定 不符。设 ,重计算;
以 再次试算,求得
;
oe
则
该与其次次设的
不符,再设
,计算f/
原来的
,再求得到 ,则
相接近,因此取:作为原始弹性初弯矢度。
,根本上与作为变形曲线长度,
2、计算曲线地段允许温度压力及允许温升
为了减小温度反复变化所致剩余变形的累计,避开过分限制温度力,从而影
响无缝线路的铺设范围,由允许温度压力
式中 E——钢轨弹性模量;
时计算温度压力,并除以安全系数得到
〔5-6〕
I——两根钢轨对竖直中和轴线的惯性矩,其中 60kg/m钢轨取
;
——轨道框架刚度系数,;
——轨道曲半波长;
f——轨道弯曲变形矢度,;Q——等效道床分布阻力,。
〔5-7〕
式中 K——安全系数,~。
由于该算法是小位移状况,顾不考虑胀轨区的温度压力降低,所以温度升幅
为