精品陕西铁路工程职业技术学院.docx

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精品陕西铁路工程职业技术学院

陕西铁路工程职业技术学院

毕业设计（论文）

（2010～20011学年第二学期）

题目：

既有线铁路线路养护维修

系别：

铁道工程系

专业：

高速铁道工程

班级:

高铁3092班

学生姓名：

刘泉

指导教师：

方筠

完成日期：

2011年11月

线路的养护维修

在四通八达的铁路线上,列车南来北往、东发西开昼夜不停。

在列车不间断地运行和自然条件的作用下，铁路线路的钢轨、轨枕、道碴和路基必然会发生各种各样的变形或损坏，使线路轨道产生不平顺，导致承载力下降。

因此，养路工作的任务就是随时改正变形的轨道状态，使它恢复到原来的设计位置;更换磨损的钢轨、枕木和零部件，保证列车畅通无阻。

线路的养护维修工作主要是日常养护维修、经常修和大中修。

巡道是日常养护维修不可缺少的工作.巡道工的任务是在自己的管辖范围内负责巡视钢轨、道岔以及轨道联结零件的状态,察看路基是否有沉陷、塌方、水害、雪害等情况，还要检查信号和线路标志是否完好无损。

如线路发生故障应立即排除，无法排除时,要按规定及时设立防护并手举红旗或红灯拦停列车。

一个养路工区为一个巡回区。

巡道工必须按照巡回图,以每小时3公里的行走速度巡道.经常修中的计划维修即每年对所有正线、到发线、道岔和主要站线专用线进行起道、拨道、改道、调整轨缝、捣固、清筛道碴等作业。

对于计划维修之外的个别地点的线路质量问题，则采取紧急补修等。

当磨损或变形达到相当程度时，有必要进行线路大中修。

主要内容有：

矫正并改善线路的平面和纵断面；全面更换或抽换、修理钢轨;更换或补充轨枕;清筛和更换道床，补充道碴，全面起道并捣固、改善道床断面;整治路基和安装防爬设备等.随着列车密度越来越大，我国的繁忙干线上,列车运行的间隔时间只有10分钟左右，有的甚至只有5分钟，人工和小型养路机械都无法上道正常作业.要保证维修质量和作业效率,只有采用大型养路机械开“天窗”作业。

所谓“天窗”原指房顶上采光或通风的窗子，铁路运输中的“天窗”特指在列车运行图中某一线路区间留作专门用途的一段间隔时间.在预留的“天窗”时间里，工务部门把大小型机械成套地集中使用，提高了综合生产效率和养护作业的质量。

　　随着高速铁路的快速发展无缝线路的养护对我们铁路养护来说显得尤为重要。

无缝线路的特点是轨条长，当轨温变化时，钢轨要发生伸缩，但由于有约束作用，不能自由伸缩，在钢轨内部要产生很大的轴向温度力。

为保证无缝线路的强度和稳定,需要了解长轨条内温度力及其变化规律。

为此首先要分析温度力、伸缩位移与轨温变化及阻力之间的关系。

为了铁路安全的运营，我们要定时的释放无缝线路钢轨的温度应力。

运营桥梁是铁路工务设备中永久性的大型结构物，也是铁路行车设施的重要组成部分和确保铁路运输安全畅通的关键设备，具有结构复杂、技术性强、修建困难、造价较高的特点。

一旦损坏,轻则限速减载,重则中断行车.我国铁路桥梁，由于建造年代不同、技术标准不一和设计施工中的局限性，存在着许多问题。

随着我国国民经济建设的持续发展，铁路运输强度的不断增长，为适应列车提速、重载运输的需要，桥梁必须具有更高的承载、抗灾能力和安全可靠度，也对桥梁养护维修部门提出了更高的要求。

因此，做好桥梁养护维修工作,对于确保铁路运输安全，促进我国经济建设的发展,具有十分重要的意义。

运营隧道是铁路工务设备中永久性的大型结构物，也是铁路行车设施的重要组成部分和确保铁路运输安全畅通的关键设备，具有结构复杂、技术性强、修建困难、造价较高的特点。

铁路隧道常见的病害有:

隧道水害、衬砌裂损、隧道冻害、衬砌腐蚀.

第一章、

第二章、轨道养护与维修

轨道是铁路线路的组成部分，这里所指的轨道包括钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备和道岔等.作为一个整体性工程结构，轨道铺设在路基之上，起着列车运行的导向作用，直接承受机车车辆及其荷载的巨大压力。

在列车运行的动力作用下，它的各个组成部分必须具有足够的强度和稳定性,保证列车按照规定的最高速度，安全、平稳和不间断地运行。

第一节、轨道结构的基本组成

（图a）

第二节、钢轨、轨枕、接头、扣件、道床的使用的标准

钢轨：

钢轨的作用是直接承受车轮传递的列车及其荷载的重量,并引导列车的运行方向.

以编组60辆60吨敞车的车列为例，其载重加自重就有5000吨左右,更不用说那些万吨甚至十几万吨的重载列车。

如此巨大的压力首先就落在钢轨的双肩上,可见钢轨必须具备足够的强度、稳定性和耐磨性。

钢轨断面形状为工字形，由轨头、轨腰、轨底三大部份组成。

这个看似简单的工字,受力好、省材料,具有最佳抗弯性能。

钢轨的分类：

钢轨的类型和强度以kg/m来表示。

每米钢轨的质量越重，它所承受的荷载越大。

世界上第一条铁路的钢轨为18kg/m，最重的钢轨在美国，重达77kg/m。

我国现行的钢轨标准有50kg/m、60kg/m、75kg/m三种。

为了提高线路的通过能力，我国铁路正逐步淘汰小重量钢轨，主要线路一般铺设60kg/m或75kg/m的重型钢轨.

钢轨的接头：

轨道上钢轨与钢轨之间用夹板和螺栓连接,称为钢轨接头.接头处轮轨动力作用大,养护维修工作量大接头是轨道结构的薄弱环节之一。

接头的联结形式按其相对于轨枕位置，可分为悬空式和承垫式两种。

按两股钢轨接头相互位置来分，可分为相对式和相错式两种。

我国一般采用相对悬空式，两股钢轨接头左右对齐，同时位于两接头轨枕间。

为适应钢轨热胀冷缩的需要，在钢轨接头处要预留轨缝。

预留轨缝应满足如下的条件：

1．当轨温达到当地最高轨温时，轨缝应大于或等于零，使轨端不受挤压力,以防温度压力太大而胀轨跑道。

2．当轨温达到当地最低轨温时,轨缝应小于或等于构造轨缝，使接头螺栓不受剪力，以防止接头螺栓拉弯或拉断。

构造轨缝是指受钢轨、接头夹板及螺栓尺寸限制，在构造上能实现的轨端最大缝隙值。

《铁路线路维修规则》规定普通线路预留轨缝计算公式为：

式中—-换轨或调整轨缝时的预留轨缝（mm）；

——钢轨钢线膨胀系数，=0。

0118（mm/m℃）；

L-—钢轨长度（m）；

——换轨或调整轨缝时的轨温，

—-构造轨缝，38kg/m、43kg/m、50kg/m、60kg/m、75kg/m钢轨均采用＝18mm。

——当地中间轨温（℃）；

轨枕：

轨枕承受来自钢轨的各向压力，并弹性地传布于道床，同时，有效地保持轨道的几何形位，特别是轨距和方向。

轨枕应具有必要的坚固性、弹性和耐久性，并能便于固定钢轨，有抵抗纵向和横向位移的能力。

木枕：

轨枕起先采用木材制造,木材的弹性和绝缘性较好，受周围介质的温度变化影响小，重量轻,加工和在线路上更换简便，并且有足够的位移阻力.经过防腐处理的木枕，使用寿命也大大延长，在15年左右。

混凝土枕：

钢筋混凝土轨枕使用寿命长,稳定性高,养护工作量小，损伤率和报废率比木枕要低得多。

在无缝线路上,钢筋混凝土轨枕比木枕的稳定性平均提高15～20％，因此，尤其适用于高速客运线。

Ⅰ型轨枕、Ⅱ型轨枕、Ⅲ型轨枕

轨枕因应用范围不同，长度也不同。

在我国，普通轨枕长度为2。

5m,道岔用的岔枕和钢桥上用的桥枕,长度有2.6~4.85m多种。

每公里线路上铺设轨枕的数量是根据铁路运量和行车速度等运营条件来确定的，一般而言，在1520~1840根之间。

不言而喻，轨枕数量越多，轨道强度越大.

ⅡZQ－C型桥枕

IIIa型枕

轨枕间距与每公里配置的轨枕根数有关。

轨枕根数应根据运量、行车速度及线路设备条件确定，并和钢轨及道床等综合考虑,合理配套,以求在最经济的条件下,保证轨道具有足够的强度和稳定性。

轨枕密一些，道床、路基面、钢轨以及轨枕本身受力都可小一些。

同时，使轨距、方向易于保持,对行车速度高的地段尤为重要。

但也不能太密,太密则不经济,而且净距过小，也会在一定程度上影响捣固质量。

我国铁路规定，对木枕轨道，每公里最多为l920根，混凝土枕为l840根；每公里最少均为l440根。

轨枕的级差为每公里80根。

IIIb型枕

符合下列条件之一的地段，正线轨道应加强,每公里铺枕根数外，对混凝土枕每公里增加80根,木枕增加160根，当条件重合时，只增加一次，但不能超过前述允许最大铺设数量。

1．在混凝土枕轨道R≤600m的曲线（包括缓和曲线和圆曲线）或木枕轨道、电力牵引线R≤800m的曲线地段；

2．坡度大于12‰的下坡制动地段;

3．长度等于或大于300m的隧道内线路。

普通轨道上，钢轨接头处车轮的冲击动荷载大，接头处轨枕的间距应当比中间间距小一些，且从接头间距向中间间距过渡时,应有一个过渡间距，以适应荷载的变化，如图所示。

每节钢轨下轨枕间距应当满足:

a＞b＞c。

接头轨枕间距一般是给定的：

对于50kg/m及以上钢轨,木枕接头间距为440mm,混凝土枕接头间距为540mm。

间距计算过程:

由图可知：

设代人上式，得

代入式

（1），求得b值：

根据式

（2）算出的轨枕间距a取整,然后代入式（3）求得应有的b值.对于无缝线路,轨枕间距应均匀布置。

轨枕间距尺寸按“维修规则”有关规定设置。

接头：

钢轨接头联结零件是由夹板、螺栓、弹簧垫圈等组成。

其作用是在接头处把钢轨连接起来,使钢轨接头部分具有与钢轨一样的整体性,以抵抗弯曲和位移。

接头处还伸缩的要求。

接头螺栓布置形式

扣件：

钢轨与轨枕间的联结是通过中间联结零件实现的。

中间联结零件也称扣件，要求具有足够的强度、耐久性和一定的弹性,使能长期有效地保持钢轨与轨枕的可靠联结,阻止钢轨相对于轨枕的移动，并能在动力作用下充分发挥其缓冲减震性能,延缓轨道残余变形积累。

此外，还应构造简单，便于安装及拆卸。

道床：

道床通常指的是轨枕下面，路基面上铺设的石碴（道碴）垫层。

主要作用是支承轨枕,把来自轨枕上部的巨大荷载,均匀地分布到路基面上,大大减少了路基的变形。

道碴是直径20~70mm的小块状花岗岩，块与块之间存在着空隙和摩擦力,使得轨道具有一定的弹性,这种弹性不仅能吸收机车车辆的冲击和振动，使列车运行比较平稳，而且大大改善了机车车辆和钢轨、轨枕等部件的工作条件，延长了使用寿命。

道碴的弹性一旦丧失，则钢筋混凝土轨枕上所受的荷载比正常状态时要增加50~80%。

道床依靠本身和轨枕间的摩擦，起到固定轨枕的位置,阻止轨枕纵向或横向的移动.这在无缝线路区段显得更为重要,因为这种区段如果线路的纵向或横向阻力减少到一定程度，很容易发生胀轨跑道事故，严重危及行车安全。

道碴还有排水作用。

由于道碴块状间的空隙，使得地表水能够顺畅地通过道床排走，这样路基表面就不会长期积水。

路基表面长期积水,不仅会使承载能力大大下降,而且还会造成翻浆和冻胀等很多病害.

混凝土整体道床，也称无碴轨道,是新型轨下基础的一种形式，它是在坚实基底上直接浇筑混凝土以取代传统道碴层的轨下基础。

常用于铁路隧道和地下铁道、无碴桥梁上以及有特殊需要、基础又经过适当处理的土质路基上。

无碴轨道的特点:

（1）无碴轨道整体性强，纵向、横向稳定性好，具有较高的可靠性；

（2）具有稳定的轨道几何尺寸，其高平顺性和均匀的轨道弹性使旅客乘坐更舒适；

（3）使用寿命长、较少的养护维修费用，虽然造价比有碴轨道高，但其大幅度减少维修工作量和维修成本，综合经济效益好；

（4）无碴轨道结构高度比有碴轨道低，可有效减轻桥梁上恒载和节约空间。

特别是对于高架结构和隧道内,使用少维修、建筑高度低、自重轻的无碴轨道更是显现出其优越性。

（5）此外，无碴轨道上的无缝线路不会发生胀轨跑道、高速行车时不会有石碴飞溅起来造成伤害以及发生紧急事件救援车辆可以直接上道等都是其不可忽视的优点。

秦岭隧道、乌梢岭隧道弹性支承块式无碴轨道横断面图

第三节、轨道结构常见的病害

轨道结构的主要病害有：

钢轨接头、路基、扣件、垫板、道床、还有钢轨的磨损.

钢轨接头主要的病害：

钢轨端部的马鞍型磨耗。

磨耗深度一般为0.8mm~1。

5mm，长度一般为200~300mm,在铺设混凝土轨枕地段比较明显，而且发展也较快。

2、低接头.这种病害一般发生在捣固不良地段，尤以曲线下股比较多见。

3、钢轨破损.主要是轨顶面剥落、掉块和螺栓孔裂纹。

这种病害多数发生在淬火分界处和轨端，以曲线上股多见.

4、夹板弯曲或折断。

主要是顶部中央出现的细小裂纹,以后逐渐扩大。

5、混凝土轨枕损坏破裂，主要发生在轨下断面.

6、道床板结、溜坍沉陷、翻浆冒泥.前者主要发生在铺设混凝土轨枕并有马鞍形磨耗的地段。

二、接头病害的产生原因接头病害是复杂的，引起的原因又是有多方面的，归纳起来有两个方面，一是钢轨材质不良，断面及接头部分淬火工艺不良等;二是列车动力的作用.通过对接头受力后实际变形状态的分析，产生冲击动力过程有三个因素：

①轨缝；②台阶（接头处两根钢轨的端部不在同一水平面上，车轮进入接头始端高于驶出端）;③折角（接头下陷而形成）。

当车轮通过接头的轨缝时，这三种因素同时出现,并形成剧烈的冲击和振动，尤其是接头下沉，高低错牙及轨缝拉大后，冲击振动力更大,最大的可达几十吨，在这样大的力作用下，永久变形加大,线路爬行,轨缝更加拉大,造成恶性循环。

在车轮巨大冲击动力的反复作用下,引起钢轨接头变形的发展主要有以下四个方面：

1、在冲击力的作用下，钢轨端部顶面上受到较大的压力，产生塑性变形。

由于淬火和未淬火部分的硬度不同，形成鞍形打塌，未淬火的钢轨端部出现压塌或两根钢轨高低错牙。

2、钢轨和夹板发生永久挠曲，造成硬弯。

3、螺栓松动，弹性垫层变形，以及夹板和钢轨颏部接触面局部磨耗。

4、接头的冲击动力引起轨枕下道床的松动和沉陷，导致接头抵扣或空吊板。

接头上冲击动力，导致线路病害，增加养护维修工作的困难。

如养护不良，更增加冲击动力对接头的破坏作用，促使永久变形的发展,这样两者互为因果,造成恶性循环，会使接头病害愈来愈严重，甚至威胁行车安全。

路基常见的病害有翻浆冒泥、路基沉降、路基滑坡、路基冻坏.

扣件的主要病害有扣件的磨损、扣件的折断、扣件的松动、还有扣件的丢失。

垫板主要的病害有垫板的长时间使用耐久性下降，弹性下降、还有就是垫板的破损和缺失。

道床主要的病害:

道床的变形、道砟的缺失、道床排水不畅对路基造成损害.

钢轨的主要病害:

钢轨的变形、钢轨在动荷载的作用下弯曲、还有轮轨的磨损。

第四节、病害的预防与养护维修措施

接头病害的预防和整治，

接头病害涉及到轨道和路基的整体结构,在养护维修中要以综合整治为原则，在增强接头抵抗冲击动力上下功夫，及时减小接头的不平顺和消灭永久变形。

㈠、接头病害的预防

1、锁定钢轨，防止爬行，不使轨缝拉大。

2、经常上紧接头夹板螺栓，保持接头紧固。

3、加强接头捣固，保持道床丰满、坚实.接头轨枕材质必须一致，间距必须符合规定,保持支承条件一致。

4、及时清筛接头范围内的不洁道碴，以免造成板结失去弹性，或引起翻浆冒泥。

5、做好路基排水，防止路基发生永久变形。

防止措施归纳起来是：

一匀（轨缝均匀）；二紧（接头紧固）；三捣（加强捣固）;四筛（及时清筛）;五排（路基排水）。

㈡、接头病害的整治

1、整治低接头

对轻微的低接头,应根据低塌程度,用1M直尺在轨端测量,抵头为0。

3～0。

5mm时；在中部测量抵扣达0。

6~0.8m时，应使用带铁片进行整治；在轨面完好的情况下，用1M直尺在接头中部测量，抵扣为0.8~1。

1mm时，用上弯夹板整治。

⑴、垫片整治抵扣接头

根据接头抵扣情况,松开接头螺栓，采用长130mm，宽20mm,厚1～3mm的带铁片，在接头轨缝中部垫在夹板与轨头下额之间，然后上紧接头螺栓（紧螺栓时应从中间往两边紧），接头起高10～12mm，再以两端小腰向接头加强捣固；道床有板结时应在接头处的8根轨枕范围内进行清筛起道，做好顺撬.经列车碾压后,再加强一次捣固并夯实.这样反复数次就可以整平接头。

⑵、夹板整治

  根据调查发现80%的接头夹板存在0。

3～1。

0mm下弯。

所以，可采用上弯夹板的方法整治轻微低接头.为了不改变夹板的金属组织,不出现细微的裂纹，上弯夹板的上弯量不得大于0。

8~1.5mm。

上弯夹板应进行水煮加温后向上顶，（制作上弯夹板时，应两块同时制作，使其上弯量一致，制作完成时应用铁线捆绑在一起）,严禁火烧加温。

夹板中间加力点接触长度应不少于100mm，最大上弯量应位于夹板中央。

接头上同一位置的两块夹板，应使其上供量一致，不得有横向弯曲。

采用上弯夹板应在夏秋季节整治接头，在更换上弯夹板应拧紧螺栓，并对接头前后各三根轨枕进行捣固，注意清除小腰的空吊板。

更换上弯夹板后，要回检2—3次,观察接头变化状态。

当发现夹板有裂纹时应两块同时更换.

2、整平接头轨面

接头轨端出现不均匀磨耗、掉块、擦伤时，应进行轨面整修，其方法有焊修和磨修两种:

⑴、焊修

当钢轨端部顶面出现掉块、压塌达到0.5～2.0mm和其他缺陷时，可采用焊补，使他恢复原有的截面形状，保持轨面良好。

在焊补前要整修好钢轨接头，然后,用钢丝刷仔细清除轨面上泥土和油渍,轨面上磨耗处的飞边应剁去,保证焊补质量不受损坏。

焊补后用1m直尺，检查焊补部分高低不得超过0。

3mm。

并用砂轮

用钢丝刷仔细清除轨面上泥土和油渍，轨面上磨耗处的飞边应剁去,保证焊补质量不受损坏。

焊补后用1m直尺，检查焊补部分高低不得超过0.3mm。

并用砂轮打磨后，使轨面做到平整、光滑、均匀。

⑵、磨修

  钢轨马鞍型磨耗超过0。

5mm时进行打磨，是消灭接头早期不平顺的好方法。

目前，采用“磨焊”结合的方法，改变轨道上存在的接头病害，收到较好的效果。

打磨时应以高耸部分向两端延伸，直至磨到要求深度使用碗型砂轮研磨时，先研磨中部到要求深度，再向两端侧研磨,最后整修圆弧。

使用平型砂轮研磨时可以一侧向另一侧来回进行研磨。

研磨后轨面高差相当于小腰部位的钢轨高度，并无凸凹不平。

用1m直尺检查达到平整无褐色。

3、接头综合整治

  钢轨接头病害原因很复杂，而且是相互联系、互相影响的，任何一个单项措施都不可能取得好效果.因此应根据接头的构造弱点，以提高接头的整体性和平顺性入手，采取预防和整治相结合来消除接头病害。

预防措施归纳起来是：

均匀轨缝、锁定线路、搞好垫层、上紧螺栓、加强捣固、及时清筛、道床饱满、路基排水等方法进行保养工作，是提高接头质量的关键工作。

对接头出现微小变化，有针对性的采取消除折角,娇直低弯,磨焊轨面，并配合预防措施的方法,全面综合整治才有凑效.