軌條換面

軌道部件更換速度與質(zhì)量是運輸秩序與安全的重要保障，針對不同的部件，應(yīng)采用不同的工藝與材料。在無砟軌道結(jié)構(gòu)中，有長鋼軌、道岔、軌道板和充填層四種大部件，其更換較為復(fù)雜，而且，當(dāng)前并沒有詳細(xì)工法，處于探索階段。

高速鐵路無砟軌道長軌更換施工，是軌道結(jié)構(gòu)大修中的一項主要內(nèi)容。介紹了240 min內(nèi)的長軌更換施工，提出研發(fā)適宜無砟軌道的換軌大修作業(yè)機具，實現(xiàn)機械化施工，進一步探索高速鐵路運輸天窗條件下無砟軌道長軌更換施工技術(shù)。

軌道板更換工藝也較為復(fù)雜，包括松開扣件，軌道板運輸、精調(diào)，現(xiàn)場充填層快速搶修材料的制備、施工等，整個過程極為繁瑣。針對CRTS II型軌道板更換，提出了兩種更換流程。一種切割鋼軌進行更換，另一種不切割鋼軌而是從側(cè)面推出軌道板進行更換，但CRTS I型板由于凸臺限位，不能采用這種側(cè)面推出軌道板更換的方式，因此，對于板式無砟軌道板的更換還需根據(jù)機械開發(fā)、材料研發(fā)，結(jié)合具體更換條件進行工法研究。

軌條換面工藝

工藝需滿足以下技術(shù)要求：

（1）安全可靠，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。部件更換后不能對原結(jié)構(gòu)造成影響，應(yīng)以恢復(fù)原結(jié)構(gòu)狀態(tài)為目標(biāo)，保證無作軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

（2）簡單快速，便于天窗內(nèi)施工。高速鐵路無作軌道天窗修的作業(yè)制度決定了所有更換施工必須在夜間有限的天窗時間內(nèi)完成，并保證不影響次日列車運營，因此更換工藝必須簡單快速、便于施工。

（3）不影響行車。對于部分結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部件的更換在1個天窗時間內(nèi)無法完成的，需要將整個更換工藝進行模塊化設(shè)計，有效利用天窗時間逐步推進，并保證每個天窗施工后，不影響次日行車。

（4）修復(fù)效果好，耐久性好。結(jié)構(gòu)部件更換的最終目標(biāo)是提高結(jié)構(gòu)耐久性，恢復(fù)甚至提高結(jié)構(gòu)的服役壽命，這就要求更換工藝實現(xiàn)修復(fù)的“內(nèi)實外美”，長期耐久性好。

軌條換面材料

材料需要滿足以下技術(shù)要求：

（1）性能與原結(jié)構(gòu)相當(dāng)。作為一種更換材料，其基本力學(xué)性能應(yīng)與被替換部件的性能相當(dāng)，方能實現(xiàn)更換后部件與原結(jié)構(gòu)良好的相容性，以及與無作軌道系統(tǒng)良好的匹配性。

（2）可施工性好。夜間天窗作業(yè)時間短，所使用的結(jié)構(gòu)部件更換材料須有良好的施工性能，以滿足快速施工的要求。

（3）固化速度快。對于部件更換材料，既要滿足施工時具有較好的工作性能，又要滿足施工完成后即可快速固化，具有良好的早期力學(xué)強度，滿足高速列車的通過要求。

（4）與基體黏結(jié)性好。為保證更換完成后結(jié)構(gòu)的整體性，部件更換材料必須與原有基體具有良好的虱結(jié)性。

（5）耐久性好。高速鐵路是百年工程，更換完成后的結(jié)構(gòu)部件的耐久性應(yīng)滿足無作軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計使用壽命的要求，具有良好的耐久性。 2100433B

無砟軌道結(jié)構(gòu)部件的維修與更換是兩個不同層次的軌道修復(fù)方式。維修在于保養(yǎng)軌道各組成部分，防止病害產(chǎn)生或進一步發(fā)展，以保持軌道幾何形位和軌面平順為主。部件更換則是使軌道質(zhì)量恢復(fù)到初始標(biāo)準(zhǔn)或達(dá)到更高標(biāo)準(zhǔn)，屬于中修甚至大修范疇，兩者的綜合難易程度具有較大差異。

一般而言，國內(nèi)外無砟軌道結(jié)構(gòu)部件的維修或更換分三個階段。第一階段，當(dāng)軌道變形較小時，可用鋼軌扣件進行調(diào)整；第二階段，軌道變形較大僅利用扣件難以調(diào)整時，可在軌道板與砂漿墊層之間灌注充填材料進行調(diào)整；第三階段，軌道變形顯著或因突發(fā)災(zāi)害事件及其他原因?qū)е聼o砟軌道部件失效，嚴(yán)重影響運營的情況，則需要更換軌道部件，進行徹底整治。

目前，國內(nèi)外對無砟軌道結(jié)構(gòu)維修的研究與應(yīng)用主要集中在第二階段，我國也開展了諸多針對第二階段工況維修的研究與應(yīng)用，如抬板注漿維修法。此外，由于現(xiàn)場傷損形式多樣，針對不同維修工況的相關(guān)計算模型和理論分析工作缺乏系統(tǒng)深入的研究，如CRTS I型軌道板抬高到什么程度時需要對凸臺進行加高或者更換處理。

第三階段的軌道部件更換，屬于無砟軌道大修技術(shù)研究范疇，是較前瞻性的儲備技術(shù)。我國無砟軌道通車?yán)锍涕L、環(huán)境跨度大，這是必須研究的重要課題，重點在于材料、設(shè)備和工法的研究。

(1)鋼軌在使用一段時間后采用打磨方法將鋼軌踏面形狀打磨成更接近鋼軌原有的型(狀)線，這樣可將輪軌接觸點轉(zhuǎn)移到鋼軌的踏面中央部位，減小接觸應(yīng)力，控制接觸疲勞裂紋的形成和擴展。改變輪軌接觸的位置和形態(tài)，也可以將火車的車輪打磨成磨耗形踏面來改變輪軌接觸的位置和形態(tài)。采用磨耗形車輪后將原來的錐形接觸變成圓弧接觸，減小了橫向壓力同時也降低了輪軌接觸應(yīng)力磨耗形踏面由于與鋼軌面的接觸是圓弧接觸，因而它的接觸應(yīng)力較錐形踏面降低了70%，防止了鋼軌頭部疲勞裂紋的形成和擴展。

(2)通過改善線路條件(如線路參數(shù)的設(shè)置可根據(jù)線路的實際情況改變原線路下股軌底坡的設(shè)計，將原1/40改為1/20可以降低上股的橫向壓力，即減輕了輪軌接觸間的接觸應(yīng)力;提高道床的平順度，加強道渣的清理等措施完善線路的維修與養(yǎng)護，維修與養(yǎng)護的好壞直接關(guān)系到輪軌接觸應(yīng)力的大小，即直接影響鋼軌產(chǎn)生接觸疲勞損傷的時間)，也可以達(dá)到改變輪軌接觸形態(tài)，改善和降低輪軌接觸應(yīng)力和橫向壓力，從而達(dá)到減少和消除接觸疲勞傷損的目的。

(3)在線路上可選用耐磨性一般的U71Mn鋼軌即可。

(1)鋼軌在使用一段時間后采用打磨方法將鋼軌踏面形狀打磨成更接近鋼軌原有的型(狀)線，這樣可將輪軌接觸點轉(zhuǎn)移到鋼軌的踏面中央部位，減小接觸應(yīng)力，控制接觸疲勞裂紋的形成和擴展。改變輪軌接觸的位置和形態(tài)，也可以將火車的車輪打磨成磨耗形踏面來改變輪軌接觸的位置和形態(tài)。采用磨耗形車輪后將原來的錐形接觸變成圓弧接觸，減小了橫向壓力同時也降低了輪軌接觸應(yīng)力磨耗形踏面由于與鋼軌面的接觸是圓弧接觸，因而它的接觸應(yīng)力較錐形踏面降低了70%，防止了鋼軌頭部疲勞裂紋的形成和擴展。

(2)通過改善線路條件(如線路參數(shù)的設(shè)置可根據(jù)線路的實際情況改變原線路下股軌底坡的設(shè)計，將原1/40改為1/20可以降低上股的橫向壓力，即減輕了輪軌接觸間的接觸應(yīng)力;提高道床的平順度，加強道渣的清理等措施完善線路的維修與養(yǎng)護，維修與養(yǎng)護的好壞直接關(guān)系到輪軌接觸應(yīng)力的大小，即直接影響鋼軌產(chǎn)生接觸疲勞損傷的時間)，也可以達(dá)到改變輪軌接觸形態(tài)，改善和降低輪軌接觸應(yīng)力和橫向壓力，從而達(dá)到減少和消除接觸疲勞傷損的目的。

(3)在線路上可選用耐磨性一般的U71Mn鋼軌即可。 2100433B

硬頭軌條超聲波探傷

超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進入另一截面時，在界面邊緣發(fā)生反射的特點來檢查零件缺陷的一種方法，當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部，遇到缺陷與零件底面時就分別發(fā)生反射波，在熒光屏上形成脈沖波形，根據(jù)這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

硬頭軌條磁粉探傷

磁粉探傷利用了鋼鐵制品表面和近表面缺陷（如裂紋，夾渣，發(fā)紋等）磁導(dǎo)率和鋼鐵磁導(dǎo)率的差異，磁化后這些材料不連續(xù)處的磁場將發(fā)生畸變，形成部分磁通泄漏處工件表面產(chǎn)生了漏磁場，從而吸引磁粉形成缺陷處的磁粉堆積——磁痕，在適當(dāng)?shù)墓庹諚l件下，顯現(xiàn)出缺陷位置和形狀，對這些磁粉的堆積加以觀察和解釋，就實現(xiàn)了磁粉探傷。

硬頭軌條渦流探傷

渦流探傷是以交流電磁線圈在金屬構(gòu)件表面感應(yīng)產(chǎn)生渦流的無損探傷技術(shù)。渦流磁場方向與外加電流的磁化方向相反，因此將抵消一部分外加電流，從而使線圈的阻抗、通過電流的大小相位均發(fā)生變化。管的直徑、厚度、電導(dǎo)率和磁導(dǎo) 率的變化以及有缺陷存在時，均會影響線圈的阻抗。若保持其他因素不變，僅將缺陷引起阻抗的信號取出，經(jīng)儀器放大并予檢測，就能達(dá)到探傷目的。