[科普中国]-接头轨缝

功能

钢轨接头是不同长度的单根钢轨，用夹板螺栓相互联结的部位。理想的接头应具备以下要求和功能：

（1）接头处钢轨具有良好的连续性和较高的整体性，并接近接头以外钢轨的强度和刚度，以承受列车通过时产生的垂直力与横向力。即在载荷作用下，接头范围内钢轨挠曲的形状和大小与非接头部位相同。

（2）接头应具有一定的阻力，以阻止钢轨自由伸缩，但在构造上又要求有一定的缝隙，在钢轨热胀冷缩时，接头处的钢轨端部应能做一定程度的移动。

（3）接头结构应简单，各种零部件便于制作和养护维修，接头连接零件数量很大，应能采用轧、锻、铸等工艺进行大量生产。

（4）某些特殊接头，还要求具备绝缘、传电、伸缩等功能。 这些要求是相互矛盾的，所以迄今为止还没有一种能同时满足上述条件的理想结构。1

接头形式接头的连接形式，按其相对于轨枕位置，可分为悬空式和承挚式两种。按两股钢轨接头相互位置，可分为相对式和相错式两种。我国一般采用相对悬空式，即左右两股钢轨接头应对齐，同时位于两接头轨枕中间。 钢轨接头按其用途及工作性能又可分为普通接头、导电接头、绝缘接头、 焊接接头、异形接头、伸缩接头、冻结接头等。

普通接头：普通接头是线路上用得最多的接头，即一般标准钢轨铺设时两钢轨的联结接头。

导电接头：在自动闭塞区段及电力牵引区段，信号电流和牵引电流都要依靠钢轨传道，所以在钢轨接头处，必须设置两轨间的导电装置。导电装置目前有两种：塞钉式和焊接式。

异形接头：用于连接两种不同断面的钢轨。采用异形夹板连接两种不同类型的钢轨时，异形夹板的一半应与一端同型钢轨断面相吻合，另一半则与另一端钢轨断面相吻合。

绝缘接头：用于自动闭塞分区两端的钢轨接头上，以隔断电流。绝缘的方法是在夹板与钢轨、螺栓之间、螺孔四周及轨端之间用绝缘材料阻隔，绝缘材料常用高强度尼龙；在无缝线路上还采用了胶结绝缘接头，轨缝用胶填满，提高接头的剪切强度。

伸缩接头又称温度调节器，是将接头以尖轨形式连接，它用于轨端伸缩量相当大的处所，或者桥梁结构物上的无缝线路，以减小桥梁结构物与无缝线路的相互作用。

冻结接头是采取构造措施阻止钢轨的伸缩，用于不允许出现轨缝的处所，早期使用高强度螺栓，并在钢轨螺栓孔垫入月牙垫片，但常遇螺栓折断而失败。目前我国无缝线路采用复合式钢轨粘接接头和胶粘冻结接头，取得了较好效果。

减振接头，是指在钢轨接头处线路外侧夹板中间部分，加高至与钢轨头部持平，当车轮通过轨缝时，减振夹板的顶面与钢轨项面同时接触车轮，减振夹板的刚度大，可减小车轮通过轨缝的折角和台阶，减缓车轮的冲击振动，使车轮能平顺过渡，达到减振效果。1

病害成因钢轨接头病害的发生，最根本的原因在于轨道接头存在轨道结构上的不连续和轨面的不平顺，这就导致轮轨之间产生较大的附加动力作用。过大的附加动力作用又促使不连续性和不平顺性的发展和附加动力的增长，同时也就促进了接头病害的发展。另外，养护方法的不当也会促使接头病害产生和发展。2

病害类型1、轨道结构不连续：

钢轨接头的轨缝与钢轨整体相比， 夹板的强度、刚度的不足所造成钢轨接头结构上的薄弱，破坏了轨条在纵向的连续性。接头养护维修工作中也存在削弱接头整体性的现象，如接头螺栓扭矩不足或在运营中出现扭矩下降没有及时复紧，接头轨枕扣件不密靠或扣压力不足，以致产生结构松弛；有的接头在发生低坍现象以后没有及时采取措施，夹板产生下弯或钢轨端部出现硬弯。这些都削弱了钢轨接头的整体性，加大了轨道结构的不连续性。

2、轨面不平顺：

钢轨接头结构上的不平顺主要是接头轨缝。车轮压低钢轨的送轮端时，钢轨的迎轮端有抬高趋势，形成台阶；荷载作用下钢轨接头处的挠曲不是连续曲线，而是折线。轨缝、台阶、折角同时出现都将产生轮轨冲击，从而增大接头处的附加动力。轨缝愈大，台阶愈大，折角愈大，轮轨间的冲击愈大。 试验资料显示这三个因素的作用，钢轨接头处各部位的垂直振动加速度为大腰的2～5倍。

轨面在接头区的不均匀磨耗是轨面不平顺的另一种形式，其发展大致可以分为两个阶段：第一阶段是新钢 轨至轨面出现鞍形磨耗之前，这时的轨道各部件基本上处于正常工作状态，但由于接头结构薄弱，在列车冲击振 动下，接头螺栓松动、道碴磨圆、轨道各部件磨损和出现永久变形造成接头低坍；第二阶段，接头轨面出现不均匀磨耗，即在钢轨淬火硬化区向非淬火区（距轨端100 mm左右）过渡范围内延伸，而在淬火区因轨面硬度大，磨耗小。2

养护及病害防治1、加强轨缝及接头部位零部件的养护

（1）轨缝要始终保持合理的轨缝镇，对于大轨缝和连三瞎缝利用每年3-4月和9-10月的良好气温条件及时进行调整。

（2） 目前使用的高强度接头螺栓，在列车的冲击荷载作用下，易出现松动，扭力矩下降等病害。要定期对螺栓扭矩进行检查和复紧，保持接头螺栓扭力在500N/m以上，以保证足够的接头阻力，提高接头的整体性。

（3） 夹板和接头螺栓涂油，以缓减列车的冲击破坏作用，有利于保持较高的螺栓扭力矩。

（4）做好轨枕、扣件养护和加强道末工作，保证道床有足够的纵、横向用力。使轨枕扣件的安装和养护达到紧、密、靠、正的要求。为此，要经常对扣件进行检查，及时进行扣件的复紧工作，每年人冬和人夏前都要全面进行扣件复紧，以保持足够的扣件扭力矩，接头道床保持饱满，适当增加道床府宽和堆高道床肩部，提高道床捣固质量并进行夯拍等措施。

2、合理起道捣固作业

由于钢轨接头在列车反复冲击荷载作用下，道床应力和操动加速度远远高
于非接头部位，使残余变形积累加剧，因此接头道床应有良好的捣固质量以提高抵抗冲击的能力。接头起道应将轨面抬平然后进行捣固，切忌抬高接头，形成鼓包。抬高接头的做法。会人为地造成轨道不平顺，加大列车冲击力。撼固前，要先拧紧接头螺栓和轨枕扣件螺栓，以加强接头的整体性和防止捣固后空吊板。轨底部位的捣固必须加强，机械捣固应增加轨底部位的搞固时间6-8S。掩固顺序从小腰向接头捣固。促使道碴向接头挤紧，防止高小腰和小腰吊板。

3、整治接头部位的道床：

道床板结和翻浆是道术主要病害。钢轨接头道床板结出现后，不仅承载能力显著降低，而且线路刚度大为提高，减振、隔振性能降低，线路的残余变形及各种病害发展加剧。为此，要充分做好接头道床的养护工作；

(1)接头部位道破应有良好的级配和颗粒形状，对于磨园的道殖要进行更换，以恢复道床的良好弹性。

(2)道床中粉尘较多时，在雨水的作用下。与道碴颗粒可凝为一个整体，极易形成道床板结。从失去弹性，要重点整台，同时对接头处3个轨枕盒的道床进行破底清筛；

(3)保持接头部位道床的均匀饱满，提高接头部位道床抵抗变形的能力，提高线路的稳定性。

4、整修轨面：

轨端不均匀磨耗和掉块，擦伤是钢轨接头在运营中产生的主要病害，能引起机车车辆的巨大附加冲击，使线路变形加剧。并导致接头病害的进一步发展，必须及时进行轨面修理，对轨面进行打磨和焊补。打磨是用砂轮打麝机对接头轨面不均匀磨耗或掉块、剥落等病害进行打磨和整治。对于深度大于4mm轨面的不平顺，要进行钢轨焊补。

5、改善轨下垫层弹性：

轨下弹性垫层经过多年的运营，橡胶垫板会逐步硬化，特别是接头部位的垫板在强大冲击力的作用下，弹性逐步减少。为此，要进行接头综合整治，及时更换接头区4根轨枕的垫板，以恢复轨道结构的良好弹性。接头病害的成因是多方面的，其整也应采取综合整治的方式。只有将多种因素一起考虑，综合安排整修，才能有效控制接头病害的发生和发展。2