钢轨接头是指按接头联结的用途及工作性能分为以下几种:普通接头,是最基本的一种,由两根定长钢轨用夹板等零件连接成连续的轨线,两轨端间设置8〜10mm的轨缝,供钢轨热胀冷缩。因轨缝存在,车辆通过时产生周期性的冲击,造成接头区钢轨和道床的破坏,如钢轨端部打塌,剥离,鞍形磨耗,道床下沉,坍塌和板结等。为此在繁忙干线上已被焊接接头代替。异形接头,用于联结两种不同断面高度的钢轨。传电接头,用于自动闭塞及电气化地段,供电流回路之用。绝缘接头,用于自动闭塞分区两端的钢轨接头上,隔断电流,防止漏电。冻结接头,用于阻止钢轨伸缩。胶接接头,用高强度胶接剂,涂于轨端及夹板与钢轨接触面,将钢轨与夹板胶合成整体,并能起绝缘作用。⑦伸缩接头,亦称温度调节器,用于轨端伸缩量大的轨道,跨度大于100m的桥上轨道和大桥上的无缝线路伸缩区。
分类
1.按轨枕支承形式分
(1)悬空式:即钢轨接头悬于两根轨枕之间。我国铁路上均采用这种接头形式。它受力条件好,结构简单,便于维修。
(2)承垫式:即钢轨接头放在轨枕之上。这种形式的接头刚度大,捣固困难,只在特殊情况下使用。
2.按两股钢轨接头相互位置分
(1)相对式:即两股钢轨的接头左右相对。它的优点是列车运行比较平稳,两股钢轨受力均匀。我国铁路广泛采用悬空相对式钢轨接头。
(2)相错式:即两股钢轨接头左、右错开,但相错不能小于3 m。这种形式使列车冲击次数增加一倍,而且冲击偏心,会增大列车摇摆,易造成三角坑等病害。
3.按钢轨接头性能分
(1)普通接头:即标准钢轨或非标准钢轨铺设时两根钢轨的联结接头,使用夹板和螺栓进行联结。
(2)异型接头:即不同类型钢轨相互联结的接头。为使不同钢轨顶面及头部内侧相吻合,
使用相应的异形夹板和异形垫板联结。正线钢轨异型接头必须使用异型钢轨。
(3)导电接头:供传导轨道电流或作为牵引电流回路之用的接头,用于自动闭塞区段及电力牵引地段。轨间传导联结装置用两根直径5 mm的镀锌铁丝,插于两轨端轨腰的圆孔内组成——塞钉式;或用一条断面100 mm2左右的钢丝索焊接于钢轨头部的钢套中组成——焊接式。
(4)绝缘接头:在自动闭塞区段上,相邻闭塞分区两端钢轨接头处设绝缘接头,以保证轨道电路不能从一个闭塞分区传到另一闭塞分区。一般绝缘接头是用尼龙轨头片、尼龙夹板和尼龙螺栓套把钢轨、夹板和螺栓隔开,阻止电流通过,起到绝缘作用。
(5)焊接接头:用电阻焊、小型气压焊或铝热焊的方法将钢轨焊接形成的接头,多用于无缝线路。
(6)冻结接头:这种接头是用提高摩擦阻力的方法实现的冻结钢轨接头。其特点是:它不改变现行接头的结构,不使用胶粘剂,也不使用附加机械零件,接头阻力高,足以在大多数地区的铁路轨道上冻结钢轨接头。
(7)尖轨接头(即温度调节器):用于连接轨端伸缩量很大的普通轨道或温度跨度大于100 m的明桥面活动端轨道的钢轨接头。尖轨接头按构造平面形式的不同,可分为斜线型、折线型及曲线型三种。
位置要求
1.钢轨接头相错
线路两股钢轨接头,一般应采用相对式。曲线地段外股应使用标准长度钢轨,内股应使用厂制缩短轨调整钢轨接头位置。剩余少量相错量,应利用钢轨长度误差量在曲线内(有困难时可在直线上)调整。直线地段应按钢轨误差量配对使用。在每节轨上相差量一般应不大于3 mm,并应前后、左右抵消。在两股钢轨上,累计相差量最大不得大于15 mm。铺设非标准长度钢轨或再用轨,无厂制缩短轨时,钢轨接头可采用相错式,其相错量不得小于3 m。采用相错式接头的两曲线之间直线长度短于300 m时,该直线段亦可采用相错式。采用相错式时个别插入的短轨,宜铺设在曲线两端的直线上,在困难条件下可铺设在曲线内股。
2.线路上插入个别短轨规定
线路上个别插入短轨,在正线上不得短于6m,在站线上不得短于4.5 m,并不得连续插入两根及以上。个别插入短轨线路的允许速度不得大于160 km.h。
3.不得有钢轨接头的位置
(1)明桥面小桥的全桥范围内;
(2)钢梁端部,拱桥温度伸缩缝和拱顶等处前后各2 m范围内;
(3)设有温度调节器的钢梁的温度跨度范围内;
(4)钢梁的横梁顶上;
(5)平交道口铺面范围内。
钢轨接头若恰在上列位置并铺设25 m长度标准轨时,可插入一根12.5 m长度的标准轨,以调整接头位置;铺设12.5 m长度的标准轨时,可更换成一根25 m长度的标准轨以调整接头位置,也可挤严轨缝后将接头用高强螺栓拧紧冻结或焊接。困难时,才准予插入个别短轨来调整接头位置。
联结零件
(一)钢轨夹板
夹板的作用是夹紧钢轨。我国标准钢轨使用的夹板均为双头式,适用于60 kg/m
钢轨以及各种类型的钢轨。
夹板圆形螺栓孔直径比螺栓直径略大,长圆形螺栓孔的长径较螺栓头下突出部分的长径略大。依靠钢轨螺栓孔直径与螺栓直径之差,以及夹板圆形螺栓孔直径与螺栓直径之差,就可以使钢轨在预留轨缝值范围内随轨温变化而伸缩。
(二)接头螺栓
螺栓应使钢轨和夹板连接牢固可靠,贴合紧密,但又必须保证在钢轨温度变化时,使夹板能在纵向有一定的移动位置。螺栓的直径越大,固紧力越强,但加大螺栓直径,必然要加大钢轨及夹板上的螺栓孔径,从而削弱钢轨与夹板的强度。因此,螺栓宜用高碳钢制造和热处理的高强度螺栓。
(三)轨缝
我国有缝普通线路为适应钢轨热胀冷缩的需要,在钢轨接头处一般要留有轨缝。轨缝不应太小,以免在高温度时钢轨伸长而无伸长余地时发生胀轨跑道或拉弯、拉断螺栓,但也不宜过大,以免在低温时钢轨收缩拉弯、拉断螺栓。因此铺设钢轨时要有预留轨缝。
常见病害
1.淬火钢轨端部的鞍形磨耗
磨耗深度一般为2.5~6mm,长度一般为200~300mm,在铺设混凝土枕的地段比较明显。发展也较快。
2.低接头(或打塌)
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
主要是淬火区钢轨顶面剥落、掉块和螺栓孔裂纹。这类病害多数发生在淬火层分界处和轨端,以曲线上多见。
4.夹板弯曲或断裂
主要是顶部中央出现细小裂纹,以后逐渐扩大。
5.混凝土枕破裂
主要发生在轨下断面。
6.道床结硬、溜坍和翻浆冒泥
前者主要发生在铺设混凝土枕并有鞍形磨耗的地段。