气压焊轨车现场施工模式及应用研究
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作者:刘岩
摘 要：在当前钢轨焊接工程中开始广泛应用气压焊轨车，其能够实现焊接一体化工程。铁路工务系统开始推广应用气压焊轨车，然而由于技术人员水平问题以及设备配置问题，极大影响了现场焊轨施工的模式与组织。因此，为了确保焊轨施工安全性，必须深入分析和研究气压焊轨车施工技术工艺，并且探索标准化施工模式，希望能够对今后换轨作业起到参考性价值。
关键词：气压焊轨车 现场施工 模式 应用
中图分类号：U13.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）07（c）-0037-02
2018年初，神维公司准格尔工务机械段购入GPW-1200型气压焊轨机一台，该气压焊轨机是具备钢轨焊接一体化施工功能的焊接设备，焊接接头的强韧性和平顺性比较良好，能够加强焊接质量，能够实现焊接作业机械化水平和自动化水平，可以有效应用到重载铁路换轨施工中，实现线下单元焊、线上锁定焊以及焊复的要求。
1 气压焊轨车现场施工分析
1.1 新建线路连入施工法
对于新建线路来说，需要在线上将单元轨节进行依次焊联。在具体施工期间，采用200～500m单元轨节进行铺设，钢轨焊接主要采用方枕法实现。具体施工流程如下。
第一，抽出轨枕并清理道砟。抽取接头部位前后5根轨枕，将该区域与轨底距离20cm掏空之后作为道砟。
第二，接头焊前处理。将接头周边5m钢轨出槽，实施端磨和除锈处理，之后将钢轨入槽。
第三，钢轨入槽之后需要调整轨缝至2～10cm之间。气压焊轨车的轨缝调整在2～10cm之间。焊轨车就位之后开展现场焊接施工，根据作业流程对钢轨接头进行焊接处理。
第四，在完成焊接之后需要打磨接头，并且做好焊后处理。
第五，恢复接头位置线路，焊轨车达到下组接头位置时，需要重复上述操作，直至完成所有焊接任务。
1.2 新线换铺施工法
在新建线路施工期间采用换铺施工法能够避免损伤新轨道，延长轨道使用寿命。在实际施工期间需要在线下将单元轨节焊联为长钢轨，并将其铺设至线上锁定焊接。使用气压焊轨车施工期间，必须进行线下单元焊和线上锁定焊施工。
2 现有线路换铺施工
2.1 线下单元焊
在开展线下单元焊接施工时，需要将线下短钢轨焊联为长钢轨，在砟肩上实施焊接操作。当前，我国多数铁路局都采用气压焊轨车实施线下单元焊接施工，施工流程相对简易。
2.2 线上锁定焊
第一，垫轨拔弯焊联合整体锁定法。当前我国武汉地区铁路局主要应用此种联合施工技术开展线上锁定焊施工，神维公司准格尔工务机械段换轨队在2018年大準铁路换轨作业时也采用这种方法。
采用此种联合施工技艺时，气压焊轨车主要应用垫轨爬坡联合拔弯措施开展焊接施工，同步进行换轨操作和焊接施工。在完成上述施工内容之后，需要放散应力，并且锁定和恢复线路。
2.3 垫轨拔弯焊联合分段锁定法
2018年下半年，神维公司准格尔工务机械段购入换轨车一台，在2018年大准铁路秋季集中修换轨作业和2019年大准铁路春季集中修换轨作业中，换轨队均采用该施工方法。采用此种施工技术工艺主要是通过垫轨爬坡联合拔弯措施开展焊接施工，使用螺栓在换轨施工与焊接施工之间锁定50m左右线路，隔离两种不同施工内容。通过对锁定焊接区域拔弯量和长度进行优化调整，能够满足焊接区域的轨温要求。
2.4 垫轨拉伸焊联合整体锁定法
2016年，广州铁路局开展了垫轨拉伸焊联合整体锁定施工试验。
通过应用此种组合施工技术开展线上锁定焊施工，气压焊轨车主要是应用垫轨爬坡联合直接拉伸开展焊接施工，同步进行换轨操作和焊接施工。在完成上述施工内容之后，需要放散应力，并且锁定和恢复线路。
由于在施工期间气压焊轨车牵引换轨车辅助平板施工，并且靠停在动端与接头300m距离位置。在施工期间不需要实施分段施工，此时就需要将滚筒垫在动端与接头300m距离位置的钢轨位置，以此降低拉轨阻力。
2.5 不同线上焊施工工艺分析
第一，整体锁定与分段锁定。线上锁定焊施工过程中，必须确保新轨与线路设计的锁定轨温一致，此时能够确保施工后钢轨应力为零。整体锁定法施工必须实施锁定和应力放散。分段锁定施工期间，需要采用尾部拉伸与撞轨方式实施换轨操作。在焊接施工期间，需要对拔弯量进行调整，以此确保设计温度与锁定温度相同。在计算拔弯量时可以采用以下公式：
在上式中，S表示气压焊接接头顶端量;D表示接头调整量;△L表示锁定轨温拉伸量。
第二，拔弯法和直接拉伸法。从焊接施工方式来看，线上锁定焊接施工主要包括直接拉伸法和拔弯法，其中前者在施工期间不进行拔弯处理，直接对钢轨进行拉伸焊接。后者组要是在动端与接头300m距离位置将焊轨进行拔弯处理。在焊接施工中，拔弯法能够简化拉轨阻力，但是在拉轨允许范围内能够应用直接拉伸法。针对拔弯法来说，在工况适宜条件下可以不进行拔弯处理，直接开展焊接施工。
第三，支车法和垫轨法。气压焊轨车在开展线上施工中时，为了确保加热器安全使用效果，需要适当抬高气压焊轨车和钢轨，并且按照不同抬高方式分为支车法和垫轨法。在当前线上锁定施工过程中都推广应用垫轨法施工，主要是由于气压焊轨车支车法施工技术无法有效满足施工要求。因此在实际施工期间需要改进和优化气压焊轨车支腿缺陷问题，并且实施焊复施工。将支车法应用到线上锁定焊施工过程中具备理论可行性。
3 重伤线路焊复施工
3.1 单股焊复施工
第一，倒序联合垫轨法。此种焊复施工方法被应用到某城际铁路试验中，其施工流程如下：（1）备料，检查车组和焊机运行状态。（2）封锁线路之前施工车组运行必须运行至作业区域内。（3）封锁线路之后实施天窗施工。（4）设备仪器就位，卸载新轨。（5）松解施工区域线路扣件和动端扣件。（6）按照预先计算位置开展锯轨处理，将旧轨道挖除之后，埋设新轨道;钢轨除锈并进行端面端铣处理。施工气压焊轨车实施焊接操作，完成焊接之后需要对接头实施打磨和平直度处理。（7）完成所有焊接施工之后需要将气压焊轨车退出工作区域，运行回站。采用倒序联合垫轨法施工工法能够将施工时间控制在3h内。 第二，倒序联合支车法。此种施工工法与倒序联合垫轨法比较类似。其施工流程与倒序联合垫轨法不同之处主要包括以下方面：（1）动端垫枕。使用枕木和起道机将动端钢轨进行抬高处理。（2）支车。将转向架固定，支腿抬升至预设高度，将静端剩余扣件拆除。（3）垫轨。使用枕木和起道机将动端钢轨进行抬高处理，并且将动端端面与静端端面对齐。（4）完成所有焊接施工之后需要将气压焊轨车退出工作区间，运行返回车站。采用倒序联合支车法施工工法能够将施工时间控制在3h内。
第三，对比分析垫轨法和支车法。对于垫轨法来说，在实际施工过程中，需要全部松解静端20m内的扣件，并且应用垫轨装置将钢轨进行抬高处理，确保其与原线路之间存在1%坡度，气压焊轨车爬坡至焊轨高度实施焊接施工。将轨矩拉杆安装在静端，使用垫枕装置将动端钢轨进行抬高处理。垫轨施工过程中，使用Ⅰ型垫轨器安装于静端实施垫轨，该垫轨器底部含有U型道钉栓孔，能够与轨枕螺栓进行固定处理，并且可以利用压板和上螺栓固定钢轨。使用Ⅱ型垫轨器安装于动端实施垫轨。对于支车法来说，在实际施工期间，需要应用气压焊轨车液压支腿抬高气压焊轨车至预设高度，并且使用枕木和起道机将动端钢轨和静端钢轨进行抬高处理。在施工期间，支车支腿会受到侧向力影响，此种影响主要是由于钢轨两侧高度不一致，车体倾斜出现横向力。在退车时会对支腿产生纵向力。原气压焊轨车支腿主要是应用活塞杆设计，受到侧向力影响会损坏活塞杆，降低施工安全性。按照施工现场实际情况，联合理论计算，重新设计液压支腿。显著提升了油缸承载力，还能够改变活塞杆承受侧向力，使其成为钢套筒承受侧向力。将原先球头铰链设计为球形铰支座，以此提升受力合理性。将矩形底板设计为圆盘联合橡胶垫方式，并且将轻型钢垫块设置在支腿下部，以此加强支腿稳定性。
3.2 双股焊复施工
此种施工方法与锁定焊比较相似，在施工期间需要完成4个接头焊接施工，对于施工时间和效率要求比较高。
3.3 机械化焊复设计
在焊复施工期间，由于施工工艺复杂性高，再加上施工时间比较短，会显著提升施工难度。所以此次研究拟采用机械化焊复施工，采用多台气压焊轨车同时进行焊复施工。
在开展具体施工时必须按照以下流程进行：第一，在开工之后，需要将2台气压焊轨车联合挂接在焊复施工车上，并且同时行驶至施工地点。第二，焊复施工车与气压焊轨车分离，并且将气压焊轨车停靠在线路锁定范围内。第三，焊复施工车主要负责松解扣件，锯轨以及替换新轨和旧轨。并且开展端面处理施工。第四，焊复施工车提轨，并且采用支车法进行静端钢轨垫轨处理。第五，在实施焊轨施工时，必须同时进行两侧接头焊接施工。第六，在完成焊接施工之后，需要将钢轨放入到轨槽内，紧固扣件之后恢复线路。
3.4 集中修
此种线路维修方式具备较高的集中化程度和施工效率，因此主要包含以下工作内容：第一，必须按照相关规定铺设和焊接新钢轨，对绝缘接头进行固定处理，根据相关设计锁定轨温和线路，埋设位移观测桩。第二，整修线路，此项内容包含捣固线路，修正扣件以及调整轨距等。集中修施工应用双股插入短轨施工方法焊联新轨道，所以与双股焊复施工技术比较相似，其施工难度在于负责换枕、切轨以及安装钢轨等工序，会延长焊接施工时间。
4 结语
綜上所述，此次研究深入探索了气压焊轨车的施工技术以及施工模式。通过此次研究能够看出，采用气压焊轨车实施铁路线路施工具有显著作用，不仅能够缩短施工周期，还能够提升施工效率和安全质量，因此值得推广应用。
参考文献
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