在铁路竣工之后,需要持续不断地维护以保持其运转状况良好。在美国对此很大程度上使用机械化设备。
轨道上的设备,例如Jordan扩张器和铲,以及脱离轨道的设备,例如推土机、铲、索铲挖土机。专用的履带式挖沟机可以用于开沟;侧卸运土车可以用来从路堑的沟中运输材料用于路堤的堤岸加宽;化学除草剂或轨道燃烧器可以用来保持道碴断面植被的清除。化学除草剂和除杂木剂或者电动割草机或切割机可以用于控制铁路用地上不合需要的野草和杂木;道碴清理设备可用于清理轨枕之间、道碴路肩上以及轨枕之下的道碴。
1轨道维护
轨道结构的维护包括:轨枕更新,轨道螺栓的周期性上紧,抬升轨道以修正表面和横向水准的变化,衬砌轨道以校正定线的偏差以及添加道碴并打磨道碴断面。
无缝钢轨的使用增大了在很热的天气下钢轨鼓出以及在很冷的天气下钢轨撕开的可能性。对在3年多的时间内发生在一条主要铁路上的大量钢轨鼓出的研究表明:钢轨鼓出的主要原因是道碴不足,在轨枕更新期间扰动了枕基或导轨面,以及不合理的钢轨铺设或相应于温度的调整。钢轨鼓出更可能发生在春天下午的热风期间。与直线轨道相比,它们也更可能出现在曲线上,并且出现的概率随着曲率的增大而增大。
由钢轨鼓出引起的脱轨可以通过维持一个完整的道碴断面而最小化,注意不能在很热的天气中扰动钢轨,并且要在热风初期的头几天的下午检查轨道。另外,在观察到轨道鼓出或即将鼓出时应采取适当的措施或通过发布缓行命令或通过进行线路加固或对钢轨进行应力消除来解决。(AAR研究和试验处报告R—454,《对防止轨道鼓出的铁路养护实践的一个研究》,美国铁路协会,50F街,纽约,华盛顿.DC20001。)
用线放样是校验曲线定线的一种便利和满意的方法。这可以手动完成,或者使用基于一些捣棒/衬垫工具的自动装置。手动工艺要求外侧钢轨标记在15.5ft或31ft的测点中,然后在每个测点量测62ft的标线或弦的中点坐标,以英寸计的中点坐标指示了在该测点的弯曲度。可以基于中点坐标进行计算以确定为获得均匀曲线而必要的轨道移动量。自动装置将记录测量并将计算的移动量直接转到撬棍上。自动装置将形成均匀光滑的曲线,但是曲线可能不在指定的弯曲度上。
2钢轨使用期限
这通常用在轨道必须更换之前所运载交通的百万总吨数来表示。总吨数等于机车和车厢以及它们的装载的总重量,以短吨(20001b)计。
钢轨使用期限由许多因素决定:
(1)钢轨的大校较重型的截面,如140RE、136RE和132RE,在同等运行条件下,将比轻型截面如100RE、115RE和119RE有更长的轨道使用年限。
(2)曲率。一般而言,在曲线上的钢轨的使用期限不如在直线轨道上长。曲线越锐,钢轨的使用期限越短。曲线外轨上适当的润滑作用将大大延长钢轨的使用期限。
(3)轮重。在100t车厢下的轨道的使用期限略微小于在70t车厢下,但是比在125t车厢下较长。来自较重车厢轮重的接触压力增大了外轨内侧上的摩擦并且在曲线内轨的轨头和侧面的塑性流动比轮重的增加更块。而且,来自较重车厢的轮载引起钢轨失效数目不成比例地增大(《125t和100t车厢下钢轨性能的对比》,D.H.Stone,AREA论文集,第81卷,p.576。)
(4)无缝钢轨(CWR)。这对直线轨道上钢轨的使用期限形成一个明显的改善。使用有接缝钢轨,决定钢轨使用期限的主要因素是鱼尾板安装面的磨损和在钢轨接头处的导轨末端猛击。使用CWR,没有钢轨接头,仅有车间或现场的对接焊缝,除非在绝缘接头处(相对较少的绝缘接头现在通常在连接板之内是胶合的以防止导轨末端的移动)。在直线轨道和轻微的曲线(10或之下)上的CWR钢轨的使用年限由使用中的和探测到的钢轨破损的数目来确定。破损大部分是在轨头内的横向扩展裂缝,其在频率方面随着车轮加载的累积数目而增加。在某些点,这样的破损发生的频率使得更换钢轨比切割破损或者探测到缺陷并焊接一段长度的修理钢轨更经济。
(5)冶金术。大部分铁路在非常锐的曲线上使用合金或热处理钢轨,这降低了外轨上侧面磨损的速度以及在内轨的顶部和侧面的塑性流动,因此显著地延长了轨道的使用期限。
(6)对继电器钢轨的需要。这可能是钢轨使用期限中的一个因素。如果因为曲线、支线、车场或工业轨道上的继电器需要这种钢轨,尽管它可能具有更长的使用期限,有接缝的钢轨或CWR可能被移除。
(7)起皱。尽管碾压列车经常用于校正钢轨表面状况,除非它变得过分差时不需要,但起皱在钢轨使用期限中可能还是一个因素。
(8)有效基金。基金对购买和铺设新钢轨的有效性在钢轨的使用期限方面是一个实际的考虑因素。如果基金缺乏,钢轨使用期限可能延长至超过最经济的使用年限。
轨道润滑器减少了外轨的凸缘磨损以及曲线对列车运动的阻力。该装置固定到曲线处的钢轨上以对经过的每个车轮轮缘涂以润滑剂。一般地,轨道润滑器是由一个装有适当类型油脂的储存器、一个涂抹器和一个柱塞组成,柱塞被每个经过的车轮激活以抽吸少量油脂到涂抹器中。涂抹器是一个钢构件,几英尺长,靠着钢轨的内侧安置,并含有小孔,通过小孔其中的油脂被抽吸以接触车轮轮缘。可用的润滑器有几种类型,应当遵循厂商关于定位和润滑剂类型的说明。
一些润滑器被设计用于公铁两用或履带式车辆。当钢轨非常干燥时,这种方法允许应用在任何位置,而不只是固定点。使用任一种方法,应当谨慎以最小化润滑剂在钢轨顶部堆积的几率,在此它可能引起机车牵引的降低。
3钢轨缺陷
钢轨缺陷检测在铁路的安全运行中是重要的一点。钢轨缺陷在使用中形成,分类为横向裂纹、复合裂纹、细部断裂、发动机灼伤断裂、轨头平裂、轨头垂直开裂、压陷轨头、滚边钢轨、劈开的轨腰、轨头和轨腰分离、螺栓孔裂缝、轨底破裂、钢轨焊接损伤或有缺陷和损坏的钢轨。不过,因为在钢轨设计、制造和养护实践中的改进,形成的钢轨缺陷的数目非常地少。确实形成的大部分钢轨缺陷位于连接板区域的轨头或轨腰。钢轨缺陷检测设备适用于通常能够被检测到的缺陷,它使得在使用中的破坏发生之前移除有缺陷的钢轨变成可能,另见第1节。
钢轨缺陷探测器车辆是可用到的,它以6~15mi/h的测试速度越过轨道。通过使用电磁力或超声波,在车上的设备能够定位轨头上的内部缺陷。超声波设备用于检测轨腰内的缺陷,特别是在钢轨接头处,在平交道口内和其他铺砌区域,以及在辙叉内。在美国,干线上的大部分钢轨用探测器每年测试一次或更频繁。
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