胶接绝缘接头是将绝缘材料与钢轨配件粘成一个整体,减少机车对接头的冲击,增加了线路的连续性和稳定性,从而改善了轨道电路状况,提高了钢轨绝缘的可靠性。尤其是无缝线路地段采用取消缓冲区的铺设方法,大量消除了线路上的接头。因此接头维修的工料费大大降低,同时也节省了绝缘材料的消耗与更换费用。但是,如果养护不当或不及时,极易造成钢轨伤损和绝缘病害。以我段为例,在1998年前后,陆续铺设了254个胶结绝缘接头,但由于钢轨伤损和绝缘病害已更换了近10个。这些伤损和病害种类虽不尽相同,但都与胶接绝缘的加工质量和线路质量有着千丝万缕的关系。
1扣件联电
1.1 原因分析
普通绝缘接头的钢轨、夹板、螺栓间相互不通,而胶接绝缘钢轨的接头夹板和螺栓是导通的,个别工厂在出厂检验绝缘时只检验钢轨与钢轨间的绝缘性能,不检验钢轨与夹板的绝缘性能,使得个别胶接绝缘钢轨的一端与夹板导通,减小了安全系数。又由于胶接绝缘接头的断面比普通绝缘接头要宽得多,而设计中如果对绝缘接头未采用专门扣件,使得绝缘接头极易导通。
1.2 整治措施
如果胶接绝缘接头用在型弹条上,极易造成弹条或轨距挡板与夹板接触而造成联电。因此,如果在扣件与夹板之间加垫一块绝缘缓冲垫板,可防止联电的发生,绝缘缓冲垫板可用软塑料或橡胶制成,尺寸为40mm×110mm×2mm。
ω型弹条采用了特别设计的轨距块和接头扣件,如果按标准使用,一般不会出现扣件联电现象。
2 钢轨伤损
2.1 原因分析
钢轨伤损主要有螺孔裂纹和轨端肥边。螺孔裂纹伤损除与工厂加工质量有关外,还与现场养护质量有关。比如接头空吊、枕木间隔超标等病害,极易造成受力不均而产生螺孔裂纹,而轨端肥边大都是处理不及时,从而造成联电。
2.2 整治措施
(1)如果胶接绝缘钢轨接头使用状态良好,而只是在轨缝处出现钢轨肥边时,应及时细心剔除,不可在两轨端部锯口,以免增加接头冲击力。同时,在制作过程中也应对轨端进行倒棱,倒棱尺寸为1~2mm,倒角为45°。
(2)工厂在制作中对螺孔应倒棱,倒棱尺寸为0.5~2mm,倒角为45°,避免产生毛刺,造成应力集中而产生螺孔裂纹,从而发生突发性断轨。
(3)粘接端的端面垂直度不应超过0.15mm,两轨端贴合面轨头高度、轨腰厚度相差不应超过0.3mm,轨头侧面(工作边)不应超过±0.3mm。为满足上述要求,最好利用1根新轨的同一锯口进行胶接。
3 绝缘端片压溃
3.1 原因分析
在动应力作用下,钢轨端部和夹板所承受的应力比钢轨大。常出现垂直及水平方向的弯曲,甚至扭曲,使钢轨、夹板、绝缘板不密贴,存在间隙,绝缘板外露受到磨损,尤其接头挠曲出现折角时更为严重。
如果接头捣固不良,下沉大,折角就越大,不仅绝缘板容易破损,轨端绝缘片也因受到挤压,而导致头部压溃或层间剥离。如果接头两端的钢轨与轨枕承力点的距离不等,会造成接头两端的钢轨受力不均,也会导致头部压溃或层间剥离。
3.2 整治措施
(1)用方枕器把轨枕调整到最佳承力位置。经现
场采集的大量数据分析得出的结果,其最佳承力位置为:将轨枕分别设在绝缘两端的第2与第3根接头螺栓的中间。
(2)对胶接绝缘接头前后4根轨枕要消灭失效。轨下垫层采用14mm的圆柱型高弹性橡胶垫板。轨枕间隔要符合标准,平时要加强捣固,及时消灭暗坑,保持胶接绝缘轨范围内的平顺。
(3)在消灭了病害的根源之后,对端片已压溃的部分,应实施修补,修补有以下2种方法。
1）镶嵌法(适合压溃深度大于10mm处所)用无齿锯或角向磨光机除去轨头部位的残余端片并将两端钢轨磨平;按轨头尺寸及轨缝宽度准备好绝缘端片;在轨端及绝缘端片表面涂匀粘接用工具胶;将绝缘端片嵌入两轨头之间粘牢,如有剩余空隙应用工具胶填满。
2）填充法(适用压溃深度小于10mm的处所)用竹片及毛刷清理压溃位置的污垢;用鼓风机将污垢吹净;用速凝绝缘填充缺损空间,将其修补平整。
4 轨缝拉大
4.1 伤损原因
由于胶接绝缘大都用在无缝线路上,无缝钢轨要承受巨大的温度力。钢轨每年承受温度力大都是压应力,钢轨处于受压状态,只有在气温很低的冬季才受拉,这就是胶接绝缘破坏经常出现在冬季的原因。
4.2 整治措施
(1)胶接绝缘钢轨在出厂前的力学性能检验要严格把关,其中60kg/m钢轨轴向压力要大于1990kN,冷弯破坏荷载要大于760kN,疲劳荷载在脉冲荷载50~330kN作用下次数不得小于2×106次才能算合格。
(2)胶接绝缘前后的扣件一定要拧紧,尤其是在冬季。如果扣件不紧,极易造成轨缝拉大,胶接绝缘失效。如果在胶接绝缘两端装上防爬器,可减少胶接绝缘在冬季所受的拉应力。
(3)一旦轨缝有拉大迹象(比如有1~2mm的间隙),意味着胶接层内应力重新分配。一般情况下,尚不致于立即引起电路故障,为了防止轨缝扩展,要拧紧接头螺栓,同时拧紧前后50m范围内扣件,必要时在接头两端的线路上安装防爬器,同时要着手准备更换。
(4)若轨缝拉开较大,胶层在钢轨同夹板因长时间的磨损引起电阻值下降,不能满足要求时应立即更换。
(5)胶接绝缘接头在长期弯曲疲劳荷载作用下,其最终破坏往往出现在轨缝下部,为提高接头的耐久性,可在轨底粘贴绝缘底板以分散轨缝下部的集中应力。
5 电阻下降
5.1 原因分析
(1)绝缘材料的破损与线路通过运量的大小有关,运量愈大,破损愈大。
(2)胶接接头长期在室外自然气候条件下使用,受到日光、大气、雨雪等因素的侵蚀作用,其中水是最基本的因素,因为水能够渗入几乎所有的高分子化合物,胶接绝缘也不例外。
5.2 整治措施
(1)电务部门为保证胶接绝缘的正常使用,应经常对胶接绝缘进行性能检测。在干燥状态下用500V兆欧表测量,电阻应大于等于10M;在潮湿状态下,在端板处浇水5000mL,用万能表测量电阻应大于等于1000。
(2)尽量选择耐水性及不易被水降解和吸水率小的固化胶粘剂,同时胶粘剂还要具有较好的抵抗裂缝增长的能力。
(3)把暴露在外面的胶缝,涂上一层与胶粘剂相匹配的防护胶或防护漆,以改善防水性能。
(4)尽量避免在潮湿环境下进行胶接作业,严格控制胶接面受潮。对喷砂用的压缩空气应滤油,使其干燥不含水分和油脂。擦拭胶结面时,一定要等溶剂中的水分发挥完毕再进行组装作业。
(5)工厂在制作胶接绝缘前应对钢轨与夹板的胶接表面进行去污、除锈处理。
6 几点建议
胶接绝缘接头由于整体性能强,连续性好,不仅改善了旅客乘车的舒适度,更重要的是提高了运输效率,为高速、重载行车奠定了基础。但如果出现伤损,更换时费用大于普通绝缘接头更换时的费用,因此,要加强养护,以尽量延长其使用寿命。
(1)胶接绝缘接头的轨枕要求良好无失效、无空吊,轨枕扣件能牢固地扣紧钢轨,避免扣件与绝缘接头螺栓接触。道碴要丰满、坚实,防止线路爬行。及时清除接头的杂物,接头处排水要畅通,枕木盒内道床顶面应低于轨枕顶面20~30mm。平时要加强捣固,发现暗坑要及时找平,以减少列车通过接头时的附加应力。
(2)胶接绝缘接头轨端出现肥边、波磨、鞍磨,应本着治早、治小的原则及时处理。
(3)胶接绝缘接头在制作中,应从原材料质量、制作工艺等各方面严格把关,以避免由于制作上的原因造成伤损而提前下道。
( 4) 胶接绝缘接头在铺设时应尽量避免铺设在曲线上, 因为当曲线出现10mm 左右的侧磨, 如胶接绝缘
出现伤损需要更换时, 会出现由于接头侧磨产生错牙不得不更换整个曲线的做法, 这样往往得不偿失。
文章来源：
出处: 铁道标准设计 ,2002年03期
作者:《胶结绝缘钢轨伤损和绝缘病害的整治》 徐小龙( 南京铁路分局南京工务段 江苏南京 210011)
