第三节　钢轨接头、联结零件及轨缝

一、钢轨接头类型

钢轨接头是线路三大薄弱环节之一。接头处轨面不连续，增加行车阻力达25％之多，造成多种接头病害，加大了线路维修费用的投资。

1.按轨枕支承形式分

钢轨接头类型按轨枕支承形式可分为悬空式和承垫式。

（1）悬空式

悬空式即钢轨接头悬于两根轨枕之间。目前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，如图1-8所示。

（2）承垫式

承垫式即钢轨接头放在轨枕之上。这种形式接头刚度大，捣固困难，只在特殊情况下使用，如图1-9所示。

2.按两股钢轨接头相互位置分

钢轨接头类型按相互位置可分为相对式和相错式。

（1）相对式

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

相错式即两股钢轨接头左、右错开，但相错不能小于3m。这种形式使列车冲击次数增加一倍，而且冲击偏心，增大列车摇摆，易造成三角坑等病害。

3.按钢轨接头性能分

钢轨接头类型按性能可分为普通接头、异型接头、导电接头等。

（1）普通接头

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

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，也可采用变截面的异型轨。正线钢轨异型接头必须使用异型钢轨。

（3）导电接头

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5mm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100mm2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。高强绝缘接头断面示意如图1-10所示。

为了提高无缝线路的整体性和稳定性，增强钢轨接头阻力，改善钢轨的绝缘性能，目前，国内推广使用了钢轨胶接绝缘接头，如图1-11所示。它是由胶接绝缘夹板、轨端绝缘板、高强螺栓、防松螺母和高强度平垫圈组成，通过胶接车间预制成，用铺轨列车运到现场，直接焊接在两根钢轨之间。在现场安装时，需在胶接绝缘夹板与钢轨腹部之间涂抹高强度胶黏剂，使其成为胶接绝缘接头。胶接绝缘夹板由槽形钢板、绝缘槽板及加强型夹板经加温固化而成。

（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，不使用胶黏剂，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（即钢轨伸缩调节器）

用于连接轨端伸缩量很大的普通轨道或温度跨度大于100m的明桥面活动端轨道的钢轨接头。尖轨接头按构造的平面形式不同，可分为斜线型、折线型及曲线型三种。目前使用的主要为曲线型钢轨伸缩调节器，设计的最大伸缩量为1000mm。尖轨接头如图1-12所示。

（8）减振接头

减振接头，又称承越式接头，是指在钢轨接头处线路外侧夹板中间部分加高至钢轨头部持平，当车轮通过轨缝时，减振夹板的顶面与钢轨顶面同时接触车轮，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，达到减振的效果。减振接头如图1-13所示。

二、钢轨接头位置的要求

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3mm，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15mm。

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3m。采用相错式的两曲线之间直线长度短于300m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4.5m，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160km/h。

3.不得有钢轨接头的位置

以下位置不得有钢轨接头。

（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2m范围内。

（3）设有钢轨伸缩调节器的钢梁温度跨度范围内。

（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25m长度标准轨时，可插入一根12.5m长度的标准轨，以调整接头位置；铺设12.5m长度的标准轨时，可更换成一根25m长度的标准轨以调整接头位置。若无法调整，应将其焊接、冻结或胶接。

三、钢轨接头联结零件

接头联结零件包括夹板、螺栓、螺母、垫圈等，它的主要作用是保持两根钢轨的连续性，使钢轨接头前后与完整的钢轨一样，并传递和承受钢轨的挠曲力、横向力，同时满足钢轨热胀冷缩的要求。

1.夹板

夹板的作用是夹紧钢轨，使钢轨轨端不能横向及上下单独移动。每个钢轨接头有左、右两块夹板，通过拧紧螺栓夹紧两端钢轨，要求它有足够的强度和抗冲击能力，并便于拆装和维修。

夹板的型式很多，我国采用斜坡支承双头对称型夹板（简称双头式夹板）。60kg/m钢轨用双头式夹板的型式及尺寸如图1-14所示。

表1-11为常用夹板及其尺寸。

除双头式夹板以外，夹板的类型还有平形夹板、角形夹板、鱼尾形夹板、裙边式夹板及异形夹板等，此处不再一一介绍。

2.螺栓

夹板与钢轨用螺栓来夹紧，高强度螺栓在螺帽上铸有“☉”的标记，遵照国际标准按抗拉强度划分为10.9级和8.8级两种。10.9级有纹部分直径为24mm，8.8级有纹部分直径为24mm和22mm两种。螺母采用10级高强度螺母。

钢轨接头阻止钢轨端部自由伸缩的阻力称为接头阻力。接头阻力是由钢轨与夹板之间的摩擦力产生的，摩擦力越大，接头阻力越大，摩擦力取决于夹板的螺栓孔数、螺栓直径、强度及拧紧程度。一副六孔夹板，使用普通螺栓的接头阻力可达235～265kN，使用高强螺栓时可达292～588kN。要达到这个要求，接头螺栓必须保持紧固状态。接头螺栓扭力矩的标准值按表1-12规定执行。

接头防松紧固件的扭矩标准可参照表1-13执行。

3.垫圈

为防止螺栓松动，需要安装垫圈。垫圈类型应根据确定的轨道类型按表1-14选用。

四、钢轨接头联结零件伤损标准

1.接头夹板

接头夹板伤损达到下列标准，应及时更换。

（1）折断。

（2）中央裂纹（中间两螺栓孔范围内），正线、到发线有裂纹；其他站线平直及异型夹板超过5mm，双头及鱼尾型夹板超过15mm。

（3）其他部位裂纹发展至螺栓孔。

2.接头螺栓及垫圈

接头螺栓及垫圈伤损达到下列标准，应及时更换。

（1）螺栓折断，严重锈蚀，丝扣损坏或杆径磨耗超过3mm不能保持规定的扭力矩。

（2）垫圈折断或失去弹性。

接头螺栓应齐全，作用良好，缺损时应及时补充和更换。普通线路接头螺栓扭矩应达到规定值，并应保持均匀。扭矩不足时，不得低于规定值100N·m以上。

五、预留轨缝计算

普通线路钢轨接头，应根据钢轨长度与钢轨温度预留轨缝。轨缝的标准尺寸按下列公式计算：

式中　a0——更换钢轨或调整轨缝时的预留轨缝（mm）；

α——钢轨线膨胀系数，为0.0118mm/（m·℃）；

L——钢轨长度（m）；

tz——更换钢轨或调整轨缝地区的中间轨温（℃），

其中　Tmax，Tmin——当地历史最高和最低轨温（℃）；

t0——更换钢轨或调整轨缝时的轨温（℃）；

ag——构造轨缝，38kg/m、43kg/m、50kg/m、60kg/m、75kg/m钢轨均采用18mm。

最高、最低轨温差不大于85℃地区，在按上式计算以后，可根据具体情况将轨缝值减小1～2mm。

25m钢轨铺设在当地历史最高、最低轨温差大于100℃的地区应个别设计。

各地区（或区段）采用的最高、最低轨温，由铁路局规定。

【例题】某地区Tmax=60℃，Tmin=-10℃，在轨温为20℃时，调整轨缝，钢轨长度为25m，求预留轨缝a0？

预留轨缝采用10.5mm。

12.5m钢轨地段，更换钢轨或调整轨缝时的轨温不受限制。25m钢轨地段，更换钢轨或调整轨缝时的轨温限制范围为（tz+30℃）～（tz-30℃）；最高、最低轨温差不大于85℃地区，如将轨缝值减小1～2mm，轨温限制范围相应地降低3℃～7℃；特殊情况下，在轨温限制范围以外更换的25m钢轨必须在轨温限制范围以内时调整轨缝。

轨缝应设置均匀，每千米线路轨缝总误差：25m钢轨地段不得大于80mm；12.5m钢轨地段不得大于160mm。绝缘接头轨缝不得小于6mm。最大轨缝不得大于构造轨缝。

六、轨缝调整计算

轨缝的标准尺寸应按照《铁路线路修理规则》规定的公式计算确定，轨缝过大，不仅给列车通过时增加额外的冲击和阻力，加速轨道结构的破坏，而且，在温度降低时，还有可能把夹板螺栓拉弯或剪断。轨缝过小，轨温升高时，就会形成瞎缝，此时，当轨温继续升高，钢轨内部将产生很大的压力，就有可能发生胀轨跑道。

1.调整轨缝的条件

（1）原设置的轨缝不符合每千米线路轨缝总误差的规定。

（2）轨缝严重不均匀。

（3）线路爬行量超过20mm。

（4）轨温在《铁路线路修理规则》规定的更换钢轨或调整轨缝轨温限制范围以内时，出现连续3个及以上瞎缝或轨缝大于构造轨缝。

2.调整轨缝作业要求

（1）不拆开接头调整轨缝，只松动接头螺栓，放行列车时，每个接头至少拧紧4个螺栓（每端2个）。

（2）拆开接头成段调整轨缝。

①拉开空隙不超过50mm，放行列车时，应把拉开的尺寸均匀到其他接头内，每个接头至少拧紧4个螺栓（每端2个）。

②拉开空隙超过50mm，放行列车时（限速），插入短轨头（带轨底），配合使用长孔夹板，并垫短枕，每个接头至少拧紧4个螺栓（一端2个，另一端1个，短轨头上1个）。

③使用短轨头时，拉开的最大空隙不得超过150mm。短轨头（带轨底）的长度分别为50mm、70mm、90mm、110mm、130mm五种。

3.调查轨缝和接头错差

用方尺和楔形轨缝尺，量接头错差和左右股轨缝，记录在轨缝调整计算表中。一般由始点向终点量，以左股为基准，用方尺量右股的接头，向始点错为“+”号，反之为“-”号。

4.轨缝调整计算

【例题】直线地段轨缝调整，实测轨缝、实测直角错差、计划轨缝值见表1-15，调整轨缝时的轨温为45℃，最高轨温为60℃，最低轨温为-10℃，标准轨长12.5m，按要求完成轨缝调整计算。

解：1.计算计划轨缝

2.编制整正轨缝计算表

按照要求编制整正轨缝计算表。

续上表

续上表