一种板式无砟轨道轨道板快速更换系统及方法与流程

本发明属于高速铁路板式无砟轨道养护维修技术领域，具体涉及一种板式无砟轨道轨道板快速更换系统及方法。

背景技术：

近年来，高速铁路飞速发展。在我国，高速铁路主要采用无砟轨道结构型式，而板式无砟轨道结构应用最为广泛，建设规模巨大。板式无砟轨道主要有crtsⅰ、ⅱ、ⅲ型等三种轨道结构型式，主要由钢轨、扣件、轨道板、水泥沥青砂浆（或自密实混凝土）充填层、混凝土底座（或支承层）组成。其中，轨道板为厂内预制钢筋混凝土结构，在现场进行安装定位，通过水泥沥青砂浆（或自密实混凝土）充填层和无砟轨道混凝土底座（或支承层）连接，并通过凸形挡台、限位凹槽或纵向连接的方式进行限位。

板式无砟轨道具有平顺性高、稳定性好、使用寿命长、耐久性好、维修工作量少等技术优势。但是，在复杂环境条件及列车荷载作用下，随着服役时间的增长，个别轨道板会出现局部劣化情况，当劣化到一定程度时，需要对个别轨道板进行更换，以确保无砟轨道的安全性、稳定性和长期耐久性。

由于高速铁路运营线路只能在天窗时间开展维修工作，无法采用大型设备，并且天窗时间有限，要对重达数吨的轨道板进行更换，并且还要在同一天窗时间恢复线路，保证线路正常运营，所以轨道板更换技术一直以来都是无砟轨道养护维修工作的一道技术难题。目前，国内外对轨道板更换技术的研究尚处于摸索阶段。在我国，少数无砟轨道养护维修部门采用切断钢轨的方法对劣损轨道板进行更换。这种方法一方面要切断钢轨，然后对钢轨进行焊接，增加了钢轨焊接接头，对原无缝线路钢轨损伤比较大；另一方面，采用的“切轨-焊接-打磨-探伤”工艺比较复杂，耗时较长，换板功效低，并且在天窗点施工风险较大。

针对切断钢轨更换轨道板的弊端，国内外开展了不切割钢轨情况下，天窗时间内对轨道板更换工艺工装的试验研究，但目前还处于试验开发阶段，其中，专利“一种板式无砟轨道轨道板更换装置及更换方法（201310108682.3）”，提供了一种不切断钢轨情况下，板式无砟轨道轨道板更换装置及更换方法，并未涉及新轨道板与原充填层砂浆（或混凝土）的粘结恢复或密贴状态控制技术，且现场安装工装较多，较重，不便于天窗时间施工；而专利“一种地铁换板车及包含该地铁换板车的换板机组（201420251605.3）”所用的设备大型化、复杂化，一旦天窗作业时出现设备故障问题，很难处理，则直接影响线路的正点开通，另外，该专利还不适用于高铁铁路无砟轨道轨道板的更换修复。因此，为根本解决不切断钢轨情况下，天窗时间内板式无砟轨道轨道板的快速更换修复技术难题，系统形成分别适用于crtsⅰ、ⅱ、ⅲ型板式无砟轨道轨道板更换技术，是本领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明针对切断钢轨情况下对轨道板进行更换的弊端，发明了一种适用于天窗时间内实施的、不切断钢轨情况下对伤损轨道板进行更换的方法及工装。该发明施工快捷、实用可靠、成本经济，为在天窗时间内实现对伤损轨道板的更换修复提供了一种快速、便捷、实用、经济的新方法。

本发明采用以下技术方案实现上述目的：

本发明涉及一种无砟轨道轨道板快速更换的系统及方法。所述更换系统包括钢轨顶升装置、轨道板顶升装置、轨道板平移装置、轨道板托盘、轨道板运输设备、轨道板吊装设备。所述更换方法是将所要更换的轨道板上钢轨顶起一定高度，利用跨顶将轨道板顶升，再利用轨道板平移装置将轨道板移出钢轨范围并置于托盘上，采用吊装设备将所要更换轨道板移走，并将新轨道板放置在托盘上，将新轨道板移入原轨道板位置就位，最后恢复轨道板的限位及轨道板与填充层间粘接。

一种无砟轨道轨道板快速更换系统，所述轨道板顶升装置由多功能连接件和机械跨顶组成，多功能连接件利用原轨道板侧面螺栓孔或扣件螺栓孔固定在轨道板上，机械跨顶在轨道板两侧对称布置，每侧各布置2台。

一种无砟轨道轨道板快速更换系统，所述轨道板平移装置由多功能连接件、重载轮和平移轨道组成，重载轮通过多功能连接件固定在轨道板上，在前进方向前端两个重载轮设为转向轮，后端两个重载轮设为定向轮，平移轨道对应重载轮横向布置。

一种无砟轨道轨道板快速更换系统，所述轨道板托盘由四个支架组成，每个支架均设有高度调节装置，托盘尺寸满足无砟轨道两线间界限要求。

一种无砟轨道轨道板快速更换系统，所述多功能连接件利用原轨道板侧面螺栓孔或扣件螺栓孔进行安装，其为轨道板顶升、重载轮固定和轨道板吊装同时利用。

一种无砟轨道轨道板快速更换系统，所述轨道板平移轨道由重载轮导槽、支撑钢板和缓冲橡胶垫板组成，由上至下依次放置重载轮导槽、支撑钢板、缓冲橡胶垫板，缓冲橡胶垫板和无砟轨道水泥沥青砂浆充填层或自密实混凝土充填层接触。

一种无砟轨道轨道板快速更换方法，所述方法包括以下步骤：（1）根据实测轨温和锁定轨温确定松开扣件及顶起钢轨的长度，将需要更换轨道板上方的钢轨顶升30cm～40cm；（2）在轨道板侧面安装多功能连接件；（3）利用跨顶作用在多功能连接件上将轨道板竖直顶起30cm～35cm；（4）将重载轮通过多功能连接件安装在轨道板上；（5）在重载轮的正下方安放平移轨道，同时在两线间搭建轨道板托盘；（6）将轨道板落下，使重载轮就位于平移轨道导槽内，人工将轨道板推出上方钢轨范围，并就位于轨道板托盘上；（7）利用轨道板吊装设备将移出的轨道板吊至轨道平车上，将提前运至现场且安装好重载轮的新轨道板吊至托盘上，人工将其推入原轨道板位置并落于水泥沥青砂浆充填层或自密实混凝土充填层上；（8）对轨道板纵横向位置进行调整，并将钢轨落下；（9）恢复轨道板的限位及轨道板与充填层间粘接；（10）对线路进行精调，开通运营。

一种无砟轨道轨道板快速更换方法，所述根据轨温确定松开扣件及顶起钢轨的长度时，按照钢轨在顶升高度一定的情况下能够承受的最大应力进行计算。

一种无砟轨道轨道板快速更换方法，所述安装多功能连接件时利用轨道板原有的螺栓孔。

一种无砟轨道轨道板快速更换方法，所述顶升轨道板、固定重载轮、吊装轨道板均利用了多功能连接件。

一种无砟轨道轨道板快速更换方法，所述将轨道板移至托盘上前利用托盘的高度调节装置将托盘调平。

附图说明

图1是crtsⅰ型板式无砟轨道轨道板快速更换施工工艺流程图。

图2是典型的轨道板平移示意图。

图3是典型的轨道板移出钢轨范围置于托盘示意图。

图4是crtsⅱ型板式无砟轨道轨道板快速更换施工工艺流程图。

附图标记说明：

1—左线线路中心线；2-1—左线左轨；2-2—左线右轨；3—待更换轨道板；4-1—轨道板左侧多功能连接件；4-2—轨道板右侧多功能连接件；5-1—转向重载轮；5-2—定向重载轮；6—平移轨道；7—水泥沥青砂浆充填层；8—轨道板托盘；9—右线线路中心线。

具体实施方式

以下通过具体实施例介绍本发明的实现和所具有的有益效果，但本发明并不局限于此，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例1提供了一种用于双线直线段crtsⅰ型板式无砟轨道轨道板快速更换系统和方法，其工艺流程见图1，所述更换系统和方法具体包括以下内容：

（1）按照电调命令，进行接触网停电、验电、挂地线，并做好相关防护措施；采用弹墨线、靠尺、钢尺、弦线等对原轨道板的平面及高程位置进行测量和标识，并做好数据记录，主要测量原轨道板和邻近轨道板之间的相对位置，包括水平位置、板间距离、板间高差、凸台间隙具有定位轨道板状态的参数；

（2）拆除需更换轨道板上所有零配件，拆除需抬起钢轨范围内的螺栓及轨距块，将凸台树脂凿除；

（3）实测钢轨温度20℃，并与实际锁定轨温25℃进行比较，松开更换轨道板3前后25米的扣件，将其上方钢轨2-1、2-2顶高30cm，如图2所示，同时，将合适高度的垫块置于轨下，以完全避免钢轨直接滑落等意外发生。待抬轨量达到30cm时，在起道点紧邻处以及按一定间距设置尺寸合适的垫块对抬起后的钢轨予以支撑稳固；

（4）如图2所示，在更换轨道板3两侧原螺栓孔的位置安装多功能连接件4-1、4-2，每侧安装2个多功能连接件，采用跨顶将轨道板3顶起28cm，跨顶对应多功能连接件布置，跨顶支撑点作用在多功能连接件上，通过多功能连接件在轨道板底安装重载轮5-1、5-2，重载轮5-1为转向轮，重载轮5-2为定向轮，同时，在重载轮对应下方放置平移轨道6，平移轨道橡胶垫板紧贴水泥沥青砂浆充填层7放置，在两线间架设轨道板托盘8，通过托盘支架调节装置将托盘8调平，人工将轨道板沿导槽推出上方钢轨范围，置于轨道板托盘8上，如图3所示，利用停放在临线9的吊装设备将更换的轨道板吊于轨道平车上，将提前运输到现场并安装好重载轮的新轨道板放于托盘8上；

（5）对脱粘水泥沥青砂浆充填层7表面进行检查，对残留浮渣进行打磨平整、清理干净；

（6）人工将新轨道板移入至钢轨2-1、2-2下方；

（7）新轨道板按照测量的原轨道板位置进行粗放，采用精调爪对轨道板状态进行调整定位，并对轨道板位置进行复核；

（8）将2-1、2-2钢轨落回原位，将更换轨道板位置及前后已松开的扣件拧紧，同时进行凸台树脂灌注；

（9）根据新轨道板和砂浆充填层的离缝状态，确定是否进行板底注胶，若新轨道板底与原脱粘表面离缝较大，采用注浆机将快硬材料注入填充至新轨道板与原脱粘层间隙，注浆材料迅速固化，实现对新轨道板固定；

（10）对换板地段前后轨道状态进行全面测量，对线型进行分析，根据分析结果进行轨道微调，确保线路平顺性满足列车开通条件；

（11）拆除供电地线，对轨道结构、几何尺寸进行全面检查，清理现场，将工具全部撤出线路，然后开通线路；

（12）线路开通后，采用无线传输对换板区段的列车运行稳定性指标、轨道结构部件受力、轨道结构的稳定性指标、轨道刚度指标、轨道结构部件与基础振动加速度进行实时监控。若有异常，及时报告与处理。

实施例2

本发明实施例2提供了一种用于双线直线段crtsⅱ型板式无砟轨道轨道板快速更换系统和方法，其工艺流程见图4，所述更换系统和方法具体包括以下内容：

（1）在要更换的轨道板3（图2所示）两侧相邻轨道板上进行植筋锚固，凿除两端宽窄接缝混凝土，并将两端张拉锁解锁；

（2）按照电调命令，进行接触网停电、验电、挂地线，并做好相关防护措施；采用弹墨线、靠尺、钢尺、弦线等对原轨道板的平面及高程位置进行测量和标识，并做好数据记录，主要测量原轨道板和邻近轨道板之间的相对位置，包括水平位置、板间距离、板间高差具有定位轨道板状态的参数；

（3）拆除所要更换轨道板上所有零配件，拆除需抬起钢轨范围内的螺栓及轨距块；

（4）实测钢轨温度18℃，并与实际锁定轨温28℃进行比较，松开更换轨道板前后30米的扣件，将其上方钢轨2-1、2-2顶高30cm，如图2所示，同时，将合适高度的垫块置于轨下，以完全避免钢轨直接滑落等意外发生。待抬轨量达到30cm时，在起道点紧邻处以及按一定间距设置尺寸合适的垫块对抬起后的钢轨予以支撑稳固；

（5）如图2所示，通过轨道板3扣件螺栓孔安装多功能连接件4-1、4-2，每侧安装2个多功能连接件，采用跨顶将轨道板3顶起25cm，跨顶对应多功能连接件布置，跨顶支撑点作用在多功能连接件上，通过多功能连接件在轨道板底安装重载轮5-1、5-2，重载轮5-1为转向轮，重载轮5-2为定向轮，同时，在重载轮对应下方放置平移轨道6，平移轨道橡胶垫板紧贴水泥沥青砂浆充填层7放置，在两线间架设轨道板托盘8，通过托盘支架调节装置将托盘8调平，人工将轨道板沿导槽推出上方钢轨范围，置于轨道板托盘8上，如图3所示，利用停放在临线9的吊装设备将更换的轨道板吊于轨道平车上，将提前运输到现场并安装好重载轮的新轨道板放于托盘8上；

（6）对脱粘水泥沥青砂浆充填层7表面进行检查，对残留浮渣进行打磨平整、清理干净；

（7）人工将新轨道板移入至钢轨2-1、2-2下方；

（8）新轨道板按照测量的原轨道板位置进行粗放，采用精调爪对轨道板状态进行调整定位，并对轨道板位置进行复核；

（9）将2-1、2-2钢轨落回原位，将更换轨道板位置及前后已松开的扣件拧紧，同时进行两端宽窄接缝的浇筑；

（10）根据新轨道板和砂浆充填层的离缝状态，确定是否进行板底注胶，若新轨道板底与原脱粘表面离缝较大，采用注浆机将快硬材料注入填充至新轨道板与原脱粘层间隙，注浆材料迅速固化，实现对新轨道板固定；

（11）对换板地段前后轨道状态进行全面测量，对线型进行分析，根据分析结果进行轨道微调，确保线路平顺性满足列车开通条件；

（12）拆除供电地线，对轨道结构、几何尺寸进行全面检查，清理现场，将工具全部撤出线路，然后开通线路；

（13）线路开通后，采用无线传输对换板区段的列车运行稳定性指标、轨道结构部件受力、轨道结构的稳定性指标、轨道刚度指标、轨道结构部件与基础振动加速度进行实时监控。若有异常，及时报告与处理。