无缝线路

无缝线路

评估员黄红梅

1 2 3 4无缝线路概述

无缝线路温度力计算无缝线路纵向阻力无缝线路温度力分布无缝线路稳定性

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无缝线路温度力计算无缝线路纵向阻力无缝线路温度力分布无缝线路稳定性

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1. 无缝线路

无缝线路就是把若干根标准长度的钢轨焊接成为1000-2000m而铺设的铁路线路。

通常是在焊轨厂将无孔标准轨焊接成200-500m的轨条，再运到现场就地焊接后铺设。

2.无缝线路发展历程

随着无缝线路一系列理论和技术问题的解决，无缝线路于五十年代得以迅速发展。德国是无缝线路发展最早的国家，1926年就开始试铺，到50年代，已将无缝线路作为国家的标准线路。到60年代已开始试验把无缝线路和道岔焊连在一起，至今大部分道岔已焊成无缝道岔。美国虽然从30年代开始铺设无缝线路，但进展较缓慢，直到70年代才得以迅速发展，以年平均铺设7590km的速度增长，最多时年铺设达到1万km。到1979年底无缝线路已超过12万km，是目前全世界铺设无缝线路最多的国家。

日本于50年开始铺设无缝线路，现已铺设5000余km。近年来日本在新干线上采用了一次性铺设无缝线路技术。

前苏联由于大部分地区温度变化幅度较大，对无缝线路的发展有所影响，直到1956年才正式开始铺设。近十年发展较快，无缝线路已达5000余公里。

我国无缝线路从1957年开始试铺，开始时采用电弧焊法，分别在北京、上海各试铺了1km，以后逐步扩大。后来在工厂采用气压焊或接触焊将钢轨焊成250～500m的长轨条，然后运至铺设地点在现场用铝热焊或小型气压焊将其焊连成设计长度。一般情况下，一段无缝线路长度为1000～2000m。每段之间铺设2～4根调节轨，接头采用高强度螺栓连接。

至2003年底，世界各国的无缝线路铺设里程如下表所示。

国别最大轨温幅度（℃）无缝线路总长（km）占营业线比例（%）备注

美国94.411620043.2全世界铺设无缝线路最多的国家

俄罗斯1193990032.2轨温变化幅度最大的国家

德国907600096无缝线路发展最早和最快的国家中国1023988045.0

法国702245764.8

日本701271629不含新干线

3.无缝线路的基本特点及分类

(1)特点

与普通线路相比，无缝线路在其长钢轨段内消灭了轨缝，从而消除了车轮对钢轨接头的冲击，使得列车运行平稳，旅客舒适，延长了线路设备和机车车辆的使用寿命，减少了线路养护维修工作量，并能适应高速行车的要求，是轨道现代化的发展方向。

(2）分类

根据处理钢轨内部温度应力方式的不同，可分为：

温度应力式和放散温度应力式

是由一根焊接长钢轨及其两端2～4

根标准轨组成，并采用普通接头的形式。

温度应力式无缝线路

放散温度应力式无缝线路，又分为自动放散式和定期放散式两种，适用于年轨温差较大的地区。

采用伸缩接头的放散温度应力式无缝线路

2)根据钢轨铺设长度划分为：

普通无缝线路

全区间无缝线路

跨区间无缝线路

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目录

当轨温变化时，钢轨要发生伸缩，但由于有约束作用，不能自由伸缩，在钢轨内部要产生很大的轴向温度力。

t

l l ∆⋅⋅=∆α1.温度力的计算

一根长度为可自由伸缩的钢轨，当轨温变化Δt ℃时，其伸缩量为：

如果钢轨两端完全被固定，不能随轨温变化而自由伸缩，则将在钢轨内部产生温度应力。根据虎克定律，温度应力σt 为：

t E l

l E E t t ∆⋅⋅=∆=⋅=αεσ

(N)

式中α-钢轨的线膨胀系数，取0.0118mm/m·℃；

l -钢轨长度，m ；

E -钢的弹性模量，E ＝2.1×l05MPa ；

将E,α之值代入上式，则温度应力为：

(MPa)

一根钢轨所受的温度力P t 为：式中F-钢轨截面积（mm 2）；F

t F P t t ⋅∆=⋅=502.σt t t ∆=∆⨯⨯⨯=-5021081110126

5...σ

由以上无缝线路温度应力和温度应力的计算公式得知：

1．在两端固定的钢轨中所产生的温度力，仅与轨温变化幅度有关，而与钢轨本身长度无关。因此，从理论上讲，钢轨可焊成任意长，且对轨内温度力没有影响。控制温度力大小的关键是如何控制轨温化幅度。

2．对于不同类型的钢轨，同一轨温变化幅度产生的温度力大小不同。对于75、60、50kg/m 钢轨，如轨温变化1℃所产生的温度力分别为23.6、19.2、16.3kN 。

3．无缝线路钢轨伸长量与轨温变化幅度和轨长有关，与钢轨断面积无关。

F

t F P t t ⋅∆=⋅=502.σ

：

铺设无缝线路的关键是设法克服长钢轨因轨温变化而产生的温度力问题。

为此，无缝线路上长钢轨的两端是用钢轨联结零件和防爬设备加以强制性固定的，其他部分也是采用强度大的中间联结零件和防爬设备使之紧扣于钢筋混凝土轨枕之上，称为锁定线路。

中间轨温：最高轨温和最低轨温的平均值，最大轨温差是最大轨温和最低轨温之差。

锁定轨温：又称零应力轨温。设计、施工、运营情况不同，运用锁定轨温的概念不同。

设计锁定轨温：设计确定的锁定轨温。

施工锁定轨温：施工确定的锁定轨温。

实际锁定轨温：无缝线路在运营过程中处于零应力状态时的轨温。