无缝线路

无缝线路

施工工艺及特点

将轨端不钻孔、不淬火的25m长标准钢轨，在基地工厂用气压焊或接触焊的办法，焊接成200m～500m（一般为250米）的长轨，然后运到铺轨地点，用铝

热焊焊接成规定的设计长度（一般为1000～2000米），最后铺入线路。

长钢轨的焊接工作在焊轨厂的接触焊接机上进行。整个焊接工作包括配轨、调直、轨端处理、焊接、清除焊瘤、正火、研磨、矫直及探伤等一系列工艺过程。焊接好的长钢轨由存轨站台装上专用运轨列车后直接驶往铺轨地点。到达工地后，长钢轨从运轨列车最后一辆卸轨车的左右导向滑槽中引出，分别卸在线路轨道的两侧。然后把长钢轨按设计要求在现场用铝热焊焊接成规定的设计长度。

无缝线路最后在规定的铺轨轨温范围内，把旧的标准钢轨换成新的焊接长钢轨。换轨工作用轨道车牵引的两台换轨小车进行。第一台小车抬新轨、走旧轨，将新轨换入旧轨已被拆除的混凝土轨枕承轨台上。第二台小车抬旧轨、走新轨，将已拆除的旧轨送入轨道的道心。两台小车相距约20米，这样，被抬起的新旧钢轨呈横8字图形随小车向前移动而连续更换。

无缝线路在养护维修方面，有其一定的特殊要求。首先，无缝线路必须按轨温进行线路作业。轨温超过或低于锁定轨温20℃，严禁进行一切维修作业。作

业过程中要做到不破坏或少破坏道床阻力。同时要根据无缝线路的特点，合理安排作业计划和顺序，确保线路稳定。无缝线路的断轨和胀轨跑道，对行车安全威胁极大，必须事前采取各种有效的预防措施，并在事故发生后，按规章进行及时的处理。

桥上无缝线路是无缝线路的一种特殊形式。铺设无缝线路的桥梁，以中跨上承式简支梁桥居多。桥上无缝线路的特点是梁因温度变化而伸缩，并受列车荷载作用而挠曲，致使焊接长钢轨除承受因轨温变化而产生的温度力外，还承受由梁传来的伸缩附加力和挠曲附加力。同时，这两种附加力也反作用于梁并传递到支座和墩台上。

在一般情况下，桥梁均位于无缝线路的固定区，且相邻桥梁的固定支座及活动支座位于同一桥墩上。为减小桥梁和焊接长钢轨之间的相互作用力，在无碴桥上通常可采用不同松紧的扣件布置系列，以降低桥上的扣件阻力。计算焊接长钢轨的伸缩附加力时，以一年内一日间可能出现的最大梁温度差作计算依据。因为伸缩附加力和挠曲附加力可以互相放散，计算时不需要进行叠加，只要选取其中最不利者作为焊接长钢轨的附加力，进行强度检算即可。

如果没有加工、运输、施工上的困难，从理论上讲，“无缝线路”可以无限长。据有关部门方面统计，与普通线路相比，无缝线路至少能节省15%的经常维修费用，延长25%的钢轨使用寿命。此外，无缝线路还具有减少行车阻力、行车平衡、降低行车振动及噪声等优点。我国铁路正在一些主要干道上采用。

将每根12.5m或25m长的钢轨联结成轨道，每隔12.5m或25m就会有一个接头，接头之间有约6mm的一道轨缝，防止钢轨在热胀冷缩时产生的温度力，当钢轨温度每改变1℃，每根钢轨就会承受1.645吨的压力或拉力；轨温变化幅度为50℃时，一根钢轨则要承受高达82.25吨的压力或拉力。轨缝造成车轮与钢轨的撞击，对二者尤其是车轮的损害相当大，缩短了车轮的使用寿命。

铁路线上采用强大的线路阻力来锁定轨道，限制了钢轨的自由伸缩。我国采用高强螺栓、扣板式扣件或弹条扣件等对钢轨进行约束。实验表明，直径24mm

的高强螺栓，六孔夹板接头可提供40～60吨的纵向阻力。弹条扣件每根轨枕可提供1.6吨的纵向阻力。

由于无缝线路中钢轨所承受的温度力的大小和轨温的变化有直接关系，所以锁定钢轨时必须正确、合理地选定锁定轨温，以保证无缝线路钢轨冬天不被拉断，夏天不致胀轨跑道，危及行车安全。

就北京地区来说，最高轨温为62.2℃，最低轨温为-22℃，中间轨温为19.9℃。根据无缝线路强度和稳定性计算得出的结果，北京地区最佳锁定轨温为24℃，

实际允许锁定轨温为19℃～29℃。

无缝线路的类型分为温度应力式和放散温度应力式两类，温度应力式为无缝线路的基本结构型式，目前世界各国绝大多数均采用温度应力式无缝线路。

1)温度应力式无缝线路包括伸缩区、固定区和缓冲区三部分。由焊接长钢轨及其两端若干根标准钢轨组成,用夹板及螺栓连结；其构造简单，铺设维修方便，但钢轨要承受很高的温度力，一般适用于常年轨温变化不大于90℃的地区，也

可铺设在大于这一轨温变化的地区，但要在一定轨温条件下，定期放散钢轨内部过高的温度力。

伸缩区长度根据计算确定，一般为50～100m。

固定区长度根据线路及施工条件确定，最短不得短于50m。

缓冲区一般由2～4对标准轨或厂制缩短轨组成，有绝缘接头时为4对，采用胶结绝缘接头时为3或5对。

2)放散温度应力式无缝线路分自动放散式和定期放散式两种。

定期放散式无缝线路每年春秋季节适当温度下，更换不同长度的缓冲区钢轨，调节钢轨温度应力，其结构型式与温度应力式相同。

在温差较大的地区和特大桥梁上，为了消除和减少钢轨温度力对钢梁伸缩的影响，采用自动放散温度应力式无缝线路。自动放散温度应力式无缝线路是在焊接长钢轨两端设置桥用钢轨伸缩调节器，用以随时释放温度力。

温度应力及温度力

钢轨热胀冷缩，在无缝线路上，焊接长钢轨每单位长度的自由伸缩量等于线膨胀系数及轨温变化幅度的乘积。焊接长钢轨一经“锁定”，自由伸缩就受到两端接头阻力及沿线道床阻力的抵抗而不能实现或不能全部实现。此时，未能实现的自由伸缩将转化为数值相等但方向相反的温度应变=，从而在钢轨内部产生温度应力=和温度力=（为钢的弹性模量；为钢轨截面积）。夏季轨温升高，钢轨势必伸长，但因不能实现而转化为压应变，在钢轨内部产生压应力。冬季轨温降低，钢轨势必缩短，但因不能实现而转化为拉应变，在钢轨内部产生拉应力。这种因轨温变化而引起的应力称温度应力，而作用于钢轨截面上的力称温度力。

铺轨轨温及锁定轨温

最适宜于铺设焊接长钢轨的轨温称铺轨轨温。因为在铺轨过程中，轨温可能有波动，所以确定铺轨轨温时，容许有一个上下波动范围。锁定轨温,也称无应力轨温,是在焊接长钢轨铺设完毕，上紧扣件，装好防爬设备及接头夹板时的轨温。它必须在铺轨轨温的容许波动范围内。锁定轨温一般应略高于当地最高轨温与最低轨温的平均值，防止酷暑季节钢轨温度压力过大，从而减少无缝线路胀轨跑道的潜在危险。当地最高轨温一般要高出最高气温20C，而最低轨温则大致与最低气温相等。锁定轨温是计算轨温变化幅度的依据，必须详实记录，妥善保存，如因线路作业引起变化，应及时更正。

伸缩区、固定区和缓冲区

焊接长钢轨两端的接头阻力是一个集中力，而沿线道床阻力则是一个分布力，如道床纵向阻力以每米钢轨的阻力（千牛/米）表示，则在离轨端处，两者之和为+。此值随的增大而增大,如焊接长钢轨的长度为，其最大值可达+/2。但是，当地的最高轨温总是有限的，因而最大轨温变化幅度[max1]也将是有限的。所以,要平衡由此而产生的最大温度力[max1]=[max1],并不需要动用焊接长钢轨上的

全部道床阻力,而只要动用靠近轨端长度为的一部分就可以了。此时，温度力和阻力的平衡式为[max1]=+，由此求取的值。在范围内一部分自由伸缩由于接头阻力及道床阻力的限制而不能实现，从而出现不同程度的限制伸缩。这一区域称为伸缩区。两端伸缩区以外的中间部分，全部自由伸缩被限制，因而处于完全固定的状态，这一区域称为固定区。由此可见，无缝线路上最大温度力出现在固定区，它仅与钢轨的最大轨温变化幅度有关。从理论上说，焊接长钢轨的长度可以不受任何限制，但实际铺设时还应当考虑其他方面的因素。例如，在两个自动闭塞区分界处，长钢轨要断开，以便安装绝缘接头；而在接近车站两端道岔群时，也要把长钢轨中断，以利道岔的养护和维修。在焊接长钢轨中断处，应设缓冲区。缓冲区由2～4或更多根标准钢轨组成。目的是便于调整轨缝，放散应力和修理及更换绝缘接头和道岔。

强度及稳定性