无缝线路基础知识及非正常情况下应急处理

［例1－2］某无缝线路长轨条长1000m时
的轨温是45℃，在轨温变化到12℃时，松 开接头扣件、中间扣件和防爬器，钢轨应 缩短多少毫米？ ［解］据题意，我们认为此时的长轨条处 于自由缩短状态。 则长轨条缩短量 △l＝αl△t＝ 0.0118×1000×33≈389(mm) 这个缩短量是十分惊人的，它将使无缝线 路完全丧失行车条件。

第三，只有当扣件阻力大于道床纵向阻力
时，钢轨才能带动轨枕作纵向位移而产生 道床纵向阻力。反之，扣件阻力小于道床 纵向阻力，钢轨就不能带动轨枕作纵向位 移，道床纵向阻力将不发挥作用。此时， 随着轨温的进一步变化，钢轨本身将沿垫 板作纵向位移，造成钢轨爬行。所以，无 缝线路的中间扣件一定要拧紧。 第四，道床纵向阻力的作用顺序是轨端向 无缝线路的中部渐次延伸，到最高、最低 轨温、最大温度力为止。


锁定轨温和钢轨长度是相关统一的。设计 无缝线路时，锁定轨温定下来了，钢轨长 度也就随之定下来了。无缝线路铺设锁定 之后，要想保持锁定轨温不变，就必须保 持钢轨长度不变。如果钢轨伸长了，就意 味着锁定轨温升高了；钢轨缩短了，则意 味着锁定轨温降低了。一旦锁定轨温偏离 了设计范围，就会给无缝线路的受力状况 带来不良影响。 据测算，每100m长的无缝线路钢轨，每 伸1.2mm，相当于锁定轨温升了1℃；缩 短1.2mm，相当于锁定轨温降低了1℃。

四、无缝线路的结构形式
温度应力式
自动放散应力式 放散温度应力式 定期放散应力式 五、无缝线路的类型： 1、普通无缝线路由缓冲区、伸缩区、固定 区三部分组成 2、区间无缝线路 3、跨区间无缝线路
六、锁定轨温



无缝线路的锁定轨温是指长轨节温度应力状态 为零时的轨温又称零应力轨温。 锁定轨温的确定：在铺设无缝线路时，把长轨 节始端和终端落槽时分别得的轨温取平均值。 作为该段无缝线路施工的锁定轨温，要求锁定 轨温符合设计锁定轨温。 锁定轨温是轨温变化度依据。离开了锁定轨温 这个基数，轨温变化度数就无从谈起，温度力 和钢轨限制伸缩量也就无从算起。

道床纵向阻力有如下特点： 第一：道床纵向阻力的大小同线路状况有直接关 系。道碴材料的优劣、道碴粒径及级配的合理与 否、道床断面的大小、道碴的捣实程度、轨道框 架的重量、道床的脏污程度等因素，都直接影响 道床纵向阻力的大小。不同线路的道床纵向阻力 值互不一样。 第二，道床纵向阻力随着轨枕位移的增加而增长， 但位移达到一定值时，阻力就不再增加。通常采 用轨枕位移2mm时的道床纵向阻力作为计算常量。
无缝线路的优点 运行平稳，运行阻力减少10~20%，节省能源， 适合高速行车。 延长部件使用寿命15~30% 减少维修费用20~35% 无缝线路的问题 夏天胀轨 1,承受巨大温度力，从而 冬季断轨
维修、施工受到限制
2, 钢轨较长,运输、装卸、铺设方法与机 具需特殊考虑。 3, 焊接质量影响颇大。
无缝线路基础知识及非正常情 况下应急处理
第一部分 基础知识 第二部分 非正常情况下应急处理
概述
无缝线路是20世纪轨道结构最突出的 改进与创新。截止2005年底前，我国 已铺设46991公里无缝线路，占正线 线路的53.4% 。全世界铁路有10%以 上为无缝线路。 无缝线路分类 普通无缝线路 区间无缝线路 跨区间无缝线路
例1－1］一根不受任何阻碍的钢轨，在早
晨轨温为19℃时测定的长度是25.004m， 中午轨温升高到49℃，钢轨的长度是多少？ ［解］ △t＝ 49℃－19℃＝30℃。 △l＝αl△t＝0.0118×25.004×30＝ 8.8≈9(mm) 此时钢轨的长度为: 25.004m+0.009m＝ 25.013m






2、钢轨的限制伸缩量 无缝线路钢轨在充分锁定状态下的伸缩叫限制伸 缩，而锁定，则指钢轨扣件的锁固状态。 由于已被强力锁定，自由伸缩量的相当一部分不 能实现，故无缝线路钢轨的限制伸缩有如下特点： 只有当轨温变化到相当程度才会产生限制伸缩。 限制伸缩量比自由伸缩量小的多。 限制伸缩量同长轨条的长度无关，即任何长度的 长轨条的限制伸缩量，在轨温变化相同度数时都 是一致的。 无缝线路未充分锁定或道床抵抗轨枕沿线路方向 移动的阻力不够，钢轨的限制伸缩量将会增大， 甚至接近自由伸缩量，这将对无缝线路产生巨大 的破坏性影响。
它也是日后养护维修的重要依据。因此铺 设要严格掌握，日常维修时要经常保持。
轨道框架刚度和线路阻力
一、轨道框架刚度 1、轨道框架的受力特点 在线路上，用中间扣件把钢轨与轨枕联接起来的架体叫轨 道框架。 轨道框架的受力特点是钢轨、轨枕和道床群体受力。在温 度力的作用下，钢轨要发生伸缩，但是密集的扣件把它紧 扣在轨枕上，在扣件作用正常的情况下，钢轨的伸缩必然 带动轨枕的位移。而轨枕是置埋于道碴层中的，自身还有 相当的重量，它要实现位移，又必须克服其底部、侧面和 端部与道碴产生的巨大的摩擦阻力，从而反过来抵消了温 度力的作用。这样轨道框架就抵制了温度力导致的钢轨纵 向位移。 当钢轨的纵向位移受阻时，未被抵消掉的温度力将寻找线 路薄弱环节释放出来，使轨道发生横向的弯曲变形。这时， 轨道框架又发挥其群体作用，阻止这种弯曲变形。 我们把轨道框架抵抗弯曲变形的能力叫轨道框架刚度。

二、线路阻力
1、温度力和线路阻力的关系 线路阻止钢轨和轨道框架纵、横向移动的力叫线 路阻力。 在无缝线路上，温度力和线路阻力是矛盾的统一 体。无缝线路因为锁定才产生温度力，反过来， 温度力又必须靠强有力的锁定产生的阻力来克服。 温度力和线路阻力的大小相等，方向相反。也就 是说，温度力一经产生，就必须有相等的线路阻 力去平衡、克服它。线路阻力小于温度力，就会 导致轨道的横向变形和纵向爬行。所以，无缝线 路“储备”的线路阻力，必须在最高、最低轨温 等最不利条件下都大于、至少等于温度力。无缝 线路的全部养护维修工作，都必须为了达到这个
设计锁定轨温的确定：参照当地的中间轨温
Tz= 1 2（Tmax+Tmin）
长春地区=
=11.5℃ 2 设计锁定轨温一般取Tz 加4到5℃ 长春地区16.5℃，上下允许变化10℃ 寒冷地区6到8℃ 长春地区：16±4℃ 即最低12℃，最高20℃
59.5-36.5
锁定轨温正确与否直接影响着行车安全，
［例1－3］某无缝线路铺设60kg/m钢轨，
设其钢轨断面在25℃时受到的温度力为0 （此时钢轨不产生伸缩），试求当轨温升 高60℃时钢轨断面受到的温度力。 ［解］轨温升高了60℃时，升高了60－25 ＝35℃，故钢轨断面受到的钢轨温度压力 Pt=F×σt＝19.2×35＝672（KN）
温度应力和温度力
无缝线路锁定之后，较大的自由伸缩量变成了较 小的限制伸缩量。钢轨未实现的伸缩量，以温度 应力的形式积蓄于钢轨内部。很明显，轨温变化 越大，应力就越大。因此，我们把在无缝线路上， 由于轨温变化引起的钢轨伸缩因受到限制而转化 到钢轨内部的力叫温度应力。 夏天轨温上升，钢轨欲伸长时受到的温度应力是 压应力。 冬天轨温下降，钢轨欲缩短时受到的温度应力是 拉应力。
扣件阻力：中间扣件和防爬设备抵抗钢轨纵向位 移的阻力叫扣件阻力。 ⑵ 横向阻力：线路横向阻力包括轨道框架刚度和 道床横向阻力。 道床抵抗轨道框架横向位移的阻力叫道床横向阻 力。道床横向阻力是防止胀轨跑道、保持线路稳 定的重要因素。 道床横向阻力与下列因素有关：道床纵向阻力、 道床断面的大小、轨枕端部道碴的多少、轨枕盒 内道碴的饱满和夯实程度、轨枕重量和底部粗糙 度等。增大道床肩宽是提高道床横向阻力的一个 重要手段。

温度应力的计算公式是：Baidu Nhomakorabeat=248△t
σt――温度应力（N/cm2 ） △t――轨温变化度数（℃）。 温度应力只表示每平方厘米钢轨断面上受 到的力。60kg/m钢轨的全断面为77.45cm2。
式中：



我们把无缝线路钢轨全断面上受到的温度应力叫 温度力。温度力的大小和钢轨长度无关。 温度力的计算公式是： Pt=F×σt＝＝248×△t×F 式中： F――钢轨断面积（cm2） Pt --温度力（N）。 就P60轨而言，其轨温变化1℃所受的温度力为： Pt＝77.45×248×1＝19207.6（N）≈19.2(KN)

基本温度力图
一、基本温度力图 温度力与线路阻力平衡关系的示意图叫基
本温度力图。通过读懂基本温度力图，我 们可以加深对无缝线路的认识。




1、图例 纵坐标：表示轨温和温度力。它是一个线段而不 是射线，原点T锁即锁定轨温，终点maxt和maxPt 表示最高轨温和最大温度力。 横坐标：表示长轨条全长。原点在横坐标上又表 示长轨条左端。 a、b、c、d：为叙述方便作为图中各线段的代号。 基本温度力图对于中轴对称。 当轨温下降到锁定轨温以下至最低轨温时，基本 温度力图在横坐标下侧。
如果钢轨两端被固定，完全不能伸缩，随着钢轨 温度的变化，产生的温度应力和温度力。由公式2 可以看出，一旦钢轨两端被固定，钢轨温度变化 产生的温度应力，温度力的大小就与钢轨长度无 关，这就是铺设和运用无缝线路的理论依据。 无缝线路的钢轨，随轨温的变化要承受巨大的温 度力，这是无缝线路区别了普通线路的一个非常 重要的特点，也是无缝线路维修养护工作中必须 考虑的一个特殊问题。 在长度固定的钢轨内产生的钢轨温度力，仅与轨 温变化幅度△t有关，而与钢轨本身长度无关；温 度力随轨温变化而变化，但锁定轨温（一般是一 个常量）是决定钢轨温度力的基准，因此，在无 缝线路管理中，正确掌握锁定轨温是关键。
上述优点与问题都是由于消除了钢轨接头所致。 我国无缝线路分类中，普通与区间无缝线路的基 本原理相同，而跨区间无缝线路结构与计算则比 较复杂。它有如下一些特点： (1) 线路两端的处理为：锚固式；缓冲区式；伸 缩调节器式。 (2) 绝缘接头采用胶接绝缘接头。 (3) 道岔要焊成无缝道岔。 (4) 轨道要采用重型轨道结构。
第一部分
基础知识
一、无缝线路概念
无缝线路是由多根标准长度的钢轨焊 接而成的不小于300m的长钢轨线路。
二、无缝线路优点
接头大量减少，行车更平稳，旅客舒 适，延长轨道、机车车辆部件的使用寿命， 降低养护维修的工作量，适应高速、重载 行车要求。
三、无缝线路的理论依据
公式1：

△L=αL△t
α—钢轨的线膨胀系数α=（0.0118mm/m.℃） L—钢轨长度（m） △t—轨温变化值（℃） △L—钢轨自由伸缩量（mm） 一根不受任何约束可以自由伸缩的钢轨当温度变 化时的伸缩量。钢轨不受任何阻碍的伸缩叫自由 伸缩。自由伸缩量同钢轨的长度和轨温变化度数 成正比。

2、线路阻力的分类分析 ⑴ 纵向阻力：无缝线路阻止钢轨及轨道框架纵向 移动的阻力叫纵向阻力。纵向阻力包括接头阻力、 道床纵向阻力和扣件阻力。 接头阻力：钢轨或轨道要发生纵向位移，首当其 冲的是接头。接头阻力可近似看成是钢轨与夹板 之间的摩阻力。在允许范围内，接头螺栓拧得越 紧，钢轨与夹板之间的摩阻力就越大。 道床纵向阻力：当全部接头阻力都不足克服温度 力时，道床纵向阻力就开始发挥作用了。道床抵 抗轨枕沿线路方向移动的阻力叫道床纵向阻力。
2、分析 ⑴ 当轨温t等于锁定轨温t锁时，钢轨断面受到的 温度力Pt等于0，钢轨不伸缩。 ⑵ 当轨温高于t锁，但轨温变化度数又未达到接 头阻力PH折算成的轨温变化度数△tH时，因接头 被锁定，钢轨伸长受阻，从而在钢轨全长范围内 产生温度力。该温度力Pt＝248△tF，并沿a线 随 △t的上升而增加，随时与接头阻力PH达成平衡。 ⑶ 轨温继续上升，当轨温变化度数等△tH时，最 大接头阻力maxPH与温度力持平，即Pt＝ maxPH，接头阻力已全部被温度力克服。

2、轨道刚度的决定因素 ⑴ 钢轨刚度。钢轨本身具有抵抗弯曲的能力。越 是重型的钢轨，横截面积越大，刚度也就越大， 形成的轨道框架的刚度也就越大。 ⑵ 中间扣件的强度和拧紧状态。中间扣件的强度 越大，拧得越紧，对钢轨的扣压力就越，大轨道 框架的整体性就越强，轨道框架刚度就越大。据 测算，扣件拧紧产生的轨道框架刚度，比两股钢 轨本身的刚度之和还要大50%以上。所以，提高 轨道框架刚度的有效措施这定，就是按规定的扭 力矩拧紧中间扣件。