第七章无缝线路无缝线路是把若干根标准钢轨焊接起来的长钢轨线路，因而又称为连续焊接长钢轨轨道。无缝线路是在铁路高速、重载、高密度的要求下，轨道现代化的一项重要技术措施。我们知道，普通轨道由于存在许多钢轨接缝，使钢轨失去连续性，不但增加了行车阻力，还会引起车轮强烈振动与冲击，从而导致一系列的接头病害。如果把多根标准长度的钢轨焊接起来，使之成为长钢轨（即无缝线路），就可以提高轨道强度与稳定性，既可延长线路设备和机车车辆部件的使用寿命，降低线路养护维修的工作量，又能适应列车高速、重载行车的要求。但无缝线路受温度影响很大，在作业标准上要求严格，如若不当，容易造成胀轨跑道或拉断钢轨。在钢轨接头焊接质量上也要求很高，需要不断研究改进。无缝线路是当今轨道结构的最佳选择，是轨道结构技术进步的重要标志，世界各国竞相发展，我国到1995年底已在主要干线上铺设无缝线路达22587km,约占线路正线里程的34%。第一节无缝线路的基本概念一、钢轨内的温度力1.钢轨自由伸缩温度力一根不受任何约束的钢轨，当温度发生变化时，将自由伸缩，这就是物体的热胀冷缩特性。当钢轨上的温度变化为△t时，钢轨的自由伸缩量为：式中△l一一钢轨自由伸缩量(mm):a一一钢轨的线膨胀系数，a=0.0000118m/(mC),即每1m长的钢轨，当轨温变化为1C时，钢轨的长度相应地伸长或缩短0.0000118m;△t一一温度变化值(C)。可见，钢轨的自由伸缩量与钢轨温度的变化量及钢轨的长度成正比。2.钢轨内温度力如果钢轨两端被固定，完全不能伸缩，则随着温度的变化，将在钢轨内部产生温度应力和温度力。在普通轨道上，由于钢轨长度一般为12.5m或25m,虽然也存在着一些限制伸缩的阻力，但数值较小，钢轨可以随温度的变化而大幅度地自由伸缩，所以内部仅有很小的温度力。但对于无缝线路，钢轨长度上千米，这种轨道一经锁定，所受到的阻力很大，钢轨便不能随温度的变化而自由伸缩，在钢轨内部产生很大的温度力，这是无缝线路区别于普通线路的根本特点。温度力的大小可由下式计算：P=250△tF式中P一一钢轨内部温度力(N):F一一钢轨横断面面积(cm2);△1一一钢轨温度变化值(C)。轨温升高时，钢轨要伸长而受限，温度力表现为压应力；轨温降低时，钢轨要收缩也受限，故温度力表现为拉应力。由上式可以得出以下结论(1)两端固定的钢轨所产生温度力的大小，只与钢轨温度的变化量有关，而与钢轨长度无关。据此，在铺设无缝线路时，钢轨长度从理论上说可以无限长而不影响钢轨内部的温度力值，但考虑到与桥梁、隧道、道岔的衔接，自动闭塞区段分界处设置绝缘接头的要求，以及铺设、养护维修的方便，无缝线路的钢轨长度一般在1000m~2000m之间。(2)降低钢轨内部温度力，关链是控制轨温的变化幅度。(3)轨温每变化1C,在钢轨的每1c2断面上将产生250N的压力或拉力。例如，50gm钢轨的截面积为65.8cm2,当轨温变化1C时，钢轨内将产生P=250△tF=250x1×265.8=16450(N)的压力或拉力，可见是一个非常大的数值，它可以使轨道在冬季发生钢轨断裂，在夏季发生轨道臌曲，严重威胁行车安全，所以在设计、铺设和养护无缝线路时，必须考虑温度力这一因素。我国各种钢轨的轨温变化1°C时，钢轨内部产生的温度力值如表7-1所示。表71轨温变化1°C时，钢轨内部的温度力值钢轨类型(kgm)43506075断面积(cm)57.065.8077.4595.04温度力(kN)14.2516.45193623.77二、轨温无缝线路钢轨温度力的大小与轨温变化幅度有直接关系，因此，钢轨的温度就成为设计、铺设和养护维修无缝线路的重要资料。这里所指的轨温是指钢轨的实际温度和大气温度的概念不同，轨温随着气温的变化而变化。热容量大的轨道部件，一天之内温度变化通常出现较大的滞后现象，即最高轨温要比最高气温滞后一段时间。根据长期测定，在夏季，由于太阳辐射热的作用，一般轨温比气温高出10°C~20°C;在冬季，气温较低，气温与轨温大致相同。设计无缝线路时，一般规定：最高轨温等于最高气温加20℃；最低轨温等于最低气温。轨温可用半导体测温计测定。各地的最高轨温和最低轨温，系根据历年的气象统计资料确定。我国各地区的最高、最低轨温如表-2所示。表7-2各地钢轨温度(·C)最低最低地名纬度最高轨温轨温差地名纬度最高轨温轨温差轨温轨温北京395762.6-22.885.4上海3110603-12.172.4天津390865.0-22.987.9杭州62.1-10.572.6石家庄380462.7-26.589.2福州59.8-2.5623唐山-22.685.9厦门24°3158.5-2.060.5秦皇岛395157.2-22.279.4南京63.0-14.077.0保定385063.3-23.787.0苏州31°1861.0-12.073.0370461.7-22.484.1徐州63.3-18.982.2363562.5-19.081.5合肥61.0-20.581.5承德405861.5-23.054.532°5664.5-19.483.9张家口40°5060.9-26.287.1济南36°4162.5-19.782.2374861.4-29.590.9青岛36°0456.6-20.577.1阳泉375160.2-18.979.1德州37°2663.4-27.090.4大同400658.0-30.588.560.8-22.483.2呼和浩特40°4958.0-26.294.235°3460.7-18.679.3包头59.5-32.892.3西安34°1865.2-20.685.8新乡351962.7-21.384.0兰州36°0359.1-23.382.4郑州344363.0-17.980.939°4658.4-31.690.0洛阳344164.2-20.084.2西宁363552.4-26.679.0开封344663.0-15.078.0银川43°5159.3-30.689.9许昌340161.9-17.479.3乌鲁木齐41°4660.7-41.5102.2信阳320761.0-20.081.0沈阳40°0359.3-33.192.4