什么是无缝线路?

[拼音]：wufeng xianlu

[外文]：continuous welded rail track

铺设焊接长钢轨的铁路轨道。将轨端不钻孔、不淬火的标准钢轨在焊轨厂焊接成一定的长度，一般为250米；然后运往铺轨工地，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。无缝线路分温度应力式及放散应力式两种；前者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°C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。后者在焊接长钢轨两端设温度伸缩调节器（见钢轨伸缩调节器），随时释放温度力。

无缝线路由于消灭了大量钢轨接头，因而具有行车平衡，机车车辆及轨道维修费用低，使用寿命长等优点，是铁路轨道现代化的主要内容之一。但要充分发挥它的优越性，必须同时满足强度和稳定性方面的设计要求。

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 α及轨温变化幅度 Δt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 R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εt＝αΔt，从而在钢轨内部产生温度应力σt＝EαΔt和温度力 Ft＝EAαΔt（E为钢的d性模量；A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。

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20°C，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 Δt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。

焊接长钢轨两端的接头阻力R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p（千牛/米）表示，则在离轨端x处，两者之和为R+px。此值随x的增大而增大，如焊接长钢轨的长度为L，其最大值可达R+pL/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Δt


也将是有限的。所以，要平衡由此而产生的最大温度力Ft


＝EAαΔt


，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l的一部分就可以了。此时，温度力和阻力的平衡式为Ft


＝R+pl，由此求取l的值。在l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。

为防止钢轨断裂，无缝线路应具有足够的强度。无缝线路强度计算的要求是：在列车动力作用下，焊接长钢轨所受的弯曲应力、温度应力及制动力的总和，不超过钢轨钢料的容许应力。

无缝线路除满足强度要求外，还必须满足稳定性要求。实践和理论表明，无缝线路在垂直面上臌曲的可能性是很小的，胀轨跑道总是在水平面上发生，首先在轨道的原始弯曲处开始。当轨温不高，温度压力不大时，轨道的臌曲变形极小;随着轨温及温度压力的继续增大，轨道变形将随之逐渐增加，但不会引起突然破坏；一旦温度压力升高到某一临界值Ftcr后，如压力稍有增大或受外力干扰时，轨道变形就会突然急剧增加，终于导致稳定性的完全丧失。轨道臌曲的渐变阶段称为胀轨。突变阶段称为跑道。

无缝线路的稳定问题是一个力学平衡问题。平衡因素以温度压力和轨道原始弯曲为一方，轨道框架刚度和道床横向阻力为另一方。前者为破坏稳定的因素，后者为保持稳定的因素，无缝线路的稳定与否，就是双方消长变化的结果。保证无缝线路稳定的基本要求在于尽可能地增加其保持稳定的因素，减少其破坏稳定的因素。主要措施有：提高无缝线路的轨道框架刚度，即采用重型钢轨、混凝土轨枕及强力扣件；提高道床横向阻力；保持线路方向良好；消灭钢轨硬弯，力求焊缝平直；保证路基无翻浆下沉等病害。

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。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。（见彩图）

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°C时，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。

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。