2022年铁路线路与铁路信号5.docx

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：l L t式中 l——钢轨自由伸缩量（ mm）。

α——钢轨的线膨胀系数， α＝0.0000118m/（m· °C），即每 1m 长 的钢轨，当轨温变化为 0.0000118mL——钢轨长度（ mm）t——温度变化值（ °C）1°C 时，钢轨的长度相应的伸长或缩短可见，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的 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——钢轨内部温度力（ N） F——钢轨横断面面积（ cm 2） ?t——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，关键是控制轨温的变化幅度3）轨温每变化 1°C，在钢轨的每 1cm 2 断面上将产生 250N 的压力或拉力例如，50kg/m 钢轨的截面积为65.8cm2，当轨温变化 1°C 时，钢轨内将产生P＝250?tF＝ 250×1×265.8＝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 7-1 轨温变化 1° C 时，钢轨内部的温度力值钢轨类型（ kg/m ）43 50 60 75 断面积（ c ㎡）57.0 65.80 77.45 95.04 温度力（ kN ）14.25 16.45 19.36 23.77 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°C最低轨温等于最低气温轨温可用半导体测温计测定 各的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的区的最高、最低轨温如表7-2 所示最低轨温差表 7-2 各的钢轨温度（°C）的名纬度最高轨温最低轨温差的名纬度最高轨温轨温轨温北京39 57’62.6－ 22.8 85.4上海31 10′60.3－12.1 72.4天津39 08’65.0－ 22.9 87.9杭州30 19′62.1 －10.5 72.6 石家庄38 04’62.7－ 26.5 89.2福州26 05′59.8－2.5 62.3 唐山39 39’63.3－ 22.6 85.9厦门24 31 58.5 －2.0 60.5 秦皇岛39’57.2－ 22.2 79.4南京32 00′63.0－14.0 77.0 保定38’63.3－ 23.7 87.0苏州31 18 61.0 －12.0 73.0 邢台37’61.7－ 22.4 84.1徐州34 17′63.3－18.9 82.2 邯郸36’62.5－ 19.0 81.5合肥31 53 61.0 －20.5 81.5 承德40’61.5－ 23.0 54.5蚌埠32 56 64.5－19.4 83.9 张家口40’60.9－ 26.2 87.1济南36 41 62.5 －19.7 82.2 太原37’61.4－ 29.5 90.9青岛36 04 56.6－20.5 77.1 阳泉37’60.2－ 18.9 79.1德州37 26 63.4－27.0 90.4 大同40’58.0－ 30.5 88.5泰安36 13 60.8－22.4 83.2 呼和浩特40’58.0－ 26.2 94.2兖州35 34 60.7－18.6 79.3 包头40’59.5－ 32.8 92.3西安34 18 65.2 －20.6 85.8 新乡35’62.7－ 21.3 84.0兰州36 03 59.1 －23.3 82.4 郑州34’63.0－ 17.9 80.9酒泉39 46 58.4 －31.6 90.0 洛阳o41’64.2 － 20.0 84.2西宁36 35 52.4 －26.6 79.0 开封34o46’63.0 － 15.0 78.0银川43 51 59.3 －30.6 89.9 许昌34o01’61.9 － 17.4 79.3乌鲁木齐41 46 60.7 －41.5 102.2 信阳32o07’61.0 － 20.0 81.0沈阳40 03 59.3 －33.1 92.4 武汉30o38’61.3 － 17.3 78.6丹东41 50 57.8 －31.9 89.7 岳阳29o27’59.0 － 11.8 70.8抚顺41 08 58.3 －35.2 93.5 长沙28o15’63.0 －9.5 72.5锦州57.3－24.2 81.5 衡阳26o56’61.3 －7.0 68.3鞍山41 07 58.4－30.4 88.8 韶关24o48’62.0 －4.3 66.3大连39 01 56.1－19.9 76.0 广州23o08’58.7 －0.3 59.0长春43 53 59.5－36.5 96.0 昆明25o01’52.3 －5.4 57.7四平43 11 56.2－38.7 94.9 贵阳26o34’59.5 －9.5 69.0延吉42 53 60.3－37.1 97.4 南宁22o51’60.4 －2.1 62.5哈尔滨45 45 59.1－41.4 100.5 桂林25o20’59.7 －5.0 64.7牡丹江44 35 57.5－45.2 102.7 成都30o40’60.1 －4.6 64.7佳木斯46o49 56.4－39.6 96.0 重庆29o35’64.0 －2.5 66.5安达46o21 59.5 －44.3 103.8 西昌27o53’59.7 －6.0 65.7齐齐哈尔47o20 57.5 －39.5 97.6 南昌28o40’60.6 －7.7 68.3嫩江49 10 58.1 －47.3 105.4三、锁定轨温 在无缝线路上， 用强力的钢轨扣件和防爬设备将长钢轨两端固定， 称为锁定钢轨，锁定钢轨时的钢轨温度称为锁定轨温。

当钢轨被完全锁定时， 钢轨内部的温度应力等于零，故锁定轨温又称零应力轨温锁定轨温的高低，对无缝线路来说是十分重要的因为，锁定轨温过高，与冬季时的最低轨温形成较大的温差，钢轨内将产生很大的温度拉力， 容易造成钢轨断裂锁定轨温过低， 又与夏季时的最高轨温形成较大的温差， 钢轨内将产生很大的温度压力， 当道床的纵、 横向阻力降低到一定限度时， 使线路发生胀轨跑道，破坏线路的平面和纵断面 由于钢轨存在着原始弯曲， 造成胀轨跑道所需应力值要比造成断轨所需应力值小，因此，一般选用稍高于当的历年最高、最低轨温的平均值作为无缝线路的设计锁定轨温这样，既可以使钢轨内所受的最大温度压力和拉力大致相等，又可以照顾到钢轨不受过大的压应力而引起胀轨跑道 无缝线路钢轨内温度力的大小， 与轨温变化幅。