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第三章无缝线路第一节概述一、铺设无缝线路的意义普通线路是由标准长度的钢轨（长度为12.5m或25m）利用接头联接零件联接而成的，线路上存在着大量的钢轨接头。
钢轨接头是铁路线路的薄弱环节，接头的存在不仅加剧列车通过时对线路产生的冲击和振动，促使道床板结、溜坍，混凝土轨枕破裂损坏，使接头处线路产生较严重的病害，而且还会加剧线路的爬行，降低钢轨和机车车辆的使用寿命，影响行车的速度和平稳性，并产生振动和噪音，使旅客感觉不舒适。
另外，大量的接头需消耗大量的接头零部件，为整治接头病害还将大大增加线路的养护维修工作量和养护维修费用。
随着轴重、运量和行车速度的不断增长，普通线路的上述缺点更为突出。
实践统计表明，列车对钢轨接头的冲击力比对非接头区的冲击力大3倍以上。
在普通线路上，接头的养护维修费用约占全部养护维修费用的35％～50％，钢轨由于轨端损坏而需更换的数量也较因其他部位损坏而需更换的数量多2～3倍。
显然，从根本上消除钢轨接头，对列车运行、旅客的舒适条件和线路的养护维修等方面均极为有利，无缝线路也因此而迅速发展起来。
所谓无缝线路，就是把标准长度的钢轨一根一根地焊接成具有相当长度的长钢轨（我国铁路规定不短于200m）用以代替标准钢轨而铺设的线路。
与普通线路相比，无缝线路在很大程度上消灭了钢轨接头，减少了列车对轨道的动力冲击和振动作用，因而具有行车平稳、噪音低、减少材料消耗、降低养护维修费用、延长维修周期、延长线路设备和机车车辆的使用寿命、减少行车阻力等优点，能适应高速行车的需要，有利于发展高速、重载铁路。
无缝铁路作为一种先进的轨道结构形式，是铁路轨道结构发展的方向之一。
早在二十世纪二十年代，国外就已经开始铺设无缝线路。
我国从1957年开始试铺无缝线路，随着铺设技术的日趋完善，特别是全区间和跨区间无缝线路铺设技术的不断成熟，近几年来，无缝线路的铺设进程明显加快，到目前为止，我国铁路已铺设无缝线路约3万多公里，占正线延展长度的40％以上，并将继续得到大力发展。
什么是无缝线路？无缝线路简介本文介绍的是有关无缝线路的内容，她将告诉你：什么是无缝线路、无缝线路是什么意思、什么叫无缝线路、无缝线路简介，相信对您会有一定的帮助。
无缝线路（continuous welded rail）用焊接长轨条铺设旳轨道，因为长轨条没有轨缝而得名。
基本介绍无缝线路（continuous welded rail）用焊接长轨条铺设旳轨道，因为长轨条没有轨缝而得名。
无缝线路类型无缝线路分温度应力式及放散温度应力式两种。
目前世界各国绝大多数均采用温度应力式无缝线路。
特点将每根12.5m或25m长旳钢轨联结成轨道，很显然每隔12.5m 或25m就会有─个接头。
接头之间还有─道轨缝，大约为6mm。
留轨缝旳道理很简单，是为了防止钢轨在热胀冷缩时产生旳温度力。
不要小看这个温度力，但钢轨温度每改变1℃，每根钢轨就会承受1.645吨旳压力或拉力。
轨温变化幅度为50℃时，─根钢轨则要承受高达82.25吨旳压力或拉力。
如此巨大旳力足以将钢轨顶得歪七八扭，造成轨道不平顺，影响列车快速安全运行。
轨缝使热胀旳问题解决了，但是另─个问题又出现了：这道不起眼旳轨缝不但使列车在运行时产生令人讨厌旳“咔哒咔哒”声，更重要旳是造成车轮与钢轨旳撞击，对二者尤其是车轮旳损害相当大，缩短了车轮旳使用寿命。
为了解决这个问题，視A谝低夂芏嗳硕荚诙越睢Ｌ乇鹗悄切┤刃臅A普通乘客，纷纷献计献策。
铁路相关部门，比如《铁道知识》杂志收到读者大量旳改进轨道接头旳建议和设计。
但是这些建议和设计尽管千变万化，接头依然存在，最好旳办法是干脆消灭接头，这就是我们要说旳“无缝线路”。
触焊办法所谓“无缝线路”，就是把不钻孔、不淬火旳25m长旳钢轨，在基地工厂用气压焊或接触焊旳办法，焊成200m到500m旳长轨，然后运到铺轨地点，再焊接成1000m到2000m旳长度，铺到线路上就成为─段无缝线路。
如果没有加工、运输、施工上旳困难，从理论上讲，“无缝线路”可以无限长。
第五节无缝线路一、无缝线路特点高速铁路正线应采用跨区间无缝线路，到发线应采用无缝线路。
跨区间无缝线路是在完善了长大桥上无缝线路、高强度胶接绝缘接头、无缝道岔等多项技术以后，把闭塞区间的绝缘接头乃至整区间甚至几个区间(包括道岔、桥梁、隧道等)都焊接(或胶接、冻结)在一起，取消缓中区的无缝线路，如图2-102所示。
二、无缝线路根本原理(一)无缝线路的类型无缝线路根据处理钢轨内部温度应力方式的不同，可分为温度应力式和放散温度应力式两种。
无缝线路铺设锁定后，焊接长钢轨因受线路纵向阻力的抵抗，两端自由伸缩受到一定的限制，中间局部完全不能伸缩，因而在钢轨内部产生很大的温度力，其值随轨温变化而异。
我国高速铁路采用温度应力式无缝线路。
(二)温度力与温度应力1．温度力当轨温变化时，固定区钢轨内部产生的力(拉力或压力)称为温度力。
其计算式为P1一a·E·A·△T式中P．——温度力(kN)；a——钢轨线胀系数，1.18×10-S／℃；E——钢轨弹性模量，2.1×108kN／m2；A——钢轨截面积(cm)；△T——轨温差(钢轨温度变化值)(℃)。
例：60 kg／m钢轨，A一77.45 Cm2，Pt一19.2△T(kN)。
2．温度应力当轨温变化时，整个钢轨断面所承受的应力，称为温度应力，其计算式为口一d·E·△T一2．478·△T(MPa)由以上公式可知温度应力与钢轨长度、截面面积无关。
(三)锁定轨温设计无缝线路相邻单元轨节之问锁定轨温之差不应大于5℃，同一区间内单元轨节最高与最低锁定轨温之差不应大于10℃；左右股钢轨锁定轨温之差不应大于3℃。
1．钢轨温度在夏季，由于太阳辐射热的作用，一般轨温比气温高10～20℃；在冬季，气温较低，气温与轨温大致一样。
一般规定：最高轨温等于当地最高气温加20℃，最低轨温等于最低气温。
2．锁定轨温为降低长轨条内的温度力，需选择一个适宜的锁定轨温，又称零应力状态的轨温。
无缝线路名词解释无缝线路是指铁路轨道在一个平面内，不论是铺设在直线上，还是曲线上，都没有接头的铁路轨道。
无缝线路具有“轨距正、高低差小、方向性好”等优点，是一种优良的轨道结构形式。
铁路轨道在一个平面内，不论是铺设在直线上，还是曲线上，都没有接头的铁路轨道。
由于没有接头，就没有平顺线路上的脱轨事故，也没有无缝线路上的钢轨接头病害。
无缝线路具有“轨距正、高低差小、方向性好”等优点，是一种优良的轨道结构形式。
无缝线路是一个发展概念，它随着技术的发展和需求的变化而不断发展。
以往铁路的铺设是一个有缝线路。
有缝线路的轨距、轨向、水平高低和钢轨接头都在允许的范围内，这样铺设的铁路轨道不仅平顺，而且美观。
但是，由于有缝线路有缝，列车通过时，轮对与钢轨之间会产生冲击和振动，影响列车的平稳性和舒适性，降低了旅客的乘坐舒适度，同时也给维修工作带来不便。
随着科学技术的不断发展，有缝线路被无缝线路取代已成为一种必然。
无缝线路有两种：自动闭塞和自动闭塞加半自动闭塞。
自动闭塞是指列车运行时，区间轨道电路实现自动闭塞，列车运行途中进路自动变换，从而保证列车安全运行的一种自动闭塞方式。
自动闭塞系统可实现列车运行自动化，改善了行车安全性和舒适性，降低了运营成本。
自动闭塞加半自动闭塞是指列车运行时，区间轨道电路实现自动闭塞，列车运行途中进路自动变换，从而保证列车安全运行的一种自动闭塞方式。
自动闭塞和半自动闭塞的区别是：自动闭塞是无人值守的，而半自动闭塞是有人值守的。
无缝线路分为四大类：直线无缝线路，曲线无缝线路，圆曲线无缝线路，桥梁无缝线路。
无缝线路是一种优良的轨道结构形式。
它的优点是：节约用钢量，减轻轨道结构自重，减少列车运行阻力，提高列车运行速度，提高运输能力，减少运营维修工作量，便于实现自动化。
无缝线路是一种优良的轨道结构形式，这一点与有缝线路是截然不同的。
无缝线路的缺点是：不能利用钢轨顶面作为减振缓冲层；不能承受机车车辆的全部重量；铺设、维修、养护工作量大，运营成本较高。
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。
用长轨铺设的铁路线路。
通常使用的标准钢轨长度为12.5米和25米两种。
把10根或20根标准钢轨先在工厂焊接成125－250米的钢轨，再用特别编组的运轨车运到铺设工地，焊接成1000－2000米的长轨铺设在线路上，然后把1000-2000米的长轨条下面支上滚筒，用接触焊机焊把整个区间长轨条焊接成无缝线路，一边焊接一边放散。
根据锁定温度，进行放散，放散时轨温低于锁定轨温时要用液压拉伸机配合根据计算出的结果进行拉伸。
桥上无缝桥上无缝线路(CWR track on bridge) 铺设在桥梁上的无缝线路。
中国从1963年开始，先后在一些中小跨度的多种类型桥梁（简支梁、连续梁、桁梁、有碴无碴桥）上铺设无缝线路，并对桥上无缝线路梁轨相互作用的原理进行大量的试验研究，涉及了多种类型桥梁上无缝线路纵向力作用规律，以及桥梁墩顶位移（高墩）等多种因素的影响，并建立了桥上无缝线路伸缩附加力、挠曲附加力的计算原理和计算方法，为中国在桥上铺设无缝线路奠定了基础。
桥上无缝线路除受到列车动载、温度力、制动力等的,用外，还受到由于桥梁的伸缩或挠曲变形产生的梁轨相互作用力——纵向附加力。
附加纵向力增加了钢轨应力，并反作用于桥梁，并通过桥梁作用于墩台。
此外，桥上无缝线路钢轨一旦断裂，不仅危及行车安全，还将产生断轨附加力，并通过桥跨结构而作用于墩台上。
因此，设计桥上无缝线路时，为保证安全，必须考虑在上述各种力的联合作用下，保证钢轨、桥跨结构及墩台满足各自的强度条件、稳定条件以及钢轨段缝条件。
在计算模型上，通常采用带刚臂的梁单元模拟桥梁，用非线性弹簧模拟线路纵向阻力，该模型已通过试验验证[1] 。
