高铁如何解决轨道热胀冷缩的问题？

无缝钢轨之所以可以防止热胀冷缩是因为：

无缝钢轨焊接中的应力放散工序能防止无缝钢轨热胀冷缩，即把钢轨内部的应力均匀分布到钢轨上，防止在温度过低时断轨，温度过高时胀轨。

其实无缝钢轨在我国已经被广泛应用的了，实在算不上什么新技术。

有缝钢轨

相信很多朋友以前坐绿皮火车的时候，经常会听到“哐当、哐当”的声音，并且能够明显感觉到车辆在钢轨上有规律的震动。随着时代发展，我国铁路经过了几次大提速，以前那种震颤的感觉也不再有了，而消除这种震颤感觉的重要手段之一就是无缝钢轨。

我国钢轨标准长度为12.5m和25m两种，以前铁路正线一般使用50kg/m的钢轨，部分使用60kg/m钢轨，这两种钢轨都是12.5m和25m标准长度的。在建设铁路时，使用若干根标准长度的钢轨相连接，这时就出现了轨缝。

轨缝是指两轨端间留作钢轨热胀冷缩的缝隙。由于铁路钢轨暴露在室外，常年风吹日晒，受温度影响巨大。铺轨时，钢轨接头处就必须要预留轨缝，当轨温达到当地最高轨温时，轨缝应大于或等于零，使轨端不受挤压力，防止因为温度压力太大而导致的钢轨胀轨跑道现象；当轨温达到到当地最低轨温时，轨缝应小于或等于构造轨缝，使接头螺栓不受剪力，防止钢轨接头的螺栓出现拉弯或拉断的现象。构造轨缝是指受钢轨、接头夹板及螺栓尺寸限制，在构造上能实现的轨端最大缝隙值。

无缝钢轨的原理

作为火车提速关键设备的无缝钢轨，国产化率已接近100%，钢轨接口处1.5m以内的平直度误差不超过0.2mm。

当车轮行至两根钢轨接缝时，车轮踏面的一部分压在第一根钢轨上的同时，车轮踏面的另一部分同时压在第二根钢轨上了，使两根钢轨同时受力，使车轮平滑通过两钢轨接缝处，不产生振动。

铺轨时，使用牵引车牵着两根长达500米的钢轨滑行到相应的位置，数十名工程技术人员协助牵引机卸下钢轨并准确定位。钢轨铺设后，火车头就可顺着钢轨顶推由37节平板车组成的平板车组。

牵引机将钢轨铺设在无砟轨道上后，另一个无缝钢轨焊接施工队会立即将前面铺设的钢轨，焊接成一条没有缝隙的钢轨。

随着我国铁路发展，钢轨家族里推出了50m和100m的两种新成员，这就是用于铺设无缝线路的钢轨。

其实所谓的无缝钢轨并不是完全没有缝隙的，只是相比原来有缝钢轨而言，减少了轨缝的数量。人们乘坐无缝钢轨列车的时候，也并不是感受不到轨缝导致的车身轻微颤动，只不过由于轨缝数量比原来大幅减少，这种感觉并不明显。

一般情况下，50m、100m甚至用于高速铁路的500m超长无缝钢轨，它们都是由多条短钢轨依次焊接而成的。这时候有朋友会问：轨缝减少了，那么刚才提到的钢轨热胀冷缩问题怎么解决呢？

无缝线路解决钢轨热胀冷缩问题一般有两种方法。一种是长轨节自身承受全部温度应力，将长轨锁定在枕木上，让它不会因温度变化而胀缩，这种方法适用于我国南方等一年四季温度相差不大的地方。

另一种方法针对全年温差较大的地区，长轨节自身不承受温度应力，而以自动放散应力或定期放散应力的方法，使长轨节随温度升降而自由收缩。在铺设钢轨时，尽量选择最佳温度铺设，使钢轨的伸缩值在最小范围内，这样不管温度上升还是下降，都可以控制钢轨的伸缩量在合理范围内。

无缝钢轨的施工

以500m长钢轨施工铺设为例。无缝钢轨在施工时，首先在焊轨厂将新生产的100m定尺长钢轨焊接成500m，再将500m长钢轨运送至铺设现场。现场铺轨时，使用牵引车牵着两根500m长钢轨滑行到相应的位置，由数十名工程技术人员协助，使得牵引机顺利卸下钢轨并准确定位到铺设的位置。

钢轨铺设后，机车顺着刚刚铺好的轨道继续前行铺轨。此时，再由无缝钢轨焊接施工队将之前铺设的钢轨焊接起来。一般情况下，我国现场施工时习惯将500m长钢轨焊接为2000m长的一个管理单元。

无缝钢轨焊接过程中，需要有应力放散工序，这种工序就是为了解决前面提到的无缝钢轨热胀冷缩问题，将钢轨内部的应力均匀分布到钢轨上，防止在温度过低时断轨，温度过高时胀轨。

最后，再将相邻2000m的长钢轨管理单元焊联起来。这样不断焊接，就形成了我们现在所使用的无缝线路。

与有缝线路相比，无缝线路可以提高列车走行时的平顺性，减少了列车对轨道部件的损伤，同时还能大幅减少现场工作人员的养护维修工作量。据统计，无缝线路一年至少能给我们国家节省15%的维修费用，延长25%的钢轨使用寿命，同时我们乘坐火车时，也不会再听到“哐当、哐当”的声音了。

无缝钢轨焊接中的应力放散工序能防止无缝钢轨热胀冷缩，即把钢轨内部的应力均匀分布到钢轨上，防止在温度过低时断轨，温度过高时胀轨。

温度应力式长轨线路的钢轨锁定后，不能随温度的变化而自由伸缩。在轨温与锁定轨温不同时，轨内产生相应的温度应力，温差大，应力亦相应增大。

为了使温度应力控制在一定范围内，避免钢轨强度和线路稳定性被破坏而采取定期放松夹板和扣件，放散应力的措施，这种作业程序称为应力放散。

无缝线路由于施工时未按设计锁定轨温锁定钢轨，或断轨后重焊，或维修不当等原因造成锁定轨温与设计不符，或锁定轨温不明，都可能导致出现过大的温差力，发生胀轨跑道或断轨事故，须重新调整锁定轨温。

扩展资料：

解决铁轨热胀冷缩的细节

1、在轨道钢材上下功夫，选热胀冷缩形变较小的材料制造钢轨。

2、用优质的轨枕和扣件，压力足够大，将铁轨死死压在轨枕上，在顺着轨道方向上不会位移。所有的形变（应力）被锁定在轨枕之间的一小段铁轨里，不会集中爆发出来。

3、焊接技术的进步，充分考虑铁轨当地温度的变化区间，选择适中的温度焊接无缝轨，压紧扣件，专业上俗称锁定轨温。这样温度正负变化所产生的应力都在可控制范围内。

4、列车设计运行上的技术，当车轮行至两根钢轨接缝时，车轮踏面的一部分压在第一根钢轨上的同时，车轮踏面的另一部分同时压在第二根钢轨上了，使两根钢轨同时受力，使车轮平滑通过两钢轨接缝处，不产生振动。

参考资料来源：百度百科-无缝钢轨

参考资料来源：百度百科-应力放散

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