㈠ 无缝铁轨如何避免热胀冷缩
从万轨相接到一轨贯通
---路轨变迁见证沪宁铁路百年
2005-4-30
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●1905年4月25日，铁路沪宁线在上海铺下第一根铁轨，至今整整100年了
●铁道无言，却是时代步伐的忠实记录者。当年，在一根根铁轨连接起来的铁路上开行的火车，在中国还是十分新奇的交通工具。而2004年9月20日凌晨，沪宁线实现超长无缝钢轨改造关键技术的突破，全线303公里没有一个接缝，火车在这里告别了“咣当咣当”的过缝噪声
第一根铁轨不到11米长
100年前，沪宁铁路???这条每公里花费9万两银元的铁路，每码铁轨的重量只有85磅，每根长10．97米，看上去很单薄。铁轨质量不好，火车跑不快，时速才20多公里。
1946年至1947年，为了行驶特快列车，上海至陵口间换铺美国制造的每码重90磅的钢轨。那种“特快”火车，时速也只有50公里。这种状态一直维持到1949年。
上世纪50年代，沪宁线换铺每米43公斤的国产钢轨。1965年至1983年，沪宁铁路再次换铺国产钢轨。1984年开始，根据铁道部强化沿海铁路战略部署，实施轨道结构重型化，首先在沪宁线换铺重轨。
铁轨越来越好，沪宁铁路火车的时速也由40、70、80公里，提高到1990年的100公里。1996年4月1日，上海铁路局在沪宁线上开出了全国铁路第一列时速超过140公里的“先行号”快速列车，拉开了中国铁路全面提速的序幕，这是当时钢轨线路能够承受的最快速度。
据无缝线路技术项目课题组组长李庆鸿介绍，钢轨温度每升降1摄氏度，每1米钢轨就会伸缩0．0000118米。如果某地一年钢轨的温度上下相差40摄氏度，那么，对于1000公里长的铁路来说，就要伸缩472米，因此，从有铁路的那一天起，钢轨就是一根一根接起来的，接头之间的正常空隙在18毫米之内。
将25米长的钢轨用夹板螺栓一根一根连接起来，固然避免了钢轨热胀冷缩造成的胀轨和断轨，但也带来一系列的问题：首先是列车通过钢轨接头时的“咯噔、咯噔”声将近100分贝，严重影响旅客休息；其次，60％以上的钢轨破损发生在接头，其修理费约占线路全部养护费用的70％。
关键技术获突破
沪宁线是京沪快速干线上的“黄金通道”，行车密度居世界之最，是一条典型的重载、快速、高密度、客货混跑的特别繁忙干线。
快速和重载都加大了列车作用在轨道上的荷载，加剧了线路的变形和零部件的损坏，加大了维修工作量，同时高密度、大运量的运输方式又减少了线路维修作业的时间。因此，世界各国纷纷采用高标准的坚实路基、稳定可靠的现代化轨道结构、跨区间无缝线路和保持轨道平顺的线路维修技术，沪宁线也不例外。
事情并不一帆风顺。1998年5月4日，气温突然升高，已经铺设跨区间无缝线路的沪宁线戚墅堰站等7个车站的54组道岔在同一天发生故障。道岔扳不动，沪宁线面临中断行车，京沪大动脉面临瘫痪！
钢轨的热胀冷缩，跨区间无缝线路的温度力不能正常传递，是导致道岔扳不动的直接原因。温度力的正常传递技术，目前除了少数几个发达国家外，其他国家均尚未取得成功，这成为发展区间无缝线路的最大技术障碍。
上海铁路局及时成立了技术攻关小组，开始了艰辛的探索。
1998年6月14日，攻关小组将新型试验铁轨铺设在安亭站11号道岔，经过一年的观察，没有发生异常情况。
1999年初，栖霞山?常州线上，一根全长104．6公里、跨15个区间的超长无缝线路诞生，同时也创下了国内铁路之最。
2001年，沪宁线铺成了一根全长223．2公里、跨33个区间的超长无缝线路。
2002年，沪宁线铺成了一根全长242．4公里、跨35个区间的超长无缝线路。
2003年，南京---南翔上下行288．8公里、跨40个区间，分别铺成了超长无缝线路。
2004年，南京---上海上下行303公里、跨43个区间的超长无缝线路铺设成功。
温度力传递结构这一关键技术的突破，标志着我国铁路跨区间无缝线路技术达到国际领先水平。从此，跨区间超长无缝线路成为现实，南京上海一线牵。
夜晚演奏的“交响曲”
在303公里笔直壮观的沪宁线跨区间超长无缝线路背后，最值得大书一笔的是日日夜夜奋战第一线的铁路员工，是他们的聪明才智和辛勤劳动，赢得了中国铁路一次又一次的骄傲。
沪宁线客货争能、运营与施工矛盾日益突出，白天客车密集到发，难以安排施工，必须对施工传统安排时间进行改革突破，将作业安排在夜间进行。
承担主要施工任务的上海铁路局杭州大修段和上海工务机械化段夜以继日，克服重重困难，突破了一个又一个技术难点。杭州大修段采用QPCJ铝热焊连焊新技术，现场胶接绝缘接头。经过对轨、封泥、加热、推瘤、打磨等环节，确保所有焊接100％合格。
“对轨是准备工作，封泥是基础工作，加热是主要工作，推瘤和打磨是修补工作，五大关键一个也不能少！”沪宁线大型养路机械夜间综合大修施工现场指挥、杭州大修段副段长寿鑫说，在寒冷的冬季，如加热时轨温低于15摄氏度时，预热时间要提高到10分钟以上。这是对120个焊头的摸索实践中总结出来的。
工人热火朝天，机器声、吆喝声，组成一首特别的交响曲，在寂静的夜晚演奏得格外激昂。
2004年9月20日3时10分，沪宁线上海站西侧一公里处，杭州大修段焊接工徐军民等动作娴熟地完成了无缝线路一个焊点的工作。正是这个焊接点的焊接成功，标志着我国最长的一根303公里跨区间超长无缝钢轨在沪宁线上诞生。
50分钟后，当上海开往铜陵的5046次旅客列车以常速平稳通过施工地点时，在场的杭州大修段、上海工务机械化段的数百名干部职工情不自禁地鼓起掌来，为我国铁路史上的又一个新记录的产生而欢呼。
沪宁线全面竣工了！
头枕申城，尾摆金陵。如今，沪宁线303公里超长跨区间无缝线路上又增开两对连接申城和金陵只需137分钟的城际快速列车，从此，上海南京的距离又一次拉近了。消灭“咯噔、咯噔”声，48480个钢轨接头匿迹,坐在风驰电掣的列车里，平稳得就像坐在家里的沙发上。
目前，无缝线路已在上海局全面推广。随着沪杭电化工程改造、宣杭复线建设、浙赣线电化工程改造等项目的推进，一个全面打造超长跨区间无缝线路的战役正在华东铁路全面打响。
㈡ 为什么高速铁路的铁轨是无缝钢轨不会膨胀，怎么强制把热胀冷缩限制住
无缝线路根据线来路曲线情况设置源1-2km的无缝线路，在无缝线路之间会设置3-4节钢轨的伸缩区，根据锁定轨温和当地气温变化，每年对无缝线路进行应力释放，封锁线路后抬起伸缩区的钢轨，打开无缝线路的全部扣件，使钢轨的内应力得到释放，后切割或更换伸缩区的钢轨，重新锁定钢轨。这样以避免涨轨或断轨。
㈢ 高速铁路大多采用无缝线路,怎么解决钢轨热胀冷缩产生大应力,导致胀轨、断轨的问题
无缝钢轨技术原理铺轨时，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。 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。技术特点（1）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。（2）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。减噪减少了噪音污染。超长无缝线路是由许多根标准钢轨联结成长轨条铺成，一般长度为两至三公里。节约磨损大大减少，与普通铁轨相比，无缝铁轨由于消除了大量钢轨接头，因而消除了接头冲击力，减少了线路损害，节省了大量原材料，线路维修可节约费用30%—75%。提速提高了轨道的可靠性，火车的速度还会相应提高。平稳增加旅客的平稳、舒适感。凡是本钢轨（包括铁轨）的一切运输工具，未经专利权人的许可： 1．不得擅自将钢轨端部改为代有斜度，也就是说不得小于90°角。 2．不得擅自实施根据本专利技术物征和技术理论，制造出任何钢轨和铁轨。