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无缝钢轨实现的原理
一、 研究动机
我们生活在一个交通便捷的时代，纵横交错的铁路网络把祖国的广大土地连接在了 一起，人们可以方便地乘坐火车出行。特别是随着我国高速铁路的发展和运用，铁路客 运的速度、效率有了很大的提高。从北京到昆明，火车耗时从原来的34个小时缩短到10 个小时。高铁除了速度快，还有运行平稳，噪音小等特点，大大提高乘坐体验。 2009年
12月26日武广高速铁路正式运营，设计时速 350千米/小时，列车在如此高的速度下 运行，即使把矿泉水瓶倒置在小桌板上也不会倒，同时列车运行中完全没有传统列车的 有节奏的大声响，是什么技术会达到如此效果呢？原因在于铁路建设中使用了超长无缝 钢轨。无缝钢轨，是将不钻孔、不淬火的10根或20根标准钢轨先在工厂焊接成200— 500 米的钢轨，人们俗称其为“长钢轨”，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，通常称之为“铁路无缝线路”。从而大大减少了“轨 缝”，减少了由此产生的噪音，让旅客列车更加平稳、舒适。如果没有加工、运输、施工 方面的困难，从理论上讲，“无缝线路”可以无限长。为了学****无缝钢轨的实现原理，查 阅了大量的资料，对问题展开了学****和研究。
二、 文献综述
当今世界各国铁路都在大力发展无缝线路(CW—continuously welded rails )。所
谓“无缝线路”，就是把不钻孔、不淬火的 25m长的钢轨，在基地工厂用气压焊或接触 焊的办法，焊接成200m到 500m的长轨，然后运到铺轨地点，再焊接成 1000m到 2000m 的长度，甚至更长的钢轨，铺到线路上就成为一段无缝线路，其特点是每段钢轨间不留 轨缝。与普通线路相比，无缝线路在其长钢轨段内消灭了轨缝，从而消除了车轮对钢轨 接头的冲击，使得列车运行平稳，旅客舒适，延长了线路设备和机车车辆的使用寿命， 减少了线路养护维修工作量。据有关部门方面统计，无缝线路至少能节省15%勺经常维修 费用，延长25%勺钢轨使用寿命，并能适应高速行车的要求，是轨道现代化的发展方向。 无缝钢轨是把25米长的钢轨焊接起来料成几百米长甚至几千米长，然后再铺在路基上，
每隔很长一段距离才会有一个轨缝，而且每个轨缝仅有 11毫米，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，减少 了噪音污染。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，磨损大大减少，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% 由于钢轨之间的无缝连接，消除了大量的轨缝，使得轨道变得平滑，行驶在无缝钢轨上 的火车更加的平稳，提高了轨道的可靠性，因此火车的速度可以大幅度提高。为了学****无缝钢轨的实现原理，查阅了大量的资料，并将它们进行归纳总结，形成了本文。本文 将从基本的原理出发，探究无缝钢轨的实现原理，焊接方法及养护措施。
三、研究方法和内容
无缝铁路实现原理概述
正由于钢轨接头被焊接，轨条变长了，线路在外界温度变化要承受巨大的温度力，据 测算，钢轨温度每改变 1C,每根钢轨就会承受 吨的压力或拉力。因此铺设无缝线路的 关键是设法克服长钢轨因轨温变化而产生的温度力问题。 现在解决热胀冷缩有两种方法，
一种是长轨节自身承受全部温度应力，即将无缝线路上长钢轨的两端用钢轨联结零件和 防爬设备加以强制性固定，其他部分也是采用强度大的中间联结零件和防爬设备使之紧
扣于钢筋混凝土轨枕之上，称为锁定线路（图
2）。锁定时（即铺设或维修时）的钢轨温 度称为锁定轨温。当温度变化时，钢轨不 能自由伸缩，只能在钢轨内部产生应力， 这个力是由轨温变化引起的，叫做温度力， 它均匀地作用在钢轨的全长上。夏天轨温 升高，钢轨内部产生压应力；冬天轨温降 低，钢轨内部产生拉应力。温度力 F=250-A t • s （ s为钢轨断面积），所以 温度力产生的压强只和轨温变化△ t有关。
图2
可见，选择适当的锁定轨温，对无缝线路的强度和稳定性具有很大影响。选择锁定轨温
时，应使钢轨在冬季和夏季所受到的最大温度力尽量接近，一般采用稍高于本地区的中
间轨温作为锁定轨温比较适宜。例如，北京地区最高轨温为C,最低轨温为 ？C,中间轨
温为C,而设计时的锁定轨温一般采用 24C。另一种解决热胀冷缩的方法是长轨节自身 不承受温度应力，而以自动放散应力或定期放散应力。 “应力放散”就是在夏季或秋季,
将钢轨切个口子释放能量，再根据公式计算出热胀的量对钢轨进行切割，使用拉伸机将 缺口拉拢焊接，冬季采取相同方法解决冷缩问题。
温度应力及温度力
一根不受任何限制而自由伸