无缝线路长轨条温度力调整方法
无缝钢轨如何解决热胀冷缩
无缝钢轨如何解决热胀冷缩
高铁，大家经常坐，但是你们有注意过高铁的轨道么？高铁轨道中间是没有肉眼可以看见的缝隙的。
那么，轨道中间没缝的话，为什么不怕热胀冷缩呢？下面跟着知力君来了解一下——高铁的无缝钢轨技术！
无缝线路是将标准长度的钢轨焊联而成的长钢轨线路，其优点在于彻底消灭了钢轨接头，是实现高速铁路高平顺性、高稳定性、少维修量等设计目标的关键技术之一。
当环境温度变化时，无缝线路长钢轨会随着温度的改变发生热胀冷缩现象。
但由于长钢轨不能自由伸缩，其内部会产生很大的温度应力。
长钢轨内部温度应力仅与轨温变化有关，而与长钢轨的长度无关。
因此，无缝线路理论上讲可焊联成任意长度，而控制温度力的关键，是合理控制轨温变化的幅度，即需要为长钢轨设计一个适宜的锁定轨温，并采用扣件逐点锁定的方式，加强对无缝线路钢轨热胀冷缩变形的控制。
一般而言，设计锁定轨温应保证夏季钢轨在最大升温条件下不发生鼓曲或涨轨；冬季钢轨在最大温降条件下，尽量不发生断轨。
特殊情况下，也应保证断轨后钢轨的断缝值不超过钢轨断缝的容许值。
在长轨条铺设焊接时，应严格控制施工锁定轨温在设计锁定轨温范围之内；在日常养护维修中，应严格遵守无缝线路养护维修作业轨温的相关规定，保障长轨条的热胀冷缩产生的钢轨温度力在安全范围之内。
铁路无缝线路有关技术
无缝线路锁定温变化及对策作者：魏晖许国培1、引言近年来，我局大力发展无缝线路，至2001年1月已在浙赣、京九等线上铺设无缝线路共计380Km。
无缝线路由于消除了大部分的钢轨接头，因而具有行车舒适平稳，延长轨道部件（尤其是钢轨）的使用寿命，降低维修费用等优点，故而得到了工务部门的欢迎。
然而，无缝线路钢轨内往往存有较大的温度力，因此正确的掌握无缝线路的实际锁定轨温是管好用好无缝线路的基本条件。
但是，无缝线路的实际锁定轨温总是在不断变化的，如果对这一变化缺乏足够的思想准备，将可能导致使用安全性的降低。
2、无缝线路的力学特点无缝线路由于在结构上限制了钢轨的伸缩，所以当轨温发生变化时就会产生巨大的纵向温度力。
这是在受力方面与标准轨线路的最大区别。
这一区别也导致跑道与断轨的可能性增大。
根据无缝线路钢轨温度力计算公式：[1]P=EFαΔt其中P——钢轨温度力。
E——钢轨弹性模量，E=2.1×105Mpa。
F——钢轨断面积。
α——钢轨线膨胀系数，α=11.8×10-6/ºC。
Δt——相对于零应力轨温的轨温变化幅度。
可得，钢轨内的温度力仅与轨温变化幅度有关，然而即使在一天当中，轨温也是不停的变化着的。
一般说来，锁定轨温（即通常理解的零应力轨温）是一个常量，如果准确的掌握了实际锁定轨温，便可以知道任意轨温时的轨温变化幅度，以及相应的温度力。
3、实际锁定温的变化根据我局的气候特点，我们的锁定轨温范围为31±5ºC，实际铺设时常在31—36ºC之间取值。
可是，在运营过程中，实际的锁定轨温是不断变化的。
实践说明，无缝线路的锁定轨温一般总是低于其名义锁定轨温，通常可到七、八度，多的甚至低于名义锁定轨温达二十余度。
引起锁定轨温降低的具体原因很多，但主要原因有：3.1铺设的原因设原因主要是在铺轨时长轨条实际上并不是处于自由状态，而是存在着初始应力（处于受压状态）。
长轨运到工地，卸至碴肩，由于昼夜温差等变化，长轨条内可能已积存了3—4ºC的温度力（这个变化是难以在量轨时表现出来的）；当将1000多米的长轨条拨进线路时，受到胶垫与轨底摩擦以及曲线超高重力分量等作用则可能又积存了一定的温度力。
无缝线路温度力
3.1 接头阻力 3.2 扣件阻力
3.3 道床纵向阻力
3.4 长轨条的温度力分布
3.5 缓冲区轨缝的计算
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回顾：
• 温度应力；温度力的计算公式 • 线路的纵向阻力；
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思考：
当Pt小于PH时，轨缝大小是否发生变化？
当Pt等于PH时，轨缝大小是否发生变化？ 当Pt大于PH时，轨缝大小是否发生变化？
• 作业：课本p166
6.3 6.11
25/53
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3.4.6 缓冲区轨缝的计算 • 无缝线路中共几种类型的轨缝？
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1）长轨与标准轨之间的预留轨缝计算方法
按冬季轨缝不超过构造轨缝ag的条件，可算得预留轨 缝a0上限 a上
缓冲轨
长轨条
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1）长轨与标准轨之间的预留轨缝计算方法 按冬季轨缝不超过构造轨缝ag的条件，可算得预留轨 缝a0上限
PH
Ｔ锁
A
r
maxPt
缓冲区 伸缩区
固定区
伸缩区
缓冲区
12/53
13/53
3.4.5 标准轨一端的伸缩量
maxPt
r
r
PH
拉
PH
L0/2
L0/2
14/53
H
Ω
G
Ω
F B K A O
拉
L0/2
L0/2
l=L0/2
矩形BKGH 三角形BKC (max Pt PH )l rl 2 短＝ EA EA EA 2 EA
a下 缓冲轨 长轨条
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1）长轨与标准轨之间的预留轨缝计算方法 按夏季轨缝不顶严的条件，其下限为：
寒冷地区铁路无缝线路锁定轨温的控制
21科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 工 程 技 术我国《中长期铁路网规划》中提出:到2020年在建设客运专线和其他铁路线路的同时,还须加强对既有线进行提速改造,繁忙干线旅客列车应提速到200km/h。
铁道部根据对线路条件和运输需求的初步分析,确定了我国铁路包括京哈线(含哈尔滨-齐齐哈尔)等七条既有干线为重点的具备提速200km/h条件的线路。
据我国《铁路无缝线路》“全国各地区最高、最低及中间轨温表”可知,京哈线哈齐段历年最大轨温差△T在安达地区为103.8℃,超过△T为100℃的要求,而既有线提速至200km/h技术条件要求轨道结构采用跨区间无缝线路,是我国铁路实施既有线提速中△T最大的区段。
由于历年轨温差大,冬、夏两季钢轨内最大温度拉、压应力也大,无缝线路铺设锁定后的升、降温幅度就大,不利于无缝线路的强度和稳定性。
1 锁定轨温1.1理论锁定轨温无缝线路的锁定是通过拧紧长钢轨两端的接头螺栓和上紧钢轨扣件轨实现的,无缝线路锁定时的轨温称为锁定轨温,此时,钢轨内部的温度应力等于零,这样可以保证焊接长钢轨在最低轨温时各种应力共同作用下不破坏,在最高轨温时线路不胀轨跑道,使线路能正常运行。
因此,无缝线路锁定轨温锁t 又称“零应力轨温”。
锁定轨温是钢轨内部温度应力的起算点,是无缝线路设计、铺设及养护至关重要的技术数据,掌握了锁定轨温,也就掌握了任何轨温时的轨温变化幅度△T以及相应的温度力,必须高度重视。
1.2设计锁定轨温(中和轨温)的确定设计锁定轨温e t 是根据线路结构的具体条件,通过轨道强度和温度稳定性所确定的零应力轨温。
但在无缝线路的铺设施工中,很难在某一设计锁定轨温下把整段长轨条锁定,因此,需要决定一个既满足强度条件,又满足稳定条件的锁定轨温允许范围,一般按设计锁定轨温C t e 5设定,称之为设计锁定轨温范围。
而:K t t t T T2][2t min max e 升降 (1)式中[降t ]为满足轨道强度条件和缓冲区满足预留轨缝技术条件共同控制的允许温降(℃);[升t ]为满足轨道稳定性控制的允许温升(℃);Δt k 为中和轨温的修正值,考虑当地气候条件,可取Δt k =±0～5℃。
无缝线路温度力应力放散
温度与应力放散一、基本要求1、无绝缘线路的应力放散必须做到匀、准、够。
2、重新设计锁定轨温后，任何一点的实际零应力、轨温值，都应落在设计锁定轨温范围内。
3、放散必须进行匀的检验，确认均匀后，才算完成过放散任务，否则应进行调整，直到调匀为止。
4、轨温偏低的长轨条，放散时自然轨温不得高于设计锁定轨温上线；轨温偏高的长轨条，放散时的自然轨温不得低于允许锁定轨温之下限。
二、放散方法无缝线路的应力放散，必须想方设法把轨下的阻力减小到最低限度，并能使钢轨得以自由伸缩，为此必须采用轨下支垫滚筒与撞轨相结合的方法。
（一）温度控制法在核实的轨温范围内，使钢轨自由伸缩，充分放散钢轨的应力，而后合拢锁定。
锁定后设置防爬观测标记。
并记录初始读数。
采用温度控制放散应力，要封锁线路进行，采用支垫滚筒与撞轨相结合的作业方法。
了解施工期间的气象情况。
选择适合设计锁定轨温的时段施工。
若温度不适合勉强施工，则难以取得预期放散的效果。
施工时应备几对不同长度的合拢轨，待放散轨条充分伸长或收缩后，立即选一对合适的合拢轨，做好合拢。
组装夹板螺栓并按规定扭矩拧紧，首先迅速恢复合拢端得轨枕和扣件，控制住钢轨的伸缩，此时的轨温即为放散后的锁定轨温。
同时全面上好合拢轨的配件，测取位移值，分析是否均匀，如有不匀应另行安排时间调整。
随即移至另股进行放散，待另股放散完毕，线路全面重新锁定后，施工负责人应组织全面检查，确认线路恢复正常，方可开通线路。
施工负责人、技术员配合，下设扣件作业组、滚筒安设组、撞轨组、合拢组、安全质量检查组。
（二）长度控制放散长度控制法是根据已知锁定轨温和放散计划锁定轨温，算出放散长度，这一长度即为放散时应控制的放散量。
合拢组应根据放散的控制长度准备合拢轨。
撞轨组各就各位按施工领导命令同时均衡撞轨。
合拢组注意观测轨端伸长情况到位后，立即合拢固定，然后转移另股放散。
长度控制法最好采用拉伸器放散1、拉伸时应在滚筒与承轨台之间支垫滚筒，滚筒直径以30-35mm为宜，滚筒每隔10米垂直钢轨垫入轨下。
无缝线路轨道安装温度应力控制要点探究
无缝线路轨道安装温度应力控制要点探究【摘要】随着经济的快速发展，无缝线路轨道也在不断的发展。
本文就无缝线路轨道安装温度应力控制要点进行了探究。
【关键词】无缝线路轨道；安装；温度应力一、前言当今社会中，铁路交通对人们的出行起着重要的作用。
我国虽然在无缝线路轨道安装方面取得了一定的成绩，但依然存在一些问题需要改进。
新时期下，加大对无缝线路轨道安装温度应力控制要点的探究，对确保无缝线路轨道的安全很重要。
二、无缝线路的施工概况1、无缝线路是将标准长度的钢轨焊接成长轨条并铺设到线路上，当环境温度发生变化时，由于轨枕等附属设施的存在，使得焊接长轨条不能进行自由伸缩，钢轨内部会产生巨大的温度应力，同时会破坏轨道结构。
2、我国铁路普通无缝线路每段长轨条长度一般为1500～2000m。
跨区间和全区间无缝线路虽不受这一限制，但1次铺入的单元轨节长度也与此相近。
长轨条是由工厂焊接完成运卸到现场，再由现场按照设计要求焊成一定长度的单元轨节，并封锁线路进行铺设。
以缓冲区与相邻长轨条相连结就是普通无缝线路，跨区间和全区间无缝线路则采用连入法铺设或插入法铺设，使单元轨节依次铺设。
无缝线路作业流程如图1所示。
三、无缝线路的温度力由于无缝线路的结构特点，当轨温变化时，长轨条必然会发生伸缩。
但受到轨道结构的接头阻力、扣件阻力和道床纵向阻力的约束作用，长轨条不能够自由伸缩，在钢轨内部必然会产生由温度变化引起的温度力。
一根长度为L可以自由伸缩的钢轨，当轨温变化为Δt时，其伸缩量为:ΔL=α·L·Δt(1)α———钢轨线膨胀系数，其值取11．8×10－6/℃；L———钢轨长度(mm)；Δt———轨温变化幅度(℃)，是钢轨轨温与实际锁定轨温的差值。
长轨条被扣件完全固定，当轨温变化量为Δt时长轨条不能随轨温的变化而自由伸缩，钢轨内部必然要产生一个温度力Pt。
根据胡可定律，这个由温度变化而引起的应力为:E———钢的弹性模量，E=2．1×105MPa；ε———钢的温度应变。
第三节 线路纵向阻和无缝线路温度力分布
P峰=1/2（Ptmax+Ptmin) 温度压力峰值的大小与锁定轨温无关。温度力峰值位置为 L峰=1/r{1/2(Ptmax+Ptmin)-Rj} 温度力峰值的出现与锁定轨温和中间轨温有关。 （具体的峰值出现情况，请看课本204页上部分） 温度压力峰值是引起无缝线路失稳的重要因素之一，特 别是在春夏之秋，发生的概率最大，所以在线路养护维修作 业时应特别注意。
接头阻力的特点
1.接头阻力是摩擦力，只有存在相对运动或 相对运动趋势时，才产生； 2.钢轨首先要克服接头阻力，然后才能伸长 或缩短； 3.钢轨从伸长转入缩短或从缩短转入伸长状 态要克服两倍接头阻力。
列车通过钢轨接头是产生振动的，会使扭力矩下降，接 头阻力值降低。据国内外资料，可降低到静力测定值的 40%—50%。所以，定期检查扭力矩，从新拧紧螺帽，保证接 头阻力值在长期运营过程中保持不变，是一项十分重要的措 施。 维修规则规定无缝线路钢轨接头必须采用10.9级螺栓， 扭矩应保持在700—900N·m。下表为计算时采用的接头阻力 值。 不同扭矩时的钢轨接头阻力Rj（KN)
2、扣件阻力
1.定义：中间扣件和防爬设备抵抗钢轨沿轨枕面纵向位移的 阻力称为扣件阻力。 2.要求中间扣件阻力大于道床阻力，否则装防爬器。 3.要求：扣件阻力＞道床纵向阻力，这是无缝线路设计必须 遵守的原则 4.《铁路线路维修规定》:扣板扣件扭矩应保持在80-120N·m 弹条扣件为100-150N·m。并注意复拧。
三、道床纵向阻力
1.定义：是指道床抵抗轨枕纵向位移的阻力。 2.决定道床纵向阻力的因素：受到道砟材质、 颗粒大小、道床断面、道床密实度、脏污程度、轻 轨重量、外形和尺寸等因素的影响。 3.在无缝线路设计中，采用轨枕位移为2mm时 相应的道床纵向阻力。
钢轨温度力、伸缩位移与轨温变化的关系.
是实际轨温与锁定轨温的差数。如某无缝线路的锁定轨温是27℃，某时实
测轨温是57℃，则轨温变化度数就是57-27=+30℃；某时实测轨温是-8℃， 则轨温变化度数就是-8-27=-35℃。“+”、“-”分别表示轨温上升和下降。
二、无缝线路基本原理
③锁定轨温和钢轨长度是相关统一的。设计无缝线路时，锁定轨温定 下来了，钢轨长度也就随之定下来了。无缝线路铺好锁定之后，要想保持 锁定轨温不变，就必须保持钢轨长度不变。如果钢轨伸长了，就意味着锁 定轨温升高了；钢轨缩短了，则意味着锁定轨温降低了。一旦锁定轨温偏 离了设计范围，就会给无缝线路的受力状况带来不良影响。
锁定轨温的确定
锁定轨温的高低，直接决定无缝线路承受温度力的大小，因而直接决 定无缝线路的稳定性。一个地区只有一个最高轨温和一个最低轨温。 如果锁定轨温定得过高，夏天无缝线路承受的温度压力倒是不大，但 是到了冬天最低轨温时，无缝线路将承受较大的温度拉力而影响其稳定性。 如果锁定轨温定得过低，冬天最低轨温时无缝线路承受的温度拉力倒 是不大，但是到了夏天最高轨温时，无缝线路将承受较大的温度压力，同 样影响其稳定性。
二、无缝线路基本原理
轨 温
钢轨温度不同于气温。影响轨温的因素比较复杂，它与气 候变化、风力大小、日照强度、线路走向和所取部位等均有密 切关系。根据多年观测，最高轨温Tmax要比当地最高气温高 18～25 ℃，最低轨温Tmin比当地最低气温低2～3 ℃。计算时通
常取最高轨温等于当地最高气温加20 ℃，最低轨温等于最低气
l E t l
(7-2)
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无缝线路长轨条温度力调整方法
无缝线路长轨条始终端落槽就位后，长轨条内部温度力应均匀分布。
但在运营中，其内部温度力会因扣件阻力、道床阻力、轨道几何形位、温差等因素的变化导致温度力分布不均匀，表现为通过位移观测桩的观测或轨长标定的观测发现其不一致，则应进行应力调整，使之均匀一致。
高原铁路，日温差极大，易造成无缝线路长轨条内部温度力的不均匀发展，因此在无缝线路铺设完成后，应做好后续的养护维修措施。
无缝线路长轨条温度力分布不均有两种情况，其一为一段无缝线路的长轨条，锁定轨温从整体上并无变异，但局部有高有低。
此种情况只需做长轨条的局部调整即可。
另一种情况为一段长轨条的锁定轨温，整个偏离了允许的设计锁定轨温范围。
这种温度力的不均匀变化对线路运营安全极为不利，在极端情况下可造成断轨或胀轨跑道，严重影 响线路正常运营，需做好应力放散，使温度力在长轨条内部均匀分布。
无缝线路在设计环节充分发挥钢轨本身强度，且断轨远不及胀轨跑道的危害严重。
1、加强现场锁定轨温监控
对于铁路无缝线路而言，合适的锁定轨温是保障线路运行安全及稳定性的重要条件，高原冻土区无缝线路因路基融沉、冻胀及道床加高等方面的影响。
日常的线路养护维修作业也会引起轨道结构较大的竖向及横向变形，对无缝线路的实际锁定轨温会产生一定的影响。
实际锁定轨温是日常线路养护维修的依据，其准确与否，直接影响着行车
安全。
高原冻土区无缝线路锁定轨温设计主要考虑年内最低温度超低及日温差较大的影响，容许变化范围较小，锁定轨温的变化会引起胀轨及短轨的危险，必须加强日常的实际锁定轨温监控及安装必要的防断监测设备。
检查长钢轨锁定轨温的变化情况，简单易行的方法是设置位移观测桩，通过观测钢轨长度的变化，可以计算出锁定轨温变化的大小，从而确定应力放散或调整区段。
2、应力放散方法
无缝线路应力放散主要是通过温度控制或长度控制来实现。
具体地说温度控制就是在合适的轨温范围内使钢轨伸缩，抵消钢轨内部的温度力，然后再重新锁定线路；长度控制是靠外力强迫钢轨伸缩，当伸缩量达到预定数值时，立刻锁定线路。
对应可使用滚筒放散、列车碾压、撞轨等方法。
（1）滚筒放散是把钢轨扣件松开，把滚筒放在轨枕上，滚筒作为支点支撑钢轨，使轨底与垫板之间的滑动摩擦变为轨底与滚筒间的滚动摩擦，以减小放散阻力，待轨温达到预定锁定轨温时，取下滚筒，锁定线路。
滚筒有两种：一种是带支架的滚筒；另一种是用钢管或圆钢直接锯成的圆棍，使用时，可把圆棍放在轨底与轨枕之间，以达到放散的目的。
该放散方法需要中断行车，施工时间长，额外配备滚筒，但应力放散均匀，锁定轨温准确。
（2）碾压放散是松开接头扣件及螺栓，松开全部防爬器及适当的中间扣件，利用列车运行碾压钢轨，靠列车的碾压和振动迫使钢轨伸缩，
待伸缩量达到预计量时锁定线路。
碾压放散法分顺列车运行方向和逆列车运行方向两种。
顺向碾压法首先松开沿列车运行终端的缓冲区接头螺栓、正向防爬器和适当中间扣件，而始端伸缩区扣件不动，利 用列车的震动和温度力迫使钢轨向一端伸缩，达到放散的目的。
逆向碾压法松开沿列车运行方向始端的缓冲区接头螺栓，松开全部的反向防爬器和适当的中间扣件，而终端的伸缩区的扣件不动，并且反复打紧所有正向防爬器，靠列车的震动迫使钢轨向列车运行的反方向伸缩，达到放散的目的。
这种方法可以把向列车运行方向爬行了的钢轨拉回原位，适用于爬行量较大的线路。
除顺、逆向碾压放散法之外，还可采用两端放散法，即在固定区中间，一端采用逆向碾压法放散，待达到放散量后锁定线路，另一端采用顺向碾压法放散。
这种方法适应于两端缓冲区轨缝较大，而轨缝之和又大于计划放散量，在单线无缝线路上可采用此法进行放散施工。
碾压放散的优点是不需中断行车，但放散时间长，放散量不均匀，达到预计放散量时其锁定轨温往往比预计的高，放散效果差。
（3）撞轨放散是在封锁线路时，松开所有扣件和缓冲区接头螺栓，朝放散方向撞击钢轨，在外力的作用下，克服轨底与胶垫间的摩擦力，迫使钢轨伸缩。
这种方法需要劳力青藏铁路换铺无缝线路设计关键技术研究多，另外需配备撞轨器，放散量集中在撞轨器附近，而其它地方放散量不均匀，容易使钢轨内部产生新的不均匀的温度力。
无缝线路应力放散可根据具体条件采用滚筒配合撞轨法，或滚筒结合拉伸配合撞轨法。
无缝线路应力调整，宜采用列车碾压法。