无缝线路(铁路、高铁培训)
【轨道工程课程设计——无缝线路】
目录第一部分概述 (2)1、铺设无缝线路的意义································2、无缝线路的类型····································3、国内外无缝线路发展概况····························第二部分设计任务及基本要求························1、设计任务·········································2、基本要求·········································第三部分设计目的和意义1、设计目的·········································2、设计意义·········································第四部分设计理论依据及基本思路·····················1. 轨道动态响应的准静态计算··························2. 根据强度条件确定允许的降温幅度····················3. 根据稳定条件确定允许的升温幅度····················4. 设计锁定轨温的确定··································5.预留轨缝和伸缩区长度的确定··························第五部分设计参数································1、一些相关设计参数·································2、参数选取········································3、最终参数·········································第六部分设计内容····································1、轨道结构静力计算··································2、确定设计锁定轨温··································（1）由强度条件确定允许降温幅度····················（2）根据稳定条件确定允许升温幅度·················（3）设计锁定轨温的确定·····························3、轨道强度验算······································（1）计算d M、d y、d R·································（2）钢轨强度检算····································（3）轨枕验算······································（4）道床顶面压应力验算·······························（5）路基基床表面压应力验算·························（6）计算汇总表··································4、预留轨缝与伸缩区长度的确定·························（1）长轨与短轨间的预留轨缝························（2）短轨与短轨间的预留轨缝··························（3）伸缩区长度·····································第一部分概述1、铺设无缝线路的意义无缝线路是把标准长度的钢轨焊连而成的长钢轨线路，又称焊接长钢轨线路。
铁路无缝线路培训教材
第一章无缝线路基本知识第一节温度应力和温度力一、钢轨的自由伸缩量和限制伸缩量1、钢轨的自由伸缩量钢轨不受任何阻碍的伸缩叫自由伸缩。
自由伸缩量同钢轨的长度和轨温变化度数成正比。
钢轨自由伸缩量的计算公式是：△l＝αl△t 式中：△l――钢轨的自由伸缩量（mm）；α――钢轨的线膨胀系数（0.0118mm/m.℃）l――钢轨长度（m）；△t――轨温变化度数（℃）。
［例1－1］一根不受任何阻碍的钢轨，在早晨轨温为19℃时测定的长度是25.004m，中午轨温升高到49℃，钢轨的长度是多少？［解］△t＝49℃－19℃＝30℃。
△l＝αl△t＝0.0118×25.004×30＝8.8≈9(mm)此时钢轨的长度为: 25.004m+0.009m＝25.013m［例1－2］某无缝线路长轨条长1000m时的轨温是45℃，在轨温变化到12℃时，松开接头扣件、中间扣件和防爬器，钢轨应缩短多少毫米？［解］据题意，我们认为此时的长轨条处于自由缩短状态。
则长轨条缩短量△l＝αl△t＝0.0118×1000×33≈389(mm)这个缩短量是十分惊人的，它将使无缝线路完全丧失行车条件。
2、钢轨的限制伸缩量无缝线路钢轨在充分锁定状态下的伸缩叫限制伸缩，而锁定，则指钢轨扣件的锁固状态。
由于已被强力锁定，自由伸缩量的相当一部分不能实现，故无缝线路钢轨的限制伸缩有如下特点：①只有当轨温变化到相当程度才会产生限制伸缩。
②限制伸缩量比自由伸缩量小的多。
③限制伸缩量同长轨条的长度无关，即任何长度的长轨条的限制伸缩量，在轨温变化相同度数时都是一致的。
无缝线路未充分锁定或道床抵抗轨枕沿线路方向移动的阻力不够，钢轨的限制伸缩量将会增大，甚至接近自由伸缩量，这将对无缝线路产生巨大的破坏性影响。
（无缝线路长轨条和标准轨的一端限制伸缩量见附表）二、温度应力和温度力无缝线路锁定之后，较大的自由伸缩量变成了较小的限制伸缩量。
无缝线路教学ppt
自动放散：尖轨伸缩调 节器（桥上） 散应力（寒冷地区） 定期放散：一年两次放
②温度应力式无缝线路
一、无缝线路基本知识
温度应力式无缝线路
(1)结构形式：是由一根焊接长钢轨及其两端 2～4根标准 轨组成，并采用普通接头的形式； (2)受力状况：无缝线路铺设锁定后，在钢轨内部产生很 大的温度力，其值随轨温变化而异；
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
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。
（二）线路纵向阻力
接头阻力 纵向阻力 扣件阻力 道床纵向阻力
线路阻力
横向阻力
道床横向阻力 轨道框架水平刚度
竖向阻力
道床竖向阻力 轨道框架垂直刚度
二、无缝线路基本原理
（二）线路纵向阻力
轨温变化时，影响钢轨两端自由伸缩的原因是来自线路纵向阻力的抵 抗，它包括接头阻力、扣件阻力及道床纵向阻力。
Байду номын сангаас
无缝线路-PPT课件
跨区间无缝线路
总结词
跨区间无缝线路是一种更为先进的技术，它通过在多个区间内实现无缝连接，进 一步提高了轨道线路的连续性和稳定性。
详细描述
跨区间无缝线路通常采用长轨排铺轨机进行铺设，这样可以实现长距离的无缝线 路铺设，提高轨道线路的平顺性和耐久性。此外，跨区间无缝线路还能够减少轨 道维修工作量，降低运营成本。
无缝线路的发展历程经历了从初期的探索阶段到现在 的广泛应用，技术不断进步和完善。
详细描述
无缝线路的早期探索始于20世纪初，但由于技术限制 和材料问题，一直未能得到广泛应用。随着科技的进 步和材料质量的提高，无缝线路逐渐成为现代铁路轨 道的主要结构形式。目前，无缝线路已经在全球范围 内得到广泛应用，并成为铁路轨道现代化发展的重要 标志之一。同时，随着新材料和新工艺的不断涌现， 无缝线路的技术和应用前景将更加广阔。
无缝线路的特点
总结词
无缝线路具有减少维护工作量、降低噪音、提高列车运行平稳性和安全性等优 点。
详细描述
由于无缝线路消除了传统轨道的接头，减少了轨道不平顺的情况，因此可以降 低列车的颠簸和噪音，提高乘客舒适度。同时，无缝线路的维护工作量相对较 小，可以节省人力和物力资源。
无缝线路的历史与发展
总结词
高温材料
采用高温材料和先进的焊 接技术，提高无缝线路的 承受温度和承载能力。
智能化监测
利用物联网和大数据技术， 实现无缝线路的智能化监 测和维护，提高运营效率。
未来发展前景与展望
扩大应用领域
绿色环保
随着铁路和城市轨道交通的不断发展， 无缝线路技术的应用领域将进一步扩 大。
未来无缝线路技术的发展将更加注重 环保，采用更加环保的材料和技术， 减少对环境的影响。
无缝线路理论知识
无缝线路理论知识一、发展无缝线路的意义无缝线路是把标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路，又称焊接长钢轨线路。
它是当今轨道结构的一项重要新技术，世界各国竞相发展。
在普通线路上，钢轨接头是轨道的薄弱环节之一，由于接缝的存在，列车通过是发生冲击和振动，并伴随有打击噪声，冲击力可达到非接头区的三倍以上。
接头冲击力影响行车的平稳和旅客的舒适，并促使道床破坏、线路状况恶化、钢轨及连接零件的使用寿命缩短、维修劳动费用的增加。
养护线路接头区的费用占养护总经费的35%以上；钢轨因轨端损坏而抽换的数量较其他部位大2-3倍；重伤钢轨60%发生在接头区。
随着列车轴重、行车速度和密度的不断增长,上述缺点更加突出，更不能适应现代高速重载运输的需要。
为了改善钢轨接头的工作状态，人们从本世纪三十年代开始至今，一直致力于这方面的研究与实践,采用各种方法将钢轨焊接起来构成无缝线路。
这中间首先遇到了接头焊接质量问题；其次就是长轨在列车动力和温度力共同作用下的强度和稳定问题；还有无缝线路设计、长轨运输、铺设施工、养护维修等一系列理论和技术问题。
随着上述一系列问题的逐步解决，无缝线路在世界各国得到了广泛的运用。
无缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客舒适，同时机车车辆和轨道的维修费用减少,使用寿命延长等一系列优点。
有资料表明，从节约劳动力和延长设备寿命方面计算，无缝线路比有缝线路可节约维修费用30%~70%。
在桥梁上铺设无缝线路，可以减轻列车车论对桥梁的冲击，改善列车和桥梁的运营条件，延长设备使用寿命，减少养护维修工作量。
这些优点在行车速度提高时尤为显著。
二、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。
温度应力事无缝线路是由一根焊接长钢轨及其端2~4根标准轨组成，并采用普通接头的形式。
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，中间部分完全不能伸缩，因而在钢轨内部产生很大的温度力，其值随轨温变化而异。
无缝线路
无缝线路是把钢轨焊接起来的线路。 国外对这类线路的命名不尽相同，一般有 以下几种叫法：无接缝线路、长钢轨线路、 连续焊接长钢轨线路等。我国铁路铺设初 期叫无接缝线路，以后略去“接”字，称 无缝线路至今。
优点
2、优缺点
⑴、行车平稳，减少了噪音，旅客舒适度提 高； ⑵、节省了接头材料，降低了维修费用； ⑶、减少了行车阻力，提高了行车速度；
1．钢轨的自由伸缩量
钢轨不受任何阻碍的伸缩叫自由伸缩。 自由伸缩量同钢轨的长度和轨温变化度数 成正比。据测定， 1m 长的钢轨，当轨温变 化l℃时，其自由伸缩量为0.0118mm。据以 得出钢轨自由伸缩量的计算公式是：
Δι=αιΔt 式中 Δι——钢轨的自由伸缩量(mm)；
α——钢的线膨胀系数，亦即钢轨的单 位自由伸缩量(0.0118mm／m.℃)；
一般情况下，如果无缝线路处于稳定 状态，又按规定预留了轨缝，仅轨缝1就 可满足钢轨伸缩的需要，而且不会出现瞎 缝和超限大轨缝。调节轨之所以要配2～4 对，是为了留有余地和在中间轨缝处设臵 绝缘接头。
小
结
普通线路的接头会产生很多病害。 无缝线路在相当长的一段距离内消灭了 接头，但不能完全消灭钢轨的热胀冷缩。 为了适应长轨条的限制伸缩，在无缝线 路的两端设臵2～4根调节轨并预留轨缝。 这就是温度应力式无缝线路的结构特点 和采用这种结构的原因。
据测算，经锁定的钢轨，当轨温升降 1℃时，每平方厘米钢轨断面上产生的压应 力或拉应力是 250N(N ，牛顿，力的单位， 1kg=9.8N≈10N) 。由此得出温度应力的计 算公式是：
σt=250Δt(σt=247.8Δt)
式中 σt—温度应力(N)； Δt—轨温变化度数(℃)。
温度应力只表示每平方厘米钢轨断面 上受到的力。 50kg/m 钢轨和 60kg/m 钢轨的 全断面分别为 65.8 和 77.45cm2 ，则当轨温 变化1℃时，这两种钢轨全断面上受到的应 力分别为：
西南交通大学-铁路轨道课件-无缝线路
无缝线路是通过焊接或其它连接方式，将多根标准长度的钢轨连接成一根连续 的轨道，从而消除了传统轨道上的钢轨接头。这种轨道结构能够显著提高列车 的行驶平稳性和舒适性，减少养护维修工作量。
无缝线路的特点
总结词
无缝线路具有高平顺性、高稳定性、高耐久性和高安全性等特点。
详细描述
由于消除了钢轨接头，无缝线路的平顺性得到了显著提高，减少了列车行驶中的冲击和振动。同时，由于钢轨的 连续性，无缝线路具有更高的稳定性和耐久性，能够承受更大的载荷和温度变化。此外，无缝线路还具有更高的 安全性，减少了因钢轨接头松动或破损导致的安全事故。
国外案例
日本新干线：日本新干线作为全球最早的高速铁路之一 ，无缝线路技术的应用使得其线路状态保持良好，为旅 客提供了安全、舒适的乘车环境。
案例分析：京沪高铁的无缝线路应用
技术特点
京沪高铁无缝线路采用了先进的焊接技术和材料，确保了长轨条之间的紧密连接 ，减少了轨道缝隙，提高了列车运行的平稳性。
应用效果
缓冲区的长度应根据轨温变化范 围和钢轨的伸缩量等因素进行合 理设置，以保证无缝线路的正常
使用和安全性能。
2023
PART 03
无缝线路的铺设与维护
REPORTING
铺设工艺与设备
铺设工艺
无缝线路的铺设需要经过钢轨焊 接、长轨铺设、锁定焊接等工艺 流程，确保轨道的平顺性和稳定 性。
设备需求
无缝线路的铺设需要使用到长轨 运输车、铺轨机、焊轨机等专用 设备，以确保施工质量和进度。
无缝线路的历史与发展
总结词
无缝线路的发展经历了早期的焊接轨、单元轨节和现 代的无缝线路等多个阶段。
详细描述
无缝线路的概念最早可以追溯到20世纪初，但直到20 世纪中叶才开始得到广泛应用。随着焊接技术的发展 ，早期的焊接轨开始出现，并逐渐发展成为单元轨节 。现代的无缝线路则通过更先进的焊接和材料技术， 实现了更高质量和更长寿命的轨道铺设。目前，无缝 线路已经成为铁路轨道的主要结构形式之一，广泛应 用于世界各地的铁路系统中。
无缝线路(铁路、高铁培训)-129页文档资料
长轨条
标准长度钢轨
长轨条
缓冲区
跨区间无缝线路:为了最大限度减少钢轨接头， 延长轨条长度，把区间无缝线路的长轨条延长 与车站道岔焊接在一起，成为跨区间无缝线路， 是当今无缝线路的发展方向。目前，我国无缝 线路在京广线上最长一段140km，京沪上最长 一段104km，此外长20～60km的无缝线路数量 更多，据统计我国现有跨区间无缝线路的数量 约7000km。
6.2.1 完全约束的长钢轨温度力
L TL
钢 轨 的 线 膨 胀 1系 1.81数 06/， 0C
t Et E L LET
E钢轨钢的弹性模量 E 2 .1 1 1 N 0 1 /m 2 2 .1 1 7 N 0 /c2m
TTs -T
试验表明，扣件阻力随钢轨纵向位移的增加而 增大，并与扣件的类型及其扣压力有关，如图 6-3所示。
扣件阻力扣（件阻力 k（N/组 组）） 2.0
1.5 1.0 0.5
Ⅲ型
Ⅱ型 150 N·m
Ⅰ型 150 N·m
0 0.5 1.0 1.5 2.0 f(mm)
图6-3 扣件阻力图
弹条型扣件阻力
从理论上说，无缝线路的长度可以是无限长，但实 际上，由于理论计算、结构设备及施工、养护技术 地限制，无缝线路地轨条长度是逐步加长的。无缝 线路的发展经历了三个阶段：
普通无缝线路：无缝线路的轨条长度不长，考虑自 动闭塞区段绝缘接头的设置、桥梁、隧道、道岔衔 接及施工养护维修的方便，其长轨长度一般为1－ 2km，两端铺2-4对标准轨组成的“缓冲区”。
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• 我国使用50kg/m钢轨，在最大轨温差97℃地 区铺设42.7km、100.5℃地区铺设3km无缝线 路。
• 目前使用60kg/m钢轨已在最大轨温差97℃的 地区广泛铺设无缝线路。
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最小曲线半径
• 过去大多数国家规定，容许铺设无缝线路的最小 曲线半径为600m，但近年来突破了这一限制。欧 美一些国家规定，在站线上容许在更小半径曲线 上铺设无缝线路，美国铁路已在站线R=170m曲线 上铺有无缝线路。
• 跨区间无缝线路取消了缓冲轨，区间内的绝缘 接头承受巨大纵向力，因此研究与生产高强度 、高韧性的胶接绝缘接头成为推广应用超长无 缝线路关键技术之一。
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无缝道岔纵向力计算
限位器结构
间隔铁结构
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无缝线路结构的三种类型
• 温度应力式。在运营过程中，随着轨温的变化 ，每段无缝线路除两端的伸缩区放散部分温度 应力外，通常不放散温度应力，它有固定的锁 定轨温；
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• 从理论上说，无缝线路的长度可以是无限长，但实 际上，由于理论计算、结构设备及施工、养护技术
地限制，无缝线路地轨条长度是逐步加长的。无缝 线路的发展经历了三个阶段：
• 普通无缝线路：无缝线路的轨条长度不长，考虑自 动闭塞区段绝缘接头的设置、桥梁、隧道、道岔衔 接及施工养护维修的方便，其长轨长度一般为1－ 2km，两端铺2-4对标准轨组成的“缓冲区”。
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国外正线上容许铺设无缝线路的最小曲线半径
国别
俄罗斯
美法英 国国国
日本
联邦德国
丹 麦
匈牙利
南 捷克 联
盟
客客
线路 条件
主 货运 要 密度 干 干 小的 线 线 干线
• 定期放散应力和自动放散应力式无缝线路，曾在 前苏联和我国沈阳、哈尔滨铁路局试铺，但因放 散应力需耗费大量人力；而自动放散应力式则因 放散应力不均匀，且存在超伸超缩现象，因而早 已废弃不再使用。
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• 无缝线路结构按照连接方式可分为两类：用缓冲 轨连接及用钢轨伸缩调节器连接。日本新干线上 铺设的无缝线路，每隔1.5km设置一组钢轨伸缩 调节器，我国沈阳、哈尔滨铁路局曾有40km无 缝线路采用钢轨伸缩调节器连接，其优点是必要 时放散应力及处理故障方便，但因设备投资费用 较高，在我国一般线路上不再大量使用，但大桥 上铺设无缝线路仍然广泛应用。
• 根据美国AREA统计，无缝线路比普通线路的钢 轨寿命延长约40%；日本铁路发现，采用无缝 线路的钢轨(50kg/m型)更换周期由原来的 400Mt延长到了500Mt。原苏联统计，通过总 重500Mt以后的钢轨（P65型）抽换数，降低 了三分之二。我国的统计数字表明，无缝线路 轨道的钢轨使用寿命延长1.25倍。世界各国在 高速与快速客运线路上均铺设无缝线路。
• 俄罗斯技术规程规定，干线容许铺设无缝线路的
最小曲线半径R=300m，早在1978年前苏联就在外
高加索山区，在8处半径R=300～400m曲线铺设了
无缝线路，有2处在最大轨温差75℃地区，6处在
92～97℃地区，行驶轴重23-25t电力机车，经过10
年运营，发现与同样半径曲线地段普通线路相比
，外股钢轨的磨耗量减少。
• 目前世界各国投入大量人力和物力从事研究，突 破已有的限制，扩大铺设范围。
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最大轨温差
• 20世纪60～70年代，世界各国仅限于在最大轨温差
90℃以内的地区铺设无缝线路。目前已有一些国家
突破了这一范围，美国、加拿大、挪威、瑞典在最
大轨温差95℃地区，南联盟在最大轨温差100℃的
地区铺有无缝线路，俄罗斯在严寒、轨温差很大的
• 定期放散应力式。为减小无缝线路的最大温度 应力值，定期进行应力放散，通常每年春、秋 季各放散一次，它有两个锁定轨温；
• 自动放散应力式。在无缝线路的中部或端部锁 定一定长度，其余部分采用特制扣件，允许长 轨条随着轨温变化而伸缩，从而放散温度应力 ，它无固定的锁定轨温。
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目前全世广泛应用温度应力式无缝线路
• 区间无缝线路：随着胶接绝缘接头技术的推广应用 及无缝线路施工技术的完善，为满足列车提速的需 要，尽量减少钢轨接头的存在，把原来长1-2km
的长轨条延长，使长轨长度达到或接近两个车站之 间的长度。
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长轨条
标准长度钢轨
பைடு நூலகம்
长轨条
缓冲区
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• 跨区间无缝线路:为了最大限度减少钢轨接头， 延长轨条长度，把区间无缝线路的长轨条延长 与车站道岔焊接在一起，成为跨区间无缝线路 ，是当今无缝线路的发展方向。目前，我国无 缝线路在京广线上最长一段140km，京沪上 最长一段104km，此外长20～60km的无缝 线路数量更多，据统计我国现有跨区间无缝线 路的数量约7000km。
• 采用缓冲轨连接的无缝线路可以是温度应力式， 也可以是定期放散应力式；同样，采用钢轨伸缩 调节器连接的无缝线路，可以是温度应力式也可 以是放散应力式，这在概念上应加以区分。
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无缝线路的铺设范围
• 由于无缝线路在严寒酷暑季节具有巨大的温度拉 力和压力，因而在某些地区和某些特殊地段的应 用受到限制。
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• 截至2003年，我国铺设无缝线路已达39158km ，占正线延长的45％，铺设无缝线路地区最大轨 温幅度100.5℃，铺设无缝线路最小曲线半径正 线为400m、站线为350m，总长超过1000m的 桥梁已有15座铺设无缝线路，总长超过200m的 桥梁已有一百数十座铺设无缝线路，铺设无缝线 路最大坡道线路上为20‰、高架桥上为28‰。
地区铺设无缝线路取得重大突破，使用P65型钢轨
，焊接接头全部采用接触焊，已在西伯利亚最大轨
温差115℃、119℃地区的干线上铺设无缝线路。莫
斯科—列宁格勒铁路全线通过轨温差97℃的地区，
铺设P65型钢轨、混凝土轨枕、无缝线路，目前该
线旅客列车和货物列车最高运行速度分别达到
200km/h和90km/h。
无缝线路轨道设计 a
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• 第一节 概述 • 第二节 长钢轨轴向温度力 • 第三节 无缝线路稳定性计算 • 第四节 路基上的无缝线路轨道设计
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6.1 铁路无缝线路概述
• 无缝线路在长钢轨内灭了钢轨接头，列车通过 时高频冲击荷载的动态响应消除，相应地线路 病害减少。因而大力发展无缝线路成为全世界 铁路工作者的共识。