无缝钢轨实现的原理
无缝钢轨实现的原理精编版

无缝钢轨实现的原理公司内部编号:(GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-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。
为了学习无缝钢轨的实现原理,查阅了大量的资料,对问题展开了学习和研究。
二、文献综述当今世界各国铁路都在大力发展无缝线路(CWR—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,无缝线路在其长钢材料1503 马俊良轨段内消灭了轨缝,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。
轨道工程-第八章-无缝线路

一、无缝线路基本知识介绍
2.无缝线路的类型
(1)按处理温度应力的方式分: ①温度应力式无缝线路 ②放散应力式无缝线路
长轨条 标准长度钢轨 长轨条 缓冲区
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; (3)特点:结构简单,铺设维修方便,应用广泛; (4)铺设范围:对于直线轨道,铺设50kg/m和60kg/m轨,每 公里配量1840根混凝土枕时,铺设温度应力式无缝线路允许 轨温差分别为100℃和108℃。
二、无缝线路基本原理
为降低长轨条内的温度力,需选择一个适宜的锁定轨温,又称零应力状 态轨温。设计确定的锁定轨温称为设计锁定轨温;铺设无缝线路中,将 长轨条始终端落槽就位时的平均轨温称为施工锁定轨温;无缝线路运行 过程中处于温度力为零状态的轨温称为实际锁定轨温。施工锁定轨温应 在设计锁定轨温允许变化范围之内。常说的锁定轨温发生变化是指实际 锁定轨温发生变化;而设计和施工锁定轨温,一旦设计和施工完成记入 技术档案,作为日后线路养护维修的依据,不允许随意改变。锁定轨温 是决定钢轨温度力水平的基准,因此根据强度、稳定条件确定锁定轨温 是无缝线路设计的主要内容。
接头阻力的特点: (1)其本质是摩擦力,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。
二、无缝线路基本原理
(二)扣件阻力
中间扣件和防爬设备抵抗钢轨沿轨枕面纵向位移的阻力,称扣件阻 力。为了防止钢轨爬行,要求扣件阻力必须大于道床纵向阻力。扣件阻力 是由钢轨与轨枕垫板面之间的摩阻力和扣压件与轨底扣着面之间的摩阻力 所组成。摩阻力的大小取决于扣件扣压力和摩擦系数的大小。
无缝钢轨实现的原理

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。
为了学习无缝钢轨的实现原理,查阅了大量的资料,对问题展开了学习和研究。
二、文献综述当今世界各国铁路都在大力发展无缝线路(CWR—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%的经常维修费用,延长25%的钢轨使用寿命,并能适应高速行车的要求,是轨道现代化的发展方向。
简析客运专线无缝线路的施工

简析客运专线无缝线路的施工1 无缝线路根本原理在普通轨道上,钢轨长度一般只有12.5 m或25 m,在接头处都留有轨缝,钢轨随轨温的变化可以伸缩。
无缝线路上,钢轨长度在1 000m 以上,这种轨道是被“锁定”着的,当轨温发生变化时,钢轨不能自由伸缩,在内部产生一种力,称为温度力。
夏天轨温升高,钢轨欲伸长,但因受阻力影响而不能实现,从而转化为压应变,在钢轨内部产生压应力。
冬季轨温降低,钢轨欲收缩,但因受阻力影响而不能实现,从而转化为拉应变,在钢轨内部产生拉应力。
这是无缝线路区别于一般线路的根本特点。
由理论计算和运营实践说明:无缝线路内部的温度力的大小与轨温的变化幅度成正比关系,而与钢轨的长度无关,所以,在一定的温度变化条件下,只要轨道的强度与稳定能够得到保证,无缝线路的长度可以不受限制。
但在实际应用中,考虑到自动闭塞区段绝缘接头的设置,桥梁、隧道、道岔的衔接及施工、维修的方便,无缝线路的长度一般为1~2km,两端还铺有短轨作为“缓冲区”,致使此种无缝线路中尚有10%左右的有缝线路。
2 无缝线路锁定轨温将焊接长钢轨铺在轨枕上,并予以锁定时的钢轨温度。
当钢轨全部被锁定时,钢轨内部的温度应力等于零,所以又称“零应力轨温”。
选择锁定轨温的原那么是以冬季钢轨不折断,夏季不发生胀轨跑道,并根据各个地区的轨温变化情况进展检算和调整,一般以高于本地区的中间轨温比较适宜。
例如,中国北京地区最高轨温为62.6℃,最低轨温为22. 8℃,中间轨温就是19. 9℃,而设计锁定轨温一般采用24℃。
每一根焊接长钢轨的锁定轨温各不相同,必须如实记录,作为技术资料,以便今后计算轨温升降变化幅度时的依据。
由于轨温时刻在变化,而铺轨工作需要一定的时间才能完成,所以将铺轨轨温范围定为T±5℃。
无缝线路的施工,必须在这个轨温范围内完成铺设锁定工作,并把当时测量的轨温定为这一段无缝线路实际的锁定轨温。
它是重要的技术资料,是计算轨温变化幅度的依据。
火车无缝轨道原理

火车无缝轨道原理我想,很多人都坐过火车吧。
那轰隆隆行驶在铁轨上的大家伙,载着我们去往远方。
大家有没有想过,火车轨道看起来是那么长长的一条,它是怎么做到让火车平稳行驶的呢?特别是现在好多轨道看起来好像都没有缝隙,这是咋回事呢?今天呀,我就来给大家讲讲火车无缝轨道的原理。
先来说说以前那种有缝轨道吧。
就像我老家那边的小铁路,轨道是一段一段的,中间有小缝隙。
我有个朋友叫大刚,他就特别好奇,老问我为啥要有缝呢?其实啊,这是因为金属会热胀冷缩。
就好比咱们冬天穿棉衣,夏天穿短袖,材料也得根据温度变化“换衣服”呢。
如果铁轨不留缝,夏天一热,铁轨膨胀起来没地方伸展,那可就麻烦啦,就像人憋在一个小空间里伸展不开手脚一样难受,铁轨就容易变形、弯曲,这火车在上面跑可就危险喽。
那无缝轨道又是怎么克服热胀冷缩这个问题的呢?这就得提到一些巧妙的设计啦。
我认识一个铁路工程师,叫李师傅。
他就给我讲过,无缝轨道可不是真的完全无缝,而是采用了一种特殊的技术。
在铺设无缝轨道的时候,会先把钢轨在工厂里焊接成很长很长的一段,就像把好多小积木拼成一个超级长的大积木一样。
然后在铺设到路基上的时候,他们会采用一种特殊的扣件把钢轨固定住。
这种扣件就像是钢轨的小夹子,既能紧紧地夹住钢轨,又能给钢轨在温度变化时有一点点伸缩的空间。
这就好比给钢轨穿上了一件特制的紧身衣,既合身又能让它有一定的活动余地。
再讲讲轨道下面的路基吧。
路基就像是钢轨的床,要是床不稳,钢轨肯定也稳不了。
在无缝轨道的路基建设上,那也是相当讲究的。
我曾经跟着一个施工队去看过他们修建路基。
他们在施工的时候,会把路基压实得特别紧实,就像咱们把面粉揉成特别瓷实的面团一样。
而且在路基里还会有一些排水设施,为啥要有排水设施呢?大家想啊,如果路基里积水了,就像咱们的鞋子里进水了,走起路来就会不舒服。
路基里积水的话,在冬天一结冰,就会把路基拱起来,那钢轨也就跟着不平了。
所以排水设施就像是路基的小卫士,把水都赶走,保证路基的稳固。
高铁无缝钢轨原理

高铁无缝钢轨原理咱来聊聊高铁无缝钢轨原理哈。
你说这高铁跑起来那叫一个快呀,“嗖”的一下就过去了,还特别稳。
这可多亏了无缝钢轨呀!你看啊,普通的钢轨那是一段一段的,就好像拼图似的,中间有缝隙。
那要是高铁在这样的钢轨上跑,那不得“咯噔咯噔”响个不停,坐车上的人不就跟坐花轿似的,颠得难受呀!可无缝钢轨就不一样啦,它呀,就像是一条长长的丝带,没有那些缝隙。
这就好比你跑步,要是路上老是有坑坑洼洼或者小台阶,你是不是跑起来就不顺畅呀?无缝钢轨就是让高铁的路变得特别平坦。
那它是怎么做到没有缝隙的呢?嘿嘿,这里面可有大学问呢!它其实是把钢轨焊接在一起的,把好多段钢轨变成了长长的一根。
这焊接技术可厉害了,能让钢轨连接得特别牢固,就跟本来就是一体的似的。
你想想,高铁那么快的速度,如果钢轨不牢固,那还不得出事儿呀!所以这焊接可得精细着点儿。
就好像咱缝衣服,线得缝得密密实实的,不然一拉扯就开线了。
而且啊,这无缝钢轨还得考虑热胀冷缩呢!夏天热的时候钢轨会变长,冬天冷的时候钢轨会缩短。
那怎么办呢?工程师们可聪明啦,他们会在铺设的时候留一点点余地,让钢轨有伸缩的空间。
这多神奇呀!就好像一个会变形的超级英雄,能根据不同的情况变化自己的形态。
咱再想想,要是没有这无缝钢轨,高铁能这么舒服、这么快地带着我们到处跑吗?肯定不能呀!所以说呀,这看似普通的无缝钢轨,其实是高铁的大功臣呢!咱平时坐高铁的时候,可能都没注意到这钢轨的厉害之处,就光觉得速度快、舒服。
但其实背后有这么多人为了让我们有好的体验在努力呢!那些工程师们得花费多少心思呀,得经过多少次试验呀,才能让这无缝钢轨这么完美地工作。
所以呀,咱得珍惜这便利的交通,感谢那些默默付出的人们。
下次坐高铁的时候,你也可以跟身边的人讲讲这无缝钢轨的故事,让大家都知道这其中的奥秘。
这就是高铁无缝钢轨原理,是不是很有意思呀!原创不易,请尊重原创,谢谢!。
简述无缝线路的基本原理

简述无缝线路的基本原理
无缝线路是一种特殊的铁路线路,其基本原理是通过将两个钢轨端部压制成互相嵌合的形状来形成一条连续、无缝的轨道。
这种构造方式相比传统的钢轨连接方式,具有更高的强度和更好的稳定性,适用于高速、重载和长距离的铁路运输。
无缝线路的制造过程主要包括以下几个步骤:
1.母材制备:首先需要制备出符合相关标准的钢材,选择具有足够韧性和强度的钢材作为母材。
2.轧制加工:将母材通过冷、热轧等多道次的加工,加工成符合要求的形状和尺寸。
3.筛选:对加工好的母材进行筛选,排除存在缺陷的母材。
4.预弯制:将加工好的钢材进行预弯制,使其符合后续加工的要求。
5.端部加工:将钢轨两端进行加工,使其能够互相嵌合。
6.热处理:将加工好的钢轨进行热处理,提高其强度和韧性。
无缝线路相比传统的钢轨连接方式,具有以下优点:
1.强度更高:无缝线路的连接方式使得钢轨形成了一体化结构,强度更高,能够承受更重的车辆荷载。
2.运行更稳定:由于无缝线路的连接方式更稳定,所以能够降低噪声和振动,提高列车运行的稳定性和舒适性。
3.维护成本更低:无缝线路的结构更简单,维护成本相对传统的钢轨连接方式更低。
综上所述,无缝线路是一种具有高强度、高稳定性和低维护成本的铁路线路,已经成为现代铁路运输的主流标准。
无缝钢轨实现的原理

无缝钢轨实现的原理无缝钢轨是指由一整段钢材制成的铁路轨道,没有任何细缝或接缝。
它在铁路交通中的应用非常广泛,能够提供更平稳、更安全的行驶条件。
无缝钢轨的实现原理主要包括制造工艺、材料选择以及安装技术等方面。
首先,制造无缝钢轨的关键在于热轧制造技术。
热轧方式通过对钢材进行预热、轧制等多道工序加工,使得钢坯逐渐变形成较为细小的截面,最终形成轨道的形状。
具体制造过程如下:炉前处理:在轧机辊道上的钢坯进入炉前处理环节,包括酸洗、煅烧、预热等步骤,以确保钢坯表面没有杂质,提高轧制质量。
轧制过程:将经过炉前处理的钢坯送入轧机,经过多次轧制、加工变形,最终得到无缝钢轨的轨道截面形状。
在热轧过程中,钢材会经历不断的拉伸、压缩、弯曲等工序,以确保钢材达到理想的形状和尺寸。
冷却和探伤:轧制完成后,无缝钢轨经过冷却处理,使其逐渐降温,增加材料的硬度和强度。
同时,还需要对轨道进行探伤,以确保表面没有明显的缺陷或裂纹。
接头焊接:无缝钢轨的制造中也需要进行接头的焊接。
焊接会将两段无缝钢轨的端部进行熔结,以形成一个连续的轨道。
焊接接头需要通过超声波、磁粉检测等方式进行质量检查,确保焊接接头的可靠性和稳定性。
材料选择是实现无缝钢轨的另一个重要因素。
由于铁路轨道的使用环境严苛,对材料的要求也非常高。
优质的无缝钢轨需要具备以下特点:高强度:无缝钢轨需要承受列车的重压和冲击,所以需要具备较高的强度。
一般采用中碳、高碳或合金钢作为材料,以提供足够的强度和刚性。
优良的耐磨性:铁路轨道在使用过程中会受到大量的摩擦和磨损,所以无缝钢轨的材料需要具备良好的耐磨性。
根据实际情况,可以添加合适的合金元素,以增加耐磨性能。
良好的耐腐蚀性:无缝钢轨要长时间放置在室外,容易受到湿气、酸雨等环境因素的影响,所以需要具备较好的耐腐蚀性。
不同地区和使用环境的无缝钢轨可以采用不同的材料,以适应不同的腐蚀性环境。
最后,无缝钢轨的安装也是实现其正常使用的关键。
无缝钢轨安装的主要步骤包括以下几个方面:基础处理:对于铺设无缝钢轨的路基进行平整和加固,以提供稳定的基础条件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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。
为了学习无缝钢轨的实现原理,查阅了大量的资料,对问题展开了学习和研究。
二、文献综述当今世界各国铁路都在大力发展无缝线路(CWR—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%的经常维修费用,延长25%的钢轨使用寿命,并能适应高速行车的要求,是轨道现代化的发展方向。
材料1503 马俊良无缝钢轨是把25米长的钢轨焊接起来连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。
为了学习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3.1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1℃,每根钢轨就会承受1.645 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·Δt·s(s 为钢轨断面积),所以温度力产生的压强只和轨温变化Δt 有关。
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62.6℃,最低轨温图2为?22.8℃,中间轨温为19.9℃,而设计时的锁定轨温一般采用24℃。
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。
3.2温度应力及温度力一根不受任何限制而自由伸缩的钢轨,当轨温变化时,其伸缩量为:()式中: a—钢的线膨胀系数,等于0.0000118,即每米长钢轨,当轨温变化1℃时,钢轨伸缩0.0000118,l—钢轨长度(米);—轨温变化度数(℃)。
无缝线路的钢轨, 中间接头被焊接,且其两端被扣件及防爬设备扣紧、锁定,不能白由伸缩。
当轨温变化时, 无缝线路中部的钢轨就无法伸缩, 于是在钢轨内产生应力, 根据虎克定律,钢轨内的应力为:(公斤厘米)()式中: E—钢的弹性模量, 等于2.l公斤/厘米;其他符号意义同前。
把、E值代人上式,则:(公斤厘米)()也就是说, 两端固定的钢轨, 当轨温升高或降低1℃时,钢轨产生25公斤/厘米的压应力或拉应力。
由于这个应力是由轨温变化引起的, 所以通常称为温度应力。
而整根钢轨承受的由轨温变化引起的压力或拉力称为温度力。
由此,一根钢轨承受的温度力则为:(公斤)(4)S为钢轨的断面积,各定型钢轨的断面积值见表1。
以每米50:(公斤)即: 轨温变化1℃时, 一股钢轨要承受1645公斤的拉力或压力。
所以,无缝线路中的钢轨,随轨温变化,要承受巨大的温度力,这是无缝线路非常重要的一个特点,也是无缝线路设计、施工及维修养护工作中必须考虑的一个特殊矛盾。
由于铁路线路固定区内的钢轨紧固件约束并限制其热胀冷缩,所以在此区间的钢轨内部必然存在相应的纵向温度应力。
钢轨无法向两侧伸长,只好把这种内应力(温度应力)均匀地作用在钢轨内部的全长上。
为减小钢轨的这种温度应力,铺设时要在钢轨处于合适的温度时锁定线路,一般采用当地最高轨温与最低轨温平均稍高点时的轨温来锁定。
若控制不当,夏天温度高时,钢轨内部产生巨大的压应力,就会胀轨跑道;冬天气温低时,钢轨内部产生的巨大拉应力,就会细轨断裂。
由于这种导致钢轨的变形的热应力,威胁到列车的运行安全,所以准确、及时地掌握钢轨内部温度应力具有重要意义。
国内外的实践证明:无缝钢轨的钢轨拉断后,车辆几乎不发生脱轨,而胀轨跑道的路段,只要车辆上去,必然脱轨,乃至颠覆。
在此情况下,国内外的做法一致,掌握不了钢轨的温度应力就不惜付出巨大的经济代价,从产生胀轨跑道的各种可能因素入手来解决胀轨问题。
长轨的广泛应用,使得掌握由温度改变和外加载荷而引起的长轨纵向应力成为必要的任务。
但上述方法都提高了铁路建设的成本,并且有的方法对铁路整体具有破坏性。
特别是,即便采用上述方法人们仍无法知道什么时间,什么位置的钢轨中存在温度应力超标的危险。
3.3长轨温度应力检测方法长轨中的温度应力估计,因为许多因素可能造成干扰,比如地基温度应力和长轨中不平均的温度分布,仅凭外界或钢轨的温度及人工经验是很难准确评估的。
因此又有许多建立在钢轨本身不同物理现象上的应力测量方法也被实验性的采用。
综合起来无缝轨道上的钢轨实际温度应力的测定可分为两大类,即应力法和应变法。
应力法排除不了钢轨微结构的影响和非温度应力的干扰;而应变法又超越不了传统的长度精度概念上的不足。
测量钢轨应力从采用的方法与设备上可主要分为两类。
一类是破坏性测量方法,它包括锯切法、钻孔法、开槽法;另一类是非破坏性方法,包括X射线法、超声波法、磁弹性法、中子衍射法等。
最简单的长轨纵向温度应力检测方法是破坏性的,它是基于应变原理。
采用机械方法把含有应力的工件一部分分离掉,使内应力由于释放而引起变形,若把这种变形测量出来,再利用弹性理论进行处理,即可推算出释放前的应力值。
用这种方法能够大致估算出某段钢轨中在切割前的应力值。
在钢轨上的具体做法是,人工切割一截钢轨,从而测量切断处钢轨的变形位移。
一般常用应变片采集分离前后的应变变化。
在很长一段时间中,各国的铁路部门根据实践经验,在钢轨容易出现应力问题的地方采取锯切法,将钢轨的温度应力释放掉。
但这种凭经验进行的养护工作,显然效率低下,既不准确又造成浪费。
它被许多国家和地区采用。
这种方法需要日积月累,将轨道方向数个标记点的变形监控起来。
在轨道沿线,路基上和对应的钢轨上相隔200m做一个标记,并作记录。
如果两个标记间的距离发生改变,就意味着钢轨中有应力变化,标记间距离缩短表明存在压应力,反之为拉应力。
我国的铁路轨温监测主要是采用这种靠人工定点定时测量的方法。
该方法获得的监测数据密度小,占用劳动力多、测量误差大、实时性差,因此难以为铁路养护作业提供及时、准确、科学的决策依据。
3.3.3非破坏性检测方法随着科技的进步,非破坏性检测方法成为可能。
无损检测方法是建立在物理或晶体特性和应力之间关系的基础上的。
因为应力的存在,将影响到材料的物理性质,测量这些物理性质的变化能反馈出应力的分布和大小。
这些物理参数包括晶面间距、比容、磁性等。
随着无损检测的发展,目前国外的科研机构和铁路公司都在开发采用无损检测无缝钢轨纵向温度应力的方法,测量金属残余应力的工具也被用于长轨纵向应力检测中。
例如:各种磁技术和巴森豪克噪音技术、X射线法、中子衍射法等等。
磁弹性法(又称为巴克豪森法)在八十年代到九十年代研究较多。
其原理基本是:铁磁材料内部存在许多微小的、不同取向的小磁畴。
在无外界因素作用下,每个磁畴沿其极化的结晶方向取向,其总体磁化效果为零。
当有外加交变磁场或应力作用时,磁畴沿其作用方向发生交变磁场或应力作用时,磁畴沿其作用方向发生90o或180o反转或使磁畴壁移动,导致磁畴发生一定规则的取向,这种磁畴变化过程使材料内部产生一系列突变、阶越式的跳跃脉冲信号,即巴克豪森信号。
这种磁化过程的跳跃现象称为巴克豪森效应,每一巴克豪森跳跃在铁磁材料表面的检测线圈内会形成感应电脉冲信号,称为巴克豪森噪声(BN)。
BN的大小除与接收线圈长度和磁化强度有关,还与跳跃产生的平均电流有关,而平均电流的大小与被测区域内的内应力有关,因此巴克豪森效应是检测材料内应力的一种无损方法。
3.4钢轨温度与锁定轨温由公式(2)、(4)可知,无缝线路中钢轨的温度应力与温度力的大小与轨温变化有直接关系。
所以,钢轨温度就成为设计、铺设和维修无缝线路的重要技术资料。