铁路的千米长轨是如何处理热胀冷缩的？

gaoyns · 发表于 2007-11-24 16:00:32

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为准备我国第六次铁路大提速，不少路局正在将原短轨更换成千米长轨，铁路的千米长轨是如何处理热胀冷缩的？

mideas · 发表于 2007-11-24 16:12:12

我国第六次铁路大提速,只是听005哈尔滨火车站更换

hbh0606 · 发表于 2007-11-24 16:34:53

铁轨是一段接一段的，段与段之间留有一定的间隙，这个间隙就是防止热胀冷缩引起的铁轨的变形。

gaoyns · 发表于 2007-11-25 10:55:22

这样可能吗？你算一下就吓一跳，1000m=1000000mm，按冬夏温差40℃计，线膨胀系数按14×10^-6算，冬夏的长度差就是560mm，火车可能要脱轨了！有可能这千米长轨的材料线膨胀系数比一般钢材要小得多，但能小多少呢？究竟是采取何种办法呢？

sangshulee · 发表于 2007-11-26 10:38:16

我觉得不可能千米铁轨直接就是一根完整的铁轨，肯定要分段，段之间采用特殊的填充材料来解决热胀冷缩的问题，只是没有以前的那样表面看起来就可以看出段与段之间的间隙了

小船长 · 发表于 2007-11-26 13:37:24

确实是个很大的技术难题。

我想热胀冷缩留的间隙是肯定有的，关键就是冷的时候，当间隙过大时（影响安全），是否会补充上一段钢轨，活动的，长度不一。

个人猜想，不敢求证。

huase · 发表于 2007-11-26 15:29:40

原帖由 sangshulee 于 2007-11-26 10:38 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
# d; u: b% k" x/ r1 F我觉得不可能千米铁轨直接就是一根完整的铁轨，肯定要分段，段之间采用特殊的填充材料来解决热胀冷缩的问题，只是没有以前的那样表面看起来就可以看出段与段之间的间隙了

有这个可能性，如果有专业人员能给我们介绍一下就好了。
1000米怎么运输呢？

小船长 · 发表于 2007-11-26 16:21:06

楼上老大提的好，运输也是个问题啊！

不过，一般不会整条来的，肯定需要分段运输，在现场进行拼焊！

eastlakewater · 发表于 2007-11-26 21:08:03

肯定是整个的，如果铁路还是原来的一段段的，砰~~~~~~~~~~，那永远别提高了。
我的理解是：
它不是有道钉给压着吗，没有那么大的热涨冷缩，就是道钉那么一段的，也就是可能造成内应力，这个应该是材料科学的范畴。
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有设计玻璃摹墙的，那个东东也很厉害，太阳照着，夏天热的很，可是没有听说玻璃烂了的。

sangshulee · 发表于 2007-11-27 09:01:17

它不是有道钉给压着吗，没有那么大的热涨冷缩，就是道钉那么一段的，也就是可能造成内应力，这个应该是材料科学的范畴。' [3 I+ P4 a; w, u" H/ O
有设计玻璃摹墙的，那个东东也很厉害，太阳照着，夏天热的很，可是没有听说玻璃烂了的

首先我想说的是一个个的道钉就可以把钢轨的热胀冷缩减小吗？

其次我想说的是难道你不知道玻璃的热传导及热胀冷缩的特性都不如钢材剧烈吗？

我觉得你还没意识到热胀冷缩对工程的影响有多大，古语：差之毫厘，谬之千里！！！

一家之言，有不对的地方望指教

[ 本帖最后由 BV 于 2007-12-7 08:22 编辑 ]

xhq004 · 发表于 2007-11-27 09:06:16

楼主很好的议题，千米铁轨的热涨冷缩主要的解决方法是铁轨下的道钉及压扣，密密麻麻的道钉及压扣限制铁轨的热涨冷缩。

小菜一碟01 · 发表于 2007-11-27 09:30:28

最终要的是铁轨之间的处理，由于用的是野外的熔融焊接方法，所以焊缝中含有大量的铝，因为铝是容易压缩喝拉伸的金属，所以在接缝处主要是铝。
夏天膨胀的话，压缩铝，由铝承受热涨的应力。
冬天的话，铝被拉伸，还是由铝合金承受。

这个技术全世界通用，较长铁轨，例如工厂生产出来的几百米长的钢轨，中间就是靠铝解决的，所以才能形成几千公里的无缝钢轨。原理就是这样。

小菜一碟01 · 发表于 2007-11-27 09:32:00

铁路高速运行是不能由缝隙的，狠容易出事故，而且对整体减震无利，还有列车磨损严重。

gaoyns · 发表于 2007-11-27 11:30:49

“密密麻麻的道钉及压扣限制铁轨的热涨冷缩”，这种压紧力是阻止不了钢轨材料的分子力的，例如北方的冬天，有些仃车没放水的管道或设备被冻裂或冻破的是经常发生的。

lhf999 · 发表于 2007-11-27 15:09:36

在baidu上搜索到很多的“无缝钢轨”资料，也许有点用：

我国的无缝钢轨技术，完全是自主研发出来的。第一步是将钢厂生产的每根25米长的钢轨在焊轨厂焊成每根250米长的长钢轨，用长轨列车运到施工现场后焊成1到2公里长的长轨条。随后，再把长轨条一段一段接上，用扣件将钢轨牢牢地扣在轨枕上。 
为了从根本上解决钢轨热胀冷缩的问题，无缝钢轨技术课题组经过研究发明了一种新型温度力传递结构——抗剪式胶结结构。这种结构采用固体无溶剂热固化胶黏剂将道岔长心轨、间隔铁、翼轨胶结成一体，利用胶黏剂的抗剪强度，实现一个区间的无缝线路温度力经过道岔向另一区间正常传递。就像太极拳借力打力，将热胀冷缩产生的温度力传到旁边的轨道上，不积聚在无缝钢轨上。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先进水平。

以往大家乘车时听到的一路不间断的“咯噔”声，主要因为列车通过钢轨接头时的巨大冲击造成的，有关部门曾测试，这个噪音接近100分贝。此外，钢轨接头直接冲撞也带来大量损耗，据不完全统计，六成以上的钢轨破损发生在接头处，其修理费用约占线路全部养护费用的七成以上。
　　有缝钢轨不可克服的弊端，促使省内铁道线上逐渐普及无缝钢轨技术。目前，浙江境内沪杭、宣杭、浙赣、萧甬四大干线已全部采用这种技术，明年完成的浙赣线电气化改造，还将铺设一条长达数百公里的超长无缝钢轨。到时候，乘坐浙赣列车，“咯噔”声将全部“消声匿迹”。
　　但无缝钢轨同样存在弱点。铁路专家经研究发现，钢轨温度每升降1℃，每1米钢轨就会伸缩0.0000118米。假如某地一年钢轨的温度上下相差40℃，那对于1000公里长的铁路来说，就要伸缩472米。因此，缺少了伸缩空间的无缝钢轨一旦受冷收缩就容易发生断裂。
　　为了防止钢轨冻裂，今年入冬降温后，铁路杭州工务段开始对辖区内铁轨进行昼夜巡查，监控寒冷可能对铁轨造成的损害。在精密仪器的探测下，小到肉眼难以发觉的细纹都难逃“法眼”。
　　虽然无缝钢轨在冬夏两季会有胀轨、断轨之忧，但通过技术手段都能合理解决。铁路部门介绍，无缝钢轨技术仍是未来一段时间铁道线上的主力。

京广铁路客运专线最后一段无缝钢轨上路作者：发布时间：2007-4-26 9:48:51 24日上午８时至10时30分，京广铁路河南郑州至小李庄区段上行线进行封闭施工，更换上了无缝钢轨，这样，整个京广铁路河南段就成了一条无缝化铁路，对于乘客来说，客车行驶在河南段时，喀嚓声将会全线消音。
在施工现场，京广铁路线郑州至小李庄区段上行线上，当施工人员把旧钢轨上面的螺丝取掉后，换轨车将两根各113米长的旧钢轨一一拔起，随后，等长的新型提速钢轨准确落在原位置，两端接口立即被焊接成一体，成了无缝化铁路。

xcy721626 · 发表于 2007-12-7 12:33:02

应该象小菜一碟说的那样，关键是结合部位的技术。

jinggegan · 发表于 2007-12-7 13:23:42

网上搜到的。

“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，铺到线路上就成为一段无缝线路。如果没有加工、运输、施工上的困难，从理论上讲，“无缝线路”可以无限长。这种彻底消灭轨缝的办法，我国铁路正在一些主要干道上采用。假如你是个细心人，当你乘火车进京就会注意到，昔日的“咔哒咔哒”声已经大为较少。看到这里，你肯定要问，难道“无缝线路”就不存在热胀的问题吗？
　　物质不灭定律告诉我们，任何一种物质都不会消失，只不过从一种形式转化为另一种形式。钢轨的温度力也同样如此，它不可能消失，是人们在铁路线上采用强大的线路阻力来锁定轨道，限制了钢轨的自由伸缩。在我国是采用高强螺栓、扣板式扣件或弹条扣件等对钢轨进行约束。实验表明，直径24mm的高强螺栓，六孔夹板接头可提供40至60吨的纵向阻力。弹条扣件每根轨枕可提供1.6吨的纵向阻力。
　　由于无缝线路中钢轨所承受的温度力的大小和轨温的变化有直接关系，所以我们锁定钢轨时必须正确、合理地选定锁定轨温，以保证无缝线路钢轨冬天不被拉断，夏天不致胀轨跑道，危及行车安全。就北京地区来说，最高轨温为摄氏62.2℃，最低轨温为零下22℃度，中间轨温为19.9℃。根据无缝线路强度和稳定性计算得出的结果，北京地区最佳锁定轨温为24℃，实际允许锁定轨温为19℃~29℃。
　　无缝线路是铁路轨道现代化的重要内容，经济效益显著。据有关部门方面统计，与普通线路相比，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。此外，无缝线路还具有减少行车阻力、降低行车振动及噪声等优点。

无缝钢轨不是没有缝隙的，无缝钢轨一段和一段之间还是有11毫米的空隙，无缝钢轨主要面临要解决热涨冷缩的问题，解决热涨冷缩有两种方法：一种是长轨节自身承受全部温度应力，即将长轨锁定在枕木上，使其不因温度变化而胀缩，这种方法适用于一年四季温度相差不大的地区，国内南方地区往往采取这一做法；在一些温度相差较大的地区则采取另一种方法，即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的方法，使长轨节随温度升降而自由收缩,在铺设的时候也尽量选择最佳温度铺设，使钢轨的伸缩值在最小范围内，这样不管温度上升还是下降，钢轨的伸缩始终都控制在最小范围内。

[ 本帖最后由 jinggegan 于 2007-12-7 13:48 编辑 ]

gaoyns · 发表于 2007-12-7 17:07:45

15#和17#的介绍，很有道理，使我们初步了解到长轨温度应力的约束和补偿方式，也从中学到一些新的东西。在知识的海洋里，真是学无止境呀。

hbxjr · 发表于 2007-12-10 16:14:46

单根一千米长轨？？
中国最长的铁轨才100m啊，哪儿可以生产1000m的铁轨啊！！！！

gaoyns · 发表于 2007-12-11 08:06:07

单根一千米，还有两千米的，请看一下15楼和17楼的介绍。

qiteboy · 发表于 2007-12-11 11:17:35

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