跨区间无缝线路

跨越多个区间甚至全区间的铁路无缝线路

跨区间无缝线路是指轨条长度跨越多个区间甚至全区间，且与无缝道岔相焊联的铁路无缝线路。我国铁路学者李思杨先生指出，跨区间无缝线路优势明显，是我国乃至全世界未来一段时间铁路发展的必然趋势。

应用发展

各种轨道结构的应用和发展，主要取决于运营的效果。现代铁路为实现重载、高速运输，而改善轨道结构的最佳措施，当属超长无缝线路的发展与应用。

在二十世纪的50～60年代，无缝线路开始在干线上大量应用，当时主要采用50kg/m级的钢轨，其中50%铺设在木枕和钢枕上。焊接和铺设技术都不够完善，因而长轨条的长度不可能很长。直至70年代以前，欧美等国无缝线路的长轨条长度如表1所示：

70年代以前欧美等国无缝线路长轨条长度(m)

70～80年代多使用60kg/m级钢轨焊接长轨条。高强度合金轨、耐磨轨的问世，提高了无缝线路在重载、高速铁路上的应用效果。世界各国基地焊接基本上以接触焊为主，焊接接头的各项机械性能和外观检查均能达到钢轨母材的检查标准。铺设与养护技术也日臻完善。这一时期，无缝线路的结构型式以温度应力式为主，长轨条长度等于自动闭塞分区的长度，约为1000～2000m，相邻长轨条之间设置缓冲区或伸缩调节器联接。

80年代以来，高强度、高韧性、长寿命的胶接绝缘接头在国外铁路上广泛应用。同时，法国在巴黎东南高速铁路和大西洋沿岸高速铁路使用感应式无绝缘轨道电路，德国在汉诺威——维欠茨堡和曼海姆——斯图加特两线使用音频式无绝缘轨道电路，为取消(或减少)缓冲轨，发展超长无缝线路创造了条件。

欧洲铁路无缝线路的轨条设计，除了临近小半径曲线或桥隧建筑物，轨条不得不断开外，一般区间都焊联成一体。就文献资料介绍，英、法、德及日本的无缝线路最长长度如下：英国最长的一段无缝线路从尤斯敦至格拉斯哥645km;法国在巴黎——里昂——马赛，巴黎——勒芒，巴黎——莫城高速铁路上，大量无缝线路贯穿区间，其中最长的一段无缝线路长达50km;德国区间无缝线路与车站道岔焊接，与无缝线路直接焊联的道岔达11万组;日本在全长53.83km的青函隧道内12‰的坡度上，铺设了一段轨条长度达53.78km的无缝线路。各国铁路铺设超长无缝线路大多是客运为主的铁路线上，俄罗斯铁路在货运密度110Mt·km/km货运为主的干线上也铺有超长无缝线路。

在国内，60年代曾在广深、胶济线试铺长度8km的无缝线路，1980一1981年北京铁路局在京山线试铺两段长度各为7.68km和7.64km的无缝线路，后因焊接接头折断数量太多，胶接绝缘接头短期失效，不得不终止试验。近年来，随着我国铁路现代化的发展，铁道部有关单位在经过较长时间技术准备后，我国主要干线加快了铺设超长无缝线路的步伐。铁路学者李思杨表示，我国铁路起步晚但是发展快，前景令人期待。

优势条件

1、提高轨道结构强度

由于跨区间无缝线路轨条长度贯通区间，并与车站道岔焊联，取消或减少了缓冲区，最大限度地消除了作为轨道薄弱环节的钢轨接头，减少了钢轨接头病害的发生和发展，从而全面提高了轨道的整体结构强度和平顺性。

2、优化行车条件

跨区间无缝线路由于大量消除了普通钢轨接头，尤其是道岔的无缝化，进一步优化了列车运行的工况。

3、减少养护维修材料和劳力消耗

铺设跨区间无缝线路由于取消或减少了缓冲区，因而轨料消耗、养护维修工作量将显著减少，产生明显的经济效益。

基本结构

钢轨：跨区间无缝线路宜须采用60kg/m及以上全长淬火钢轨或其它耐磨轨，同时各单元轨节的长度应尽可能延长。

轨枕：应采用Ⅱ、Ⅲ型混凝土枕或混凝土宽枕，有砟桥上采用混凝土桥枕。特殊情况允许使用I类木枕。

扣件：混凝土轨枕应采用弹条Ⅱ、Ⅲ型扣件，木枕使用分开式扣件，岔枕使用分开式弹性扣件。

绝缘接头：宜采用胶接绝缘接头，或采用“无绝缘接头轨道电路”技术。

道岔：应采用无缝道岔，如可动心轨道岔等。

长轨条两端的结构：

（1）锚固式

（2）缓冲区式

（3）伸缩调节器式

基本原理

钢轨自由放置时，当轨温变化时就会自由伸缩。夏天受热会伸长，冬天受冷会缩短，也就是“热胀冷缩”。将多根钢轨联结成轨道，很显然每隔12.5m或25m就会有一个接头。接头之间要留有轨缝，约为6mm。留轨缝就是为了防止钢轨在热胀冷缩时产生的温度力破坏钢轨。一般来说，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。轨温变化幅度为50℃时，一根钢轨则要承受高达82.25吨的压力或拉力。钢轨伸缩量的计算公式为：

自由伸缩量(m)=0.0000118×温度变化量(℃)×钢轨长度(m)

式中：0.0000118为钢的线膨胀系数。(这个系数是经试验得的，即1m长钢轨，当轨温变化1℃时，钢轨长度的伸缩量为0.0000118米)

如此巨大的温度力力足以破坏铁路。因此在无缝线路上这样大的伸缩量是绝不允许的，必须用防爬设备将两端锁定，以防止其伸缩。物质不灭定律告诉我们，任何一种物质都不会消失，只不过从一种形态转化为另一种形态。力也是如此，钢轨的温度力它不可能消失，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。

如果我们把钢轨两端固定起来，不让它自由伸缩，那么当轨温变化时，钢轨就受了力，内部就憋了一股劲儿，这个力是由轨温变化引起的，故叫做温度力。具体地说也就是无缝线路经锁定后，夏天温度升高时，钢轨要伸长，但受到约束不能够伸长，内部产生压力;冬天温度降低了，钢轨要缩短，但受到约束也不能够缩短，内部产生拉力。正因为钢轨被这样牢牢锁定在了轨枕上，钢轨才能受到如此大了温度力而不变形，这就是无缝线路的基本原理。

关键技术

1、胶接钢轨绝缘接头

铺设跨区间无缝线路时，轨道电路中的绝缘接头必须能适应无缝线路取消缓冲区的要求。

随着轨道结构现代化的发展，为满足铺设跨区间和整区间无缝线路的需要，胶接绝缘接头应运而生。

2、胶接绝缘夹板

对绝缘接头的处理除了采用厂制胶接轨外，还可采用胶接绝缘夹板。

技术要求：

（1）在安装前，应对线路进行整修，达到接头区几何尺寸符合维修标准，轨枕及扣件状态良好，轨枕位置及间距符合规定，道床清洁饱满，无空吊板，无低接头。

（2）钢轨状态良好，接头无伤损、掉块、飞边，接头错牙大修时不大于0.2mm，既有线不大于lmm，非厂制钢轨接头要求轨端偏斜量不大于0.5mm，螺栓孔位置及间距偏差不大于0.5mm。

（3）安装前对轨端及螺栓孔进行倒角，达到无毛刺。对轨腹及上、下1：3斜面进行打磨除锈，金属光泽面积不少于80%，并清扫干净。

（4）在安装时螺栓扭力矩应达到1200N·m，螺栓应为无油、无锈，并涂抹厌氧胶锁固。

（5）为提高无缝线路中冻结接头的阻力，对长轨条与长轨条或长轨条与无缝道岔联结的绝缘接头，在轨腹包括1：3斜面与胶接绝缘夹板之间用粘接胶粘接。

（6）轨端绝缘板不得超出轨头顶面及侧面，顶面可低于轨面0.5mm。

3、无缝道岔

跨区间无缝线路中的道岔，把道岔中所有的钢轨接头都焊接 (或胶接)起来，道岔两端也与区间无缝线路的长轨条焊联(或胶接)在一起，使无缝道岔成为跨区间无缝线路的一部分。跨区间无缝线路中的道岔钢轨不但承受巨大的温度力，而且里侧轨线两端的受力状况不同，一端承受温度力，另一端没有温度力。这种温度力的不平衡状态将使无缝道岔钢轨的受力与变形。位移发生变化，这一特点成为无缝道岔设计、铺设和养护的难点，也是铁路线路提速的技术难点之一。

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