田雨恒　耿宗占

摘 要：针对目前无缝线路的发展概况和前景，分析现阶段低温铺设无缝线路的必要性和可行性，并结合多年的实践经验，对锁定轨温的确定和施工摸索出了一套合理、可行的作业方法，基本包括了跨区间无缝线路设计的所有重要环节，符合设计规范的要求，具有一定的参考价值。

关键词：低温铺设；跨区间；无缝线路；施工技术

中图分类号：U213.9 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）16-0065-02

1 无缝线路的意义

近十几年来，各国铁路竞相发展无缝线路，使无缝线路技术取得了巨大的经济效益和社会效益。无缝线路是当今轨道结构的最佳选择，是高速、重载轨道结构的大变革，是轨道结构技术进步的重要标志。多年的实践证明，无缝线路铺设在技术、经济上有明显的优越性，它不仅降低了材料的消耗，还在列车运行过程中消除了对接头的冲击，减少了线路的病害和养护、维修工作量，降低了维修费用和机车车辆的运营费用，提高了线路设备的可靠性和导电性。特别是在线路的安全性和可靠性方面，无缝线路作用突出，使线路状态发生了变化，列车运行平稳，提高了旅客的舒适度。铁路权威部门的分析统计表示，从节约劳力和延长设备寿命方面来看，无缝线路已成为铁路轨道的发展方向，它比有缝线路节省了30%～70%的维修费用。随着高速和重载铁路的不断发展，轨道设备也要不断适应时代的要求，从而使无缝线路的经济效益和社会效益更加显著。

2 无缝线路的简述

无缝线路是由多根长钢轨在工地焊接成长轨条后铺设而成的，相当长的单元轨节在气温、轨温变化的情况下，通过锁定线路，使轨道阻力阻止钢轨发生伸缩变形，其单元轨节长度一般为1 000～2 000 m。也就是说，无缝线路是通过锁定后钢轨产生的应力变化来平衡长轨条的应变。

依据钢轨的受力情况，无缝线路分为温度应力式和放散温度应力式两种类型。其中，温度应力方式无缝线路结构形式较好，结构简单、平稳，是我国采用的主要形式之一。它是指将钢轨焊接而成的长轨节铺在线路上，拧紧扣件锁定后，由于受线路阻力的影响，长轨节不能自由伸缩，一年四季受钢轨轨温而变化，承受巨大的温度拉力或压力。这种无缝线路结构简单，铺设、维修方便，在年轨温差<95 ℃的地区都可以铺设。而放散温度应力式无缝线路又分为自动放散式和定期放散式两种。自动放散式无缝线路是采用特殊的中间扣件，使铺设在线路上的长轨节随温度变化自由伸缩，该无缝线路结构复杂；定期放散式无缝线路是指在一定季节（春、秋两季）的适当轨温下，将线路上长轨节内部的温度应力释放一两次，然后更换缓冲区的钢轨，再重新锁定，以此减少钢轨内部温度力，但施工时需要封闭线路。因此，目前铁路大部分都采用温度应力方式无缝线路。

3 无缝线路的技术要求

掌握无缝线路锁定轨温和温度力的变化关系是决定铺设无缝线路质量的关键。无缝线路要承受巨大的温度力，同时承受机车车辆动荷载，这是无缝线路设计中一定要考虑的特殊问题。

3.1 钢轨温度力

钢轨的温度力是在轨温发生变化，而钢轨不能自由伸缩的情况下发生的。在研究无缝线路的强度和稳定问题时，首先要了解钢轨的温度力及其变化规律。也就是说，无缝线路同传统的准轨线路在受力方面的主要区别在于钢轨承受着较大的温度力，钢轨的自由伸缩量（或低温铺设时的拉伸量）为：

△L=α×△t×L. （1）

△t=T-T0. （2）

式（1）（2）中：△L——单元轨节的自由伸缩量（或拉伸量）；

α——钢轨线膨胀系数；

△t——轨温差；

L——长钢轨长度；

T——轨节要达到的符合设计锁定轨温范围的某一锁定轨温值；

T0——零应力轨温，即当温度力为零时的轨温。

轨温就是钢轨断面的平均温度。但由于钢轨断面上各点的温度在阳光下的测量是不均匀的，加上测温表自身的误差，因此对轨温变化幅度的实际测量精度控制在1 ℃即可。

由虎克定律得知，钢轨的温度应力σt为：

σt=E×ε×t=E×△L/L=E×α×△t. （3）

式（3）中：E——钢轨弹性模量，2.1×105 MPa；

ε——钢轨应变；

t——拉伸力；

△L——钢轨伸长量；

△L/L——钢轨伸长率。

将E和α的数值代入式（3）中，得σt=2.48△t。则钢轨温度力为：

Pt=F×σt=F×E×α×△t=248×F×△t. （4）

式（4）中：F——钢轨的断面面积，cm2。

发展全区间和跨区间无缝线路的理论依据是：在长度被固定的钢轨内部产生的钢轨温度应力与钢轨本身的长度无关，只与轨温变化幅度△t成正比例关系。所以，无缝线路上的长轨条可以焊成任意长度，不会影响其内部的温度应力。

锁定轨温是指钢轨在无温度力状态时的钢轨温度，一般是一个常量，长轨的温度力是根据轨温的变化而不断变化的。所以在无缝线路的铺设中，最重要的是正确掌握实际的零应力轨温，而不是掌握某一时刻的温度力，这样就可以确定锁定轨温后的钢轨拉伸量和相应的温度力。

3.2 锁定轨温

3.2.1 锁定轨温的实际含义

锁定轨温指的是锁定线路时的轨温。施工时，由于待换长钢轨全部入槽需要一定时间，所以确定长轨条零应力为始、终端落槽就位时轨温的平均值。设计锁定轨温也被称为中和轨温，是根据当地历史上最高、最低气温和线路结构的具体条件，通过轨道强度和稳定性检算确定的轨温。在无缝线路的铺设施工中，要确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（t±5）℃设定，将此称为设计锁定轨温范围。