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无缝钢轨 不是几千公里没有缝隙的,而是把25米长的钢轨焊接 起来连成几百米长甚至几千米长,然后在铺在路基上,无缝钢轨 一段和一段之间还是有11毫米的空隙,现在沪宁线上是303公里长的超长无缝钢轨 ,无缝钢轨 要解决热涨冷缩 光靠数量不多的缝隙是不够的了。
现在解决热涨 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,例如在中国南方地区.在一些温度相差较大的地区应就要采取另一种方法,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。
无缝高铁是如何解决热涨冷缩问题的，首先要从选用钢种入手，再通过不断优化，根据气候环境选用不同钢种，这样就很好地解决了热涨冷缩的问题了。说起来容易，其实做起来是十分困难的。为什么连美国也造不出高铁，是因为美国是汽车轮子上的美国，对高铁前期没有投入才造不出高铁。中国能成功造出高钢，是在解决热涨冷缩的问题上，投入了巨大的人力和物力的结果。 一个钢轨的热胀冷缩都花了这么多年的研究才解决了问题，可笑的是现在有人在搞真空管道高铁，真不知道这么浅显的道理怎么就没有多少人提出质疑。我是学机械的，明白这中间的巨大差距，一个钢轨，截面小，而且是细长的轨道，即使受到热胀冷缩的弯曲，也可以采取很多办法来克服。但是管道不一样，那么大直径的管道，动辄几百公里长度的条件下，在热胀冷缩的应力作用下怎么保证管道不出现裂纹？出现裂纹就意味着真空失败，可以这样说，这个比航天飞机上天的难度还要高得多。所以现在提出这样的计划，就是纯粹在忽悠投资人的钱财。做个几公里长的管道，是没有问题的，毕竟热胀冷缩的效应很小，还可以保证，一旦投入建设几百公里，要想做到热胀冷缩不导致管道出现裂纹，简直就是工程上最大的难题。真以为这么多年没有人想到过这个设想？最可笑的是国内也有机构开始搞这样的研究，用脑子想想都不可能，骗国家科研资金的骗子。。。 我看了几个答案，都说的不对，或以偏慨全。网上有一部记录片叫（中国高铁）站里面有题主所需要的答案，还有那些说什么中国高铁都是照搬西门子的技术的人也去看一下，中国为了高铁发展都掌握了那些领先技术。头条上有这部记录片的一个片断，就是讲述无缝钢轨的。无缝钢轨，一条是500米长，在焊接处是通过紧固件来抑制热涨冷缩的，每个紧固件提供1的力，两端各100个紧固件。共计200吨的力。 原理很简单：无缝轨就是把铁轨因为热胀冷缩导致的温度形变控制在两个轨枕之间。具体做法就是用扣板和螺栓将铁轨死死的摁在轨枕上。以前用的是枕木和道钉，压力不够，无法锁定轨道，所以达不到这样的要求。现在改进材料钢轨，预制钢筋混凝土轨枕，高强度轨道扣件（学名叫防爬器），轨道焊接技术发展后，超长无缝钢轨已经普及了。不光是高铁，普速铁路也是无缝轨了。 施工的时候将长铁轨先铺设好，然后焊接起来，最后锁定轨道温度，扣紧螺栓。做个假设，现在的无缝轨如果把螺栓松掉，必定跟拧麻花一样。 采用无缝轨以后，由于热胀冷缩和其他因素产生的无缝轨应力还是一直存在的，并没有消失，应力被锁定存在于两个轨枕之间。以前有缝轨应力是释放的，释放的空间就是轨缝。这无缝轨道的应力是被控制在安全的范围内的。方法大家也有提到。一是在轨道钢材上下功夫，选热胀冷缩形变较小的材料制造钢轨。二是用优质的轨枕和扣件，压力足够大，将铁轨死死压在轨枕上，在顺着轨道方向上不会位移。所有的形变（应力）被锁定在轨枕之间的一小段铁轨里，不会集中爆发出来。三是充分考虑铁轨当地温度的变化区间，选择适中的温度焊接无缝轨，压紧扣件，专业上俗称锁定轨温。这样温度正负变化所产生的应力都在可控制范围内。 直观看：高铁采用无砟轨道（又称无碴轨道）技术，用混凝土、沥青混合料等使路基形成一个整体，再将无缝长轨固定在这个整体上，使无缝长轨的热胀冷缩无法自由进行。眼睛看不到的，是无缝钢轨热胀冷缩产生的应力传递给了整体路基，使自身无法伸缩变形。这对钢轨自身的强度韧性有一定技术要求，对无砟轨道铺设也有技术控制（涉及弹性系数、阻尼、参振质量、变形模量、动刚度、固有频率以及与之相联系的压实度和含水量等）；高铁之所以称为高科技产品，就因为具备了这些常人不知的科技秘密。 高铁轨道热胀冷缩，首先是一个高铁钢轨制作材料热胀系数很小，满足在设计允许的温度范围内变形。其次是靠钢轨的弹簧扣件来解决。在温度变化时，在垂直方向能够提供一定的变形值，水平方向是不允许发生位移的。弹簧扣件的竖向变形范围完全满足温度变化的需要。 参考架空的高压电缆就很容易明白，为何高压电缆受热膨胀时不会拖到地？因为高压电缆在架设时就把当地一年四季最高温度（包括太阳照射）和最低温度都考虑进去，最高温度时电缆膨胀极限是多少，最低温度时电缆收缩极限是多少，都要留有余量。我猜测高铁无缝钢轨也是这样做的，只是伸缩不是上下方向，而是横向（可以在弯道路段的枕木设计成允许范围的横向移动），也有部分是纵向（由于高铁站进站是变轨的，所以每条无缝钢轨到站就可以断开了，这里可以允许伸缩了，加上枕木也允许小范围的纵向移动）。还可以在钢轨制造过程中选取合适的材料，尽量减少伸缩量。这样就可以做到两高铁站之间的钢轨无缝连接了。以上是我的猜想，不一定准确。 这就要涉及到材料的线胀系数，就是材料随着温度的变化长度的收缩。高铁的无缝连接首先要解决的就是钢材的选择，肯定是要尽量使用线胀系数小的。但是无论如何线胀系数一定无法避免，高铁可以进行无缝连接就是利用了弧形。仔细点的会发现高铁总是在拐弯，而且是很大的弯。这就可以解决微小的线胀系数的作用，在水平横行上给了一个收缩膨胀的区间，避免在轨道方向上的挤压。 除一定温度范围内的水以外，大多数物体都具备热胀冷缩的特性。高铁行驶的轨道确实由一段一段焊接成无缝钢轨的。热胀冷缩不可避免，我们只能巧妙利用。首先要选择膨胀系数小的钢材。第二在铺设铁轨的时候每隔一定的间隔距离我们把轨道的一边固定，保持两个轨道间距不变的情况下，另外一边让他活动（连带枕木）。这样以小转弯代替大转弯就解决了这问题了。 |
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