无缝线路

　　无缝线路（continuousweldedrail）用焊接长轨条铺设的轨道，因为长轨条没有轨缝而得名。西方国家叫做焊接长钢轨轨道。

　　无缝线路发展概况l915年，欧洲在有轨电车轨道上开始使用焊接长钢轨，焊接轨条长度约为100～200m。20世纪30年代，世界各国开始在铁路上进行铺设试验。到了50~60年代，由于焊接技术的发展，无缝线路得到推广应用和迅速发展。例如，德国于1926年在普通线路上铺设轨条长120m的焊接轨道，1935年正式铺设1km长的无缝线路，1945年把无缝线路约29000km，1974年底达到53000km，至今已达76000km，约占营业线路的80%，它是无缝线路发展最早和最快的国家。前苏联于1935年于加里宁铁路的莫斯科近郊车站线路上铺设第一根长约600m的焊接轨条轨道，到1961年已铺设无缝线路约1500km，至今已有无缝线路50000km。前苏联大部分地区轨温变化幅度较大，最高达1150C，所以，前苏联的铁路有一部分铺设季节性放散应力式无缝线路。美国于1930年在隧道内开始铺设无缝线路，从1955年开始进行大量的铺设，1970年以后每年以8000km以上的速度增长，至今已有无缝线路120000km，是世界铺设无缝线路最多的国家。法国也是铺设无缝线路较早、发展较快的国家，于1948～1949年间进行了大量的铺设试验后即推广应用，到1970年有无缝线路约12900km,并以每年约660km的速度发展，至今有无缝线路20500km，占营业线路的59.06%。日本于20世纪50年代开始铺设无缝线路，60年代在东海道新干线高速铁路采用一次性铺设方法，长轨两端联接伸缩调节器可以伸缩。中国于1957年开始在京沪两地各铺设1km无缝线路，1961年底全国共铺设无缝线路约150km，60~70年代开始对在线路特殊（桥梁、楼道、小半经曲线、大坡道等）铺设无缝线路进行了理论和试验研究，并取得了成功，为在线路上连续铺设无缝线路创造了条件。至今京广、京沪、京哈、陇海等主要干线均已铺成无缝线路。中国已铺设无缝线路32696km（2001年底），现以每年新铺1000km的速度发展。

　　随着高速、重载铁路的发展，要求强化铁路轨道结构，提高线路的平顺性和稳定性，消除现有一般无缝线路的缓冲区和道岔区钢轨接头的影响，实现线路的无缝化。把焊接轨条长度延长达整个区间或跨区间并与道岔焊联成一体，这种超长轨条的无缝线路称为区间无缝线路或跨区间无缝线路。由于无缝线路的施工工艺和机械化程度的提高，维修管理方法的不断完善，胶接绝缘接头的技术工艺过关并投入使用，无缝道岔的设计理论逐步完善和试铺成功，从1964年在日本建成第一条高速铁路开始，相继于1983年法国模式的高速铁路成功运营，至今国内外在区间无缝线路和跨区间无缝线路都取得了很大的发展。如日本青函海底隧道长53.83km，在12‰的坡道上铺设了轨条长53.7km的无缝线路；法国以巴黎为中心的几条高速铁路上，多数无缝线路的轨条长度贯穿整个区间，其中最长一条长达50km；德国焊接道岔数达11万组之多，截至1992年底德国已有93.2%的线路铺设了超长轨条的无缝线路；俄罗斯在顿涅茨铁路上铺设了一段轨条长17.5km无缝线路。中国于80年代开始对无缝道岔和区间无缝线路进行试验研究，近年来对无缝道岔的设计理论逐步完善，截至1998年底全国已铺设超长轨条的无缝线路4359.5km。2001年在京沪线南京一上海区间成功铺设了一条轨条长为249km的跨区间无缝线路。秦皇岛至沈阳客运专线上计划全面铺设区间无缝线路或跨区间无缝线路。

　　无缝线路类型无缝线路分温度应力式及放散温度应力式两种。目前世界各国绝大多数均采用温度应力式无缝线路。

　　温度应力式无缝线路一般是指由一根焊接长轨条及其两端联接2～4根标准轨，接头采用高强度螺栓联结所铺成的线路。当轨温变化时，焊接长轨条受到接头阻力和道床阻力的抵抗，其两端自由伸缩受到限制,中间区段（又称固定区）完全不能伸缩，在钢轨内部产生温度力，其大小随轨温变化幅度而异。温度应力式无缝线路结构简单，铺设和维修保养方便，故而得到世界各国广泛应用。

　　效散应力式无缝线路又分自动放散式和定期放散式两种。自动放散应力式无缝线路在焊接长轨条的两端联接钢轨伸缩调节器，中间扣件扣紧程度由设计来确定，不设防爬器。焊接长轨条可以伸缩，随时释放温度力，一般在特大桥梁上或年轨温差很大的地区使用，另见桥上无缝线路。在路基上铺设的自动放散式无缝线路，除在焊接长轨条两端联接钢轨伸缩调节器外还，还没有清除列车作用下引起轨道爬行的弹簧复原装置。法国和前苏联曾试铺过这种无缝线路，但由于设备复杂，缺点很多，目前很少使用。

　　定期放散应力式无缝线路的结构形式与温度应力式相同，但缓冲区的钢轨不是标准轨，而是根据年轨温变化幅度大小设计一组一定长度的短轨，一般用于年轨温差很大的寒冷地区。中国东北的寒冷地区（年轨温差大于95℃）和前苏联都铺设有这种无缝线路。其做法是根据当地轨温变化条件，一般在冬季低温或夏季高温季节来临之前把钢轨内部的温度力放散，同时用另一部长度的钢轨（冬季用较长的，夏季用较短的）来更换缓冲区的钢轨，调整长钢轨内部的钢轨温度力，以保证冬季低温时不拉断钢轨，夏季高温时不发生胀轨跑道。

　　钢轨焊接方法有气压焊、铝热焊和电接触焊，国际上早期也曾采用过电弧焊。中国在20世纪60年代铺设无缝线路初期，在工厂主要采用气压焊，现场采用铝热焊。实践证明，电接触焊的质量最好、效率高、成本低，焊接接头的疲劳强度较高，能达到要求，是目前普遍采用的一种有效可行的焊接方法。铝热焊设备简单，便于携带和移动，适用于施工现场使用。现在中国在工厂主要采用电接触焊，现场采用小型气压焊或铝热焊。参见长轨铝热焊方法、长轨气压焊方法，长轨接触焊方法。

　　长轨条的焊接方式有两种：①建立固定焊接工厂，在工厂里把标准长度钢轨连续焊接成定长度的长轨条（中国一般焊接成200~500m），然后用运轨专用列车运到线路上再焊接成设计长度的长轨条（中国一个闭塞区间的长度约1000～200m）②用移动焊轨列车在线路上把标准长度的钢轨焊接成设计长度的长轨条。

　　焊接长轨条的长度无缝线路焊接长轨条的长度理论上讲越长越好，但是，由于目前施工技术和运营条件以及轨道结构特性的要求等因素的影响，长轨条在一些地段如（特大桥梁、小半径曲线、车站两端的道岔群以及在一个闭塞分区要设置绝缘接头等等），需要中断，铺设标准轨作为过渡。目前中国每段无缝线路长度为1000~2000m，在两段无缝线路的长轨条之间用2~4根标准轨相联接，并预留一定轨缝作为调节缓冲作用，叫做缓冲区。这样，在温度变化时，长轨条两端30～50m范围仍有伸缩现象，长轨条两端的伸缩区段叫做伸缩区。而长轨条的中间区段不能伸缩，叫做固定区。根据长轨条的伸缩变化和联接情况，通常把无缝线路分为三个区段，即固定区、伸缩区和缓冲区，以便在维修保养时分别处理。

　　无缝线路铺设有两种方法，即一次铺设法和换铺法。一次铺设法要求轨道的基础路基和道床必须稳定后才能铺设。这种方法常在一些国家的高速高等级铁路建设中采用。有两种铺设施工方式：一种是长轨排铺设法，一种是单根轨枕铺设法。

　　长轨排铺设法将长钢轨及轨枕预先组装成长轨排，采用专用机械运送、铺设，在现场临时联接成轨道后上碴起道，经机械化整道焊联，放散温度力，然后锁定成为无缝线路。目前有德国ICE轨道PEM起重小车铺设法、英吉利海峡隧道出口端整体道床轨道铺设法、卡尔斯鲁法的两线交替铺轨法。

　　单根枕轨铺设法先将在基地焊接好的长轨条运、散放在工地上，再用铺枕机铺枕，同时将长轨条收放到轨枕上组装成轨道，经机械化整道，焊联、放散温度力，然后锁定成无缝线路。

　　换铺法一般是既有线大修作业道床稳定后换成长钢轨，铺设过程是预先把长轨条卸在轨道两边的碴肩上，线路封锁后，用特制的换轨小车把原来的普通钢轨换成焊接长钢轨。换轨小车由一台轨道车和两台小车组成，将原有钢轨接头拆除，联上长轨，接头拧紧，而原轨和长轨分别穿插在两台小车上，由轨道车牵引以约3km/h速度行进，直到长轨条的另一端从换轨小车退出并与线路上的接头联接上，而换下的钢轨全部落在轨道中心，随即全面锁定线路，并记录锁定时的轨温，换轨工作完成。如果此时的轨温不在设计锁定轨温范围，则必须按设计要求放散温度力后重新锁定。

　　无缝线路结构的特性与普通铁路主要不同点，是把标准轨焊接成长轨条，在铺设无缝线路时长轨条被固定后，当轨温变化时，长轨条将受到接头阻力和线路阻力的抵抗，不能自由伸缩，在钢轨内部产生巨大的温度力。根据力学原理，温度力的大小与钢轨的断面大小和轨温的变化幅度有关，而与轨条的长度无关。所以在某一地区（年轨温变化幅度是确定的），对于一定的轨道结构类型来说，只要在其合理的设计锁定轨温范围内进行锁定，当夏季升温时，轨道承受最大温度压力不胀轨跑道（即不丧失稳定），冬季降温时，轨道承受最大温度拉力，钢轨不断裂，，焊接长轨条的长度可以无限长。因此，在铺设无缝线路前必须进行设计，检算其强度和稳定性，计算确定其设计锁定轨温范围；同时由于长轨条的运输以及铺设施工、养护维修，方法与原来的普通线路情况大不相同，要求技术条件更高，操作规程更严，必须制定无缝线路设计、铺设、施工、养护维修规范，以确保行车安全。

　　实践证明，无缝线路由于消灭了钢轨接头轨缝，因而具有行车平稳，机车车辆及轨道维修费用降低，设备使用寿命延长，适合于高速行车等优点，是铁路轨道现代化的一项重要技术措施，也是当前高速、重载铁路的必需条件。但是现有的无缝线路在缓冲区尚存在有轨缝。为了消除无缝线路缓冲区中钢轨接头的不良影响，充分发挥无缝线路的优越性，目前世界各国都在进行试验研究，尽量把无缝路的长轨条延长，一个运营区间铺设一条长轨条或把道岔区的钢轨接头焊接起来连成一体，形成跨区间无缝线路。近年来中国在这方面的发展迅速。