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如果說高鐵是用無縫軌道的話 熱漲冷縮的問題如何解決?

2018-02-01    來源:先進制造業
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[ 導讀 ]:在高鐵之前,乘坐火車時“哐當哐當哐當……”的聲音,是很多人難以忘卻的經歷和回憶。坐在今天的高鐵上,會發現車輪與鋼軌間有節奏的“哐當”聲響很難再聽得到。 網上有人說,發生這種變化是因為原來在鋼軌街接的地方是有縫隙的,但現在的鋼軌之間都是沒有縫隙的,所以也就沒有了噪聲。這是真的嗎?
在高鐵之前,乘坐火車時“哐當哐當哐當……”的聲音,是很多人難以忘卻的經歷和回憶。坐在今天的高鐵上,會發現車輪與鋼軌間有節奏的“哐當”聲響很難再聽得到。
網上有人說,發生這種變化是因為原來在鋼軌街接的地方是有縫隙的,但現在的鋼軌之間都是沒有縫隙的,所以也就沒有了噪聲。這是真的嗎?

首先,必須要說上面的說法是真的!

在以前的鐵路上,靠近鋼軌仔細觀察,會發現每隔10余米,兩截鋼軌之間就會留有一點空隙。

為什么要在鋼軌間留一點空隙呢?原來,這樣做是為了解決鋼軌的熱脹冷縮問題。如果沒有這個縫隙的話,鋼軌受熱伸長就會相互擠壓、扭曲、上拱,使整條鐵路變形。夏天天氣炎熱時,鋼軌長度增大,沒有預留縫隙的鋼軌只能向上隆起,顯然這樣對行車安全不利。為避免這種現象的發生,必須在鋼軌之間預留縫隙。

鋼軌間的縫隙到底應當留多大合適呢?為了行車安全,軌縫一般不能超過11mm,由實驗測定:鋼軌溫度每變化1℃,每一米鋼軌就會伸縮0 .011mm。在中國,南方和北方的鐵路線上,冬夏之間的氣溫通??上嗖?0℃左右,根據固體線膨脹關系計算下來,每一段鋼軌的長度以12.5m為宜。

告訴你一個有趣的數字,以前從北京到廣州鋼軌間留的縫隙加起來竟有2000m長!

現在的鋼軌沒有縫隙了,是為了消除這種“哐當”聲嗎?

其實之所以要選擇使用無縫鋼軌是因為高速鐵路的必須要求。由于車輪會對鋼軌產生沖擊,列車運行速度過高的時候,鋼軌間的縫隙會有造成火車脫軌的危險。當火車的時速超過140公里之后,就必須要使用無縫鋼軌。

那么,無縫鋼軌的熱脹冷縮問題怎么解決呢?

以前用的是枕木和道釘,壓力不夠,無法鎖定軌道,所以需要留有縫隙來釋放壓力。無縫鋼軌就是把鋼軌因為熱脹冷縮導致的溫度形變控制在兩個軌枕之間。具體做法就是用扣板和螺栓將鋼軌死死的摁在軌枕上。因為固定裝置是具有彈性的(上下方向),那么當來自鋼軌向上提升所產生的升力,由固定裝置將力轉移吸收到自身,并最終將力通過螺絲傳給枕木。而鋼軌下面橡膠墊的膨脹系數比鋼軌大,所以一直可以保持鋼軌底部為非空受力狀態。(無縫鋼軌的在焊接處是通過緊固件來抑制熱漲冷縮的,每個緊固件提供1噸的力,兩端各100個緊固件。共計200噸的力。)

當然上述描述只是整體上的原理,細節上是很多技術技術進步的綜合,如:

1.在軌道鋼材上下功夫,選熱脹冷縮形變較小的材料制造鋼軌;

2.用優質的軌枕和扣件,壓力足夠大,將鋼軌死死壓在軌枕上,在順著軌道方向上不會位移。所有的形變(應力)被鎖定在軌枕之間的一小段鋼軌里,不會集中爆發出來;

3.焊接技術的進步,充分考慮鋼軌當地溫度的變化區間,選擇適中的溫度焊接無縫軌,壓緊扣件,專業上俗稱鎖定軌溫。這樣溫度正負變化所產生的應力都在可控制范圍內。

4.列車設計運行上的技術,當車輪行至兩根鋼軌接縫時,車輪踏面的一部分壓在第一根鋼軌上的同時,車輪踏面的另一部分同時壓在第二根鋼軌上了,使兩根鋼軌同時受力,使車輪平滑通過兩鋼軌接縫處,不產生振動。

除了上面的因素之外,也有網友認為是因為普通鐵路是以石子和枕木為基礎的,鋼軌無依無靠地裸露于枕木上,與地表不接觸,溫差比地面大,任何膨脹收縮都是自己承擔,做成無縫必然造成隆起或斷裂?,F在的高速鐵路都是高架結構、鋼筋混凝土材料,鋼軌與路面的溫度、膨脹系數都是一致的,無需對鋼軌的熱脹冷縮做特殊處理。列車經過時造成的升溫效應微乎其微,靠彎道以及彈簧和橡膠材料的輔助完全能夠消化。至于鉚釘,僅僅是起到防止脫軌的作用而已。

最后,小編再為大家奉上一些關無縫鐵軌的一些小常識:

1.高鐵那么鐵軌長,無縫鋼軌怎么生產出來的?

無縫鋼軌在剛生產出來的時候,也是一節一節的,通過無縫鋼軌焊接機,將兩根鋼軌相鄰兩端升溫至1000度以上,然后兩根軌道擠壓到一起。這樣焊接出來的軌道,可以達到500米長。經過焊接、打磨、檢驗一道道工序的鋼軌,將被運輸到鋪設現場,再與其它軌道再次焊接,最終成為幾百公里長的無縫軌道。

2.中國那么大從南到北都有鐵路,這么長的里程,這么大的覆蓋面積,用的都是這種無縫鋼軌技術嗎?

中國的南方一年四季溫差不大,所以更適合于鋪設無縫線路,在中國的北方夏天跟冬天的溫差比較大,鋼軌定期對它的應力進行釋放把扣件全部打開,南方就不用應力釋放。

最重要的事情是:無縫鋼軌是純正的“國產貨”是我國自主研發的技術!
 
關鍵詞: 高鐵 無縫鋼軌技術
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