高铁轨道没有缝隙热胀冷缩怎么办

开头

老早之前大家在乘坐绿皮车的时候,经常会听到“哐当哐当哐当……”的声音吧,但如今在高铁上这种声音很难再听得到。

而且乘坐高铁的时候,最直观的感受不仅速度快,而且还非常的平顺。

高铁钢轨数百公里没有缝,热胀冷缩咋办?不怕,中国有绝招

之前不是有个很火的视频,说的是一个外国人在乘坐京沪高铁时,将一枚硬币立到高铁的窗台上,这枚硬币竟然坚持了9分钟才倒下。

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之所以发生这种变化,是因为原来在钢轨衔接的地方是有缝隙的,而现在的铁轨之间是没有缝隙的。

那么问题来了:无缝钢轨到底有什么特点?为什么我们要采用它?

铁轨发展历史

首先要说明的一点,就是火车和铁轨并不是同时出现的,更准确地说,轨道是先于火车出现的。

16世纪的时候,居住在罗马尼亚中部的特兰西瓦尼亚的人们,他们大多数都是依靠开发煤矿为生,当时的工人们为了方便运输,就会使用轨道来搬运煤矿。

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那时的轨道可以说是非常原始,就是用硬木板简单拼接成的平行轨道。

在这条轨道下方,每隔上一段距离,人们就会放上一块短一些的木头作为枕木,这是为了固定住轨道,避免在运输过程中因为受力挤压而晃动甚至脱落。

虽然简陋了点,但是效果还是不错的,能够节省掉工人不少的力气,从而提高采矿的效率。

直到第一次工业革命中蒸汽机被发明出来,运输业有了质的发展,车轮已经从普遍的木质换成了铁质。

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所以当初的木质轨道已经难以满足需求了,同时冶炼钢铁的技术得到发展,炼铁成本大幅降低,于是就出现了铁轨。

但铁轨也有缺点,那就是容易生锈要经常维修,承载重量也不能太重。

再后来,随着炼钢技术不断发展,人们发现用钢制造的轨道不错,这玩意不仅更能承重,而且不需要在短期更换。

于是就把钢轨固定放在枕木上,下方铺上碎石,就成了有砟轨道。

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铺碎石的好处有很多,比如可以避免在下雨天木头会被雨水浸透泡软,还可以将火车的压力分散开,防止铁轨因压力太大而下陷到泥土里。

这种设计太棒了,以至于用了100多年。

但是随着科技的不断发展,有砟轨道的缺点也暴露出来,比如轨道之间存在间隙。

当时为什么这么设计呢?

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其实是为了满足钢轨热胀冷缩的要求,每隔一个标准 25 米长度的钢轨,都会留下接头和缝隙,钢轨会随着温度的变化从而缩短和伸长,其内部产生的应力会通过钢轨轨缝进行释放。

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而且一旦列车运行速度过高的时候,钢轨间的缝隙会有造成火车脱轨的危险,这就导致了维修成本高、火车速度特别慢,跑不快。

所以人们迫切需要一种新的轨道来满足需求,于是无缝钢轨就诞生了。

无缝钢轨

无缝钢轨就是将标准长度的钢轨焊接成长达几公里的长轨条线路,之间是没有缝隙的。

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有意思的是,它使用的是高锰钢。这种钢柔韧度非常的强,会产生很大的弹性,很容易进行焊接以及切割。

并且在外力的冲击下,表面会产生硬化层,硬化的表面被磨损之后还会有新的硬化层出现,再一次加工还会继续硬化,就会一直保持着原有的机械性能。

与之前的有砟轨道相比,无缝钢轨简直秒杀它。

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这玩意不仅提高列车的乘坐舒适性,减少列车对轨道部件的损坏,还大大减轻现场工作人员的维修和维护工作量。

但使用了无缝钢轨,就不会出现热胀冷缩的现象?

这个问题嘛,技术人员当然有办法避免。

比如在轨道钢的生产过程中,钢轨毛坯会经过充分的加热,膨胀之后再用机器略微拉长,使其内部产生应力,就能够起到对抗热胀冷缩的效果。

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同时,在铁轨施工时,对施工现场的温度、湿度等指标都有严格的要求。

比如采用了高强度的弹性扣件扣压住钢轨的轨底,通过这种锁定使钢轨不会因热胀冷缩而产生变形。

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据了解,无缝钢轨的一个扣件需通过6万小时疲劳试验,能圆满应对轨道应力的难题。

哦,对了,长达几百公里的轨道其实是一节一节生产出来的,然后通过无缝钢轨焊接机,将两根钢轨相邻两端升温至1000度以上,最后两根轨道挤压到一起。

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这样焊接出来的轨道,可以达到500米长,再经过焊接、打磨、检验一道道工序的钢轨,将被运输到铺设现场,再与其它轨道再次焊接。

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由于焊接技术高超,每一条焊缝的宽度甚至小于一毫米,用肉眼观察是很难看清的,最终成为几百公里长的无缝轨道。

感悟

值得一提的是,无缝钢轨可是纯正的“国产货”,是我国自主研发的技术!

目前能够实现这种技术水平,还能达到列车轨道标准的,只有中国。

这种钢轨怎样才算合格呢?

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制造出来的无缝钢轨,必须能够经受住1吨重的铁锤从5.2米的高处锤落下来的冲击。

更让我们骄傲的是,就连这个合格标准也是中国制定的。

除了轨道板本身科技含量高之外,铺装无砟轨道的过程难度也很大。

比如要把预制好的轨道板铺设在钢筋混凝土底座板上,同时还要在这二者之间浇筑自密实混凝土层,保证轨道板的平顺和稳定。

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自密实层有9厘米厚,而整个无砟轨道误差不能超过0.5毫米,这样的误差用肉眼几乎看不出来,必须用到高精度的调校仪器和测量技术。

目前,中国的高铁技术已经输出到世界各地,除了普通的高铁外,海底高铁,沙漠高铁甚至是高寒高铁,都难不倒中国制造。

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所以中国高铁能够成为一张亮丽的国际名片,不仅仅体现在高铁本身,更包括在高铁的各种配套设施上面,就比如独创的无缝钢轨技术。

为啥我们的技术实力那么厉害?

其实背后靠的还是人才,毕竟技术都是人发明出来的嘛!

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