高铁无缝钢轨中的热胀冷缩是怎么解决的(高铁轨道无缝隙如何解决热胀冷缩)
导语:中国高铁使用无缝钢轨,遇到热胀冷缩怎么办?先进技术解决难题
高铁的无缝钢轨要说高铁的铁轨和普通火车的铁轨有什么区别,那大家首先想到的都是铁轨间的缝隙。普通火车铁轨是一段一段铺上去的,每一段之间都有可见的缝隙。但在高铁铁轨上,却完全找不到这种缝隙。所以我国高铁使用的无缝钢轨,它到底是怎么安装的?
无缝焊接技术其实高铁铁轨在安装的时候也和普通铁轨一样,是一段一段安装上去的。高铁铁轨之所以每一段铁轨间都没有缝隙,是因为它使用了无缝焊接技术。我国现在有无缝焊接机,在焊接的时候可以将铁轨的温度提升到1000摄氏度以上。钢铁的熔点为1500摄氏度,这1000摄氏度正好处于即将融化,但还没有成为液体的阶段。
在这个阶段将温度升到1000摄氏度的铁轨两端积压一下,就能制造出一根完整的、没有任何缝隙的铁轨。之后将焊接处打磨光滑,就成为了我们看到的高铁铁轨。值得一提的是,我国高铁轨道焊接采用分段式焊接,先是在室内焊接出长度达几十米到500米的铁轨,然后运到现场再焊接起来,最终连成长度达数百公里的高铁轨道。
不过高铁使用的无缝铁轨也会引出一个问题,那就是热胀冷缩。普通铁路的铁轨之所以会留缝隙,是因为在气温变化的时候铁轨会膨胀或缩短。如果不留缝隙,铁轨就会在高温时积压变形,在低温时被自己的力量扯断。所以高铁使用的无缝铁轨遇上热胀冷缩怎么办?
无缝轨道解决热胀冷缩的手段我国给无缝铁轨解决热胀冷缩的手段有两种,第一是给铁轨轨底留出空间,第二是用高强度的弹性扣件压住轨底。首先,技术人员在铺设铁轨的时候会给铁轨轨底留下一定的空间。当升温时,整个铁轨会膨胀,只要我们让铁轨膨胀的方向朝向轨底,铁轨表面和火车接触的部分就不受影响。
要控制铁轨的膨胀方向,就需要我们的第二个手段了。通过高强度弹性扣件,可以将铁轨死死“摁在”枕木上,然后将铁轨膨胀的力量施加到枕木和轨底之间。靠着这种扣件,即使是低温时轨底部分有“空洞”,也能较好得固定在枕木上,不会出现松动。
值得一提的是,铁轨因为温度变化产生的应力是会累计的。我国北方因为四季温差大,累计的应力非常快,需要每隔一段时间打开一次所有高弹性扣件,将应力释放出来。南方因为温差小,基本可以做到数年打开一次扣件,甚至是从不打开扣件。
目前中国的高铁规模非常庞大,总里程占据到了世界高铁总里程的一半以上。而且中国不仅高铁规模世界第一,综合技术性也是世界第一。中国解决无缝铁轨热胀冷缩的手段,只是中国掌握高铁技术的一个缩影,高铁上还有成千上万被我国技术人员攻克的类似难题。
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