如果說高鐵是用無縫軌道的話,熱漲冷縮的問題如何解決?
2018-01-31 來源: 評(píng)論:0在高鐵之前,乘坐火車時(shí)“哐當(dāng)哐當(dāng)哐當(dāng)……”的聲音,是很多人難以忘卻的經(jīng)歷和回憶。坐在今天的高鐵上,會(huì)發(fā)現(xiàn)車輪與鋼軌間有節(jié)奏的“哐當(dāng)”聲響很難再聽得到。
網(wǎng)上有人說,發(fā)生這種變化是因?yàn)樵瓉碓阡撥壗纸拥牡胤绞怯锌p隙的,但現(xiàn)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(xì)觀察,會(huì)發(fā)現(xiàn)每隔10余米,兩截鋼軌之間就會(huì)留有一點(diǎn)空隙。
為什么要在鋼軌間留一點(diǎn)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(gè)縫隙的話,鋼軌受熱伸長就會(huì)相互擠壓、扭曲、上拱,使整條鐵路變形。夏天天氣炎熱時(shí),鋼軌長度增大,沒有預(yù)留縫隙的鋼軌只能向上隆起,顯然這樣對(duì)行車安全不利。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生,必須在鋼軌之間預(yù)留縫隙。
鋼軌間的縫隙到底應(yīng)當(dāng)留多大合適呢?為了行車安全,軌縫一般不能超過11mm,由實(shí)驗(yàn)測定:鋼軌溫度每變化1℃,每一米鋼軌就會(huì)伸縮0 .011mm。在中國,南方和北方的鐵路線上,冬夏之間的氣溫通常可相差80℃左右,根據(jù)固體線膨脹關(guān)系計(jì)算下來,每一段鋼軌的長度以12.5m為宜。
告訴你一個(gè)有趣的數(shù)字,以前從北京到廣州鋼軌間留的縫隙加起來竟有2000m長!
現(xiàn)在的鋼軌沒有縫隙了,是為了消除這種“哐當(dāng)”聲嗎?
其實(shí)之所以要選擇使用無縫鋼軌是因?yàn)楦咚勹F路的必須要求。由于車輪會(huì)對(duì)鋼軌產(chǎn)生沖擊,列車運(yùn)行速度過高的時(shí)候,鋼軌間的縫隙會(huì)有造成火車脫軌的危險(xiǎn)。當(dāng)火車的時(shí)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?yàn)闊崦浝淇s導(dǎo)致的溫度形變控制在兩個(gè)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?yàn)楣潭ㄑb置是具有彈性的(上下方向),那么當(dāng)來自鋼軌向上提升所產(chǎn)生的升力,由固定裝置將力轉(zhuǎn)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(shù)比鋼軌大,所以一直可以保持鋼軌底部為非空受力狀態(tài)。(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(gè)緊固件提供1噸的力,兩端各100個(gè)緊固件。共計(jì)200噸的力。)
當(dāng)然上述描述只是整體上的原理,細(xì)節(jié)上是很多技術(shù)技術(shù)進(jìn)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(yōu)質(zhì)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(huì)位移。所有的形變(應(yīng)力)被鎖定在軌枕之間的一小段鋼軌里,不會(huì)集中爆發(fā)出來;
3.焊接技術(shù)的進(jìn)步,充分考慮鋼軌當(dāng)?shù)販囟鹊淖兓瘏^(qū)間,選擇適中的溫度焊接無縫軌,壓緊扣件,專業(yè)上俗稱鎖定軌溫。這樣溫度正負(fù)變化所產(chǎn)生的應(yīng)力都在可控制范圍內(nèi)。
4.列車設(shè)計(jì)運(yùn)行上的技術(shù),當(dāng)車輪行至兩根鋼軌接縫時(shí),車輪踏面的一部分壓在第一根鋼軌上的同時(shí),車輪踏面的另一部分同時(shí)壓在第二根鋼軌上了,使兩根鋼軌同時(shí)受力,使車輪平滑通過兩鋼軌接縫處,不產(chǎn)生振動(dòng)。
除了上面的因素之外,也有網(wǎng)友認(rèn)為是因?yàn)槠胀ㄨF路是以石子和枕木為基礎(chǔ)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(dān),做成無縫必然造成隆起或斷裂?,F(xiàn)在的高速鐵路都是高架結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土材料,鋼軌與路面的溫度、膨脹系數(shù)都是一致的,無需對(duì)鋼軌的熱脹冷縮做特殊處理。列車經(jīng)過時(shí)造成的升溫效應(yīng)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(guān)無縫鐵軌的一些小常識(shí):
1.高鐵那么鐵軌長,無縫鋼軌怎么生產(chǎn)出來的?
無縫鋼軌在剛生產(chǎn)出來的時(shí)候,也是一節(jié)一節(jié)的,通過無縫鋼軌焊接機(jī),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(dá)到500米長。經(jīng)過焊接、打磨、檢驗(yàn)一道道工序的鋼軌,將被運(yùn)輸?shù)戒佋O(shè)現(xiàn)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(shù)嗎?
中國的南方一年四季溫差不大,所以更適合于鋪設(shè)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(duì)它的應(yīng)力進(jìn)行釋放把扣件全部打開,南方就不用應(yīng)力釋放。
最重要的事情是:無縫鋼軌是純正的“國產(chǎn)貨”是我國自主研發(fā)的技術(shù)!
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