無縫線路
無縫線路（continuousweldedrail）用焊接長軌條鋪設(shè)的軌道，因?yàn)殚L軌條沒有軌縫而得名。西方國家叫做焊接長鋼軌軌道。
無縫線路發(fā)展概況l915年，歐洲在有軌電車軌道上開始使用焊接長鋼軌，焊接軌條長度約為100～200m。20世紀(jì)30年代，世界各國開始在鐵路上進(jìn)行鋪設(shè)試驗(yàn)。到了50~60年代，由于焊接技術(shù)的發(fā)展，無縫線路得到推廣應(yīng)用和迅速發(fā)展。例如，德國于1926年在普通線路上鋪設(shè)軌條長120m的焊接軌道，1935年正式鋪設(shè)1km長的無縫線路，1945年把無縫線路約29000km，1974年底達(dá)到53000km，至今已達(dá)76000km，約占營業(yè)線路的80%，它是無縫線路發(fā)展最早和最快的國家。前蘇聯(lián)于1935年于加里寧鐵路的莫斯科近郊車站線路上鋪設(shè)第一根長約600m的焊接軌條軌道，到1961年已鋪設(shè)無縫線路約1500km，至今已有無縫線路50000km。前蘇聯(lián)大部分地區(qū)軌溫變化幅度較大，最高達(dá)1150C，所以，前蘇聯(lián)的鐵路有一部分鋪設(shè)季節(jié)性放散應(yīng)力式無縫線路。美國于1930年在隧道內(nèi)開始鋪設(shè)無縫線路，從1955年開始進(jìn)行大量的鋪設(shè)，1970年以后每年以8000km以上的速度增長，至今已有無縫線路120000km，是世界鋪設(shè)無縫線路最多的國家。法國也是鋪設(shè)無縫線路較早、發(fā)展較快的國家，于1948～1949年間進(jìn)行了大量的鋪設(shè)試驗(yàn)后即推廣應(yīng)用，到1970年有無縫線路約12900km,并以每年約660km的速度發(fā)展，至今有無縫線路20500km，占營業(yè)線路的59.06%。日本于20世紀(jì)50年代開始鋪設(shè)無縫線路，60年代在東海道新干線高速鐵路采用一次性鋪設(shè)方法，長軌兩端聯(lián)接伸縮調(diào)節(jié)器可以伸縮。中國于1957年開始在京滬兩地各鋪設(shè)1km無縫線路，1961年底全國共鋪設(shè)無縫線路約150km，60~70年代開始對在線路特殊（橋梁、樓道、小半經(jīng)曲線、大坡道等）鋪設(shè)無縫線路進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究，并取得了成功，為在線路上連續(xù)鋪設(shè)無縫線路創(chuàng)造了條件。至今京廣、京滬、京哈、隴海等主要干線均已鋪成無縫線路。中國已鋪設(shè)無縫線路32696km（2001年底），現(xiàn)以每年新鋪1000km的速度發(fā)展。
隨著高速、重載鐵路的發(fā)展，要求強(qiáng)化鐵路軌道結(jié)構(gòu)，提高線路的平順性和穩(wěn)定性，消除現(xiàn)有一般無縫線路的緩沖區(qū)和道岔區(qū)鋼軌接頭的影響，實(shí)現(xiàn)線路的無縫化。把焊接軌條長度延長達(dá)整個(gè)區(qū)間或跨區(qū)間并與道岔焊聯(lián)成一體，這種超長軌條的無縫線路稱為區(qū)間無縫線路或跨區(qū)間無縫線路。由于無縫線路的施工工藝和機(jī)械化程度的提高，維修管理方法的不斷完善，膠接絕緣接頭的技術(shù)工藝過關(guān)并投入使用，無縫道岔的設(shè)計(jì)理論逐步完善和試鋪成功，從1964年在日本建成第一條高速鐵路開始，相繼于1983年法國模式的高速鐵路成功運(yùn)營，至今國內(nèi)外在區(qū)間無縫線路和跨區(qū)間無縫線路都取得了很大的發(fā)展。如日本青函海底隧道長53.83km，在12‰的坡道上鋪設(shè)了軌條長53.7km的無縫線路；法國以巴黎為中心的幾條高速鐵路上，多數(shù)無縫線路的軌條長度貫穿整個(gè)區(qū)間，其中最長一條長達(dá)50km；德國焊接道岔數(shù)達(dá)11萬組之多，截至1992年底德國已有93.2%的線路鋪設(shè)了超長軌條的無縫線路；俄羅斯在頓涅茨鐵路上鋪設(shè)了一段軌條長17.5km無縫線路。中國于80年代開始對無縫道岔和區(qū)間無縫線路進(jìn)行試驗(yàn)研究，近年來對無縫道岔的設(shè)計(jì)理論逐步完善，截至1998年底全國已鋪設(shè)超長軌條的無縫線路4359.5km。2001年在京滬線南京一上海區(qū)間成功鋪設(shè)了一條軌條長為249km的跨區(qū)間無縫線路。秦皇島至沈陽客運(yùn)專線上計(jì)劃全面鋪設(shè)區(qū)間無縫線路或跨區(qū)間無縫線路。
無縫線路類型無縫線路分溫度應(yīng)力式及放散溫度應(yīng)力式兩種。目前世界各國絕大多數(shù)均采用溫度應(yīng)力式無縫線路。
溫度應(yīng)力式無縫線路一般是指由一根焊接長軌條及其兩端聯(lián)接2～4根標(biāo)準(zhǔn)軌，接頭采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)結(jié)所鋪成的線路。當(dāng)軌溫變化時(shí)，焊接長軌條受到接頭阻力和道床阻力的抵抗，其兩端自由伸縮受到限制,中間區(qū)段（又稱固定區(qū)）完全不能伸縮，在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生溫度力，其大小隨軌溫變化幅度而異。溫度應(yīng)力式無縫線路結(jié)構(gòu)簡單，鋪設(shè)和維修保養(yǎng)方便，故而得到世界各國廣泛應(yīng)用。
效散應(yīng)力式無縫線路又分自動放散式和定期放散式兩種。自動放散應(yīng)力式無縫線路在焊接長軌條的兩端聯(lián)接鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，中間扣件扣緊程度由設(shè)計(jì)來確定，不設(shè)防爬器。焊接長軌條可以伸縮，隨時(shí)釋放溫度力，一般在特大橋梁上或年軌溫差很大的地區(qū)使用，另見橋上無縫線路。在路基上鋪設(shè)的自動放散式無縫線路，除在焊接長軌條兩端聯(lián)接鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器外還，還沒有清除列車作用下引起軌道爬行的彈簧復(fù)原裝置。法國和前蘇聯(lián)曾試鋪過這種無縫線路，但由于設(shè)備復(fù)雜，缺點(diǎn)很多，目前很少使用。
定期放散應(yīng)力式無縫線路的結(jié)構(gòu)形式與溫度應(yīng)力式相同，但緩沖區(qū)的鋼軌不是標(biāo)準(zhǔn)軌，而是根據(jù)年軌溫變化幅度大小設(shè)計(jì)一組一定長度的短軌，一般用于年軌溫差很大的寒冷地區(qū)。中國東北的寒冷地區(qū)（年軌溫差大于95℃）和前蘇聯(lián)都鋪設(shè)有這種無縫線路。其做法是根據(jù)當(dāng)?shù)剀墱刈兓瘲l件，一般在冬季低溫或夏季高溫季節(jié)來臨之前把鋼軌內(nèi)部的溫度力放散，同時(shí)用另一部長度的鋼軌（冬季用較長的，夏季用較短的）來更換緩沖區(qū)的鋼軌，調(diào)整長鋼軌內(nèi)部的鋼軌溫度力，以保證冬季低溫時(shí)不拉斷鋼軌，夏季高溫時(shí)不發(fā)生脹軌跑道。
鋼軌焊接方法有氣壓焊、鋁熱焊和電接觸焊，國際上早期也曾采用過電弧焊。中國在20世紀(jì)60年代鋪設(shè)無縫線路初期，在工廠主要采用氣壓焊，現(xiàn)場采用鋁熱焊。實(shí)踐證明，電接觸焊的質(zhì)量最好、效率高、成本低，焊接接頭的疲勞強(qiáng)度較高，能達(dá)到要求，是目前普遍采用的一種有效可行的焊接方法。鋁熱焊設(shè)備簡單，便于攜帶和移動，適用于施工現(xiàn)場使用?，F(xiàn)在中國在工廠主要采用電接觸焊，現(xiàn)場采用小型氣壓焊或鋁熱焊。參見長軌鋁熱焊方法、長軌氣壓焊方法，長軌接觸焊方法。
長軌條的焊接方式有兩種：①建立固定焊接工廠，在工廠里把標(biāo)準(zhǔn)長度鋼軌連續(xù)焊接成定長度的長軌條（中國一般焊接成200~500m），然后用運(yùn)軌專用列車運(yùn)到線路上再焊接成設(shè)計(jì)長度的長軌條（中國一個(gè)閉塞區(qū)間的長度約1000～200m）②用移動焊軌列車在線路上把標(biāo)準(zhǔn)長度的鋼軌焊接成設(shè)計(jì)長度的長軌條。
焊接長軌條的長度無縫線路焊接長軌條的長度理論上講越長越好，但是，由于目前施工技術(shù)和運(yùn)營條件以及軌道結(jié)構(gòu)特性的要求等因素的影響，長軌條在一些地段如（特大橋梁、小半徑曲線、車站兩端的道岔群以及在一個(gè)閉塞分區(qū)要設(shè)置絕緣接頭等等），需要中斷，鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)軌作為過渡。目前中國每段無縫線路長度為1000~2000m，在兩段無縫線路的長軌條之間用2~4根標(biāo)準(zhǔn)軌相聯(lián)接，并預(yù)留一定軌縫作為調(diào)節(jié)緩沖作用，叫做緩沖區(qū)。這樣，在溫度變化時(shí)，長軌條兩端30～50m范圍仍有伸縮現(xiàn)象，長軌條兩端的伸縮區(qū)段叫做伸縮區(qū)。而長軌條的中間區(qū)段不能伸縮，叫做固定區(qū)。根據(jù)長軌條的伸縮變化和聯(lián)接情況，通常把無縫線路分為三個(gè)區(qū)段，即固定區(qū)、伸縮區(qū)和緩沖區(qū)，以便在維修保養(yǎng)時(shí)分別處理。
無縫線路鋪設(shè)有兩種方法，即一次鋪設(shè)法和換鋪法。一次鋪設(shè)法要求軌道的基礎(chǔ)路基和道床必須穩(wěn)定后才能鋪設(shè)。這種方法常在一些國家的高速高等級鐵路建設(shè)中采用。有兩種鋪設(shè)施工方式：一種是長軌排鋪設(shè)法，一種是單根軌枕鋪設(shè)法。
長軌排鋪設(shè)法將長鋼軌及軌枕預(yù)先組裝成長軌排，采用專用機(jī)械運(yùn)送、鋪設(shè)，在現(xiàn)場臨時(shí)聯(lián)接成軌道后上碴起道，經(jīng)機(jī)械化整道焊聯(lián)，放散溫度力，然后鎖定成為無縫線路。目前有德國ICE軌道PEM起重小車鋪設(shè)法、英吉利海峽隧道出口端整體道床軌道鋪設(shè)法、卡爾斯魯法的兩線交替鋪軌法。
單根枕軌鋪設(shè)法先將在基地焊接好的長軌條運(yùn)、散放在工地上，再用鋪枕機(jī)鋪枕，同時(shí)將長軌條收放到軌枕上組裝成軌道，經(jīng)機(jī)械化整道，焊聯(lián)、放散溫度力，然后鎖定成無縫線路。
換鋪法一般是既有線大修作業(yè)道床穩(wěn)定后換成長鋼軌，鋪設(shè)過程是預(yù)先把長軌條卸在軌道兩邊的碴肩上，線路封鎖后，用特制的換軌小車把原來的普通鋼軌換成焊接長鋼軌。換軌小車由一臺軌道車和兩臺小車組成，將原有鋼軌接頭拆除，聯(lián)上長軌，接頭擰緊，而原軌和長軌分別穿插在兩臺小車上，由軌道車牽引以約3km/h速度行進(jìn)，直到長軌條的另一端從換軌小車退出并與線路上的接頭聯(lián)接上，而換下的鋼軌全部落在軌道中心，隨即全面鎖定線路，并記錄鎖定時(shí)的軌溫，換軌工作完成。如果此時(shí)的軌溫不在設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍，則必須按設(shè)計(jì)要求放散溫度力后重新鎖定。
無縫線路結(jié)構(gòu)的特性與普通鐵路主要不同點(diǎn)，是把標(biāo)準(zhǔn)軌焊接成長軌條，在鋪設(shè)無縫線路時(shí)長軌條被固定后，當(dāng)軌溫變化時(shí)，長軌條將受到接頭阻力和線路阻力的抵抗，不能自由伸縮，在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生巨大的溫度力。根據(jù)力學(xué)原理，溫度力的大小與鋼軌的斷面大小和軌溫的變化幅度有關(guān)，而與軌條的長度無關(guān)。所以在某一地區(qū)（年軌溫變化幅度是確定的），對于一定的軌道結(jié)構(gòu)類型來說，只要在其合理的設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍內(nèi)進(jìn)行鎖定，當(dāng)夏季升溫時(shí)，軌道承受最大溫度壓力不脹軌跑道（即不喪失穩(wěn)定），冬季降溫時(shí)，軌道承受最大溫度拉力，鋼軌不斷裂，，焊接長軌條的長度可以無限長。因此，在鋪設(shè)無縫線路前必須進(jìn)行設(shè)計(jì)，檢算其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，計(jì)算確定其設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍；同時(shí)由于長軌條的運(yùn)輸以及鋪設(shè)施工、養(yǎng)護(hù)維修，方法與原來的普通線路情況大不相同，要求技術(shù)條件更高，操作規(guī)程更嚴(yán)，必須制定無縫線路設(shè)計(jì)、鋪設(shè)、施工、養(yǎng)護(hù)維修規(guī)范，以確保行車安全。
實(shí)踐證明，無縫線路由于消滅了鋼軌接頭軌縫，因而具有行車平穩(wěn)，機(jī)車車輛及軌道維修費(fèi)用降低，設(shè)備使用壽命延長，適合于高速行車等優(yōu)點(diǎn)，是鐵路軌道現(xiàn)代化的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，也是當(dāng)前高速、重載鐵路的必需條件。但是現(xiàn)有的無縫線路在緩沖區(qū)尚存在有軌縫。為了消除無縫線路緩沖區(qū)中鋼軌接頭的不良影響，充分發(fā)揮無縫線路的優(yōu)越性，目前世界各國都在進(jìn)行試驗(yàn)研究，盡量把無縫路的長軌條延長，一個(gè)運(yùn)營區(qū)間鋪設(shè)一條長軌條或把道岔區(qū)的鋼軌接頭焊接起來連成一體，形成跨區(qū)間無縫線路。近年來中國在這方面的發(fā)展迅速。
