而最高轨温一般要比当地最高气温高20度左右,最低轨温与当地最低气温大致相同。轨温变化幅度如果到达50度时,一根钢轨则要承受82.25吨的压力或拉力,巨大的温度力足以破坏掉铁路。
根据钢轨伸缩量的计算公式得出,每一米钢轨在轨温变化1℃时,钢轨长度的伸缩量大约在0.0118 毫米。
目前我国标准的钢轨长度有12.5m和25m两种,基于这个计算结果,那么就要求轨道每隔12.5m或25m就要有一个钢轨接头,这中间要留有6毫米的轨缝,防止温度力破坏钢轨。
除此之外,过去的钢轨下面还要铺放枕木以及道砟,道砟就是那些铺设在铁路路面上的碎石。
这是为了通过增大受力面积来减小压强。
当列车在钢轨上面呼啸而过时,巨大的压力便会集中透过钢轨,落在同路基接触到的小块面积上。而有了枕木、道砟之后,这份压力便会分散开来,使到路基不会轻易被破坏。
传统的有砟轨道有着铺设简便、成本较为低廉的好处,只是缺点也很多。
首先这种轨道容易产生老化和变形的问题,需要经常维护。列车经过时会带来震动,长久以往路基上的泥土就会掺入到道砟里,泥土少了,路基强度自然要下降,那么就要导致轨面的沉降不平。
因此,维修的清筛或换道砟、捣固的工作每年都要做。
然后就是道砟里的乱石飞溅问题。列车车速一旦过高,小石子也会跟着滚落出来。毕竟道砟再平整,也没有达到混凝土的水平。
道砟里的小石子飞溅滚落出来的话,在一些没有完善防护措施的道路上,很容易砸到人和车辆。
最后一点是,列车高速行驶车轮会对钢轨造成严重冲击,如果列车运行速度过快,有可能发生脱轨。科学实验表明,当火车时速超过140公里后,使用无缝钢轨才能保证行驶安全。
而随着高铁技术的更新迭代,日新月异,不仅绿皮火车逐渐告别了我们,过去那有缝、有砟轨道也要随着时间流逝消失。
铁路轨道的升级是必然的。
再看看如今的高铁道路,正是由许多根长达500米的钢轨焊接在一起。望眼过去甚至看不到一丝焊缝,好似原本就是两条完整的钢轨铺展开来,平行贯穿这大江南北。
无缝钢轨对于列车的行驶帮助巨大,它让轨道更加平顺,与过去普通钢轨相比,它创造了高铁高速平稳运行的条件。
举个例子,一列有8辆编组的复兴号动车,整体大概450吨,差不多200多辆小轿车重。这么个庞然大物在高速行驶时,车轮与钢轨之间的接触面积,只有小小的100多平方毫米。
在这不到硬币大小的钢轨面积上,却要承载着上百吨不断变化的复杂载荷,这中间哪怕是多了一点头发丝直径那么大的凸起,都会给轨道和车轮带来数吨新的冲击力。
因此,无缝钢轨有多神奇大家可以想象一下。
无缝钢轨又是如何铺设的呢?
首先需要使用牵引车牵着两根500米的钢轨滑行到指定位置,然后由牵引机卸下钢轨、拼接。这期间需要数十名工程技术人员一起进行协助如何准确定位。
牵引机这边一旦完成无砟轨道的一段钢轨铺设,那边的无缝钢轨焊接施工队便会马上跟进,把前面铺设好钢轨焊接成没有缝隙的钢轨。
有了无缝钢轨搭配风驰电掣的高铁列车,人们在车上完全可以做到立硬币不倒,搭积木不晃。
这一切,离不开中国“高铁人”在背后挥洒汗水,辛苦研制出的高超技术。