高铁钢轨数百公里没有缝，热胀冷缩咋办？不怕，中国有绝招！
环球科学猫
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。






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。






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，更准确的说，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。






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。






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。






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？






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。






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。






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。






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。






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。






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。






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。






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？






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。






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。






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！