[工程技术] 高速铁轨为什么没有伸缩缝，热涨冷缩问题是怎么解决的？谢谢！?

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[工程技术]高速铁轨为什么没有伸缩缝，热涨冷缩问题是怎么解决的？谢谢！?

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高速铁轨为什么没有伸缩缝，热涨冷缩问题是怎么解决的？谢谢！?
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高铁
高速铁轨为什么没有伸缩缝，热涨冷缩问题是怎么解决的？谢谢！?

高速列车开行速度达到250公里/时以上，首先要保证线路的稳定和高度平顺。轨缝会造成车轮与钢轨的撞击，不仅降低了旅客乘坐舒适度，在一定程度上还影响列车运行速度，使车轮和钢轨头部磨耗加大（尤其是对车轮的损害非常大），缩短了车轮的使用寿命。为了解决这个问题，最好的办法是取消接头，因此，高速铁路大多是无缝线路。

钢轨在高温天气会受热膨胀，扭曲变形
为了克服热胀冷缩，钢轨必须经过预应力拉伸。预应力拉伸是一项现代新技术，钢轨经过预应力拉伸处理后，可以抵消由于温度变化而造成的热胀冷缩量，这样做才能做到大长度轨道无须伸缩缝。无缝轨道又被称为预应力（拉伸）轨道。预应力拉伸不仅仅被用于高速铁路，比如常见的钢索斜拉桥上的钢索也需要预应力拉伸，来克服钢索的热胀冷缩所形成的拉力变化。

用钢轨联接零件和防爬设备把钢轨“锁定”在轨枕上
为了不使钢轨因气温变化自由伸缩，一般采用钢轨联接零件和防爬设备把钢轨强制性地“锁定”在轨枕上。这样就产生了钢轨内的伸长力或缩短力，统称温度力。由于无缝线路中钢轨所承受的温度力的大小与轨温的变化有直接关系，为了减少温度力，规定了锁定轨温，也就是说，通常在铁路所在地区的最高气温与最低气温平均值的季节来锁定钢轨，可使钢轨的温度力减少到最低限度，以保证无缝线路钢轨冬天不被拉断，夏天不致“胀轨跑道”，危及行车安全。
来源：《高铁不神秘——高铁科普120问》

钢轨温度每变化1℃，伸缩长度为0.0118毫米，哈佳铁路全长343公里，温差导致钢轨热胀冷缩，它的收缩长度高达365米，接近400米跑道。
钢轨热胀冷缩问题如何彻底解决？
没有办法，以前铺设铁轨时，只能两段铁轨之间预留一段空隙，一般间隔为25米，当火车驶过缝隙时，会发出“咔哒咔哒”的声音，归根结底是有缝轨道的缘故。

以前绿皮火车的行驶速度不快，在有缝轨道上也勉强凑合，但随着社会飞速发展，交通效率也成了一大重点，而高速行驶的列车经过缝隙时，存在非常大的安全风险，所以铁轨的发展，需要兼顾安全和速度。
如果把有缝轨道的缝隙填充掉，采取无缝轨道的模式，这样就能完美解决时速问题，但另一个问题却很头疼，那就是热胀冷缩。
无缝轨道在炎热的夏季，粒子膨胀后，铁轨会发生扭曲，虽然肉眼很难观测到，但对高速列车而言，绝对是致命危险。

中国是如何解决无缝轨道热胀冷缩难题的？
20世纪初，欧洲在铺设长轨道后发现，列车的噪音和速度都得到了有效改善。
20世纪30~50年代，美国、法国、苏联、日本开始大量铺设无缝轨道，我国大规模铺设无缝轨道的时间大概是从1958年开始的。

截至2007年，我国全长9万多公里的铁路轨道中，有超过5万公里属于无缝轨道。
从钢轨质量着手，它的背后涉及到脱硫、炉外精炼、真空脱气技术，在精轧阶段，我国采用先进技术，例如高压水除鳞、万能轧机轧制和钢轨热预弯等，尽可能的去除内部杂质，提高钢轨质量，降低钢轨热胀热缩的幅度，背后是一个国家冶炼技术高超的表现。

不过钢轨仍然会受影响，大家还记得不，以前铁路轨道采用的是木质枕木和勾头道钉，也就是把钢轨铺设在枕木上。
木头这种自然界的物质受热胀冷缩影响较大，对钢轨的固定能力也有限，平常用在有缝轨道上勉强凑合，毕竟铺设成本也低，以前绿皮火车的速度也不快。
但无缝轨道铺设在木枕上却不行，现在用的都是钢筋混凝土，这种物质除了受热胀冷缩影响较小外，还非常牢固。

设想一下，当铁轨发生热胀冷缩，会产生膨胀力或收缩力，但此时扣件的作用体现出来了，扣件将钢轨和轨枕连接起来，并且把膨胀力、收缩力传递到钢筋混凝土上，从而完成卸力工作。
举个简单的例子，你被一张张A4纸捆住，只要稍微用力，就能挣脱束缚，可如果你被绳子捆绑住，任凭你如何使出九牛二虎之力，仍然无法挣脱。

此时的你的确在产生作用力，但结果却无法挣脱，而铁轨虽然在发生热胀冷缩反应，可这股膨胀力或收缩力，会被扣件牢牢锁住，传递到地下。
那么问题来了，人被捆住后试图挣脱的力，基本都是横向的，而铁轨的膨胀力收缩力是360°的，虽然扣件锁住了纵向的作用力，可横向的力怎么办？

其实钢轨本身存在伸缩调节功能，无缝钢轨可分为固定区、伸缩区和缓冲区，钢轨伸缩调节器由尖轨和基本轨构成，当钢轨膨胀或收缩时，在不影响轨道的前提下，这些作用力可以朝轨尖释放。
此外，铺设轨道的时间也有很大讲究，例如A地年最高温为40℃，最低温为-40℃，如果在最热的时候铺设轨道，那么在最冷的时候，收缩幅度就会非常大，如果在最冷的时候铺设，也是同理。

所以无缝轨道的铺设，需要专家结合当地所在气候，选一个合适的温度去铺设轨道，尽量选不高不低的温度，这样不管膨胀还是收缩，幅度都不会很大。
当然了，有些工程赶进度，没法一天天的等，此时工程队可以把轨道加热或降温到相关温度，用人为手段去调控钢轨的热胀冷缩，背后又涉及到一系列数学物理计算公式。

一般铁路工作人员每隔3个月会对轨枕进行检测，发现数据异常后会及时修复，当然了，有些地方比较特殊，如果通过以上办法无法解决无缝轨道的热胀冷缩难题，那么经过一系列精确计算，可以在天热的时候截掉一段，天冷的时候补上一段，这种叫定期放散温度应力式无缝线路。

专业术语用太多了非专业人士看不懂的。
所谓 “预应力拉伸” 说白了很简单。
假设
一段铁轨，他放在东北。
现在气温 0 度，钢轨长 100 米。
东北最低气温 -20 度。最高气温 30度。
计算得出，这段钢轨在 -20 的时候会缩到 95 米。在 20 度的时候会膨胀到 115 米。
那么就直接上液压机，把钢轨硬拉到 (95 + 115)/2 = 105 米。
这样最热和最冷的时候，钢轨热胀和冷缩都能保持在可接受的范围内。

持续焊接
持续焊接轨道

有一种连接钢轨的方法是持续焊接轨道（Continuous Welded Rail，CWR），亦称无缝轨道或长焊轨。这种方法把数公里长的钢轨以焊接接成连续的一条。由于没有了接缝，于是路轨的强度获得增加，需要的维修较少，车辆行驶亦更顺畅。
以焊接接合轨道的成本较用鱼尾板昂贵。但因为强度较高，车辆可以在持续焊接轨道上以更高速度行驶，摩擦力亦得到减少。
为解决无缝轨道在冷缩热胀时可能会歪曲的问题，钢轨需要被紧紧地锁定在线路上，使它们的伸缩自由受到限制。一般的做法是使用混凝土制成的轨枕，用坚固的扣件把钢轨扣上，下方再配以足够的道碴。每次更换或敷设钢轨时，钢轨会被先被拉长使它们膨胀，然后才锁定在轨枕上。这样就算日后温度增高，路轨的膨胀亦会减少。锁定轨道的温度亦很重要。一般每段轨道都会参考当地最高及最低温度，然后计算出合适的温度。如果日后温度超出最初的预算（例如出现异常的炎夏或寒冬），无缝轨道可能会弯曲或断裂。
使用持续焊接的轨道仍然可以在需要的地方使用接头。但这些接头多数都不是九十度直线打横越过钢轨，而是以很斜的角度接合。这样车轮经过时的震动及噪音都会大大减少，但钢轨仍然会有膨胀的空间。这种接头被称为调节道岔（Adjustment Switch）。
为了帮助你更好的了解铁路接合问题，另附上鱼尾板方法。
鱼尾板

把钢轨连接成轨道的方法有多种。最传统的做法会把二十米左右一截的钢轨固定在轨枕之上，各截钢轨之间有接头（亦称接缝）。英国习惯两条路轨会在相同的地方有接头，但美国则会放在不同的地方。接头使用鱼尾板（亦称鱼尾钣）接合，它是一块约六十厘米长的钢板，两端有四或六口钢栓，用来扣在钢轨上的小洞。钢轨之间特地留有间隙，约为6mm宽，称为伸缩接缝。钢轨上鱼尾板上钢栓通过的小洞是椭圆形的，这样钢轨就可以在炎热的天气下有膨胀的空间。这对钢轨是非常重要的：如果没有膨胀的空间，每当温度改变一度，钢轨就需要承受1.6吨的压力或拉力。如果一个地方每年最高及最低温度相差三十度，这力可以达到五十吨。一条钢轨可能会因而变得歪歪斜斜，影响行车安全。　
虽然这样可以解决热胀冷缩的问题，但是路轨上留有的小接缝使列车驶过时产生“咔哒、咔哒”的声音。除非路轨的保养得非常良好，否则这种有接缝的路轨不适宜让高速列车行驶；乘客亦会觉得行车不平稳。很多铁路发达的国家依然会在低速路线、非重要的路线或支线使用这种路轨接合。鱼尾板亦常见于缺乏现代化投资的路线。美国大部分的路线都属于这类，而且多数是还使用木制的枕轨（即枕木）；另外部分原因是美国的铁路速度不高，枕木的价格亦很低。

你说的那玩意是天顶星科技，地球上没有，无缝钢轨也是一段一段的，比较长而已。锁定规温不是消除应力，只是适应一年中个个季节工况比较稳定。主动消除应力是工务干的，有设备，这玩意作业时很响。

高铁钢轨几百公里没有缝，热胀冷缩怎么办？不怕把轨道弄坏吗？

根据当地气候条件确定“锁定轨温”；无缝线路在锁定轨温时，用扣件固定在轨枕和基床上；固定力大于热胀冷缩的力；不让铁轨伸缩。长轨是通过焊接成长轨的，要打磨。再整体打磨。

钢铁本身就有弹性，能够承受一定范围内的形变。把钢铁固定住长度，在热涨的时候，就相当于把长的钢条压短了；在冷缩的时候，就相当于把短的拉长了。
铁轨自身能够承受住顺着铁路方向的拉力、压力，但是固定铁轨用的螺栓，承受横向剪切应力的能力却是非常有限的。为了解决这个问题，无缝铁轨不是直接用螺栓拧在枕木上的，而是用扣件扣上去的，这就允许铁轨在热胀冷缩的时候产生微微滑移，缓和一部分应力。

解决方法就是不让钢轨热胀冷缩。没想到吧，就是这么简单粗暴，把枕木换成钢筋水泥路基，使得固定钢轨的力大于热胀冷缩产生的力就行了。

刚想到来看了回答，简单概括大白话就是：
提前拉紧一点！！！
（预应力）
主要形变是热涨，所以提前拉紧抵消涨力！
冷缩赋予钢轨“弹性”就行！

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