高速铁路铁轨热胀冷缩问题解决之道

高铁铁轨的无缝特性会因温度变化而产生热胀冷缩变形，这是如何解决的问题呢？

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高铁钢轨在温度上升1℃时，100公里长的钢轨可以变长1.1米。如果温度变化50℃，无缝钢轨会承受100吨的力，这足以使钢轨变形。

在普速铁路时代，我们使用石子道床和枕木来固定铁轨，并用道钉（图1）将其固定。然而，在夏季高温时，铁轨会由于温度变化而变长，这可能导致道床无法固定铁轨，从而引起胀轨跑道（图2）。相反，在冬季低温时，铁轨会收缩，导致断裂（图3）。

高铁铁轨为什么不能有缝？主要是为了确保高速运行的火车平稳安全。即使0.5厘米的凸起或缝隙也可能造成极大风险。例如，秦沈客专最长的一段钢轨长200.918米，没有缝；京沪高铁1318公里的钢轨也没有缝。这是因为采用无砟道床和扣件固定铁轨（图4），这是奥妙所在的。

那么，高铁铁轨如何克服热胀冷缩变形呢？有两种情况。

第一种情况是在全年温差变化不大的地区，在中间温度下找到，使用弹性扣件（图5）将铁轨牢牢地束缚在轨枕上，这个力量一定要大于铁轨温差变化产生的力量。这种方法可以有效避免铁轨由于热胀冷缩而产生的变形。

第二种情况是在全年温差变化较大的地区，从夏天到冬天，或者从冬天到夏天，松开扣件，释放轨道内的温度变化产生的应力。然后，钢轨短了补上一段，长了就截去一段，焊接好，再用弹性扣件压紧（图6）。这种方法可以有效地解决铁轨由于热胀冷缩而产生的变形问题。

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