第四章无缝线路设计第一节无缝线路基本技术要求无缝线路结构形式和锁定轨温无缝线路的基本结构形式为温度应力式。

铺设50kg/m和60kg/m钢轨无缝线路，锁定轨温范围，可参照由铁路局规定的《铺设无缝线路容许温度差表》。

二、无缝线路铺设地段和位置无缝线路的铺设地段和位置，应符合下列条件：1、轨下基础稳定，线路没有翻浆冒泥、下沉挤出大于15mm的冻害。

2、半径为800m以及以下的曲线地段，应尽量采用全长淬火轨或耐磨轨。

3、桥梁有浅基、孔径不足、偏心超限、载重等级不足或支座、墩台等严重病害和下承板梁上，铺设无缝线路须严格进行检查。

4、桥上铺设无缝线路，除符合下列条件者外，均应检查钢轨、墩台的受力状态、轨道防爬能力及钢轨低温断缝值等：（1）在无碴桥上，年最大轨温幅度为86~90℃地区，桥跨总长为65m及以下的50kg/m钢轨、桥跨总长为100m及以下的60kg/m钢轨；年最大轨温幅度为85℃及以下地区，桥跨总长为200m及以下的50kg/m钢轨、桥跨总长为165m及以下的60kg/m钢轨。

（2）在有碴桥上，跨度为32m以下（包括单跨和多跨）、桥全长在无缝线路固定区内、年最大轨温幅度超过80℃的地区，桥上应铺设混凝土枕或木枕分开式扣件。

5、在隧道长度为1000m及以上时，铺设无缝线路宜将隧道内单独铺设一段长轨，伸缩区设于隧道洞口内方，缓冲区尽量设置在隧道洞口外。

隧道长度小于1000m，可不单独铺设。

三、无缝线路结构组成温度应力式无缝线路包括固定区、伸缩区和缓冲区。

1、伸缩区长度根据计算确定。

2、固定区为长轨减去两端伸缩区的长度。

每段长轨的长度，应根据线路情况和施工条件决定，原则上应与自动闭塞区段的长度一致。

如受条件限制，固定区也不应短于50m。

3、缓冲区一般由2~4节标准轨或厂制缩短轨组成，有绝缘接头时为4节。

四、缓冲区和伸缩区的设置缓冲区应设在下列地点：1、两段长轨之间；2、道岔与长轨之间；3、自动闭塞和轨道电路地段的绝缘接头，一般应不止在缓冲区的中间；4、其他必要的地点。

缓冲区和伸缩区不得设置在平交道口和不作单独设计的无碴桥上，不宜设在曲线上。

困难条件下，缓冲区尽量避免设在缓和曲线上。

五、缓冲区钢轨接头缓冲区钢轨接头，应采用10.9级高强度接头螺栓及平垫圈，接头螺栓扭力矩应达到900N·m。

缓冲区轨缝尺寸，应根据计算确定。

六、工厂焊接长钢轨工厂焊接长轨条，可采用接触焊，、或气压焊，按经批准的工艺标准进行焊接。

焊接成的长轨，必须严格检查，不得有硬弯，以1m直尺测量，其矢度不超过0.5mm，对每个焊缝应按照焊接技术要求及验收标准进行外观及探伤检验，填写焊接记录等技术资料。

七、工地焊接长钢轨长轨联合接头的焊接，应尽量使用移动式气压焊。

用铝热焊时，气温不得低于0℃，焊接后须经探伤检查，对不符合标准的接有必须重焊。

联合接头应成对接，相错不大于100mm，距桥台挡碴墙不小于2m，并不得置于道口及无碴桥上。

铝热焊缝距轨枕边缘不得小于40mm。

八、两股长轨锁定轨温铺设无缝线路时，左右两股长轨的锁定轨温应基本相同，如不同时，不得超过5℃。

第二节铁路线路分类及结构型式铁路线路，是指供机车车辆组成的列车运行的有轨道和路基、桥涵、隧道等建筑物等设备的统称。

我国新建和改建的铁路，根据起在铁路网中的作用、性质和远期客货运量的不同分成等级。

铁路的等级不同，铁道线路及其工程结构物都有不同的要求。

铁路轨道类型铁路轨道是铁道线路结构的上部建筑，有钢轨及接头配件，轨枕及中间扣件、道床及道岔设备等组成的一个整体的工程结构物。

铁路《线规》GB50090—99表 6.1.1规定，正线轨道类型分为特重型、重型、次重型、中型和轻型等五种类型。

而站线轨道类型则在《铁路车站及枢纽设计规范》GB50091—99中明确规定。

轨道类型，按年通过总重而不是按年运量确定，道理是非常明显的，因为轨道在铁路运输过程中实际所作的功是通过总重与运距的乘积而不仅为年运量与运距的乘积。

年通过总重包括净重、机车和车辆的重量。

单线按往复总重计算，双线或多线按每一条线路分别计算。

年通过总重可由年折算运量乘以车皮系数来确定。

二、铁路线路结构形式铁路线路结构，按其铺用钢轨长度分为普通线路和无缝线路两种主要结构形式。

普通线路铺用的是标准长度的钢轨，而无缝线路铺用的是焊接长钢轨。

无缝线路按铺用焊接长钢轨的长度又分为普通无缝线路、区间无缝线路和跨区间无缝线路。

普通无缝线路的焊接长钢轨长度往往受钢轨绝缘接头、道岔等因素限制，一般为km1；区间无缝线路的焊接长钢轨长度，受相邻车站进出站~2道岔的限制可达数公里；而跨区间无缝线路的焊接长钢轨的长度能贯穿若干个区间，能达到数十公里或数百公里。

无缝线路与普通线路相比，具有显著的综合技术经济效益。

经验表明，随着铁路任务日益繁重，铁路运营条件不断发展，线路上钢轨实现重型化、长型化，昔日线路上的主型钢轨43轨和50轨已由今日的60轨和75轨代替；钢轨长度已由标准长度m25发展到数百米、数千米，以至数百千米。

所有12和m5.这些轨道结构加强措施，都能带来节省线路养护费用，改善轮轨间相互作用的条件的好处，此外，无缝线路特别是跨区间无缝线路的行车平顺性得到非常明显的提高，从而降低了线路的基本行车阻力，节省列车牵引能耗，也降低了机车车辆的维修费用，还大大提高了铁路旅客的旅行舒适度。

因此，加速推广60轨以至75轨无缝线路，加强轨下基础以提高铁道线路的整体强度和稳定性，将是长期内一个不可稍有忽视的重要任务。

铁路《线规》GB50090—99规定，新建铁路采用特重型、重型轨道结构的地段，路基宽度应按铺设无缝线路的要求设计；改建既有线时，特重型、重型轨道在既有路基地段应采用无缝线路，有条件宜采用跨区间无缝线路；次重型轨道宜采用无缝线路。

第三节无缝线路的计算一、确定正线轨道类型1、年通总重MtW40；根据《线规》规定：正线轨道类型为重型2、确定正线轨道结构：根据《线规》GB50090—99规定，改建既有线时，重型应采用无缝线路二、强度计算1、轨道条件DF4机车前后有两个转向架，每个转向架为三个轴，前后转向架最近轴距为8.4m，当轴距大于5m以上时，相邻轮子影响很小，可以不计。

因此，寻找引起最大弯矩的最不利轮位时，只要用一个转向架的三个轴分别做为计算轮来求最不利轮位。

而且，还应注意到转向架的三个轴轮重一样，轴距亦相同，所以1、3轮引起的弯矩应当相同，只要考虑其中一个即可。

这样，只要在1、2轮中找最不利轮。

计算时列表进行。

见下表：（1）计算k 值Ⅲ型钢筋混凝土枕：1667根∕km 钢轨支座刚度D ：检算钢轨mm N /30000 轨枕间距mm a 60017601000000==，因此：MPa a D u 5060030000===1445400117.0103217101.24504-=⨯⨯⨯⨯==mm EJ u k 这里m kg /60新轨对水平轴的惯性矩44103217mm J ⨯=。

（2）计算∑μP分别以动1、动2为计算轮，计算∑μP ，（μ值是根据kx 值，查表可得）列表进行（见表3—1），由表中看出，动1（或动3）轮N P 94967=∑μ为最大，也就是最不利轮位，以它作为计算弯矩的依据表3—1（3）计算静弯矩M 0mm N p k M •=⨯⨯==∑202920949496700117.041410μ （4）计算动弯矩M df M M d )1(0βα++=内燃机车计算钢轨轨底弯曲应力时，速度系数为： 4.01001004.01004.0=⨯==v α A 、在m R 4000=的曲线上，容许欠超高mm h 75.0=∆，计算偏载系数： 15.075002.0002.0=⨯=∆=h β在m R 4000=的曲线上，横向水平力系数f ，45.1=f∴ mm N M d •=⨯++⨯=4560648145.1)15.04.01(20292094 B 、在直线地段上，横向水平力系数f ，25.1=f ∴ mm N M d •=⨯+⨯=3551116525.1)4.01(20292094 （5）计算动弯应力gd jd σσ,新轨截面模量55255110339,10396mm W mm W ⨯=⨯= A 、曲线轨底动弯拉应力 MPa W M d gd 2.115103934560648131=⨯==σ 轨头动弯压应力 MPa W M d jd 5.134103394560648132=⨯==σ B 、直线轨底动弯拉应力 MPa W M d gd 67.89103933551116531=⨯==σ 轨头动弯压应力 MPa W M d jd 75.104103393551116532=⨯==σ （6）钢轨强度检算已知无缝线路钢轨的温度应力MPa t 51=σ；对于U74钢轨，屈服极限MPa s 405=σ，安全系数3.1=K ，因此，允许应力 MPa ks5.3113.1405][===σσ A 、曲 线 轨 底 ][2.166512.115σσσ≤=+=+t gd 轨 头 ][5.185515.134σσσ≤=+=+t jdB 、直 线 轨 底 ][67.1405167.89σσσ≤=+=+t gd 轨 头 ][75.1555175.104σσσ≤=+=+t jd 所以东风4型机车通过改曲线时，钢轨强度满足要求。

2、混凝土枕强度检算] （1）计算k 值计算轨枕弯矩、道床应力，用mm N D /70000= MPa u 7.11660070000==1445400144.010*******.247.1164-=⨯⨯⨯⨯==mm EJ u K （2）计算∑ηP列表（见表3—2）计算，动轮1∑ηP 为最大，是最不利轮位。

表3—2由上表可得：N P 109543=∑η （3）计算枕上动压力R d东风4型内燃机车，计算枕上压力时，速度系数及偏载系数为： 3.01001003.01003.0=⨯==v α 15.075002.0002.0=⨯=∆=h β A 、曲线不考虑横向水平力系数，则NP kaR R d 65860109543256800146.0)15.03.01(2)1()1(0=⨯⨯⨯++=•++=++=∑ηβαβαB 、直线不考虑横向水平力系数，则N P kaR R d 59046109543256800146.0)3.01(2)1()1(0=⨯⨯⨯+=•+=+=∑ηαα（4）轨枕弯矩计算 轨下截面正弯矩 d s gd R b e a K M )82(/21-=枕中截面负弯矩 d S zdR e L ea La L e K M ])23(481234[1122+--+-=对于S-2型轨枕m kg mm e mm a mm L /60,950,500,25001===轨的轨底宽mm b 150=，代入上式： A 、曲线地段 ⨯=1gdM (mm N •=⨯-⨯743091565860)815095025002⨯-=1zdM ()mmN •-=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯+⨯6235681658609502250034500950850025001225003950422 B 、直线地段 ⨯=1gdM (mm N •=⨯-⨯666209859046)815095025002⨯-=1zdM ()mmN •-=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯+⨯5590526590469502250034500950850025001225003950422 3、道床顶面强度检算对于S-2型轨枕，中部不掏空，有效支承长度mm e 1175/=，轨枕底面平均宽度 为mm b 275=，因此： A 、曲线道床顶面压应力 MPa m be R d z 327.06.1117527565860/=⨯⨯==σB 、曲线道床顶面压应力 MPa m beR d z 293.06.1117527559046/=⨯⨯==σ 对于碎石道床允许应力MPa 15.0][1=σ，所以道床强度满足要求。