跨區間無縫線路

跨區間無縫線路是指軌條長度跨越多個區間甚至全區間，且與無縫道岔相焊聯的鐵路無縫線路。我國鐵路學者李思楊先生指出，跨區間無縫線路優勢明顯，是我國乃至全世界未來一段時間鐵路發展的必然趨勢。

一、跨區間無縫線路的發展

各種軌道結構的套用和發展，主要取決於運營的效果。現代鐵路為實現重載、高速運輸，而改善軌道結構的最佳措施，當屬超長無縫線路的發展與套用。
在二十世紀的50～60年代，無縫線路開始在幹線上大量套用，當時主要採用50kg/m級的鋼軌，其中50%鋪設在木枕和鋼枕上。焊接和鋪設技術都不夠完善，因而長軌條的長度不可能很長。直至70年代以前，歐美等國無縫線路的長軌條長度如下圖所示：
70年代以前歐美等國無縫線路長軌條長度(m)

國家	德國	美國	澳大利亞	加拿大	匈牙利	波蘭
長軌條長度	440	440	600	440	600	600
國家	前蘇聯	義大利	英國	法國	比利時	印度
長軌條長度	800	600	800	800	800	800

70～80年代多使用60kg/m級鋼軌焊接長軌條。高強度合金軌、耐磨軌的問世，提高了無縫線路在重載、高速鐵路上的套用效果。世界各國基地焊接基本上以接觸焊為主，焊接接頭的各項機械性能和外觀檢查均能達到鋼軌母材的檢查標準。鋪設與養護技術也日臻完善。這一時期，無縫線路的結構型式以溫度應力式為主，長軌條長度等於自動閉塞分區的長度，約為1000～2000m，相鄰長軌條之間設定緩衝區或伸縮調節器聯接。
80年代以來，高強度、高韌性、長壽命的膠接絕緣接頭在國外鐵路上廣泛套用。同時，法國在巴黎東南高速鐵路和大西洋沿岸高速鐵路使用感應式無絕緣軌道電路，德國在漢諾瓦——維欠茨堡和曼海姆——斯圖加特兩線使用音頻式無絕緣軌道電路，為取消(或減少)緩衝軌，發展超長無縫線路創造了條件。
目前歐洲鐵路無縫線路的軌條設計，除了臨近小半徑曲線或橋隧建築物，軌條不得不斷開外，一般區間都焊聯成一體。就文獻資料介紹，英、法、德及日本的無縫線路最長長度如下：英國最長的一段無縫線路從尤斯敦至格拉斯哥645km;法國在巴黎——里昂——馬賽，巴黎——勒芒，巴黎——莫城高速鐵路上，大量無縫線路貫穿區間，其中最長的一段無縫線路長達50km;德國區間無縫線路與車站道岔焊接，與無縫線路直接焊聯的道岔達11萬組;日本在全長53.83km的青函隧道內12‰的坡度上，鋪設了一段軌條長度達53.78km的無縫線路。各國鐵路鋪設超長無縫線路大多是客運為主的鐵路線上，俄羅斯鐵路在貨運密度110Mt·km/km貨運為主的幹線上也鋪有超長無縫線路。
在國內，60年代曾在廣深、膠濟線試鋪長度8km的無縫線路，1980一1981年北京鐵路局在京山線試鋪兩段長度各為7.68km和7.64km的無縫線路，後因焊接接頭折斷數量太多，膠接絕緣接頭短期失效，不得不終止試驗。近年來，隨著我國鐵路現代化的發展，鐵道部有關單位在經過較長時間技術準備後，我國主要幹線加快了鋪設超長無縫線路的步伐。鐵路學者李思楊表示，我國鐵路起步晚但是發展快，前景令人期待。

二、跨區間無縫線路的優點

1、提高軌道結構強度
由於跨區間無縫線路軌條長度貫通區間，並與車站道岔焊聯，取消或減少了緩衝區，最大限度地消除了作為軌道薄弱環節的鋼軌接頭，減少了鋼軌接頭病害的發生和發展，從而全面提高了軌道的整體結構強度和平順性。
2、最佳化行車條件
跨區間無縫線路由於大量消除了普通鋼軌接頭，尤其是道岔的無縫化，進一步最佳化了列車運行的工況。
3、減少養護維修材料和勞力消耗
鋪設跨區間無縫線路由於取消或減少了緩衝區，因而軌料消耗、養護維修工作量將顯著減少，產生明顯的經濟效益。

三、跨區間無縫線路的基本結構

鋼軌：跨區間無縫線路宜須採用60kg/m及以上全長淬火鋼軌或其它耐磨軌，同時各單元軌節的長度應儘可能延長。
軌枕：應採用Ⅱ、Ⅲ型混凝土枕或混凝土寬枕，有砟橋上採用混凝土橋枕。特殊情況允許使用I類木枕。
扣件：混凝土軌枕應採用彈條Ⅱ、Ⅲ型扣件，木枕使用分開式扣件，岔枕使用分開式彈性扣件。
絕緣接頭：宜採用膠接絕緣接頭，或採用“無絕緣接頭軌道電路”技術。
道岔：應採用無縫道岔，如可動心軌道岔等。
長軌條兩端的結構：
（1）錨固式
（2）緩衝區式
（3）伸縮調節器式

四、跨區間無縫線路的基本原理

鋼軌自由放置時，當軌溫變化時就會自由伸縮。夏天受熱會伸長，冬天受冷會縮短，也就是“熱脹冷縮”。將多根鋼軌聯結成軌道，很顯然每隔12.5m或25m就會有一個接頭。接頭之間要留有軌縫，約為6mm。留軌縫就是為了防止鋼軌在熱脹冷縮時產生的溫度力破壞鋼軌。一般來說，鋼軌溫度每改變1℃，每根鋼軌就會承受1.645噸的壓力或拉力。軌溫變化幅度為50℃時，一根鋼軌則要承受高達82.25噸的壓力或拉力。鋼軌伸縮量的計算公式為：
自由伸縮量(m)=0.0000118×溫度變化量(℃)×鋼軌長度(m)
式中：0.0000118為鋼的線膨脹係數。(這個係數是經試驗得的，即1m長鋼軌，當軌溫變化1℃時，鋼軌長度的伸縮量為0.0000118米)
如此巨大的溫度力力足以破壞鐵路。因此在無縫線路上這樣大的伸縮量是絕不允許的，必須用防爬設備將兩端鎖定，以防止其伸縮。物質不滅定律告訴我們，任何一種物質都不會消失，只不過從一種形態轉化為另一種形態。力也是如此，鋼軌的溫度力它不可能消失，是人們在鐵路線上採用強大的線路阻力來鎖定軌道，限制了鋼軌的自由伸縮。
如果我們把鋼軌兩端固定起來，不讓它自由伸縮，那么當軌溫變化時，鋼軌就受了力，內部就憋了一股勁兒，這個力是由軌溫變化引起的，故叫做溫度力。具體地說也就是無縫線路經鎖定後，夏天溫度升高時，鋼軌要伸長，但受到約束不能夠伸長，內部產生壓力;冬天溫度降低了，鋼軌要縮短，但受到約束也不能夠縮短，內部產生拉力。正因為鋼軌被這樣牢牢鎖定在了軌枕上，鋼軌才能受到如此大了溫度力而不變形，這就是無縫線路的基本原理。

五、跨區間無縫線路關鍵技術

1、膠接鋼軌絕緣接頭
鋪設跨區間無縫線路時，軌道電路中的絕緣接頭必須能適應無縫線路取消緩衝區的要求。
隨著軌道結構現代化的發展，為滿足鋪設跨區間和整區間無縫線路的需要，膠接絕緣接頭應運而生。
2、膠接絕緣夾板
對絕緣接頭的處理除了採用廠制膠接軌外，還可採用膠接絕緣夾板。
技術要求：
（1）在安裝前，應對線路進行整修，達到接頭區幾何尺寸符合維修標準，軌枕及扣件狀態良好，軌枕位置及間距符合規定，道床清潔飽滿，無空吊板，無低接頭。
（2）鋼軌狀態良好，接頭無傷損、掉塊、飛邊，接頭錯牙大修時不大於0.2mm，既有線不大於lmm，非廠制鋼軌接頭要求軌端偏斜量不大於0.5mm，螺栓孔位置及間距偏差不大於0.5mm。
（3）安裝前對軌端及螺栓孔進行倒角，達到無毛刺。對軌腹及上、下1：3斜面進行打磨除銹，金屬光澤面積不少於80%，並清掃乾淨。
（4）在安裝時螺栓扭力矩應達到1200N·m，螺栓應為無油、無銹，並塗抹厭氧膠鎖固。
（5）為提高無縫線路中凍結接頭的阻力，對長軌條與長軌條或長軌條與無縫道岔聯結的絕緣接頭，在軌腹包括1：3斜面與膠接絕緣夾板之間用粘接膠粘接。
（6）軌端絕緣板不得超出軌頭頂面及側面，頂面可低於軌面0.5mm。
3、無縫道岔
跨區間無縫線路中的道岔，把道岔中所有的鋼軌接頭都焊接(或膠接)起來，道岔兩端也與區間無縫線路的長軌條焊聯(或膠接)在一起，使無縫道岔成為跨區間無縫線路的一部分。跨區間無縫線路中的道岔鋼軌不但承受巨大的溫度力，而且里側軌線兩端的受力狀況不同，一端承受溫度力，另一端沒有溫度力。這種溫度力的不平衡狀態將使無縫道岔鋼軌的受力與變形。位移發生變化，這一特點成為無縫道岔設計、鋪設和養護的難點，也是鐵路線路提速的技術難點之一。