高铁几百公里没有一丝缝，如何克服热胀冷缩？不怕，中国有绝招

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曾有一位瑞典来的游客，在乘坐京沪高铁的时候将一枚**竖立在窗边，当这辆高铁以300km/h的速度行驶了9分钟后，**仍然安如磐石，这名游客不仅感叹道：中国高铁已经是世界高铁的领头羊！会发生这样的情况，这都得益于钢轨的无缝化。由于过去当列车的速度达到一定程度时，钢轨的缝隙有造成脱轨的风险，这也是为什么以前的列车很慢，书信很远。

而无缝钢轨是以柔韧性极强的高锰钢为原材料，制造成一条长数公里的轨条，在压力的作用下会生成硬化层，再经数次打磨加工会维持其固有的力学性能，例如抗拉强度、疲劳强度、却贝冲击值。因此，当列车行驶在上面时，舒适度、安全性、抗磨损性都得到了大大的加强。

不过钢轨既然无缝，热胀冷缩这个物理现象又该如何克服呢？其实，这个中国也有绝招。钢轨在热胀冷缩时不会出现问题，应用的关键是建立路轨和路基和温度变化的弹性模量模型和计算。这主要归功于枕木的**作用。

密集的枕木能够阻止钢轨在受热时长度的增加，当然仍然存在膨胀应力，每升高1℃，每cm²钢轨截面应力增长约2.5Mpa，钢轨截面为77.45cm²，整个钢轨横截面受力为1.96T。对于桥梁等无法提供能够对抗这股力的地方，使用轨道伸缩调节器来解决问题。这样一来，整个铁轨的热胀冷缩变形就能够均匀地分布在每个单位长度内，得以有效**。

此外，由于低膨胀系数的钢材在高温下**成为铁轨，当**后就产生了拉预应力。这样当环境温度升高钢轨膨胀时，也会抵消部分或全部拉预应力，使钢轨膨胀应力不超过钢轨使用应力，保证钢轨不变形。整个轨条在设计上也有一定的线路曲率，这同样有利于吸收膨胀形变。

钢轨在最后一步锁定时，还会给予一定范围内的轨温放散来应力放散。应力放散是指在适宜的轨温范围内令钢轨伸缩，以抵消内部的温度力，接着再重新锁定线路。通常锁定温度在20度左右，确保钢轨扣件具备充裕的压力来抗衡冬季的低温缩力和夏季的涨力，以避免断轨和轨道的胀变。

伸缩过程如何进行呢？通过检测中间温度来确定。例如，在西南地区平均最高温度30度、最低温度10度的情况下，选择16、7度左右为钢轨放散的温度，并进行固定。给予钢轨一定的压力，以确保气候变化时生成的力在锁扣压侧的力之下，这样就能使钢轨不会向两侧弯曲。每当气温最高和最低时，还需要在放散区域进行放散和再次固定的操作。

无缝钢轨虽然好，和分段式钢轨相比，其实各有优劣。首先，无缝钢轨运行时噪音较小，而分段式钢轨在车轮经过缝隙时会发出“哐当哐当”的噪音。其次，无缝钢轨和分段式钢轨都会受到热胀冷缩的影响。

第三，建造、架设、维护方面，无缝钢轨较为繁琐，如果一段出现断裂，则只能将另一头同时切换，并需要使用大型铺轨机进行维修。而分段式钢轨只需要更换损坏的那一段，只需依靠人力即可完成维修操作。

第四，无缝钢轨的应用依赖于冶炼技术和生产水平，大型铺轨机的发展，维护和修理成本相对较高且周期较长。分段式钢轨虽然列车噪音较大，不过在维护和更换上的成本较低且周期较短。

对于这些缺点，我国科研连同铁路部门也是投入了很多精力不断研发，解决了不少难题，例如激光测量、电磁感应技术可用于时刻检测轨道的运行情况，人工智能以及热处理技术可用于调节轨道预应力、微小形变等等。目前仍需加大创新投入，缩减运行成本，增加自主化水平，只有这样，才能保持我国在铁路技术领域的领先地位。