世界上大多數物質都遵循着“熱脹冷縮”的自然規律，鋼軌也不例外。

根據鋼軌的性質，鋼軌溫度每升高1℃，1米的鋼軌便會伸長0.0118毫米，若溫度下降1℃，1米的鋼軌又會縮短0.0118毫米。理論上，以蘭新高鐵為例，全長1776千米的鋼軌全年變化長度可達733米！

在我國，一些地區溫差較大，熱脹冷縮的現象更加明顯。比如離海最遠的城市烏魯木齊，冬季平均氣溫為-5℃，夏季平均氣溫可達30℃，全年鋼軌溫差可達35℃。所以如果無法解決鋼軌熱脹冷縮的問題，可能會對每一位乘客及工作人員的生命安全造成威脅。

熱脹冷縮對鋼軌影響這麼大，但是我們好像沒怎麼聽說過高鐵因為鋼軌的長度變化而發生事故？傳聞我國高鐵使用的無縫鋼軌，到底是怎麼克服這個難題的呢？

高鐵是在火車之後産生的，有經驗的小夥伴應該都有這樣的感受，就是火車在軌道上行駛的時候總是會發出“咔哒咔哒”的聲音。

其實，這種噪音就是熱脹冷縮搞的鬼。火車軋過鐵軌時，由于摩擦導緻溫度升高，鋼軌膨脹，于是在經過的時候車廂就會發生小小的颠簸，并發出噪音。

有縫隙的火車軌道

安全起見，在無縫鋼軌出現之前，為了解決火車鋼軌熱脹冷縮難題，我國在軌道鋪設時，會特意留一個縫隙，一般是每隔25米會留足火車接頭與縫隙的空間，以釋放鋼軌遇熱膨脹後的作用力。

火車的“咔哒”聲就是在經過這些縫隙時發出的。為了緩解噪音問題，通常會在火車行駛的軌道下面鋪很多小石子，而且是外形不規則的小石子。

緩解噪音的石頭

火車噪音那麼大，高鐵卻如此安靜，這都是無縫鋼軌的功勞。

在1915年，德國最先開始研究無縫軌道，1957年我國在京滬線上首次嘗試無縫軌道的鋪設，到了2007年，我國9萬多公裡的鐵路軌道，其中約有5萬多公裡，已經完成了無縫軌道的鋪設。

無縫鋼軌，即超長無縫鋼軌，但它并不是将那麼長的軌道焊接好才出廠的，而是在施工時首先将鋼廠生産的100米長的鋼軌焊接成500米，然後将500米長鋼軌運到現場焊接到2公裡長，以2公裡為一個單位，最後再将相鄰2公裡長鋼軌焊聯起來，形成無縫線路。

所以，這無縫線路也并不是完全沒有縫隙，隻是整條鐵路間隙的數量少到可以忽略不計。

鋼軌的焊接

與火車的有縫軌道相比，列車走行在無縫線路連續的鋼軌頂面，保證了行進的平順，減少了對軌道部件的損傷以及工作人員的保養維修工作。無縫線路具有很大的經濟效益，根據調查，無縫線路使用壽命大大延長，維修費用也減少了很多，節約人工成本和時間成本。

火車軌道通過留縫隙才能解決熱脹冷縮的問題，那無縫鋼軌又是如何做到的呢？

• 鋼材的選擇

一方面，在選擇無縫鋼軌的鋼材時，工廠一般會選擇熱脹冷縮範圍比較小的鋼材。

另一方面，在加工高鐵軌道的時候，考慮到熱脹冷縮情況的發生，在進行高鐵軌道焊接之前，這些鋼軌在車間裡面會經過高溫拉長處理，使它們膨脹，然後等冷卻以後再鎖定在固定的混凝土做成的軌枕上，用螺絲鎖定，堅固的扣件把鋼軌嚴絲合縫地扣上，也控制了鋼軌繼續熱脹冷縮的範圍。也能避免鋼軌經過熱脹冷縮會發生扭曲。

無縫鋼軌

不同鋼材之間性能差異較大，鋼材的質量很大程度上象征了一個國家的冶煉水平。

鋼軌的精煉包含了很多先進技術，比如脫硫、爐外精煉、真空脫氣等，經過精煉的鋼材能進一步降低鋼軌内部的雜質含量，較大幅度提高鋼軌的性能。中國的鋼軌加工精煉技術在世界上已經達到很高的水平，并且一直在不斷地發展之中。

• “穩住”鋼軌

接着，工人拿來扣闆和螺栓，将加工好的鐵軌死死地釘在軌枕上，如此一來，當高鐵經過時，鋼軌将受到的力通過扣闆和螺栓傳給枕木。均勻的受力很好地解決了鋼軌膨脹的問題。

軌枕的材質有兩種，分别是木頭、鋼筋混凝土，木質軌枕不僅消耗大量木材，還容易損壞，加大工作人員的維修工作量和維修難度，所以現在的鐵路建設，一般鋪的都是鋼筋混凝土。

無縫鋼軌

鋼筋混凝土不僅受熱脹冷縮影響較小，并且十分牢固，在扣件的傳遞功能下，軌枕可以輕松化解鋼軌因熱脹冷縮而産生的作用力。

• 預留伸縮空間

高鐵鋼軌在經過熱脹冷縮後還是會出現一些微妙的變化，為了避免這種變化帶來的安全隐患，在施工時需要在鋼軌之間留出一個伸縮空間。

這個伸縮空間在高鐵鋼軌的熱脹冷縮範圍之内，我們也把它叫做伸縮縫，大約是一毫米左右的縫隙，這個伸縮縫包容鋼軌能夠在預留的一毫米左右的範圍之内伸縮變化，而不會扭曲或者出現傾斜，以保證無縫鋼軌線路，不會因為熱脹冷縮出現軌道斷裂和膨脹彎曲。

這個方法可以有效避免高鐵運行過程中存在的安全隐患，排除了潛在的風險。

• 人工保養維修

我國的鐵路軌道都有專門的保養維修人員，一般情況下，工作人員每隔三個月就要對軌枕數據進行檢測，一旦數據不達标，就需要進行保養和維修。

在中國的科技支持以及工作人員的努力下，無縫軌道的熱脹冷縮難題也就迎刃而解了。

人工檢查維修

中國幅員遼闊，數千公裡高鐵線路，數不勝數的鋼鐵無縫銜接，這項技術隻有中國有！

中國高鐵是中國的一張身份牌，是科學技術不斷發展之下的産物，是國家繁榮昌盛的象征。無縫鋼軌技術不僅大大提高了高鐵的運行速度，方便了人們出行，提供了一個安靜舒适的出行環境，還延長了鋼軌的使用壽命，減少了維修成本和時間成本。

相信在我們國家的科學技術不斷進步下，會有越來越多的高科技便民設施問世，解決人民生活中的問題。

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