1 引言
轨缝是有缝线路为适应钢轨热胀冷缩特性预留的关键构造，其预留值需严格满足双向温度约束：在地区最高轨温时，需保留足够余量避免形成连续瞎缝，防范胀轨跑道事故；在地区最低轨温时，轨缝不得超过接头构造轨缝限值，防止钢轨、夹板及螺栓等部件受力超限。
绝缘接头作为轨道电路的核心绝缘部件，其轨缝尺寸直接决定绝缘性能与结构安全稳定性；普通接头则需依托标准规范明确构造轨缝，同时通过模拟验证明确极限临界状态，确保设计留有合理安全冗余。本文围绕 60kg/m 钢轨普通接头与绝缘接头进行论述，先依规范计算普通接头构造轨缝，再推导绝缘接头计算公式，最终通过 CAD 模拟验证两类轨缝的设计合理性与安全边界。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
2 轨缝设计基础理论与技术要求
2.1 轨缝设计核心原则
铺轨作业中，钢轨接头预留轨缝需严格遵循双向温度适配原则，具体包括：
（1）最高轨温工况：轨缝应大于或等于零，轨端不承受压力；󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
（2）最低轨温工况：轨缝应小于或等于构造轨缝，接头螺栓不承受剪力。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
2.2 构造轨缝定义与标准值
2.2.1 构造轨缝技术定义
钢轨接头由钢轨、夹板和螺栓组成，该构造本身所能承受的最大轨缝值，称为构造轨缝。其大小由钢轨、夹板的孔眼尺寸、螺栓参数及装配间隙等结构特性决定，是轨缝设计的核心控制指标。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
2.2.2 构造轨缝标准值󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
根据铁路工程技术标准，38kg/m、43kg/m、50kg/m、60kg/m、75kg/m 等常用规格钢轨的构造轨缝统一标准值为 18mm，该值是基于各类钢轨接头结构特性经综合验算确定的安全限值。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
2.3 绝缘轨缝特殊技术要求
绝缘轨缝除满足普通轨缝的温度适配要求外，还需符合轨道电路绝缘性能要求：根据《工电联合整治道岔、钢轨绝缘管理办法》，分体绝缘轨缝应严格控制在 6~15mm 范围内。限定最小值是为保护厚度 5mm 的绝缘轨端片，避免热胀挤压导致破损失效；限定最大值是为防止绝缘管破裂、钢轨螺丝孔壁损伤、螺栓拉弯或拉断等结构病害，同时保障轨道电路稳定性。
3 普通轨缝与绝缘轨缝的设计逻辑及参数计算
3.1 普通接头构造轨温的计算
（1）普通轨缝的确定依据
有缝线路普通轨缝设计以构造轨缝为基准，采用 “最大构造轨缝的一半 + 安全裕量” 的设计思路：取 18mm 构造轨缝的 1/2（9mm），预留 1mm 安全裕量后，确定普通轨缝推荐预留值为 8mm。该数值既能满足钢轨极端温度下的伸缩需求，又能确保接头部件受力均衡。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
（2） 普通夹板参数计算
以60kg/m 钢轨普通接头夹板及接头尺寸为例，其关键尺寸参数如下：
①钢轨接头螺栓孔直径：31mm；󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
②接头夹板螺栓孔直径：26mm；󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
③接头螺栓无螺纹部分杆直径：22mm；󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
④接头螺栓带螺纹部分直径：24mm；󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
⑤夹板轨端第一孔距：76mm；󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
⑥夹板第二孔与第三孔间距：160mm。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
（3）60kg/m 钢轨普通接头构造轨缝计算
①考虑钢轨和夹板螺栓孔间隙的构造轨缝
ag=2(d1-d3′)+2(d2-d3)
=2(31-22.051)+2(26-24)
≈21.9
②考虑夹板中间两螺栓孔距离的构造轨缝󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
ag=L2+d1+d2-2L1-d3-d3′
=160+31+26-2*76-24-22.051
≈18.9
式中：
ag——构 造 轨 缝(mm);
d1——钢轨螺栓孔直径( mm);
d2——接头夹板螺栓孔直径 (mm);
d3——接头螺栓有螺纹部分直径( mm);
d3′—— 接头螺栓无螺纹部分直径 (mm);
L1——钢轨第一螺栓孔中心至轨端的距离(mm);
L2——接头夹板中间两螺栓孔中心距离(mm)。
③构造缝的确定
故60kg/m钢轨普通接头夹板，根据上述两个公式计算分别为21.9和18.9取最小值，得夹板构造轨缝为18mm。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
3.2 普通绝缘夹板参数计算
（1）普通绝缘接头轨缝的确定依据
根据《工电联合整治道岔、钢轨绝缘管理办法》分体绝缘轨缝应保持6~15mm，限定最小值是因为绝缘轨端片标准厚度为 5mm，若轨缝过小，钢轨热胀时易挤压绝缘轨端片，导致其破损失效，进而引发轨道电路短路故障，过大会使接头绝缘管破裂造成失效，甚至引发孔壁损伤、螺栓拉弯或拉断等结构病害，同时破坏轨道电路稳定性。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
（2） 普通绝缘夹板参数计算
以60kg/m 钢轨普通绝缘夹板及接头尺寸为例，其关键尺寸参数如下：󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
①钢轨接头螺栓孔直径：31mm；
②接头夹板螺栓孔直径：33mm；󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
③绝缘套管内外径：25-28mm；󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
④接头螺栓无螺纹部分杆直径：22mm；󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
⑤接头螺栓带螺纹部分直径：24mm；󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
⑥夹板轨端第一孔距：76mm；󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
⑦夹板第二孔与第三孔间距：160mm。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
（3）60kg/m 钢轨普通绝缘接头构造轨缝推算
根据《工电联合整治道岔、钢轨绝缘管理办法》分体绝缘应保持6～15mm。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
①考虑钢轨和夹板螺栓孔间隙的构造轨缝󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
在计算普通接头构造缝时，公式中应用连接螺栓有/无螺纹部分的计算，起初不知道含义，最后查阅1955版工务技术手册，改版构造轨缝计算时采用无螺纹部分计算，但采用了螺栓直径公差进行计算。在理解其前提下，绝缘接头内部限制为绝缘管，所以我们将连接螺栓替换为绝缘管，并引入制造工差，其计算公式为：󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
ag=2(d1-d4)+2(d2-d3)-2S
=2(31-28)+2(33-28)-2*0.5
=15
②考虑夹板中间两螺栓孔距离的构造轨缝󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
同上替换螺杆直径为绝缘套管，其计算公式调整为󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
ag=L2+d1+d2-2L1-d4-d4
=160+31+33-2*76-28-28
=16
式中：
ag——构造轨缝(mm);
d1——钢轨螺栓孔直径( mm);
d2——接头夹板螺栓孔直径 (mm);
d3——接头螺栓有螺纹部分直径( mm);
d4——绝缘套管外直径( mm);
S——绝缘套管外径公差，取正误差0.5mm；󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
L1——钢轨第一螺栓孔中心至轨端的距离(mm);
L2——接头夹板中间两螺栓孔中心距离(mm)。
③构造缝的确定
根据上述两个公式计算分别为15和16取最小值，得夹板构造轨缝为15mm。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
4 轨缝极限状态 CAD 模拟验证
4.1 普通接头极限轨缝模拟
CAD 模拟显示，60kg/m 钢轨普通夹板在极限状态下，当轨缝达到 21mm 时，钢轨孔、夹板螺栓孔与连接螺栓的配合处于临界状态 —— 此时螺栓与孔眼的间隙完全消失，若轨缝继续增大，将导致螺栓受剪、孔壁应力集中，甚至引发夹板变形或钢轨螺丝孔损伤。
该模拟临界值（21mm）与前文基于螺栓孔间隙的理论计算值（21.9mm）高度吻合，差异仅源于模拟中对部件装配误差的简化处理；而普通接头构造轨缝最终确定为 18mm，较模拟临界轨缝（21mm）预留了 3mm 的安全冗余，既避免极端工况下突破临界状态，又能满足日常温度变化的伸缩需求，充分验证了 18mm 构造轨缝设计的科学性与安全性。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
4.2 绝缘接头极限轨缝模拟
绝缘接头极限状态模拟显示，当轨缝达到 16mm 时，绝缘套管与钢轨螺栓孔、夹板孔的配合处于临界状态，此时绝缘套管未出现明显挤压变形，但已接近理论计算中基于夹板中间螺栓孔距离的 16mm 限值；当轨缝超过 16mm 时，绝缘套管开始出现应力集中与轻微变形，而结合绝缘性能要求（避免绝缘管破裂），实际控制需以理论计算的最小值 15mm 为上限，模拟结果进一步解释了为何绝缘轨缝需严格控制在 15mm 以内 —— 既避免突破结构临界状态，又为绝缘部件预留安全余量。
5 总结
本文通过对有缝线路轨缝的理论计算与 CAD 极限状态模拟，可观察到标准规范中轨缝构造限值对应的数值差值：普通接头理论临界值与 18mm 构造限值间有 3mm 差值，普通绝缘接头理论临界值与 15mm 构造上限间有 1mm 差值，但这类差值并非严格意义上的 “安全余量”—— 因理论计算与模拟均基于部件尺寸精准、安装无偏差的理想状态，未考虑现场实际存在的夹板安装偏移、连接螺栓歪斜等复杂工况，而这些因素会直接压缩轨缝的实际安全空间，导致理论临界值与现场承载能力存在差异。
因此，在日常生产与工作中，必须摒弃 “依赖理论差值放宽管控” 的思路，严格按标准执行：普通接头轨缝控制不大于 18mm，普通绝缘接头轨缝控制不大于 15mm，以此抵消现场工况偏差的影响，避免轨缝超限引发胀轨跑道、绝缘失效、螺栓拉断等病害，保障有缝线路安全稳定运营。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
作者：轨哥（轨魅网）、甄静云（临汾综合段）
