无缝线路铺设后，随着轨温的变化，长钢轨由于热胀冷缩不能实现，因而在其内部产生应力，称为温度应力。特别是在轨温很高或很低时，钢轨内将产生巨大的温度应力。对整个钢轨断面而言，由轨温变化而产生的力，相应地称为温度力。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
钢轨的自由伸缩量
一根不受任何限制、可以自由伸缩的钢轨，当轨温变化时，其自由伸缩量可按下式计算：
$$ \Delta l=\alpha\cdot L\cdot \Delta T $$
式中：
\(\Delta l\)——钢轨的自由伸缩量，mm；
\(\alpha\)——钢轨的膨胀系数，\(\alpha=0.0118\\,\mathrm{mm/(m\cdot ℃)}\)，即每米长的钢轨，当轨温变化 \(1℃\) 时，钢轨将伸缩 \(0.0118mm\)；󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
\(L\)——钢轨长度，m；
\(\Delta T\)——轨温变化幅度，℃。
若钢轨长度为 \(1000m\)，轨温变化为 \(20℃\)，则其自由伸缩量为：
$$ \begin{aligned} \Delta l&=0.0118\times1000\times20\\ &=236\,\mathrm{mm} \end{aligned} $$ 󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
可见，长钢轨的自由伸缩量是相当大的。再比如，某无缝线路长轨条长 \(1000m\) 时的轨温是 \(45℃\)，在轨温变化到 \(15℃\) 时，松开接头扣件、中间扣件和防爬器，钢轨应缩短多少毫米呢？我们认为此时的长轨条处于自由缩短状态，则长轨条缩短量为：󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
$$ \begin{aligned} \Delta l&=\alpha L\Delta T\\ &=0.0118\times1000\times30\\ &=354\,\mathrm{mm} \end{aligned} $$ 󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
这个缩短量是十分惊人的，它将使无缝线路完全丧失行车条件。
计算实例
【例1】一根不受任何阻碍的钢轨，在早晨轨温为 \(19℃\) 时测定的长度是 \(25.004m\)，中午轨温升高到 \(49℃\)，钢轨的长度是多少？
【解】中午的轨温变化度数是：
$$ 49℃-19℃=30℃ $$
则该钢轨的自由伸缩量为：
$$ \begin{aligned} \Delta l&=\alpha l\Delta t\\ &=0.0118\times25.004\times30\\ &=8.85\\ &\approx9\,\mathrm{mm} \end{aligned} $$ 󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
此时钢轨的长度为：
$$ \begin{aligned} 25.004m+0.009m&=25.013m \end{aligned} $$
在实际应用中，我们把未经锁定的钢轨其伸缩都近似地看作是自由伸缩，计算其伸缩量时都用上面的公式。
【例2】某无缝线路长轨条长 \(1000m\) 时的轨温是 \(45℃\)，在轨温变化到 \(12℃\) 时，松开接头扣件、中间扣件和防爬器，钢轨应缩短多少毫米？󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
【解】据题意，我们认为此时的长轨条处于自由缩短状态。
则长轨条缩短量为：
$$ \begin{aligned} \Delta l&=\alpha L\Delta T\\ &=0.0118\times1000\times(45-12)\\ &=11.8\times33\\ &=389.4\\ &\approx389\,\mathrm{mm} \end{aligned} $$ 󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
这个缩短量是十分惊人的，它将使无缝线路完全丧失行车条件。
钢轨的限制伸缩量
无缝线路钢轨在充分锁定状态下的伸缩叫限制伸缩，而锁定则指钢轨扣件的锁固状态。由于已被强力锁定，自由伸缩量的相当一部分不能实现，故无缝线路钢轨的限制伸缩有如下特点：󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
① 只有当轨温变化到相当程度才会产生限制伸缩。
② 限制伸缩量比自由伸缩量小得多。
③ 限制伸缩量同长轨条的长度无关，即任何长度的长轨条的限制伸缩量，在轨温变化相同度数时都是一致的。
无缝线路未充分锁定或道床抵抗轨枕沿线路方向移动的阻力不够，钢轨的限制伸缩量将会增大，甚至接近自由伸缩量，这将对无缝线路产生巨大的破坏性影响。
引用文献
刘建利，温永磊，李静敏.《地铁轨道维护技术》[M]. 2016
吴存孝编.《无缝线路》[M]. 2000
