⑴ 钢轨的温度
钢轨温度力分布图（distribution fig of rail temperature stress）无缝线路的焊接长钢轨被锁定后，钢轨内产生的温度力沿钢轨长度方向的分布。它的横向坐标轴表示钢轨长度，竖向坐标轴表示钢轨温度力的大小（拉力为正，压力为负）。温度力的大小与轨道阻力、轧温变化幅度和钢轨断面大小等因素有关。伸缩区的温度力还与钢轨温度变化的过程有关。
一条长轨条在同一轨温下被锁定后，即锁定轨温相同，轨温升高或降低时，钢轨不能伸缩而产生温度力。此时温度力首先受到接头阻力与之平衡。在温度力小于或等于接头阻力时，温度力图为矩形（图1中ABB＇A＇）。在温度力超过接头阻力后，长轨端开始伸缩，随着钢轨位移而产生轨道纵向阻力。从长轨端开始以逐根轨枕的纵向阻力来平衡增长的温度力，温度力超过接头阻力愈多，就需要轧枕根数愈多的纵向道床阻力来平衡，这时，纵向道床阻力和接头阻力共同来平衡温度力，直到温度力达到最大值为止（maxPt压表示最大温度压力，maxPt拉表示最大温度拉力）（图1中ABCC＇B＇A＇）。图1是锁定轨温为中间轨温时，降温状态的温度力图（升温状态的温度力图为横轴对称的图形）。
图1 温度力布图
由图1可看出，长钢轨中部CC＇围的温度力完全被接头阻力和纵向道床阻力所平衡，即在温度力达到最大时，钢轨不能伸缩，此区段叫做固定区。在长轨两端部 BC 和B＇C＇段，当温度力大于接头阻力后，增大的温度力由纵向道床阻力来抵抗。纵向道床阻力是沿着轨长分布的，其大小是以单位长度道床阻力为斜率而增长，所以不能完全平衡增大的温度力，未被平衡的温度力部分将释放，表现为伸缩变形。长轨两端产生伸缩变形的区段叫做伸缩区。
由图1可知，根据一股钢轨的受力平衡条件可以求得：
最低轨温时钢轨的最大温度拉力：maxPt拉=pj+ιs r
最低轨温时钢轨的最大温度压力：maxPt压=pj+ι＇s r
伸缩区长度：
式中，pj为一个接头阻力（N）；r为单位长度纵向道床阻（N/mm）；ιs和ι＇s分别为钢轨温度拉力和钢轨温度压力引起的伸缩区长度（cm）在锁定轨温为中间轨温条件下：
L=lˊs ，︳maxPt压︳=︳maxPt拉︳
若取锁定温度高于中间轨温，长轨被锁定以后，当轨温随气温发生循环往复变化时，则在轨温变化过程中由于轨道阻力的正反向变作用，在伸缩区的钢轨温度力将有温度力峰值出现。现以无缝线路长轨条一半（其余一半与之对称）的温度力（图2）为例说明如下。
图2 温度双方变化时的温度力图
如钢轨被锁定后，当轨温由t锁下降到最低轨温tmin时，钢轨温度力图为ABCD，然后轨温回升。升高到t1时，此时长轨端的温度力正好等于接头阻力，即Pt1=Pj，钢轨的温度力图为B1OOC1D1，在O点钢轨温度力为零，B1O段的钢轨温度力为压力，OC1D1段的钢轨温度力为拉力。当轨温升高到t2 时，固定区C2D2段的钢轨温度力为零，而伸缩区的温度力分布为AB1B2C2。当轨温达到最高轨温tmax时，温度力分布图为AB1KC3D3，在K点出现温度力峰值Pt峰，此时的温度力图是不对称的，即maxPt压t拉，Pt峰=（maxPt压+maxPt拉）/2
若取锁定温度低于中间轨温，当轨温随气温发生循环往复变化时，其温度力图与上图相反，在低温一侧出现温度力峰值Pt峰，即maxPt压> maxPt拉，同样，Pt峰=（maxPt压+maxPt拉）/2。
综上所述，无缝线路温度力图有如下规律：①当锁定轨温为中间轨温，在轨温变化升到最高轨温和降低到最低轨温时所产生的温度力分布图是对称的，轨温的循环往复变化对最大的和最小的温度力没有影响。②当锁定轨温大于（或小于）中间轨温，在轨温的循环往复变化过程中在轨温变化升到最高轨温和降低到最低轨温时所产生的温度力分布图是非对称的，且在最高轨温一侧（或在最低轨温一侧）出现温度力峰值，P峰的大小亏锁定轨温无关，只与最高轨温和最低轨温有关。③固定区的温度力与轨温变化幅度成正比例增减，伸缩区的温度力与轨温变化过程有关。当轨温循环往复变化到固定区内的温度力为零时。伸缩区内的温度力不一定等于零。
⑵ 高铁钢轨温度力计算：
解：△tmax压=Tmax- Tsmin=60-（20-5）=45℃
△tmax拉=Tsmax- Tmin=（20+5）-（-30）=55℃
因为△tmax拉＞△tmax压，故maxPt拉＞maxPt压
故，最大温度力maxPt拉＝250*F*△tmax拉=250×77.45×【25-（-30)】 =1064937.5N
l＝(1064937.5－460000)／91＝6648cm＝66.48m
答：伸缩区长度为66.48m。
⑶ 什么是无缝线路缓冲区
焊接长钢轨两端的接头阻力是一个集中力，而沿线道床阻力则是一个分布力，如道床纵向阻力以每米钢轨的阻力（千牛/米）表示，则在离轨端处，两者之和为+。此值随的增大而增大,如焊接长钢轨的长度为，其最大值可达+/2。但是，当地的最高轨温总是有限的，因而最大轨温变化幅度[max1]也将是有限的。所以,要平衡由此而产生的最大温度力[max1]=[max1],并不需要动用焊接长钢轨上的全部道床阻力,而只要动用靠近轨端长度为的一部分就可以了。此时，温度力和阻力的平衡式为[max1]=+，由此求取的值。在范围内一部分自由伸缩由于接头阻力及道床阻力的限制而不能实现，从而出现不同程度的限制伸缩。这一区域称为伸缩区。两端伸缩区以外的中间部分，全部自由伸缩被限制，因而处于完全固定的状态，这一区域称为固定区。由此可见，无缝线路上最大温度力出现在固定区，它仅与钢轨的最大轨温变化幅度有关。从理论上说，焊接长钢轨的长度可以不受任何限制，但实际铺设时还应当考虑其他方面的因素。例如，在两个自动闭塞区分界处，长钢轨要断开，以便安装绝缘接头；而在接近车站两端道岔群时，也要把长钢轨中断，以利道岔的养护和维修。在焊接长钢轨中断处，应设缓冲区。缓冲区由2～4或更多根标准钢轨组成。目的是便于调整轨缝，放散应力和修理及更换绝缘接头和道岔。
强度及稳定性
为防止钢轨断裂，无缝线路应具有足够的强度。无缝线路强度计算的要求是：在列车动力作用下，焊接长钢轨所受的弯曲应力、温度应力及制动力的总和，不超过钢轨钢料的容许应力。
无缝线路除满足强度要求外，还必须满足稳定性要求。实践和理论表明，无缝线路在垂直面上臌曲的可能性是很小的，胀轨跑道总是在水平面上发生，首先在轨道的原始弯曲处开始。当轨温不高,温度压力不大时,轨道的臌曲变形极小;随着轨温及温度压力的继续增大,轨道变形将随之逐渐
增加，但不会引起突然破坏；一旦温度压力升高到某一临界值后,如压力稍有增大或受外力干扰时，轨道变形就会突然急剧增加，终于导致稳定性的完全丧失。轨道臌曲的渐变阶段称为胀轨。突变阶段称为跑道。
无缝线路的稳定问题是一个力学平衡问题。平衡因素以温度压力和轨道原始弯曲为一方，轨道框架刚度和道床横向阻力为另一方。前者为破坏稳定的因素，后者为保持稳定的因素,无缝线路的稳定与否,就是双方消长变化的结果。保证无缝线路稳定的基本要求在于尽可能地增加其保持稳定的因素，减少其破坏稳定的因素。主要措施有：提高无缝线路的轨道框架刚度，即采用重型钢轨、混凝土轨枕及强力扣件；提高道床横向阻力；保持线路方向良好；消灭钢轨硬弯，力求焊缝平直；保证路基无翻浆下沉等病害。
用长轨铺设的铁路线路。通常使用的标准钢轨长度为12.5米和25米两种。把10根或20根标准钢轨先在工厂焊接成125－250米的钢轨，再用特别编组的运轨车运到铺设工地，焊接成1000－2000米的长轨铺设在线路上，就成为无缝线路。