軌道結(jié)構(gòu)-鋼軌

1、第二章 軌道結(jié)構(gòu) 第三章 鋼軌,第一部分 軌道知識,由NordriDesign提供,一、軌道結(jié)構(gòu)的組成部件及特點,軌道可分為有砟軌道和無砟軌道兩大類型。 1.有砟軌道： 有砟軌道結(jié)構(gòu)主要由鋼軌、扣件、枕木、道砟等部分組成。 1.1.鋼軌 鋼軌是軌道結(jié)構(gòu)最重要的部件。 1.鋼軌的功用： （1）為車輪提供連續(xù)、平順和阻力最小的滾動面，引導(dǎo)機車車輛前進。 （2）鋼軌要承受來自車輪巨大的垂直壓力，并以分散的形式傳給軌枕。 （3）兼做軌道電路，為軌道電路提供導(dǎo)體。 2.鋼軌的類型 鋼軌的類型通常按照每米的質(zhì)量來分類,我國鐵路鋼軌可以分為43kg/m、50kg/m、60kg/m和75kg/m。 從各個國家

2、的經(jīng)驗來看，6075kg/m的鋼軌用在大軸重、大運量的重載線路上；5060kg/m的鋼軌用在列車速度小于160km/h的普通客運線路上；列車速度超過160km/h的線路應(yīng)該采用6075kg/m的鋼軌。我國鋼軌的標(biāo)準(zhǔn)長度為12.5m和25m。,3.鋼軌的斷面： 鋼軌的三個主要尺寸是鋼軌高度、軌頭寬度、軌底寬度。對其要求有： （1）軌頭宜大而厚，并具有與車輪踏面相適應(yīng)的外形，以改善輪軌的接觸條件，提高抵抗壓陷的能力，同時具有足夠的支撐面。 （2）軌腰必須有足夠的厚度和高度，具有較大的承載能力和抗彎能力。 （3）軌底直接支承在軌枕頂面上。,鋼軌截面尺寸及特性參數(shù),4.高速鐵路對鋼軌的要求：,鋼質(zhì)潔凈

3、、表面無基本缺陷 幾何尺寸高精度、高平直度 采用長定尺鋼軌、減少鋼軌的焊接接頭 強韌性匹配合理、韌塑性好、焊接性能優(yōu)良,5.國內(nèi)外高速鐵路鋼軌的生產(chǎn),法國： （1）鋼胚的生產(chǎn)：生鐵脫硫預(yù)處理氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉除渣處理LF爐外精煉真空脫氣四流連鑄熱鋸鋼胚。 （2）鋼軌軋制：連鑄鋼胚步進式加熱爐加熱高壓水除磷普通軋機開胚，萬能機軋制鋼軌熱預(yù)彎平立聯(lián)合矯直鋸切，端頭精加工平直度在線檢測表面渦流探傷內(nèi)部超聲波探傷外觀檢查入庫。 （3）鋼軌精整。 （4）鋼軌質(zhì)量檢測。 德國： 蒂森鋼軌生產(chǎn)流程：高爐鐵水鐵水預(yù)脫硫氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉RH真空脫氣6流連鑄步進式加熱爐加熱鋼胚高壓水除磷粗軋精軋熱鋸步進式冷床立平符

4、合錕矯檢測中心端頭四面壓力矯直鋸鉆加工檢查入庫。,我國： 隨著鐵路的發(fā)展我國已經(jīng)形成了，鋼軌斷面50kg/m、60kg/m、75kg/m系列，材質(zhì)980MPa、880MPa、780MPa。,1.2扣件,1.2.1分類： 按照扣壓形式分：彈片式、彈條式。我國的彈條型、型、型（用于 有砟軌道） 按照扣件緊固形式分：無螺栓、有螺栓。 按照與道床的連接方式分：分開式、混合式。 按照承受水平力方式分：無擋肩、有擋肩。 常見的高鐵扣件：直結(jié)4K型，彈片式、有螺栓、混合式、有擋肩結(jié)構(gòu)。 直結(jié)8K型，彈片式、有螺栓、分開式、無擋肩結(jié)構(gòu)。 Voossloh型，彈條式、有螺栓、混合式、有擋肩結(jié)構(gòu)。 Krupp E

5、CF型，彈條式、有螺栓、分開式、無擋肩結(jié)構(gòu)。 Pandal Fastclip型，彈條式、有螺栓、分開式、無擋肩結(jié)構(gòu)。,我國自主研發(fā)的高鐵扣件： （1）彈條型、彈條型。,彈條型 彈條式 、 無螺栓 、,混合式、無擋肩,彈條型 彈條式、有螺栓、混合式、有擋肩,WJ-7型扣件,WJ-8型,1.3枕木,材料屬性分類：木制枕木；鋼筋混凝土枕木；鋼制枕木；復(fù)合材料枕木。 1、普通枕木：寬度220mm；厚度160mm；長度2500mm； 2、道岔枕木（普通）：寬度220mm；厚度160mm 枕木 ；長度26004850mm，以150mm進位，共計16個長度規(guī)格； 3、道岔枕木（標(biāo)準(zhǔn)）：寬度240mm；厚度1

6、60mm；長度26004800mm，以200mm進位，共計12個長度規(guī)格； 4、橋梁枕木：寬度220mm；厚度240、260、280、300mm；長度 3000mm；,1.4道砟,二、鋼軌分級使用的含義,鋼軌分級使用包含兩個方面的含義： 鋼國的二次或多次使用和鋼軌在一次使用中的合理倒換使用。 鋼軌的二次使用是指鋼軌在繁忙線路上運營以后經(jīng)過舊軌整修，再把它鋪設(shè)到運量小的鐵路上再次作用，可以延長鋼軌的使用壽命和提高鋼軌的使用效率。重型舊軌的多次使用，可使整個非繁忙線路的設(shè)備得到顯著加強。在貨運密度小的線路上采用重型鋼軌，即使是舊軌，也將大大提高線路穩(wěn)定，并能以較少的材料和勞動力來保證軌道的正常養(yǎng)護

7、。舊軌整修通常分為三類：綜合整形軌、一般整形軌和焊接再用長軌條。,國外以遠見卓識軌的分級管理與使用一直很重視。例如聯(lián)邦德國一直對鋼軌與通過運量和養(yǎng)護維修間的關(guān)系進行研究，以期獲得最佳的經(jīng)濟效益。具體分級為：新軌鋪調(diào)用于一級軌道；當(dāng)軌高降低5%時則換下鋪于二級軌道；當(dāng)軌高降低8%時則鋪設(shè)在三級軌道上。德國在實行鋼軌分級管理時，是將再用軌作為一種資源儲備。當(dāng)一條鐵路要鋪設(shè)新軌道時，應(yīng)事先考慮到有一部分要鋪設(shè)再用軌。因為用過的較重的鋼軌就相當(dāng)于較輕的新軌。 現(xiàn)代鋼軌的高質(zhì)量、耐久性和可靠性，為鋼軌的多次再用提供了可能性。鋼軌設(shè)備的運營制度應(yīng)是“隊梯式”的，鋼軌隨著其承載能力的減弱而逐步移到運量較小的

8、區(qū)段下使用。鋼軌在一次使用中的倒換使用是鋼軌合理使用的另一方面，我國幅員文闊，鐵路線路的條件相差別很大，在同一區(qū)段線路上將軌道上下股鋼軌倒換使用或直線與曲線鋼軌倒換使用，是延長鋼軌使用壽命的另一措施。,三、鋼軌的打磨方式,鋼軌打磨的目的： 1）通過修正鋼軌斷面形狀，改善輪/軌接觸關(guān)系，從而減少輪/軌接觸應(yīng)力和磨耗。 2）修正/控制鋼軌波磨以及低接頭。這些缺陷會增加輪軌噪音、加快車輛部件和軌道部件的惡化率，甚至造成列車限速； 3）修正/控制滾動接觸疲勞缺陷。這些缺陷會增加鋼軌損傷的風(fēng)險，甚至降低超聲波鋼軌探傷的效果； 4）修正/控制其他鋼軌缺陷（如車輪滾傷、壓潰、軌頭垂向及縱向裂紋）； 5）減少

9、車輪和轉(zhuǎn)向架運動的不利影響，這種情況下，會加劇鋼軌磨耗和缺陷的惡化；,6）減少噪音和振動，減少普通接頭和焊接接頭的垂向不平順，控制鋼軌波磨； 7）緩和大軸重車輪作用的不利影響，改善輪/軌接觸條件； 8）減少車輛橫向不穩(wěn)定性（蛇行運動）。,4種打磨的類型： 1）矯正性打磨（缺陷打磨）：目的是消除或減少在線鋼軌的缺陷，一般采用積極打磨的工序，預(yù)先設(shè)計好打磨量（0.5mm到4-6mm之間），并且，作業(yè)間隔相對較長，通常由缺陷的嚴(yán)重程度來決定。 矯正性打磨并不是非常經(jīng)濟，主要是因為需要除去鋼軌表面的大量金屬，還要求使用大量的打磨過程，減少了鋼軌的潛在使用壽命。但是，為了確保鋼軌不會在短期內(nèi)失效，矯正性

10、打磨是非常必要的，特別是在更換鋼軌的預(yù)算較為緊張的時期。不過這種條件的鋼軌可能會導(dǎo)致列車限速。,2）過渡性打磨： 目的是將矯正性打磨制度轉(zhuǎn)變成預(yù)防性或者周期性的打磨制度。這種策略需要經(jīng)歷數(shù)次打磨周期，特別是鋼軌不是很規(guī)范地養(yǎng)護的時候。 3）預(yù)防性打磨或周期性打磨： 由于主要的鋼軌表面缺陷已經(jīng)被矯正性打磨或過渡性打磨所消除，接下來，就可以執(zhí)行預(yù)防性打磨。這種打磨策略的目的是消除或控制鋼軌表面缺陷、保證鋼軌表面狀態(tài)和良好的外形。通常需要移除少量金屬（0.20.3mm），且打磨時期更為頻繁或可控。預(yù)防性打磨非常經(jīng)濟，特別是只需要去除少量金屬，減少了打磨工具的使用量，最大化地延長了鋼軌的使用壽命。,打

11、磨周期依靠影響鋼軌惡化率的因素： a)通過噸數(shù)； b)主要列車類型及貨物類型，即靜輪載和動輪載； c)鋼軌類型； d)軌道特征，特別是曲線曲率、超高、鋼軌支承條件； e)運營特征，特別是運行速度。 4）特殊性打磨：（例如：） a)實現(xiàn)特殊的鋼軌斷面形狀，通過打磨量超過鋼軌頭部允許磨耗限度，從而延長鋼軌短期使用壽命。 b)實現(xiàn)特殊的鋼軌斷面形狀從而減少車輪懸空的概率。 c)實現(xiàn)一個非常平滑的鋼軌接觸表面，從而減少輪軌接觸區(qū)噪音的發(fā)生。,矯正性打磨（缺陷打磨）,過渡性打磨,預(yù)防性打磨或周期性打磨,打磨機械：,GMC96型鋼軌打磨列車,四、整體道床和散體道床的優(yōu)缺點,道床整體化就是用某些膠合材料（如瀝青砂