第一章軌道結(jié)構(gòu)

第一章軌道結(jié)構(gòu)第一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四軌道結(jié)構(gòu)是列車行駛的基礎(chǔ)，能引導(dǎo)列車運行，直接承受車輪的動壓力，并傳到路基上。目前使用的軌道結(jié)構(gòu)有傳統(tǒng)的有碴軌道和無碴的新型軌道結(jié)構(gòu)。軌道是鐵路線路的組成部分，這里所指的軌道包括鋼軌、軌枕、聯(lián)結(jié)零件、道床、防爬設(shè)備和道岔等。作為一個整體性工程結(jié)構(gòu)，軌道鋪設(shè)在路基之上，起著列車運行的導(dǎo)向作用，直接承受機車車輛及其荷載的巨大壓力。在列車運行的動力作用下，它的各個組成部分必須具有足夠的強度和穩(wěn)定性，保證列車按照規(guī)定的最高速度，安全、平穩(wěn)和不間斷地運行。

概述第二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四鋼軌用于引導(dǎo)機車車輛的車輪前進，承受車輪的巨大壓力，并傳遞到軌枕上。鋼軌必須為車輪提供連續(xù)，平順和阻力最小的滾到曲面。鋼軌的作用是直接承受車輪傳遞的列車及其荷載的重量，并引導(dǎo)列車的運行方向。上部列車巨大的壓力首先就落在鋼軌的雙肩上，鋼軌必須具備足夠的強度、穩(wěn)定性和耐磨性。鋼軌的類型和強度以kg/m來表示(一般以取整后的每米鋼軌質(zhì)量來分類)。每米鋼軌的質(zhì)量越重，它所承受的荷載越大。世界上第一條鐵路的鋼軌為18kg/m，最重的鋼軌在美國，重達77kg/m。我國目前使用的鋼軌標(biāo)準(zhǔn)有75、60、50、43、38kg/m。60、50kg/m鋼軌是目前我國鐵路的主型鋼軌，正線鐵路和新建城市軌道大都采用60kg/m鋼軌。圖為鋼軌的斷面形狀。鋼軌從理論上講，鋼軌的長度越長越好，既減少了接頭的沖擊和磨損，又減輕了鋪設(shè)的勞動強度。然而，由于生產(chǎn)制造和運輸?shù)闹萍s，我國目前的鋼軌標(biāo)準(zhǔn)長度只有12.5m和25m兩種。不過，可采取在施工現(xiàn)場把標(biāo)準(zhǔn)長度鋼軌焊接成長鋼軌和“無縫”鋼軌的方法，減少接頭，使線路更加平順。第三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四第四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四接頭軌道上鋼軌和鋼軌之間用夾板和螺栓連接，稱為鋼軌接頭。接頭處的輪軌動力很大，接頭時軌道結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。軌縫普通線路上的鋼軌與鋼軌之間留有一定的縫隙，稱為軌縫。每節(jié)鋼軌之間通過夾板和接頭螺栓將其連接起來。為適應(yīng)鋼軌熱脹冷縮的需要及便于更換鋼軌，在鋪軌施工時需要在街頭處預(yù)留軌縫。預(yù)留軌縫的條件：（1）當(dāng)軌溫達到當(dāng)?shù)刈罡哕壍罍囟葧r，軌縫應(yīng)大于或等于零，使軌端不受擠壓力，以防止溫度壓力太大而脹軌跑到。鋼軌軌縫及設(shè)置（2）當(dāng)軌溫達到當(dāng)?shù)刈畹蛙壍罍囟葧r，軌縫應(yīng)小于或等于構(gòu)造軌縫，使接頭螺栓不受剪力，以防止接頭螺栓拉彎或者拉斷。（構(gòu)造軌縫是指受鋼軌，接頭夾板和螺栓尺寸限制，在構(gòu)造上能實現(xiàn)的軌端最大的縫隙值）。第五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四預(yù)留軌縫的計算公式第六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四鋼軌傷損的主要形式及其防治措施

鋼軌傷損是指鋼軌在使用過程中發(fā)生裂紋、折斷、磨耗及其他影響和限制鋼軌使用性能的病害。在復(fù)雜的運營條件下鋼軌的傷損是不可避免的。傷損的原因很復(fù)雜，既有鋼軌生產(chǎn)當(dāng)中產(chǎn)生的缺陷，又有運輸、鋪設(shè)和使用過程的問題。鋼軌損傷一直是鐵路運輸中的一個關(guān)鍵問題,損傷類型主要是鋼軌壓潰、側(cè)磨、波磨和剝離,占鋼軌損傷量的80%以上。探討了這幾種鋼軌的損傷形式,認(rèn)為鋼軌損傷加劇主要是因為輪軌之間表面摩擦力的增加所致;提高鋼軌材質(zhì)是預(yù)防鋼軌損傷的最主要方法。其他的鋼軌傷損形式還有剝離、掉塊、擦傷、軌頭（軌腰、軌底）裂紋、銹蝕、焊接接頭傷損等。鋼軌的各種傷損狀態(tài)和程度，主要取決于鋼軌強度、材質(zhì)、運營條件、線路條件及軌道類型等，原因錯綜復(fù)雜，且互為因果。對線路的管理工作者來說，做好鋼軌傷損類型和原因的調(diào)查、統(tǒng)計分析，對減少鋼軌傷損是十分必要的。第七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四軌枕軌枕既要支承鋼軌，又要保持鋼軌的位置，還要把鋼軌傳遞來的巨大壓力再傳遞給道床。它必須具備一定的柔韌性和彈性，硬了不行，軟了也不行。列車經(jīng)過時，它可以適當(dāng)變形以緩沖壓力，但列車過后還得盡可能恢復(fù)原狀軌枕按照其制造材料的不同分為木枕，混凝土枕和鋼枕。從用途上看，有普枕、橋枕和岔枕；從構(gòu)造和鋪設(shè)上看，有橫向軌枕、縱向軌枕、短枕和框架式軌枕。木枕即為木制軌枕，主要優(yōu)點是彈性好，便于加工，運輸和維修；有較好的電絕緣性能，并且可緩和列車的動力沖擊。與鋼軌的鏈接較簡單。木枕缺點是容易腐朽、磨損、開裂、使用壽命短?；炷琳砣Q是預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌枕。它的優(yōu)點是重量大、穩(wěn)定性好，有利于無縫線路的穩(wěn)定性；材源較多，能保證軌枕的尺寸，提高了軌道的穩(wěn)定性、平順性，且不易受環(huán)境的影響，使用壽命長；扣件易于更換；設(shè)計、鋪設(shè)的空間大，制造相對簡單，可以滿足鐵路高速、大運量的要求?；炷琳淼娜秉c是彈性差、絕緣性能低，更換更困難。當(dāng)列車通過不平順的混凝土枕時，軌道的附加動力增大。目前我國使用的普通混凝土枕分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。由于Ⅱ、Ⅲ型枕的適用條件不同，鐵路在新線建設(shè)和舊線改造，大維修中根據(jù)不同等級要求合理的分級使用。Ⅲ型枕主要用于重載、提速的鐵路線路，如京滬、京廣主要干線。Ⅱ型枕主要用于一般鐵路等。第八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四聯(lián)接零件1.

接頭夾板夾板需要承受彎矩，傳遞縱向力，阻止鋼軌的伸縮。因此要求有一定的垂直和水平的剛度。我國采用最普遍的夾板的類型為斜坡支承雙頭對稱性夾板，簡稱雙頭式夾板。鋼軌接頭聯(lián)接零件作用是保持軌線的連續(xù)性，并傳遞和承受彎矩和橫向力，還要滿足鋼軌伸縮的要求。2.接頭螺栓、螺母和彈簧墊圈

第九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四第十頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四木枕扣件主要有分開式和混合式兩種。

1.分開式扣件鋼軌與軌枕聯(lián)接零件鋼軌和軌枕之間的聯(lián)結(jié)是通過中間聯(lián)結(jié)零件實現(xiàn)的。中間聯(lián)結(jié)零件叫做扣件。分別由鋼軌，墊板，枕木聯(lián)結(jié)起來，又稱“K”式扣件。第十一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四2.混合式扣件

混合式扣件是我國鐵路木枕軌道中應(yīng)用最廣泛的一種。主要是由道釘和五孔雙肩鐵墊板組成。第十二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四混凝土枕扣件混凝土扣件應(yīng)具備的性能：1.足夠的扣壓力。2.適當(dāng)?shù)膹椥浴?.具有一定的軌距和水平調(diào)整量。4.要具有一定的絕緣性能。第十三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四1I型彈條扣件

I型彈條扣件主要是W型彈條、螺旋道釘、軌距擋板、擋板座和彈性橡膠墊板組成。彈性較高，扣壓力損失較少，能較好的保持軌道集合形狀。第十四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四2扣板式扣件扣板式扣件主要是由扣板、螺母、平墊圈、橡膠墊板、墊片、襯墊螺紋道釘、彈簧墊圈、鐵座和絕緣緩沖墊板組成?？奂慵唵?，軌距調(diào)整方便。但是彈性扣壓力較低，容易產(chǎn)生松動。第十五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四有碴軌道道床道床的功能道床是軌道的重要組成部分，是軌道框架的基礎(chǔ)，主要功能是：

1承受來自軌枕的壓力并均勻地傳遞到路基面上。

2提供軌道的縱向阻力，保持軌道穩(wěn)定。

3提供軌道彈性，起到緩沖、減震降噪的作用。

4提供良好的排水性能，以提高路基的承載能力，減少基床病害。

5便于軌道養(yǎng)護作業(yè)，校正線路的平縱端面。第十六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四道床材料的要求道碴應(yīng)具備的性能：質(zhì)地堅韌，有彈性，不易壓碎和搗碎；排水性好，吸水性差；不易風(fēng)化和被風(fēng)吹動或被水沖走等。我國主要鐵路干線上基本使用碎石道碴。

碎石道碴的技術(shù)條件（1）道碴分級碎石道碴可以根據(jù)性能及參數(shù)分為一級、二級和特級道碴。（2）道碴級配碎石道碴屬于散粒體，其級配是指道碴中顆粒的分布。道碴粒徑的級配對道床的物理學(xué)性能，養(yǎng)護工作量有重要影響。（3）道碴顆粒形狀及清潔度針狀顆粒：長度大于該顆粒平均粒徑1.8倍的顆粒。片狀顆粒：厚度小于該顆粒平均粒徑0.6倍的顆粒。針狀指數(shù)和片狀指數(shù)均布能超過50%。道碴的形狀和表面狀態(tài)對道床的性能有重要的影響。第十七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四道床斷面

道床斷面主要包括道床厚度、頂面寬度和邊坡坡度三個主要特征。

1道床厚度道床厚度是指直線上鋼軌或曲線上內(nèi)軌中軸線下軌枕至路基頂面的距離。與道床的厚度主要相關(guān)的因素有：道床彈性，道床的臟污增長率，墊碴曾的承載能力，路基的承載能力。

2道床頂面寬度道床寬處軌枕兩端的部分稱為道床肩寬。道床頂面寬度和軌枕長度和道床肩寬相關(guān)。

3道床邊坡坡度道床邊坡的穩(wěn)定取決于道碴材料的內(nèi)摩擦角和粘聚力，也和道床肩寬有一定聯(lián)系。

第十八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四第十九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四道床的變形

道床作為顆粒體結(jié)構(gòu)，本身具有彈性，塑性，在外部載荷的作用下將產(chǎn)生彈