城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成——軌道

1、第3章城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成軌道,第3章城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成軌道,【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【教學(xué)建議】 【理論知識(shí)】【實(shí)踐操作】【評(píng)價(jià)跟進(jìn)】,【學(xué)習(xí)目標(biāo)】,1.能掌握城市軌道交通系統(tǒng)中軌道的概念。2.能說(shuō)出軌道結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素和其所起的作用。3.能有效地辨別軌道的不同部件。,【教學(xué)建議】,1.教學(xué)場(chǎng)地：在教室和軌道模擬實(shí)訓(xùn)室中進(jìn)行，課后可實(shí)地參觀。2.設(shè)備要求：至少具有軌道構(gòu)成及操作模擬演示軟件1套，或仿真軌道教具1套。3.課時(shí)要求：共6課時(shí)，其中課堂講授4課時(shí)，模擬操作2課時(shí)。,【理論知識(shí)】 3.1城市軌道交通軌道的概念及構(gòu)成,1.軌道的概念 軌道是城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分。軌道是作為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)

2、，鋪設(shè)在路基之上，直接承受列車車輛及其荷載的巨大壓力，對(duì)列車運(yùn)行起著導(dǎo)向作用的一組設(shè)備。 2.軌道的構(gòu)成 軌道是由鋼軌、軌枕、扣件、道床、道岔及其他附屬設(shè)備等組成的構(gòu)筑物（如圖31）。,圖-1軌道構(gòu)成圖,【理論知識(shí)】 3.1城市軌道交通軌道的概念及構(gòu)成,3、軌道結(jié)構(gòu)與性能要求 （1）軌道是城市軌道交通運(yùn)營(yíng)設(shè)備的基礎(chǔ)，它直接承受列車荷載，并引導(dǎo)列車運(yùn)行，在列車運(yùn)行的動(dòng)力作用下，它的各個(gè)組成部分必須具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，承受來(lái)自于列車的縱向和橫向的位移推力，保證列車按照規(guī)定的速度、方向及不間斷地運(yùn)行。 （2）同時(shí)軌道還需具有耐久性及適量的彈性，以確保列車安全、平穩(wěn)、快速運(yùn)行和乘客舒適。 （3）城

3、市軌道交通均采用電力牽引，故要求軌道結(jié)構(gòu)具有良好的絕緣性以減少雜散電流。 （4）根據(jù)環(huán)境保護(hù)對(duì)沿線不同地段的減振、降噪要求，軌道應(yīng)采用相應(yīng)的減振軌道結(jié)構(gòu)。 （5）從形式上看，全線軌道結(jié)構(gòu)宜統(tǒng)一形式，采用統(tǒng)一的零部件，并要求外觀整齊、維修工作量少且方便。,【理論知識(shí)】 3.1城市軌道交通軌道的概念及構(gòu)成,（6）從技術(shù)角度出發(fā)，軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)采用成熟、先進(jìn)的技術(shù)和施工工藝。 （7）軌距設(shè)計(jì)要求：直線地段軌距采用標(biāo)準(zhǔn)軌距1435厘米，曲線地段軌距應(yīng)按規(guī)定加寬。 （8）水平位置設(shè)計(jì)要求：直線地段兩股鋼軌的頂面應(yīng)保持同一水平，其誤差按鐵路技術(shù)管理規(guī)程規(guī)定正線不得大于4厘米；曲線地段為保證行車安全和乘客舒適，

4、曲線外軌須按規(guī)定設(shè)置超高。（9）平面曲線設(shè)計(jì)要求：為使列車能平穩(wěn)地由直線進(jìn)入圓曲線或由圓曲線轉(zhuǎn)入直線，應(yīng)在直線和圓曲線之間按規(guī)定設(shè)置緩和曲線，以適應(yīng)逐步加寬軌距和設(shè)置超高的需要。,【理論知識(shí)】 3.2軌道結(jié)構(gòu)之一：鋼軌,1.鋼軌的概念 鋼軌是指兩條直線形呈平行分布，安裝在軌枕或路基之上的由鋼鐵材料制成的金屬構(gòu)筑物。 鋼軌斷面形狀為“工”字形，由軌頭、軌腰、軌底三大部份組成（如圖32）。這個(gè)形狀，受力好、省材料，具有最佳抗彎性能。,圖-2鋼軌斷面結(jié)構(gòu)圖,2.鋼軌的分類(1)從鋼軌的斷面形狀上分1)槽形鋼軌。 2)雙頭鋼軌。 3)平底鋼軌。,圖-3鋼軌斷面形狀圖,【理論知識(shí)】 3.2軌道結(jié)構(gòu)之一：

5、鋼軌,(2)從鋼軌的質(zhì)量和強(qiáng)度上分按鋼軌的質(zhì)量和強(qiáng)度不同，城市軌道交通所使用的鋼軌有如下四種(鋼軌的強(qiáng)度以kg/m表示，數(shù)值越大表明其所能承受的重量亦越大)：43kg/m、50kg/m、60kg/m和75kg/m共四種。3.鋼軌的連接安裝(1)傳統(tǒng)的連接安裝法傳統(tǒng)的連接安裝法是把20m左右一節(jié)的鋼軌固定在軌枕之上，各節(jié)鋼軌之間的接頭(稱為鋼軌接頭，亦稱接縫)，通常使用魚(yú)尾板和螺栓接合(見(jiàn)圖-4)。,【理論知識(shí)】 3.2軌道結(jié)構(gòu)之一：鋼軌,圖-4鋼軌接頭圖,【理論知識(shí)】 3.2軌道結(jié)構(gòu)之一：鋼軌,圖-5伸縮接頭,【理論知識(shí)】 3.2軌道結(jié)構(gòu)之一：鋼軌,(2)較新的連接安裝法該法是持續(xù)焊接鋼軌，使

6、原本一節(jié)一節(jié)的鋼軌經(jīng)焊接后成為無(wú)縫鋼軌或長(zhǎng)鋼軌。,4.鋼軌的功用 (1)防脫護(hù)軌當(dāng)列車以高速轉(zhuǎn)彎時(shí)，外彎一面的輪緣受著極大的壓力，為防止輪緣負(fù)荷過(guò)重，在內(nèi)彎的軌條處會(huì)裝設(shè)一段鋼軌，使另一邊的輪緣分擔(dān)列車轉(zhuǎn)向時(shí)所產(chǎn)生的離心力，而通常這附加的軌條會(huì)比正常的軌條高些，以加強(qiáng)保護(hù)(見(jiàn)圖-6)。,圖-6防脫護(hù)軌,【理論知識(shí)】 3.2軌道結(jié)構(gòu)之一：鋼軌,圖-7橋上護(hù)軌,【理論知識(shí)】 3.2軌道結(jié)構(gòu)之一：鋼軌,(2)橋上護(hù)軌在鋼軌兩側(cè)分別裝設(shè)兩段鋼軌，以防止列車在橋上或高地出軌時(shí)繼續(xù)向外沖(見(jiàn)圖-7)。,圖-8道岔護(hù)軌,【理論知識(shí)】 3.2軌道結(jié)構(gòu)之一：鋼軌,(3)道岔護(hù)軌在道岔區(qū)防止車輪在岔心處進(jìn)錯(cuò)路線而

7、安裝的護(hù)軌(見(jiàn)圖-8)。,5.鋼軌的損傷與維修養(yǎng)護(hù)(1)鋼軌折斷鋼軌折斷是指鋼軌全截面至少斷成兩部分，或裂縫已經(jīng)貫通整個(gè)軌頭截面或軌底截面，或鋼軌頂面上有較大的掉塊。(2)鋼軌裂紋鋼軌裂紋是指除鋼軌折斷之外，鋼軌部分材料發(fā)生分離，形成裂紋。 (3)鋼軌磨耗鋼軌磨耗是指小半徑曲線上鋼軌的側(cè)面磨耗和波浪磨耗。(4)其他損傷其他損傷如鋼軌接觸疲勞傷損、鋼軌縱向疲勞裂紋而導(dǎo)致剝離及軌頭因內(nèi)部存在微小裂紋或缺陷而導(dǎo)致的內(nèi)部損傷、軌腰螺栓孔裂紋等。,【理論知識(shí)】 3.2軌道結(jié)構(gòu)之一：鋼軌,【理論知識(shí)】 3.3軌道結(jié)構(gòu)之二：軌枕,1.軌枕的概念 軌枕是軌道的基礎(chǔ)部件，它是承墊于鋼軌之下，將鋼軌所承受的重量壓

8、力，平均傳遞到道床上，同時(shí)又能有效地保持鋼軌軌距和方向幾何形位的軌道部件（如圖39）。,圖-9軌枕,圖-10鋼筋混凝土軌枕,【理論知識(shí)】 3.3軌道結(jié)構(gòu)之二：軌枕,2.軌枕的種類(1)軌枕按制造材料分為四種1)木枕。2)鋼筋混凝土軌枕。3)鋼枕。4)塑料軌枕。,(2)軌枕按構(gòu)造的種類分為三類1)橫向與縱向軌枕。2)短軌與長(zhǎng)軌枕。 3)寬軌枕。,圖-11橫向與縱向軌枕,【理論知識(shí)】 3.3軌道結(jié)構(gòu)之二：軌枕,圖-12短軌枕與長(zhǎng)軌枕,【理論知識(shí)】 3.3軌道結(jié)構(gòu)之二：軌枕,圖-13寬軌枕,【理論知識(shí)】 3.3軌道結(jié)構(gòu)之二：軌枕,(3)軌枕按鋪設(shè)位置分為三種軌枕按鋪設(shè)位置不同分為普通軌枕、道岔區(qū)岔枕

9、和橋枕三種。1)普通軌枕。2)道岔區(qū)的岔枕。3)橋枕。,圖-14岔枕,【理論知識(shí)】 3.3軌道結(jié)構(gòu)之二：軌枕,圖-15橋枕,【理論知識(shí)】 3.3軌道結(jié)構(gòu)之二：軌枕,【理論知識(shí)】 3.4軌道結(jié)構(gòu)之三：扣件,1.扣件的概念與構(gòu)成 扣件是用于聯(lián)結(jié)鋼軌與軌枕的零件。 扣件的構(gòu)成：扣件由鋼軌扣壓件和軌下墊層兩部分組成。主要包括：（1）彈性扣件：用來(lái)把鋼軌緊扣在枕木上。（2）承托物：作用是把扣件固定于枕木上。（3）彈性墊板：使鋼軌與枕木之間互相絕緣 , 避免鋼軌漏電, 并且能夠增加軌道彈性（如圖316）。 2.扣件的作用 扣件的主要作用是將鋼軌固定在軌枕上，保持軌距并阻止鋼軌的橫縱向移動(dòng)，并能提供適當(dāng)?shù)膹?/p>

10、性。,【理論知識(shí)】 3.4軌道結(jié)構(gòu)之三：扣件,圖-16扣件構(gòu)成圖,3.扣件的種類(1)按其結(jié)構(gòu)不同為可分為彈條式扣件、扣板式扣件和彈片式扣件。,圖-17彈條式扣件結(jié)構(gòu),【理論知識(shí)】 3.4軌道結(jié)構(gòu)之三：扣件,圖-18扣板式扣件結(jié)構(gòu),【理論知識(shí)】 3.4軌道結(jié)構(gòu)之三：扣件,圖-19彈片式扣件結(jié)構(gòu),【理論知識(shí)】 3.4軌道結(jié)構(gòu)之三：扣件,(2)按扣件本身彈性分可分為剛性扣件和彈性扣件。(3)按軌枕有無(wú)擋肩分可分為有擋肩扣件和無(wú)擋肩扣件。 (4)其他除上述種類外，還有其他類型的特殊扣件，如專門用于軌距和水平調(diào)整量較大的調(diào)高扣件及用于板式軌道或整體道床等新型軌上的特殊扣件等。,【理論知識(shí)】 3.4軌道

11、結(jié)構(gòu)之三：扣件,【理論知識(shí)】 3.5軌道結(jié)構(gòu)之四：道床,1.道床的概念與作用 道床是指路基、橋梁或隧道等下部結(jié)構(gòu)之上，鋼軌、軌枕之下的碎石、卵石層或混凝土層。它是鋼軌或軌道框架的基礎(chǔ)。 道床的主要作用是支承軌枕，把來(lái)自軌枕上部的巨大荷載，均勻地分布到路基面上，大大減少了路基的變形。道床依靠本身和軌枕間的摩擦，起到固定軌枕的位置，阻止軌枕縱向或橫向的移動(dòng)。,圖-20道床斷面圖,2.道床的種類 (1)碎石道床碎石道床又稱為有碴道床，是一種比較常見(jiàn)的道床形式。,圖-21碎石道床斷面圖,【理論知識(shí)】 3.5軌道結(jié)構(gòu)之四：道床,圖-22無(wú)枕式整體道床斷面圖,【理論知識(shí)】 3.5軌道結(jié)構(gòu)之四：道床,(2)

12、整體道床整體道床又稱混凝土整體道床，也稱無(wú)碴道床，是現(xiàn)代城市軌道交通中常用的道床形式。1)無(wú)枕式整體道床。2)軌枕式整體道床。這種道床可分為短枕式和長(zhǎng)枕式兩種（如圖323）。,圖-23軌枕式整體道床斷面圖,【理論知識(shí)】 3.5軌道結(jié)構(gòu)之四：道床,(3)瀝青道床瀝青道床是指為了改善普通碎石道床的散體特性而加入乳化瀝青或?yàn)r青砂漿而使其穩(wěn)定的一種道床軌道結(jié)構(gòu)形式。1)瀝青灌注式道床。 2)瀝青混凝土面層式道床。3)瀝青墊層式混凝土道床。,【理論知識(shí)】 3.5軌道結(jié)構(gòu)之四：道床,圖-24瀝青灌注式道床斷面圖,圖-25瀝青混凝土面層式道床斷面圖,【理論知識(shí)】 3.5軌道結(jié)構(gòu)之四：道床,圖-26瀝青墊層式

13、混凝土道床斷面圖,(4)新型道床隨著城市軌道交通的發(fā)展和城市對(duì)環(huán)境要求的不斷提升，原有的一些道床形式已經(jīng)不太適應(yīng)城市的發(fā)展和需求，于是各國(guó)開(kāi)始不斷研制和改進(jìn)道床結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了一些可以滿足新發(fā)展、新需求的新型道床形式，如減振浮動(dòng)道床。,【理論知識(shí)】 3.5軌道結(jié)構(gòu)之四：道床,圖-27減振浮動(dòng)道床,3.道床的病害與維修 隨列車荷載反復(fù)作用，特別是碎石道床很容易產(chǎn)生病害，如道床變形、道床臟污、道碴粉化、道碴坍塌、道床翻漿及道床板結(jié)等。 整治道床病害是碎石道床軌道的主要養(yǎng)護(hù)維修工作之一，如搗固、清理、更換及補(bǔ)充道碴等?，F(xiàn)在多數(shù)道床維護(hù)工作是由自動(dòng)化的工程列車來(lái)完成。,【理論知識(shí)】 3.5軌道結(jié)構(gòu)之四：道

14、床,道床維護(hù)工程車,【理論知識(shí)】 3.6軌道結(jié)構(gòu)之五：道岔,1.道岔的概念 道岔是一種使列車車輛從一股道轉(zhuǎn)入另一股道的線路連接設(shè)備，通常在車站、車輛段和停車場(chǎng)大量使用。,2.道岔的構(gòu)成,圖-28道岔構(gòu)成,【理論知識(shí)】 3.6軌道結(jié)構(gòu)之五：道岔,(1)轉(zhuǎn)轍器轉(zhuǎn)轍器包括轉(zhuǎn)轍機(jī)械、尖軌、軌距拉桿及其他零配件等。1)轉(zhuǎn)轍機(jī)械。2)尖軌。3)軌距拉桿。4)轉(zhuǎn)轍拉桿。5)其他零配件。(2)連接導(dǎo)軌連接導(dǎo)軌是指引導(dǎo)車輪進(jìn)入轍叉的一組或多組軌道。(3)轍叉及護(hù)軌 1)轍叉。2)護(hù)軌。3)翼軌。4)岔心。,3.道岔的組合形式與種類 (1)道岔組合的基本形式道岔組合的基本形式有三種，即線路的連接、交叉、連接與交叉

15、的組合。 (2)常用道岔的種類1)單開(kāi)道岔。,【理論知識(shí)】 3.6軌道結(jié)構(gòu)之五：道岔,圖-29單開(kāi)道岔,2)雙開(kāi)道岔。,圖-30雙開(kāi)道岔,【理論知識(shí)】 3.6軌道結(jié)構(gòu)之五：道岔,圖-31三開(kāi)道岔,【理論知識(shí)】 3.6軌道結(jié)構(gòu)之五：道岔,3)三開(kāi)道岔。,圖-32交分道岔,【理論知識(shí)】 3.6軌道結(jié)構(gòu)之五：道岔,4)交分道岔。,圖-33交叉渡線,【理論知識(shí)】 3.6軌道結(jié)構(gòu)之五：道岔,5)交叉渡線。,圖-34菱形交叉,【理論知識(shí)】 3.6軌道結(jié)構(gòu)之五：道岔,6)菱形交叉。,4.道岔的扳動(dòng)方式 (1)電動(dòng)扳動(dòng)電動(dòng)扳動(dòng)是依靠電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來(lái)推動(dòng)轉(zhuǎn)轍拉桿，從而扳動(dòng)尖軌的扳動(dòng)方式。(2)手動(dòng)扳動(dòng)手動(dòng)扳動(dòng)是利

16、用人力借杠桿去扳動(dòng)尖軌的扳動(dòng)方式。,【理論知識(shí)】 3.6軌道結(jié)構(gòu)之五：道岔,【理論知識(shí)】 3.6軌道結(jié)構(gòu)之五：道岔,圖-35道岔號(hào)數(shù)計(jì)算圖,5.道岔的代號(hào) 道岔各有其代號(hào)，比如9號(hào)道岔、12號(hào)道岔、18號(hào)道岔等等。這個(gè)代號(hào)可不是隨便排列的，它實(shí)際上代表了轍叉角（）的余切值，也就是轍叉心部分直角三角形兩條直角邊FE和AE的比值，即N=ctg=FE/AE。N就是道岔號(hào)，F(xiàn)E是轍叉跟端長(zhǎng)，AE是轍叉跟端支距（如圖335）。,【理論知識(shí)】 3.7軌道結(jié)構(gòu)之六：其他附屬設(shè)備,1.防爬設(shè)備的組成與作用 防爬設(shè)備主要由防爬器和防爬支撐組成。 其作用主要防止軌道縱向和橫向爬行。,圖-36防爬器與防爬支撐,圖-

17、37軌距桿,【理論知識(shí)】 3.7軌道結(jié)構(gòu)之六：其他附屬設(shè)備,2.軌距桿和軌撐的組成與作用(1)軌距桿軌距桿兩端固定于軌底，每隔57根木枕設(shè)一根(見(jiàn)圖-37)。,圖-38軌撐桿圖,【理論知識(shí)】 3.7軌道結(jié)構(gòu)之六：其他附屬設(shè)備,(2)軌撐軌撐主要用于曲線地段的軌道加強(qiáng)，安設(shè)于兩股鋼軌道心外側(cè)。,【理論知識(shí)】 3.8獨(dú)軌鐵路軌道結(jié)構(gòu),1.獨(dú)軌鐵路軌道結(jié)構(gòu)的種類 獨(dú)軌鐵路是一種把單軌鋪設(shè)在高架橋上的新型鐵路，主要分成兩類，一類是較為常見(jiàn)的是跨座式獨(dú)軌鐵路，車輛跨座在軌道梁上行駛，車體兩旁蓋過(guò)路軌。另一類懸掛式獨(dú)軌鐵路，懸掛式是車輛懸掛在軌道梁下方行駛。,2.跨座式獨(dú)軌鐵路的軌道結(jié)構(gòu)1)跨座式獨(dú)軌鐵路的軌道通常為支柱上端的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌道梁，其上鋪設(shè)鋼軌，車輪自車廂的下部支承于鋼軌上。2)跨座式軌道道岔是由一定長(zhǎng)度的道岔梁組成。,【理論知識(shí)】 3.8獨(dú)軌鐵路軌道結(jié)構(gòu),圖-39跨座式軌道結(jié)構(gòu)圖,【理論知識(shí)】 3.8獨(dú)軌鐵路軌道結(jié)構(gòu),跨座式軌道道岔,3.懸掛式獨(dú)軌鐵路的軌道結(jié)構(gòu)1)懸掛式獨(dú)軌鐵路的軌道梁，由一定跨距的鋼支柱或鋼筋混凝土支柱架在空中，車輛懸掛在軌道梁下運(yùn)行。2)懸掛式獨(dú)軌的車輛有對(duì)稱式和非對(duì)稱式兩種。,【理論知識(shí)】 3.8獨(dú)軌鐵路軌