L4.第二篇-第一章-轨道v03

第二篇

第一章线路

§轨道第四节轨道在路基、桥隧建筑物修成之后，就可以在上面铺设轨道了。轨道是一个整体性工程结构，经常处于列车运行的动力作用下，所以它的各个组成部分必须具有足够的强度和稳定性，保证列车能按规定的最高速度，安全、平稳和不间断地运行。一、轨道的组成轨道包括钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备和道岔等

1）支承和引导车轮；2）为车轮滚动提供阻力较小的表面；3）承受车轮的作用力并传布于轨枕；4）在电气化铁路和自动闭塞区段，作为轨道电路使用。1.钢轨的功用钢轨2.钢轨的特点钢轨的作用要求它应当具备足够的刚度、韧度、硬度、顶面粗糙等特点。

刚度——抵抗由动荷载引起的挠曲变形；

韧度——防止动荷载引起钢轨折断；

硬度——防止被车轮压陷或磨损太快；

顶面粗糙度——有利于机车的牵引力、制动力的实现。

作用于直线轨道钢轨上的力主要竖直力，其结果使钢轨挠曲，为了使钢轨具有最佳的抗挠曲性能，钢轨采用“工”字形断面，由轨头、轨腰和轨底组成。

为使钢轨更好承受来自各方面的力，钢轨应具有一定高度；轨头为适应轮轨接触，应大而厚，并具有足够面积；为保证稳定性，轨底应有足够宽度和一定厚度。3、钢轨断面钢轨的类型和强度以kg/m来表示。每米钢轨的质量越重，它所承受的荷载越大世界上第一条铁路的钢轨为18kg/m，最重的钢轨在美国，重达77kg/m。我国现行的钢轨标准有50kg/m、60kg/m、75kg/m三种钢轨的长度越长越好，既减少了接头的冲击和磨损，又减轻了铺设的劳动强度。然而，由于生产制造和运输的制约，我国目前的钢轨标准长度有:12.5m、25m、50m、100m4、钢轨类型及长度轨枕轨枕又称枕木，现在所用材料不仅仅是木材，因此叫轨枕更加科学

1)承受钢轨的垂直力、水平力。2)传递这二力给道床和路基。3)保持钢轨方向、位置、轨距。1、轨枕的功用轨枕既要支承钢轨，又要保持钢轨的位置，还要把钢轨传递来的巨大压力再传递给道床。它必须具备一定的柔韧性和弹性，列车经过时，它可以适当变形以缓冲压力，但列车经过后还得尽可能恢复原状。

按制作材料分，有钢筋混凝土枕和木枕两种。木枕

钢筋混凝土轨枕

2、轨枕的分类

按用途分，有普通轨枕、岔枕和桥枕。我国铁路所使用的主要是预应力混凝土枕。在我国，普通轨枕长度为2.5m，道岔用的岔枕和钢桥上用的桥枕，长度有2.6~4.85m多种。

（1）每千米配置轨枕根数我国铁路规定：木枕轨道：1520~1920混凝土枕轨道：1520~1840配置轨枕数示意图3、轨枕的布置符合左下侧条件之一的地段，轨道应该加强，即每千米的轨枕数需要增加。

1)混凝土枕轨道上，半径小于600米的曲线地段；或木枕轨道、电力牵引线路，半径小于800米的曲线地段。2)坡度大于12‰的下坡制动地段。3)长度大于等于300米的隧道地段。

木枕增加160根混凝土增加80根；当条件重合时，只增加一次，并且不能超过数目最大值。

（2）轨枕间距轨枕间距示意图

普通轨道上，钢轨接头处车轮的冲击动荷载大，接头轨枕间距（c）应该比中间轨枕间距（a）小一些。而且，从c向a过渡时，应该有一个过渡轨枕间距（b），以适应荷载的变化。三者大小为：a>b>c。3、轨枕的布置联结零件联结零件包括接头联结零件和中间连接零件1、接头联结零件

作用:联结钢轨与钢轨间的接头；

组成:双头夹板、螺栓、螺帽、弹性垫圈等。1、接头联结零件钢轨的接头连接过程钢轨接头处必须保持一定的缝隙，叫轨缝

普通轨道为适应钢轨热胀冷缩的需要，钢轨接头处必须留有一定的缝隙。预留轨缝不应太小，以免高温时钢轨伸长而无伸长余地；轨缝也不应太大，以免低温时钢轨缩短，缝隙过大，严重影响运行。木枕用中间联结零件

可以分为：木枕联结扣件和混凝土枕联结扣件。2、中间联结扣件把钢轨与轨枕牢固地联结起来，以确保钢轨位置稳定。我国木枕轨道地段中间联结方式主要有混合式和分开式。钢轨与木枕的混合式连接过程

（1）混合式

目前大量采用的联结方式是混合式。混合式是先用道钉把垫板与木枕扣紧，然后再用道钉将钢轨、垫板和木枕三者同时联结。混合式扣件零件少，安装成本低，但扣紧力不如分开式。

（2）分开式

分开式是将垫板分别与轨枕和钢轨单独扣紧。

分开式扣压力大，能有效防止钢轨的横、纵向位移，同时便于安装与更换，但成本高。在特殊线路与桥上线路使用。

钢轨与木枕的混合式联结钢轨与木枕的分开式联结

（1）混合式

目前大量采用的联结方式是混合式。混合式是先用道钉把垫板与木枕扣紧，然后再用道钉将钢轨、垫板和木枕三者同时联结。混合式扣件零件少，安装成本低，但扣紧力不如分开式。钢轨与混凝土枕的联结（3）混凝土枕联结扣件及混凝土枕联结方式

由于混凝土枕重量大、刚度大，因而混凝土枕扣件的性能也比木枕扣件好。

主要表现为：①扣压力足。当钢轨弯曲、转动时，不会导致钢轨沿垫板发生纵向移动。②适当的弹性。混凝土枕的弹性比木枕差许多，其弹性主要由橡胶垫板提供。③具有绝缘性能。ω型弹条扣件

道床作用：道砟间存在着空隙和摩擦力，使得轨道具有一定的弹性，这种弹性不仅能吸收机车车辆的冲击和振动，使列车运行比较平稳，而且大大改善了机车车辆和钢轨、轨枕等部件的工作条件，延长了使用寿命道床指轨枕下面，路基面上铺设的石砟（道砟）垫层

道床的材料应坚硬、不易风化、富有弹性，有利于排水，通常采用碎石、卵石、粗砂等，其中以碎石为最优。道床分为：有砟道床无砟道床有砟道床建设费用低、噪声小、建设周期短、修复容易无砟道床强度高、维修工作量少，适合高速行车防爬设备因列车运行时纵向力的作用，使钢轨甚至带动轨枕产生纵向移动，这种现象叫轨道爬行重车通行、长大下坡、进站制动都可能引起轨道爬行轨道爬行的危害——轨缝不均，轨枕歪斜，对轨道造成极大破坏，危及行车安全。防爬措施

加强钢轨与轨枕间的扣压力和道床的阻力安装防爬器和防爬撑。防爬撑可采用废旧枕木；在山区可采用石条代替。

在曲线地段，由于列车横向力的作用，很容易引起轨距扩大。预防方法是采用轨距拉杆进行加固。道岔道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，通常在车站、编组站大量铺设1、普通单开道岔组成：转辙器、辙叉及护轨、连接部分（1）转辙器

组成：两根基本轨、两根尖轨、转辙机械；

作用：操作转辙机械可以改变尖轨的位置，确定道岔的开通方向（2）辙叉及护轨包括辙叉心、翼轨、护轨作用：保证车轮安全通过两股轨线的相互交叉处从两翼轨最窄处到辙叉心实际尖端之间，存在一个轨线中断的空隙，叫有害空间由于有害空间的存在，当机车车辆通过辙叉有害空间时，轮缘有可能走错辙叉槽而引起脱轨；必须设置护轨，对列车的运行方向实行强制性的引导。为了消灭有害空间，适应列车高速运行要求，采用活动心轨道岔(1)活动心轨和尖轨是同时被扳动的；(2)当尖轨开通某一方向时，活动心轨的辙叉心轨就与开通方向一致的翼轨密贴，而与另一翼轨分开，从而消灭了有害空间，使列车安全通过道岔（3）连接部分组成：两根直轨，两根导曲轨；

作用：连接转辙器和辙叉器及护轨部分，使之成为一组完整道岔。一般在图纸上，都采用中心线形式表示道岔

道岔号数道岔因其辙叉角的大小不同，有不同的道岔号（N）

道岔号数代表了辙叉角（α）的余切值，也就是辙叉心部分直角三角形两条直角边FE和AE的比值，即N=ctgα=FE/AE

α越小，则N越大，导曲线半径越大，道岔全长越长，列车过道岔平稳且速度高；α越大，则相反。所以采用大号道岔对于列车运行是有利的。不过，道岔号数越大，道岔越长，造价就越高，占地也就越多我国铁路主要使用的道岔：30号道岔侧向通过速度80~140KM/H18号道岔侧向通过速度50~80KM/H12号道岔侧向通过速度50KM/H；车站侧向接发客车中间站侧向接发货车9号道岔侧向接发货车其他类型道岔除了单开道岔，还有双开道岔、三开道岔以及交分道岔

双开道岔为Y形，即与道岔相衔接的两股道向两侧分岔。

三开道岔如同Ψ形，同时衔接三股道，由两组转辙机械操纵两套尖轨。复式交分道岔像X形，实际上相当于四组单开道岔和一副菱形交叉的组合。菱形交叉

它由两组锐角辙叉和两组钝角辙叉组成，但没有转辙器，所以股道之间不能转线。

渡线：使列车能从一条线路转入到另一条线路二、轨道的类型由于每一条铁路线运行的列车，其重量、列车密度和运行速度都不尽相同，因此，轨道强度也不同。

轨道强度与各部分的材质、强度和数量因素有关。

目前，我国铁路有砟轨道共分成五个等级，即：特重型、重型、次重型、中型、轻型。

有砟轨道类型条件项目单位特重型重型次重型中型轻型运营条件年通过总

重密度Mt/km>5025-5015-2515-8<8最高行车速度km/h≥140≥12012010080轨

道

结

构钢轨kg/m75|6060505050|43轨枕根数预应力混

凝土枕根/kmIII型1680-17201840II1680IIIII1680-1760II1600-1680II1520-1640木枕-18401840-17601680-17601600-1680道床厚度非渗水土路基面层cm3030252020垫层2020202015岩石、渗

水土路基3535303025长枕埋入式板式弹性支撑块式无砟轨道结论1、确定轨道类型的因素是运营条件2、不同类型的轨道其结构不同轨枕三、无缝线路将每根50或100m长的钢轨联结成轨道，很显然每隔50或100m就会有一个接头。接头之间还有一道轨缝，大约为6mm1、无缝线路普通无缝：无缝线路也叫长钢轨线路。

就是把若干根标准长度的

钢轨经焊接成为1000～2000m

而铺设的铁路线路跨区间无缝：移动焊轨车把标准长度钢轨焊接成长达几百公里的跨区间超长无缝线路

与普通线路相比，无缝线路在其长钢轨段内消灭了轨缝，消除了车轮对钢轨接头的冲击，使列车运行平稳，延长了线路设备和机车车辆的使用寿命，减少了线路养护维修工作量，并能适应高速行车的要求，是轨道现代化的发展方向无缝线路在20世纪30年代开始出现，50年代以后逐步得到推广。我国自1958年开始铺设，经过几十年的运营实践，在设计、施工和养护维修方面积累了不少经验。至2005年底，无缝线路长度已达4万km，占正线轨道里程的50%如何克服长钢轨因轨温变化而产生的温度力？温度变化时,钢轨不能自由伸缩，只能在钢轨内部产生应力，这个力是由轨温变化引起的，叫做温度力，它均匀的作用在钢轨的全长上在铁路线上采用强大的线路阻力来锁定轨道，限制了钢轨的自由伸缩。实验表明，直径24mm的高强螺栓，六孔夹板接头可提供40至60吨的纵向阻力锁定钢轨时必须正确、合理地选定锁定轨温，以保证无缝线路钢轨冬天不被拉断，夏天不致胀轨跑道式中F——温度力

S——钢轨断面积，可看作定值

所以温度力只和轨温变化△t有关。

就北京地区来说，最高轨温为摄氏62.6℃，最低轨温为零下22℃度，中间轨温为19.9℃。根据无缝线路强度和稳定性计算得出的结果，北京地区最佳锁定轨温为24℃，实际允许锁定轨温为19℃-29℃。2、新型轨下基础主要指：宽混凝土轨枕(又称轨枕板)和整体道床。(1)轨

枕

板——轨枕板与普通轨枕一样长，宽度却大一倍。密铺时，相邻板块之间的缝隙只有约18mm，几乎把道床顶面全部覆盖住

(2)整体道床——碎石加水泥浆或用钢筋加混凝土直接在路基面上筑成坚固的轨道基础，用以代替碎石道床。适合高速运行

四、轨道上两股钢轨的相互位置为了确保行车安全，轨道除了应具有合理的组成外，还应保持两股钢轨的规定距离和轨顶面的相对水平位置。1、直线部分的轨距和水平

轨距——两股钢轨轨头顶面下16mm范围内两钢轨作用边之间的最小距离。国际标准轨距——1435mm

宽轨距——1520、1524、1676mm（俄罗斯、乌克兰）

窄轨距——1000、1067mm等