高速铁路轨道结构

1高速铁路轨道

主讲：杨阳当前第1页\共有125页\编于星期三\13点当前第2页\共有125页\编于星期三\13点静力强度当前第3页\共有125页\编于星期三\13点当前第4页\共有125页\编于星期三\13点飞燕，重点是“硬床”、“两头翘”，锻炼腰背臀部肌肉群，脖子和腿部往两头翘，腰部肌肉紧张，一手（如右手）握拳、拇指向上——就好像表扬前面站着的一个人，另一只手自然置于后背腰上当前第5页\共有125页\编于星期三\13点荷载hèzài当前第6页\共有125页\编于星期三\13点（一）稳定的轨道结构当前第7页\共有125页\编于星期三\13点1.结构不平顺

2.附加不平顺

3.动态不平顺轨道的不平顺（结构）：当前第8页\共有125页\编于星期三\13点当前第9页\共有125页\编于星期三\13点结构不平顺

附加不平顺

动态不平顺

焊接凹凸不平钢轨表面不均匀磨耗钢轨垂向弯曲轨面伤损列车运行中产生的不平顺钢轨弹性垫层破损轨道铺设不平顺钢轨踏面剥离掉块当前第10页\共有125页\编于星期三\13点（二）平顺的表面运行当前第11页\共有125页\编于星期三\13点弹力-弹性当前第12页\共有125页\编于星期三\13点轨道弹性从两方面解释轨道结构弹性良好的含义？答：一、吸振二、沿轨道纵向弹性的均匀性。当前第13页\共有125页\编于星期三\13点（三）良好的轨道弹性当前第14页\共有125页\编于星期三\13点四、可靠的轨道部件房屋建造图房屋结构图倒塌高铁结构图高铁倒塌当前第15页\共有125页\编于星期三\13点养护当前第16页\共有125页\编于星期三\13点五、便利的养护维护1.养护维修方便2.天窗维修制度3.轨道平顺性4.长、短波不平顺当前第17页\共有125页\编于星期三\13点

1.养护维修方便当前第18页\共有125页\编于星期三\13点当前第19页\共有125页\编于星期三\13点2.天窗维修制度天窗（铁路术语）：为了保证高铁安全运营的设备检修时间。天窗时间：24：00-6：00当前第20页\共有125页\编于星期三\13点第一类是轨道的不平整分类：当前第21页\共有125页\编于星期三\13点第二类是钢轨本身的伤损：当前第22页\共有125页\编于星期三\13点如何检查和维修？当前第23页\共有125页\编于星期三\13点钢轨打磨车当前第24页\共有125页\编于星期三\13点换轨车当前第25页\共有125页\编于星期三\13点清筛车当前第26页\共有125页\编于星期三\13点钢轨探伤车（超声波探伤）当前第27页\共有125页\编于星期三\13点高精度测量车当前第28页\共有125页\编于星期三\13点轨道车当前第29页\共有125页\编于星期三\13点多功能作业车当前第30页\共有125页\编于星期三\13点4.长短波的不平顺性知识点：长短波共振当前第31页\共有125页\编于星期三\13点上节知识点回顾：高速铁路对轨道的要求：1.稳定的轨道结构2.平顺的表面运行3.良好的轨道弹性4.长短波的不平顺性5.便利的养护维修当前第32页\共有125页\编于星期三\13点二、高速铁路轨道结构轨道类型：有砟轨道无砟轨道当前第33页\共有125页\编于星期三\13点对比优缺点当前第34页\共有125页\编于星期三\13点无砟轨道长枕埋入式无砟轨道双块式无砟轨道板式无砟轨道当前第35页\共有125页\编于星期三\13点轨道组成：钢轨道岔扣件轨下基础当前第36页\共有125页\编于星期三\13点道岔当前第37页\共有125页\编于星期三\13点CA砂浆配方干粉料乳化沥青水引气剂消泡剂

105949416.471.186.24单位：公斤/方当前第38页\共有125页\编于星期三\13点哪些搭配有害？1.鸡蛋和豆奶一起吃的话，就会影响到营养的吸收2.哈密瓜和香蕉一起吃的话，会导致肾衰3.河虾和番茄一起吃的话，会导致食物中毒当前第39页\共有125页\编于星期三\13点上节知识点回顾：轨道组成：钢轨、道岔、扣件、轨下基础什么是天窗？为了保证高铁安全运营的设备检修时间。无砟轨道都有哪三种类型？长枕埋入式、双块式、板式无砟轨道当前第40页\共有125页\编于星期三\13点无砟轨道：钢轨含铁90%多当前第41页\共有125页\编于星期三\13点铁的历史：

早在古埃及4000年前的第五王朝至第六王朝的金字塔所藏的宗教经文中，就记述了当时太阳神等重要神像的宝座是用铁制成的。铁在当时被认为是带有神秘性的的最珍贵的金属，埃及人干脆把铁叫做“天石"。在古希腊文中，“星”与“铁”是同一个词。当前第42页\共有125页\编于星期三\13点

我国最早人工冶炼的铁是在春秋战国之交时期出现的，距离今大约2500年。19世纪钢出现了当前第43页\共有125页\编于星期三\13点将力传递给轨枕LL/2ABDCO当前第44页\共有125页\编于星期三\13点淬

cuì

把烧红了的铸件往水或油或其他液体里一浸立刻取出来，用以提高合金的硬度和强度当前第45页\共有125页\编于星期三\13点高速铁路采用的钢轨：非淬火轨当前第46页\共有125页\编于星期三\13点高速铁路钢轨折损有哪些？内部夹杂、缺陷所引起的疲劳折损。提高纯净度、提高可靠性。当前第47页\共有125页\编于星期三\13点哪些东西没有杂质？没有当前第48页\共有125页\编于星期三\13点化妆品中的杂质化妆品引起中毒的真正元凶是汞、铅、砷等重金属类。汞超标对人体的危害：1、会导致色素脱失；2、皮肤刺激；3、造成的皮肤损伤；4、造成体内的蓄积，从而引起肌体各种不良反应，最主要的就是中枢神经系统，如失眠乏力，记忆力不好，特别是情绪的变化是非常明显的。铅对人体的危害除了对皮肤有影响外的，还会造成神经衰弱的表现，另外吸收以后，消化系统也会有一些症状，比如说便秘，食欲不不振，厉害的话，肝功能可能有损害。“黑客”八：香料很多人都喜欢化妆品芳香的味道，其实香料也是伤害皮肤的元凶，可能造成光敏感、接触性皮炎等健康问题。当前第49页\共有125页\编于星期三\13点50（一）高速铁路对钢轨的要求钢轨在极其复杂的受力条件下工作，钢轨的状态又直接影响行车安全和平稳，因此，对钢轨提出以下要求：(1)具有较高的强度和承载能力，在车辆荷载及其他荷载作用下，不会发生伤损和破坏；(2)具有良好的抗磨耗性能，在车辆荷载长期作用下，能保持良好的断面形状，维持轮轨良好的接触状态；(3)具有良好的韧性，适应较高的动力作用，获得较长的疲劳寿命；(4)具有良好的焊接性能，以便采用无缝线路；(5)具有良好的道岔及加工性能，以获得良好的道岔质量；(6)化学成分便于热处理，以提高钢轨的强韧性；(7)严格的尺寸公差及高平直度，保持轨道结构高精度和平顺性。三、钢轨当前第50页\共有125页\编于星期三\13点有害元素？PSALHO当前第51页\共有125页\编于星期三\13点钢中有害元素？（1）碳；含碳量越高，刚的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差．（2）硫；是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性．（3）磷；能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性．在优质钢中，硫和磷要严格控制．但从另方面看，在低碳钢中含有较高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的．当前第52页\共有125页\编于星期三\13点53（二）钢轨品种和性能我国高速铁路相关标准规定，200km/h及以上高速客运专线铁路应选用U71MnG钢轨，200~250km/h高速客货混运铁路应选用U75VG钢轨。其中U代表钢轨；75代表化学成分中碳平均含量为0.75%；V代表钒元素；Mn代表锰元素；G代表高速铁路（2011年前为K，代表客运专线）。U71MnG和U75VG钢轨的化学成分及力学性能分别见表3-1和表3-2所示。当前第53页\共有125页\编于星期三\13点54当前第54页\共有125页\编于星期三\13点55（三）钢轨定尺1.定尺长度钢轨定尺长度对轨道的平顺性有直接影响。作为现代化铁路的标志之一，无缝线路是实现轨道平顺性的重要措施。尽管现代焊接技术取得重大进展，但焊接接头仍是轨道的薄弱环节，增加钢轨定尺长度、减少焊接接头数量是高速铁路钢轨发展的必然趋势。目前，日本(NSC、NKK工厂)出厂钢轨定尺长度为50m，法国(哈亚士)为80m，德国(蒂森)、奥地利(奥钢联)为60m和120m。

当前第55页\共有125页\编于星期三\13点轨顶面当前第56页\共有125页\编于星期三\13点中国高速铁路组成之

扣件当前第57页\共有125页\编于星期三\13点钢轨扣件就是轨道上用以联结钢轨和轨枕(或其他类型轨下基础）的零件，又称中间联结零件。其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距和阻止钢轨相对于轨枕的纵横向移动。对扣件有哪些要求？扣件应能长期、有效地保持钢轨与轨枕的可靠联结，并能在动力作用下充分发挥其缓冲减震性能，延缓轨道残余变形积累。因此要求其应具有足够的强度、耐久性和一定的弹性，还应构造简单，便于安装及拆卸。此外，对预应力混凝土轨枕来讲，扣件还应具有足够的扣压力和轨距、水平调整量。当前第58页\共有125页\编于星期三\13点当前第59页\共有125页\编于星期三\13点当前第60页\共有125页\编于星期三\13点当前第61页\共有125页\编于星期三\13点扣件的分类木枕扣件木枕轨道上用于联结钢轨和木枕的联结零件.混凝土枕扣件混凝土枕轨道上用于联结钢轨和混凝土轨枕的联结零件。当前第62页\共有125页\编于星期三\13点当前第63页\共有125页\编于星期三\13点当前第64页\共有125页\编于星期三\13点当前第65页\共有125页\编于星期三\13点当前第66页\共有125页\编于星期三\13点扣板式扣件是由扣板、螺纹道钉、弹簧垫圈、铁座及缓冲垫板组成，螺纹道钉用硫磺水泥砂浆锚固在混凝土轨枕承轨台的预留孔中，然后利用螺栓将扣板扣紧。当前第67页\共有125页\编于星期三\13点弹条扣件有弹条Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。弹条Ⅰ型由ω弹条、螺旋道钉、轨距挡板及橡胶垫组成。它的扣压力不足，弹程偏小。弹条Ⅱ型的外形与弹条Ⅰ型相同，弹程不小于10mm。扣压力较弹条Ⅰ型有所提升。弹条Ⅲ型为无挡肩扣件，适合于重大运量、高密度的运输条件，它具有扣压力大，弹性好等优点，特别是取消了混凝土挡肩，消除了轨底在横向力作用下发生横位移的可能性。当前第68页\共有125页\编于星期三\13点弹条Ⅰ型当前第69页\共有125页\编于星期三\13点弹条Ⅱ型当前第70页\共有125页\编于星期三\13点弹条Ⅲ型当前第71页\共有125页\编于星期三\13点钢轨扣件性能特点抗断优——全钢冷压国标连接扣件结构先进，全钢板冷压成型，强度及韧性超过国家标准及国际标准，彻底消除了铸铁老扣件因扣件断裂导致脚手架坍塌的事故隐患。抗滑优——面贴合面积大保证了钢管与扣件呈面贴合状态，且贴合面积最大，克服了老扣件与钢管呈点或线贴合，消除了钢管滑脱的隐患，从而保证和提高了脚手架的整体力学性能与安全性能。抗脱强——新型连接保证了在钢管变异的情况下，扣件始终能垂直正确牢固固定，消除了钢管滑脱的可能。抗锈强——盾化处理整件经过钝化及镀锌双重防锈蚀处理，其抗锈蚀能力大为提高，寿命远远超过老扣件。快速轻便——结构优化扣件轻便、漂亮、舒适，装卸速度增快，劳动强度降低。当前第72页\共有125页\编于星期三\13点国外无砟轨道扣件日本直结4K型扣件直结8K型扣件德国Vossloh300KruppECFPandrolFastclip当前第73页\共有125页\编于星期三\13点Vossloh300

当前第74页\共有125页\编于星期三\13点当前第75页\共有125页\编于星期三\13点PandrolFastclip

当前第76页\共有125页\编于星期三\13点当前第77页\共有125页\编于星期三\13点我国自主研发的高速铁路扣件类型1弹条Ⅳ型Ⅴ型扣件2WJ-7型扣件3WJ-8型扣件当前第78页\共有125页\编于星期三\13点Ⅴ型扣件当前第79页\共有125页\编于星期三\13点WJ-7型扣件当前第80页\共有125页\编于星期三\13点WJ-8型扣件当前第81页\共有125页\编于星期三\13点822、弹条V型扣件弹条V型扣件为螺栓扣件，用于有砟轨道有挡肩混凝土轨枕。由螺旋道钉、平垫圈、弹条、轨距挡板、轨下垫板和预埋套管组成，此外为了钢轨高度调整的需要，还包括调高垫板。如图所示。

当前第82页\共有125页\编于星期三\13点83弹条分两种，即一般地段使用的W2型弹条和小阻力地段用X3型弹条，此外，作为备件的弹条I型扣件A型弹条可能用于钢轨接头处。轨下垫板分一般地段使用的橡胶垫板RP5和小阻力地段用的复合垫板CRP5两种。弹条应安装到位，弹条中部前端下颚刚好与钢轨接触为准，两者的间隙不大于0.5mm，如图所示。在钢轨接头处，当在小号码轨距挡板上安装W2型弹条或X3型弹条有困难时，应安装弹条I型扣件A型弹条。

如遇到钢轨高低和水平有少量不平顺时，可考虑放入调高垫板，放入的调高垫板总厚度不得大于10mm，数量不得超过两块。当前第83页\共有125页\编于星期三\13点843、FC型扣件FC型扣件为无螺栓扣件，用于有砟轨道的无挡肩混凝土轨枕。每套扣件由两件弹条（带绝缘帽）、两件预埋底座、两件绝缘轨距挡板和一件橡胶垫板组成，如图所示。当前第84页\共有125页\编于星期三\13点85弹条分FC1504型、FC1502型、FC1306型三种。其中，FC1504型和FC1306型弹条分别配用8494和12133型绝缘帽，且出厂时已将绝缘帽装配在相应的弹条上，FC1502型弹条不安装绝缘帽。一般地段安装FC1504型弹条，钢轨绝缘接头处安装FC1502型弹条，小纵向阻力地段安装FC1306型弹条。弹条应保持足够扣压力且安装到位，弹条就位如图3-12所示。使用该扣件不得进行调高作业。当前第85页\共有125页\编于星期三\13点无砟轨道对扣件的要求扣件是轨道结构的重要组成部件，为保证行车绝对安全和旅客乘坐的舒适性，要求钢轨扣件具有足够的扣压力，良好的绝缘性能、较低的刚度；要求少维修、各节点刚度一致等，因此，扣件技术是无砟轨道结构关键技术，做好钢轨扣件设计，是高速铁路轨道设计的重点。扣件不仅要有足够的强度和扣压力，还应具有良好的弹性和一定的调整能力等。扣件类型不同，使用范围也不同，设计中应根据扣件的性能参数、设计原则和上述选型设计要求，合理选用不同类型的扣件，才能充分发挥扣件的性能，达到经济合理、安全运营的目的。当前第86页\共有125页\编于星期三\13点

祝愿我国高速铁路事业更加蓬勃发展，所有铁路学子的前途更加光明美好，广大铁路职工的生活更加幸福美满！当前第87页\共有125页\编于星期三\13点谢谢！当前第88页\共有125页\编于星期三\13点上节知识点回顾：轨道组成：什么是天窗？无砟轨道都有哪三种类型？4.钢轨中有害元素有哪些？5.U71MnG什么意思？6.扣件有哪两类？写出一款你喜欢的扣件名称？当前第89页\共有125页\编于星期三\13点高速铁路道岔当前第90页\共有125页\编于星期三\13点1.道岔道岔：机车车辆从一条线路转向另一条线路的轨道连接设备。当前第91页\共有125页\编于星期三\13点看视频回答以下问题？1.什么是道岔？2.道岔的缺点有哪些？3.道岔的种类有哪些？4.采用什么轨道可以消灭？当前第92页\共有125页\编于星期三\13点内容引入1）道岔基础知识复习当前第93页\共有125页\编于星期三\13点内容引入2）问题：观察下列道岔与上述道岔有什么区别？当前第94页\共有125页\编于星期三\13点2、客专线道岔构造当前第95页\共有125页\编于星期三\13点1、尖轨跟端设置长大间隔铁和限位器2、尖轨材质与区间线路钢轨相同，轨头表面不淬火。尖轨跟端锻压成中国标准60kg/m钢轨断面，并进行1:40的扭转，过渡段和成型段长度分别为150mm和450mm。2.1转辙器部分当前第96页\共有125页\编于星期三\13点3、尖轨防跳：密贴尖轨与基本轨下颚配合防跳；采用防跳顶贴，防跳限位装置。2.1转辙器部分当前第97页\共有125页\编于星期三\13点4、弹性扣压采用瑞士施维格公司开发的“几”型弹性夹扣压基本轨，在部分滑床板上安装了该公司配套的辊轮系统。滑床台采用减摩涂层。18号道岔辊轮滑床板2.1转辙器部分当前第98页\共有125页\编于星期三\13点5、滑床台减磨2.1转辙器部分当前第99页\共有125页\编于星期三\13点5、滑床台减磨2.1转辙器部分当前第100页\共有125页\编于星期三\13点6、尖轨降低值2.1转辙器部分当前第101页\共有125页\编于星期三\13点翼轨跟端结构采用大间隔铁，并与心轨和翼轨胶接。2.2可动心轨辙叉部分当前第102页\共有125页\编于星期三\13点2.2可动心轨辙叉部分当前第103页\共有125页\编于星期三\13点导曲线支距是指外直股工作边按垂直方向量到导曲线外股工作边的距离。支距点以导曲线起点在直股工作边的投影点开始，按2m横距设一个支距点进行排列。3、导曲线及辙叉支距当前第104页\共有125页\编于星期三\13点4道岔转换设备当前第105页\共有125页\编于星期三\13点4道岔转换设备当前第106页\共有125页\编于星期三\13点高速铁路应满足的基本要求和条件？1.强度和稳定性2.可操作性、经济性、当前第107页\共有125页\编于星期三\13点冲击角当前第108页\共有125页\编于星期三\13点109（一）道床功用道床是轨道框架的基础，它主要有五大功用：1.分压作用：将轨枕下的作用分散并传于路基、使路基面的应力均匀并小于其容许强度；2.约束轨道框架：提供道床阻力以及约束轨道框架，保持轨道的方向、高低等几何行位；3.增弹减震：提供轨道所需要的弹性和阻尼，衰减列车通过时产生的振动，避免过大的动作用力传到路基等下部结构；4.排水：道床所使用的透水性材料，可提供良好的排水性能，对减轻轨道冻害及提高路基的承载能力有着重要的作用；5.方便维修养护：轨道在行车中产生的不平顺及方向不良可以通过捣固枕下碎石道床中的石砟加以整治。五、道床当前第109页\共有125页\编于星期三\13点110（二）碎石道床横断面道床是轨道结构的重要组成部分。散粒体道床不仅要承受轨枕传递的各种力的作用，保持轨道结构的稳定性，而且要便于进行养护。对高速铁路而言，散粒体道床的这些作用显得尤为重要。下图分别为我国高速铁路双线及单线路段的线路横断面。高速铁路双线有砟轨道道床断面（单位：m）

当前第110页\共有125页\编于星期三\13点111高速铁路单线有砟轨道道床断面（单位：m）

根据《高速铁路设计规范（试行）》（TB10621-2009）要求，道床设计应符合下列规定：1.应采用特级碎石道砟，道砟的物理力学性能应符合有关规定。道砟上道前应进行清洗，清洁度应满足有关要求。2.道床顶面应低于轨枕承轨面不应小于40mm，且不应高于轨枕中部顶面。当前第111页\共有125页\编于星期三\13点1123.路基地段单线道床顶面宽度3.6m，道床厚度0.35m，道床边坡1:1.75，砟肩堆高0.15m。双线道床顶面宽度应分别按单线设计。石质路堑地段应采用弹性轨枕或铺设砟下弹性垫层。4.桥上道床标准应与路基地段相同，应采用弹性轨枕或铺设砟下弹性垫层。砟肩至挡砟墙之间以道砟填平。5.隧道内道床标准应与路基地段相同，应采用弹性轨枕或铺设砟下弹性垫层。砟肩至边墙（或高侧水沟）间以道砟填平。6.线路开通前，道床密度不应小于1.75g/cm3，轨枕支承刚度不应小于120kN/mm，纵向阻力不应小于14kN/枕，横向阻力不应小于12kN/枕。

当前第112页\共有125页\编于星期三\13点113（三）特级道砟相关技术及要求

特级道砟岩石材质的抗磨耗、冲击、压碎性能较一级道砟强、碎石的外观更致密，晶体之间的粘结更牢固，不容易破碎和粉化，其正常使用寿命较一级道砟长，能保持线路长期持续的稳定性。特级道砟一般由玄武岩、辉绿岩、花岗岩、闪长岩、片麻岩等火成岩和变质岩矿山岩石生产加工，沉积岩岩石资源生产情况较少。道砟的颜色一般为深色，浅色特级道砟较少。

特级道砟粒径级配

当前第113页\共有125页\编于星期三\13点114

特级道砟性能参数指标

当前第114页\共有125页\编于星期三\13点1154.道床变形道床变形是轨道变形的主要因素，轨道变形是轨道破坏的主要形式之一。轨道变形分永久变形和弹性变形，一定的弹性变形能起到缓冲列车对轨道的动力作用，而永久变形是随着列车荷载的重复次数增加而逐渐积累的，不均匀的永久变形引起轨道的不平顺，增加了轨道列车的动力作用，尤其是在速度高的时候，动力作用会增大。轨道变形的主要表现是道床永久变形—下沉，占轨道总下沉的90%以上。道床下沉有一定的规律，当道床新铺或清筛后，随着列车的通过，道床的下沉可分为急剧下沉和后期缓慢下沉两个阶段。当前第115页\共有125页\编于星期三\13点116急剧下沉是道床的密实阶段，在列车荷载的作用下，道砟被压实，孔隙率减小，或一些道床棱角被磨碎，使道床纵、横断面发生变化，轨道产生不平顺。该阶段轨道的下沉量和持续时间与道砟材质、粒径、级配、捣固和道砟的密实作业、轴重、速度等有关系，一般数百万吨通过总重之内可以完成道床的密实阶段。在新建高速铁路一次铺成无缝线路时，要采用道砟分层铺设、分层捣固、动力稳定的作业方式，一次稳定下沉总量达8~10mm，相当于通过10万t的运量，以减少日后的不均匀下沉。后期缓慢下沉阶段是道床的正常工作阶段，这时道床仍有少量下沉，下沉量与运量之间有直接关系。