第一章轨道结构

第一章轨道结构第1页，课件共20页，创作于2023年2月轨道结构是列车行驶的基础，能引导列车运行，直接承受车轮的动压力，并传到路基上。目前使用的轨道结构有传统的有碴轨道和无碴的新型轨道结构。轨道是铁路线路的组成部分，这里所指的轨道包括钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备和道岔等。作为一个整体性工程结构，轨道铺设在路基之上，起着列车运行的导向作用，直接承受机车车辆及其荷载的巨大压力。在列车运行的动力作用下，它的各个组成部分必须具有足够的强度和稳定性，保证列车按照规定的最高速度，安全、平稳和不间断地运行。

概述第2页，课件共20页，创作于2023年2月钢轨用于引导机车车辆的车轮前进，承受车轮的巨大压力，并传递到轨枕上。钢轨必须为车轮提供连续，平顺和阻力最小的滚到曲面。钢轨的作用是直接承受车轮传递的列车及其荷载的重量，并引导列车的运行方向。上部列车巨大的压力首先就落在钢轨的双肩上，钢轨必须具备足够的强度、稳定性和耐磨性。钢轨的类型和强度以kg/m来表示(一般以取整后的每米钢轨质量来分类)。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。我国目前使用的钢轨标准有75、60、50、43、38kg/m。60、50kg/m钢轨是目前我国铁路的主型钢轨，正线铁路和新建城市轨道大都采用60kg/m钢轨。图为钢轨的断面形状。钢轨从理论上讲，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只有12.5m和25m两种。不过，可采取在施工现场把标准长度钢轨焊接成长钢轨和“无缝”钢轨的方法，减少接头，使线路更加平顺。第3页，课件共20页，创作于2023年2月第4页，课件共20页，创作于2023年2月接头轨道上钢轨和钢轨之间用夹板和螺栓连接，称为钢轨接头。接头处的轮轨动力很大，接头时轨道结构的薄弱环节。轨缝普通线路上的钢轨与钢轨之间留有一定的缝隙，称为轨缝。每节钢轨之间通过夹板和接头螺栓将其连接起来。为适应钢轨热胀冷缩的需要及便于更换钢轨，在铺轨施工时需要在街头处预留轨缝。预留轨缝的条件：（1）当轨温达到当地最高轨道温度时，轨缝应大于或等于零，使轨端不受挤压力，以防止温度压力太大而胀轨跑到。钢轨轨缝及设置（2）当轨温达到当地最低轨道温度时，轨缝应小于或等于构造轨缝，使接头螺栓不受剪力，以防止接头螺栓拉弯或者拉断。（构造轨缝是指受钢轨，接头夹板和螺栓尺寸限制，在构造上能实现的轨端最大的缝隙值）。第5页，课件共20页，创作于2023年2月预留轨缝的计算公式第6页，课件共20页，创作于2023年2月钢轨伤损的主要形式及其防治措施

钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生裂纹、折断、磨耗及其他影响和限制钢轨使用性能的病害。在复杂的运营条件下钢轨的伤损是不可避免的。伤损的原因很复杂，既有钢轨生产当中产生的缺陷，又有运输、铺设和使用过程的问题。钢轨损伤一直是铁路运输中的一个关键问题,损伤类型主要是钢轨压溃、侧磨、波磨和剥离,占钢轨损伤量的80%以上。探讨了这几种钢轨的损伤形式,认为钢轨损伤加剧主要是因为轮轨之间表面摩擦力的增加所致;提高钢轨材质是预防钢轨损伤的最主要方法。其他的钢轨伤损形式还有剥离、掉块、擦伤、轨头（轨腰、轨底）裂纹、锈蚀、焊接接头伤损等。钢轨的各种伤损状态和程度，主要取决于钢轨强度、材质、运营条件、线路条件及轨道类型等，原因错综复杂，且互为因果。对线路的管理工作者来说，做好钢轨伤损类型和原因的调查、统计分析，对减少钢轨伤损是十分必要的。第7页，课件共20页，创作于2023年2月轨枕轨枕既要支承钢轨，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，硬了不行，软了也不行。列车经过时，它可以适当变形以缓冲压力，但列车过后还得尽可能恢复原状轨枕按照其制造材料的不同分为木枕，混凝土枕和钢枕。从用途上看，有普枕、桥枕和岔枕；从构造和铺设上看，有横向轨枕、纵向轨枕、短枕和框架式轨枕。木枕即为木制轨枕，主要优点是弹性好，便于加工，运输和维修；有较好的电绝缘性能，并且可缓和列车的动力冲击。与钢轨的链接较简单。木枕缺点是容易腐朽、磨损、开裂、使用寿命短。混凝土枕全称是预应力钢筋混凝土轨枕。它的优点是重量大、稳定性好，有利于无缝线路的稳定性；材源较多，能保证轨枕的尺寸，提高了轨道的稳定性、平顺性，且不易受环境的影响，使用寿命长；扣件易于更换；设计、铺设的空间大，制造相对简单，可以满足铁路高速、大运量的要求。混凝土枕的缺点是弹性差、绝缘性能低，更换更困难。当列车通过不平顺的混凝土枕时，轨道的附加动力增大。目前我国使用的普通混凝土枕分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。由于Ⅱ、Ⅲ型枕的适用条件不同，铁路在新线建设和旧线改造，大维修中根据不同等级要求合理的分级使用。Ⅲ型枕主要用于重载、提速的铁路线路，如京沪、京广主要干线。Ⅱ型枕主要用于一般铁路等。第8页，课件共20页，创作于2023年2月联接零件1.

接头夹板夹板需要承受弯矩，传递纵向力，阻止钢轨的伸缩。因此要求有一定的垂直和水平的刚度。我国采用最普遍的夹板的类型为斜坡支承双头对称性夹板，简称双头式夹板。钢轨接头联接零件作用是保持轨线的连续性，并传递和承受弯矩和横向力，还要满足钢轨伸缩的要求。2.接头螺栓、螺母和弹簧垫圈

第9页，课件共20页，创作于2023年2月第10页，课件共20页，创作于2023年2月木枕扣件主要有分开式和混合式两种。

1.分开式扣件钢轨与轨枕联接零件钢轨和轨枕之间的联结是通过中间联结零件实现的。中间联结零件叫做扣件。分别由钢轨，垫板，枕木联结起来，又称“K”式扣件。第11页，课件共20页，创作于2023年2月2.混合式扣件

混合式扣件是我国铁路木枕轨道中应用最广泛的一种。主要是由道钉和五孔双肩铁垫板组成。第12页，课件共20页，创作于2023年2月混凝土枕扣件混凝土扣件应具备的性能：1.足够的扣压力。2.适当的弹性。3.具有一定的轨距和水平调整量。4.要具有一定的绝缘性能。第13页，课件共20页，创作于2023年2月1I型弹条扣件

I型弹条扣件主要是W型弹条、螺旋道钉、轨距挡板、挡板座和弹性橡胶垫板组成。弹性较高，扣压力损失较少，能较好的保持轨道集合形状。第14页，课件共20页，创作于2023年2月2扣板式扣件扣板式扣件主要是由扣板、螺母、平垫圈、橡胶垫板、垫片、衬垫螺纹道钉、弹簧垫圈、铁座和绝缘缓冲垫板组成。扣件零件简单，轨距调整方便。但是弹性扣压力较低，容易产生松动。第15页，课件共20页，创作于2023年2月有碴轨道道床道床的功能道床是轨道的重要组成部分，是轨道框架的基础，主要功能是：

1承受来自轨枕的压力并均匀地传递到路基面上。

2提供轨道的纵向阻力，保持轨道稳定。

3提供轨道弹性，起到缓冲、减震降噪的作用。

4提供良好的排水性能，以提高路基的承载能力，减少基床病害。

5便于轨道养护作业，校正线路的平纵端面。第16页，课件共20页，创作于2023年2月道床材料的要求道碴应具备的性能：质地坚韧，有弹性，不易压碎和捣碎；排水性好，吸水性差；不易风化和被风吹动或被水冲走等。我国主要铁路干线上基本使用碎石道碴。

碎石道碴的技术条件（1）道碴分级碎石道碴可以根据性能及参数分为一级、二级和特级道碴。（2）道碴级配碎石道碴属于散粒体，其级配是指道碴中颗粒的分布。道碴粒径的级配对道床的物理学性能，养护工作量有重要影响。（3）道碴颗粒形状及清洁度针状颗粒：长度大于该颗粒平均粒径1.8倍的颗粒。片状颗粒：厚度小于该颗粒平均粒径0.6倍的颗粒。针状指数和片状指数均布能超过50%。道碴的形状和表面状态对道床的性能有重要的影响。第17页，课件共20页，创作于2023年2月道床断面

道床断面主要包括道床厚度、顶面宽度和边坡坡度三个主要特征。

1道床厚度道床厚度是指直线上钢轨或曲线上内轨中轴线下轨枕至路基顶面的距离。与道床的厚度主要相关的因素有：道床弹性，道床的脏污增长率，垫碴曾的承载能力，路基的承载能力。

2道床顶面宽度道床宽处轨枕两端的部分称为道床肩宽。道床顶面宽度和轨枕长度和道床肩宽相关。

3道床边坡坡度道床边坡的稳定取决于道碴材料的内摩擦角和粘聚力，也和道床肩宽有一定联系。

第18页，课件共20页，创作于2023年2月第19页，课件共20页，创作于2023年2月道床的变形

道床作为颗粒体结构，本身具有弹性，塑性，在外部载荷的作用下将产生弹