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

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。铁路有碴轨道一般由钢轨、轨枕、道床、联结零件、防爬设备和道岔等部件组成。任务一：钢轨认知一、钢轨的功用、性能和断面

1.作用①引导机车车辆车轮前进，承受车轮的巨大压力并将该力传递到轨枕或其他支承上。②为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面。③在电气化铁路或自动闭塞区段，钢轨还可兼做轨道电路。2.钢轨的性能车轮作用于钢轨上的力有：垂直力、横向水平力和纵向水平力。钢轨除承受基本弯曲应力外，还有接触应力、残余应力、局部应力和温度应力等，使钢轨产生压缩、伸长、弯曲、扭转、压溃、磨损、断裂等。因此要求钢轨要有足够的强度、韧性和耐磨性能。

钢轨断面3．钢轨断面形状钢轨断面形状为工字形，由轨头、轨腰、轨底三大部份组成。这个看似简单的工字，受力好、省材料，具有最佳抗弯性能。75、60kg/m钢轨的钢轨断面形状（单位：mm）二．钢轨分类钢轨的类型通常以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。为了提高线路的通过能力，我国铁路正逐步淘汰小重量钢轨，主要线路一般铺设60kg/m或75kg/m的重型钢轨。

另外钢轨按厂制钢轨长度的不同可分为：标准轨：12.5m和25m缩短轨：12.5m轨缩短量为40、80、120mm25m轨缩短量为40、80、160mm按材质的不同可分为：碳素轨、合金轨、淬火轨。按强度的不同可分为五级：850、900、1000、1200、1300MPa。按货源可分为：国产轨、进口轨、试验轨。三、预留轨缝及设置为适应钢轨热胀冷缩的需要，在钢轨接头处要预留轨缝。预留轨缝应满足如下的条件：

1．当轨温达到当地最高轨温时，轨缝应大于或等于零，使轨端不受挤压力，以防温度压力太大而胀轨跑道；

2．当轨温达到当地最低轨温时，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拉断。构造轨缝是指受钢轨、接头夹板及螺栓尺寸限制，在构造上能实现的轨端最大缝隙值。

《铁路线路修理规则》规定普通线路预留轨缝计算公式为：式中a0——换轨或调整轨缝时的预留轨缝(mm)；

——钢轨线膨胀系数，

=0.0118(mm/m℃)；

L——钢轨长度(m)；

t0——换轨或调整轨缝时的轨温，

ag——构造轨缝，38kg/m、43kg/m、50kg/m、60kg/m、75kg/m钢轨均采用ag＝18mm。

tz——当地中间轨温(℃)；例题：兰州地区最高轨温为59.1℃，最低轨温为-23.3℃，若铺设25m长的60kg/m钢轨，采用10.9级螺栓，试计算在20℃铺设时的预留轨缝。解：(1)(2)=8.4mm

取a0=8mm℃最高、最低轨温差不大于85℃地区，在按上式计算以后，可根据具体情况将轨缝值减小1～2mm。25m钢轨铺设在当地历史最高、最低轨温差大于100的地区时，应个别设计。铺设12.5m钢轨地段，不受年轨温差限制。25m钢轨地段，更换钢轨或调整轨缝时的轨温限制范围为(tz+30℃)～(tz-30℃)；最高、最低轨温差不大于85℃地区，如将轨缝值减小1～2mm，轨温限制范围相应地降低3℃～7℃。四、钢轨材质、热处理及力学性能为了使钢轨有足够的强度和韧性，及良好的耐磨性和硬度，坚固耐用，除了选用适当的钢轨类型外，在很大程度上还应注重钢轨的材质、生产工艺和热处理等方面的问题。钢轨钢的化学成分：主要为铁(Fe)，其它还含有碳(C)、锰(Mn)、硅(Si)及磷(P)、硫(S)等元素。含碳量高可提高其抗拉强度、硬度和耐磨性；锰可提高钢的强度和韧性；硅使钢轨材质致密；磷、硫都是有害成分五、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。1.轨头核伤

轨头核伤产生的主要原因是轨头内部存在微小裂纹或缺陷，在重复动荷载作用下，钢轨走行面以下的轨头内部出现极为复杂的应力组合，使细小裂纹先是成核，然后向轨头四周发展，直到核伤周围的钢料不足以提供足够的抵抗，钢轨在毫无预兆的情况下猝然折断。轨头核伤防止和减缓轨头核伤的产生和发展，其措施主要有：①

提高钢轨材质，防止出现气孔及夹杂等不良现象；②

改善线路质量，提高弹性和平顺性，减少动力和冲击；③

利用大型超声探伤列车或小型钢轨探伤车对钢轨进行探伤，及早发现核伤，及时治理。2.钢轨磨耗钢轨磨耗主要是指钢轨的侧面磨耗、波浪形磨耗，以及交替侧磨。至于垂直磨耗一般情况下是正常的，它随着轴重和通过总重的增加而增大。轨道几何形位设置不当，会使垂直磨耗速率加快，这是要防止的，可通过调整轨道几何尺寸解决。侧面磨耗。侧面磨耗主要发生在小半径曲线的外股钢轨上，是目前曲线钢轨伤损的主要类型之一。波形磨耗。波形磨耗是钢轨踏面在全长出现周期性高低不平的波浪状磨耗，轨头下额和整个断面保持平直。侧面磨耗列车在曲线上运行时，轮轨的摩擦与滑动是造成外轨侧磨的根本原因。列车通过小半径曲线时，通常会出现轮轨两点接触的情况，这时发生的侧磨最大。改善列车通过曲线的条件，如采用磨耗型车轮踏面，采用径向转向架等会降低侧磨的速率。钢轨侧面磨损减小钢轨侧磨的措施从工务角度来讲，改善钢轨材质，采用耐磨钢轨，加强养护维修，设置合理的轨距、外轨超高及轨底坡，增加线路的弹性，在钢轨侧面适当涂油等，都可收到减小钢轨侧面磨耗的效果。波形磨耗波形磨耗是钢轨踏面在全长出现周期性高低不平的波浪状磨耗，轨头下额和整个断面保持平直。按其波长分为短波（或称波纹型磨耗）和长波（或称波浪型磨耗）两种。波纹型磨耗为波长约50～100mm，波幅0.1~0.4mm的周期性不平顺；波浪型磨耗为波长100mm以上，3000mm以下，波辐2mm以内的周期性不平顺。目前国内外的打磨手段主要依靠大型钢轨打磨列车和小型钢轨打磨机具。钢轨波磨直线上两股钢轨交替不均匀侧磨

侧磨是重载快速条件下出现的一种新病害，它使直线轨道平顺性指标恶化，导致某些机车车辆运行过程剧烈摇晃，基本特征是不均匀波形呈等间距，左右交替，磨耗波连续成群，磨耗量由小变大，再由大变小，在一股钢轨内侧形成一个连续的半波，其波长范围基本固定。整治，侧磨量大于8mm且添乘机车严重晃车的地段要及时调边进行起道整修，侧磨量小于8mm的要注意控制。钢轨头部磨耗重伤标准钢轨(kg/m)垂直磨耗(mm)侧面磨耗(mm)160km/h≥ν>140km/h正线140km/h≥ν>120km/h正线ν≤120km/h正线到发线及其他站线160km/h≥ν>140km/h正线140km/h≥ν>120km/h正线ν≤120Km/h正线、到发线及其他站线7510111212162175以下～6010111112161960以下～50101750以下～4391543以下813钢轨头部磨耗轻伤标准3.轨腰螺栓孔裂纹和接头裂纹钢轨端部轨腰钻孔后，强度削弱，螺栓孔周围产生较高的局部应力，在列车冲击荷载作用下，螺栓孔裂纹开始产生和发展。螺栓孔裂纹主要来自钻孔