铁路线路相关知识

铁路线路基础知识

三、轨枕

轨枕的功能与类型

● 轨枕的功能

● 承受来自钢轨的各向压力，并弹性地传布于道床

● 有效地保持轨道的几何形位，特别是轨距和方向。

● 对轨枕的要求

● 具有必要的坚固性、弹性和耐久性，并能便于固定钢轨

● 具有抵抗纵向和横向位移的能力

轨枕分类

● 按构造及铺设方法分：

✍ 横向轨枕；

✍ 纵向轨枕；

✍ 短枕等 。

● 按材质分：

✍ 木枕；

✍ 混凝土枕；

✍ 钢枕。

按使用部位分：

✍ 普通枕；

✍ 桥枕；

✍ 岔枕等。

● 按结构形式分：

✍ 整体式；

✍ 组合式；

✍ 半枕；

✍ 宽轨枕等。

木枕： 优点

● 易加工、运输、铺设、养护维修

● 弹性好，可缓冲列车的动力冲击作用

● 与钢轨联结较简单

● 良好的绝缘性

● 缺点

● 消耗大量优质木材，价格较高

● 易腐蚀、磨损，使用寿命短

● 强度、弹性不均

混凝土枕：

● 优点

● 纵、横向阻力较大

● 刚度大，轨底挠度较平顺，动力坡度小

● 高弹性垫层保证轨道弹性均匀

● 使用寿命长，降低养修费用

● 节约木材

● 缺点 :不平顺处，轨道附加动力增大，对轨下部件的弹性要求更高

混凝土枕 ：

✍ 分类

● I 型：包括弦15B 、弦61A 、弦65B 、69型、79型、S-1型

和J-1型

● II 型：包括S-2型、J-2型、 YⅡ-F 型、TKG-Ⅱ型等

● III 型：新研制的与75kg/m钢轨配套的混凝土枕

●

✍ Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型。（强度逐渐加强）

✍ Ⅰ型、Ⅱ型长度2.5m ，Ⅲ型2.6m （有档肩、无档肩两种）

III 型混凝土枕的特点：

● 结构合理，强化了轨道结构

● 增大了轨下和中间截面的设计承载力

● 采用无螺栓扣件，减少养护维修工作量

混凝土枕的铺设数量及布置

轨枕间距, 每公里轨枕根数. 轨枕间距如何取合理呢？(道床, 钢轨, 线路设备条件, 行车速度, 运量)

思考：轨枕密一些，道床、路基面、钢轨以及轨枕本身受力都可小一些。同时，使轨距、方向易于保持，对行车速度高的地段尤为重要。

太密则不经济，而且净距过小，也会影响捣固质量（Ⅲ型轨枕枕间距0.6m ，客运专线无碴轨道0.625~0.650m）。

混凝土枕的铺设数量及布置 ：

● 下列地段应增加轨枕的铺设数量：

1. 半径R ≤800m 的曲线地段（含两端缓和曲线）；

2. 坡度大于12‰的下坡地段；

3. 长度等于或大于300m 且铺设木枕的隧道内。

● 轨道加强地段每千米增加的轨枕数量和最多铺设根数应符合表2-15。

四、联结部件

接头联结部件

钢轨接头：轨道上钢轨与钢轨之间用夹板和螺栓连接。接头处轮轨动力作用大，养护维修工作量大，是轨道结构的薄弱环节之一。

● 形式：

✍ 接头的联结形式按其相对于轨枕位置，可分为悬空式和承垫式两种。

✍ 按两股钢轨接头相互位置来分，可分为相对式和相错式两种。 ● 我国一般采用相对悬空式，即两股钢轨接头左右对齐，同时位于两接头轨枕间。

按其性能又可分为普通接头、异形接头、绝缘接头、焊接接头、导电接头、伸缩接头、冻结接头、以及安全保护装置等。――另有过桥鱼尾板（石家庄铁路分局）、代替鼓包的新夹板。

扣件

● 作用：

保持钢轨在轨枕等轨下基础上的正确位置及钢轨与轨枕的可靠联结，阻止钢轨的纵横向移动，为轨道结构提供一定的弹性，减轻振动，延缓轨道残余变形累积。

● 分类：

（1）按扣压件区分：刚性和弹性之分；

（2）按承轨槽区分：有挡肩和无挡肩之分；

（3）按轨枕区分：有木枕扣件和混凝土枕扣件之分；

（4）按轨枕、垫板及扣压件的联结方式区分：不分开式和分开式之分； 轨道结构对扣件的一般要求：

✍ 保持轨距能力强

✍ 具有足够的防爬阻力

✍ 较高的弹性，减少振动

✍ 零部件精度高、可靠性好

✍ 较大的调高能力和调距能力

✍ 结构简单，少维修，长寿命

✍ 良好的电绝缘性能和适应气候性能

混凝土扣件

我国常用的几种混凝土枕扣件：

● （由ω形弹条、螺旋道钉、轨距挡板、挡板座及弹性橡胶垫板等组成）

● （有螺栓，需靠扭力扳手上紧）：

? W型→Ⅰ型：材质差些，W →高出不多（最早德国）

? Ⅱ型材质好些，两端高出较多。

● （由弹条、预埋铁座，绝缘轨距块和橡胶垫板组成） 弹条III 型扣件特点

● 最早英国，潘得尔扣件

● 扣压力大、弹性好，取消了混凝土枕档肩，保持轨距的能力很强。 ● 取消了螺栓连接的方式，大大减少了扣件的养护维修量

扣件的使用条件：

● 正线轨道使用的扣件应符合表2-19的规定 ；

● 站线混凝土枕轨道宜采用弹性扣件，木枕轨道宜采用分开式扣件 ； ● 扣件的初始扣压力及弹程应符合表2-20的规定；

● 铺设混凝土宽枕或无砟道床的轨道，可采用调高量较大的弹性扣

件; 铺设无缝线路的特大、大桥可采用小阻力扣件 ；

● 混凝土枕轨道的轨下橡胶垫板应与扣件配套使用 。

我国有砟轨道扣板式扣件

我国无砟轨道扣件

☐ 秦岭隧道整体道床用弹性扣件

☐ WJ-1型扣件

☐ WJ-2型扣件

☐ 弹条I 、II 型弹性分开式扣件 WJ-3型扣件

☐ 弹条III 型弹性分开式扣件 WJ-4型扣件

城轨交通轨道扣件

DT 型系列扣件 ，科隆蛋扣件，先锋扣件系统。

世界各国有砟轨道扣件系统概况

各国铁路针对具体的运营条件与线路条件，采用不同的扣件型式。以下主要介绍日本、德国、英国、法国等国家高速铁路所采用的扣件系统。

☐ 日本 102型扣件

☐ 英国 PANDROL扣件 e系列 FAST扣件

☐ 德国 VOSSLOH扣件 W14型

☐ 法国 NABLA扣件

国外无砟轨道扣件

由于无碴轨道对扣件系统设计的特殊要求，各国铁路针

对具体的运营条件与线路条件，采用不同的扣件型式。

☐ 荷兰无碴轨道扣件 DE

☐ 日本无碴轨道扣件

直结4型 直结5型 直结7型 直结8型 直结8k 型

☐ 德国VOSSLOH 无碴轨道扣件

336型 300型 DFF300型 DFF14型

☐ 德国RST 无碴轨道扣件

☐ 英国PANDROL 无碴轨道扣件 FAST型

☐ 前苏联无碴轨道扣件 КБ型 桥上板式轨道扣件

五、道床（有砟）

有砟轨道道床的功能

● 承受来自轨枕的压力并均匀地传递到路基面上，使之不超过路基面的容许应力；

● 提供轨道的纵横向阻力，保持轨道的稳定；

● 提供轨道弹性，减缓和吸收轮轨的冲击和振动；

● 提供良好的排水性能，以提高路基的承载能力及减少基床病害； ● 便于轨道养护维修作业，校正线路的平纵断面。

法、日等仍然采用散体道床结构。

道砟材料及技术标准

● 材质：碎石、天然级配卵石、筛选卵石、粗砂、中砂及熔炉矿砟等 ； ● 分级：一级、二级，京沪特级；

● 级配

● 粒径：25～70mm(一般) ，粒径越小，强度、排水差；

● 接触面积大，吸收动能能力强

● 高速铁路：25～50mm 。－－思考：为什么？

● 形状：正方形最好，长方形次之，片状最差。

碎石道床

碎石道床断面包括道床厚度、顶面宽度及边坡坡度

道床几何尺寸

● 厚度：

✍ 30～50cm ，曲线上应量测里股（外侧有堆高）。

✍ 秦沈线一般30cm ，路基面有级配碎石。

✍ 胶新线有的铺有底碴（沙石）－部分地段道碴厚度不足。

✍ 非渗水土路基的道床厚度不小于30cm 。

✍ 岩石、渗水土路基的道碴厚度不小于35cm 。

● 肩宽：

✍ 一般25～30cm

✍ 无缝线路≥45cm （堆高15cm ，增大阻力，稳定。）

● 坡度：1:1.5或1:1.75

沥青道床

● 沥青道床是用沥青或其他聚合材料将散粒道碴固化成整体或用沥青混凝

土代替碎石道床的一种新型轨下基础。其主要特点：

✍ 道床下沉量和永久变形的积累比碎石道床小得多；

✍ 道床稳定性好、支承均匀、纵、横向位移阻力大，轨道几何形位易于保持；

✍ 具有较好的弹性，可减缓机车车辆的动力冲击作用，道床压力和振动明显降低；

✍ 可大大减少维修工作量，达到“少维修”的目的。

● 沥青道床按其使用材料和施工方法，可分为铺装式沥青道床和填充式沥

青道床两类。

碎橡胶道床

石棉道床

与碎石道床相比，石棉道床具有以下优点：

① 极大的防脏能力 ；

② 可靠地保持线路的动态稳定，减少养护维修工作量和费用 ；

③ 纵、横向阻力大，保持线路稳定，减少线路爬行，防止无缝线路胀轨跑

道 ；

④ 成本低 。

无砟轨道(整体道床)

概念 也称无砟轨道，是一种在坚实基底上直接浇筑混凝土以取代传统道碴层的轨下基础。

● 应用于

● 铁路隧道

● 无砟桥梁上

● 有特殊需要、基础又经过适当处理的土质路基上

● 常见类型

● 板式轨道、双块式轨道、长枕埋入式轨道、弹性支承轨道等结构

型式。

优点：

● 整体性强，轨道几何形位易于保持，稳定性好；

● 轨道变形很小，发展较慢，有利于铺设无缝线路及高速行车；

● 减少养护维修工作量，改善劳动工作条件

● 减少隧道的开挖面积，增加隧道或桥梁净空（减轻重量）

● 外观整洁美观，坚固耐久。

● 缺点：

● 整体道床工程投资费用高

● 要求较高的施工精度和特殊的施工方法

● 对扣件和垫层也有特殊要求

● 在运营过程中，一旦出现病害，整治非常困难

● 振动噪声大。

整体道床

高速铁路无砟轨道结构选型原则 ：

✍ 施工性

✍ 维护性

✍ 动力性

✍ 适应性

✍ 经济性

我国高速铁路无砟轨道的应用

秦沈客运专线双何特大桥上板式无砟轨道, 秦沈线沙河桥长枕式无砟轨道, 遂渝线铺设的板式无砟轨道, 遂渝线铺设的双块式无砟轨道, 遂渝线铺设的桥上纵连板式无砟轨道, 遂渝线铺设的岔区轨枕埋入式无砟轨道, 武广客运专线综合试验段路桥过渡段上无砟轨道, 武广客运专线 综合试验段路堑区无砟轨道

六、线路防爬及曲线加强

一．轨距杆

主要用于设轨道电路的小半径曲线用以保持轨距

二．轨撑

三．防爬设备

● 线路爬行

● 原因

● 列车运行时纵向的作用

● 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

● 安装防爬器和防爬撑

四．护轨

轨道过渡段

第二节 过渡段

产生原因

● 混凝土整体道床轨道与普通轨道衔接处轨道弹性不同

● 影响行车平稳、旅客舒适

● 过渡形式

● 短木枕过渡段（如大连现代有轨电车）

● 采用道砟（或级配碎石）及砟下混凝土基础厚度渐变的形式（如

秦沈线、上海地铁一号线等）

● 道床厚度渐变方式（如南京地铁）

● 采用混凝土宽轨枕沥青道床进行过渡等等

● 支承块式：块下刚度改变来调整。

客运专线无砟轨道过渡段设计

1．设计原则

（1）下部结构的过渡段应与上部结构过渡段错开铺设，错开的间距根据运行速度和结构形式确定。

（2）不同轨道结构间的过渡段区域不得有工地焊接接头, 并应尽量避免厂焊（或基地焊）接头。

（3）无砟轨道和有砟轨道间过渡段的结构设计应实现刚度分级过渡，保证纵向偏差降到最低程度。

（4）过渡段不同结构物间的预测差异沉降不应大于5mm ， 预测沉降引起沿线路方向的折角不应大于1/1000。

2．工程措施

（1）自不同轨道结构分界点开始，水硬性支承层向有砟轨道延伸10m ，同时满足有砟轨道道砟厚度的要求。

（2）与有砟轨道相邻的最后一块纵连轨道板下部设置厚度为30cm 的C40级混凝土底座代替混凝土支承层，轨道板与底座间设置16根锚栓连接。

（3）过渡段范围设置60kg/m的辅助轨及配套扣件，辅助轨长度为25m （无砟轨道范围约5m ，有砟轨道范围约20m ）辅助轨与基本轨中心距为520mm 。

（4）自轨道结构分界点开始向有砟轨道约45m 范围内，采用道砟胶分别按全部（枕下道砟、砟肩、轨枕盒）、部分（枕下道砟、砟肩）及局部（枕下道砟）方式粘结道床。

（5）自不同轨道结构分界点向有砟轨道列车运行0.5s 距离内，分别采用27kN/mm、40kN/mm、55kN/mm的Vossloh 扣件系统进行三级过渡。

第三节 城轨无砟轨道结构

城市轨道交通中常见无砟轨道结构形式

◆ 整体道床式轨道

◆ 直线电机轨道

◆ 弹性支撑块式轨道

◆ 梯形轨枕轨道

◆ 钢弹簧浮置板轨道

其中后几种主要用于减振降噪要求较高的地段。

整体道床无砟轨道

● 特点

● 设计、施工技术成熟

● 结构简单，造价较低，现场施工作业灵活

● 在地铁中得到广泛的应用

● 应用

● 地下线（隧道）大量采用短枕式整体道床

● 高架线（桥上）大量采用短枕承台式整体道床

弹性支撑块式整体道床无砟轨道

● 概念

● 在短枕外（或长轨枕端部）包一个具有竖向和横向弹性的

橡胶套，橡胶套内短枕下（或长轨枕端部）设橡胶垫板。

● 应用

● 北京、广州及上海地铁均已铺通运营多年

● 法国VSB 轨道，已铺设350公里

● 美国Sonneville 公司的LVT 轨道，已铺设260公里

梯形轨枕无砟轨道

● 钢筋混凝土结构，预制梯形轨枕由2根混凝土纵梁及连接纵梁的3根钢

管形成一个整体

● 梯形轨枕下设减振装置有板型、球型、角形等多种，分别适用不同条件

● 有很好的减振效果

● 实质：弹簧—质量—隔振系统

● 将轨道固定在钢筋混凝土整体道床上，道床再放在主要由钢弹簧

组成的隔振器上组成系统

● 是目前减振轨道系统中最先进的一种

● 适用于地铁中减振等级要求最高的地段

思考：

● 土质路基上整体道床的结构有何特殊要求？

● 桥上整体道床结构有何特殊要求？

● 路基上：基底处理、板端与板缝连接、防迷流、轨道绝缘、排水、与下部基础

的连接….

● 桥上：防迷流、轨道绝缘、与下部基础的连接（与桥梁共同变形、徐变影响）… 城市轨道交通整体道床防迷流等

● ?? 提高扣件的绝缘性能，轨下和铁垫板下各设绝缘橡胶垫板，橡胶垫板

边缘应尽量避免形成水膜而导电；

● ?? 道床低于轨枕承轨槽面30mm ，避免扣件污染，提高绝缘程度； ● ?? 道床布筋与排流筋结合设置，提高轨道的绝缘性能（道床中的纵向钢

筋在道床块两端以横向箍筋焊连作为排迷流箍筋网，并焊接引出端子引出。）；

● ?? 轨道施工中，保护好钢轨和扣件不受污染；

● ?? 养护维修中：

● 1〕小半径曲线经常涂油，减小轮轨磨耗产生的铁屑，减少杂散电流的产

生；

● 2〕加强道床清扫，保持道床清洁。

本章小结

了解轨道结构的组成及部件（包括钢轨、轨枕、联结零件、道床、道岔、线路防爬及曲线加强设备）；

◆ 掌握轨道各种部件的工作特点（材质、构造、类型、伤损等）和功用；

◆ 了解轨道结构的合理配套及钢轨打磨技术；

◆ 了解无砟轨道的结构特点（无碴轨道－客运专线）；

◆ 结合我国高速、重载铁路、城市轨道交通的最新发展状况，对有砟轨道结构及

部件有所了解；

◆ 重点：轨道结构主要的组成及部件特点。