轨道结构知识

一、轨道

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。

二、钢轨

1、钢轨功用与特性

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。

以编组60辆60吨敞车的车列为例，其载重加自重就有5000吨左右，更不用说那些万吨甚至十几万吨的重载列车。如此巨大的压力首先就落在钢轨的双肩上，可见钢轨必须具备足够的强度、稳定性和耐磨性。 

2、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。 

3、钢轨分类

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。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。

4、钢轨接头和轨缝

我国钢轨标准长度为12.5m和25m两种，对于75kg／m钢轨只有25m长一种。还有用于曲线内股的缩短轨，对于12.5m标淮轨系列的缩短轨有短40mm、80mm、120mm三种；对于25m轨的有短40mm、80mm、160mm三种。

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

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，两股钢轨接头左右对齐，同时位于两接头轨枕间。

三、轨枕

轨枕承受来自钢轨的各向压力，并弹性地传布于道床，同时，有效地保持轨道的几何形位，特别是轨距和方向。轨枕应具有必要的坚固性、弹性和耐久性，并能便于固定钢轨，有抵抗纵向和横向位移的能力。

1、木枕

轨枕起先采用木材制造，木材的弹性和绝缘性较好，受周围介质的温度变化影响小，重量轻，加工和在线路上更换简便，并且有足够的位移阻力。经过防腐处理的木枕，使用寿命也大大延长，在15年左右。 

随着森林资源的减少和人们环保意识的增强，当然也因为科学技术的发展，上世纪初，有些国家开始生产钢枕和钢筋混凝土轨枕，以代替枕木。然而，因为钢枕的金属消耗量过大，造价不菲，体积也笨重，没有推广开来，只有德国等少数国家还在使用。而许多国家从上世纪50年代起，开始普遍生产钢筋混凝土轨枕。

2、混凝土枕

钢筋混凝土轨枕使用寿命长，稳定性高，养护工作量小，损伤率和报废率比木枕要低得多。在无缝线路上，钢筋混凝土轨枕比木枕的稳定性平均提高15~20%，因此，尤其适用于高速客运线。

轨枕因应用范围不同，长度也不同。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。每公里线路上铺设轨枕的数量是根据铁路运量和行车速度等运营条件来确定的，一般而言，在1520~1840根之间。不言而喻，轨枕数量越多，轨道强度越大。

3、轨枕间距

轨枕间距与每公里配置的轨枕根数有关。轨枕根数应根据运量、行车速度及线路设备条件确定，并和钢轨及道床等综合考虑，合理配套，以求在最经济的条件下，保证轨道具有足够的强度和稳定性。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。但也不能太密，太密则不经济，而且净距过小，也会在一定程度上影响捣固质量。

我国铁路规定，对木枕轨道，每公里最多为l920根，混凝土枕为l 840根；每公里最少均为l 440根。轨枕的级差为每公里80根。

符合下列条件之一的地段，正线轨道应加强，每公里铺枕根数外，对混凝土枕每公里增加80根，木枕增加160根，当条件重合时，只增加一次，但不能超过前述允许最大铺设数量。

a．在混凝土枕轨道R≤600m的曲线(包括缓和曲线和圆曲线)或木枕轨道、电力牵引线R≤800m的曲线地段；

b．坡度大于12‰的下坡制动地段；

c．长度等于或大于300m的隧道内线路。

4、混凝土宽枕

混凝土宽枕的特点：

混凝土宽枕是一块预制的混凝土板，与混凝土枕外形相似，又称轨枕板。其制造工艺与混凝土枕基本相同。宽枕长度与普通混凝土枕长度相同，均为2.5m，而宽度约为后者的两倍。宽枕由于宽度较大，直接铺设在预先压实的道床面上，在制造中对其厚度的控制要求较严格。

混凝土宽枕在道床上是密排铺设，每公里铺1760块，每块枕上安装一对扣件，由钢轨传来的力处于宽枕轴线的对称位置，可避免荷载的偏心。宽枕由于宽度较大，在纵横两个方向上都有弯矩作用，是一块支承在弹性基础上的板。

混凝土宽枕与普通枕比较有以下优点：

1．宽轨枕宽55 cm，支承面积较混凝土枕大一倍，使道床的应力大为减少。同时，每块宽枕的质量为500 kg左右，可以减小道床的振动加速度，使道床的变形减小，残余变形积累过程延缓，轨道几何形位易于保持，整个轨道结构得到加强。

2．轨枕与道床接触面上的摩阻力增大，提高了轨道的横向稳定性，道床阻力增加约80％，有利于铺设无缝线路。

3．宽轨枕密排铺设，枕间空隙用沥青混凝土封塞，把道床顶面全部覆盖起来，防止雨水及脏污侵入道床内部，从而有效地保持道床的整洁，延长道床的清筛周期。

4．宽轨枕轨道的维修养护工作量很少，仅为混凝土枕轨道的l/2～l/4，从而减轻和改善了养护工作条件，减少作业次数，节省养护费用。再由于养护维修作业基本上可在轨道两旁进行，对行车干扰较少，比较适合于运输繁忙的铁路上使用。

5．宽轨枕轨道外观整洁美观。

混凝土宽枕类型及铺设要求

1．要求路基坚实稳定，排水畅通，没有翻浆冒泥等病害，采用碎石道床，由底、面两层组成，道碴材料要求坚硬耐磨，道床要分层夯实整平；混凝土宽枕端部埋入道床深度为8～10cm，其中部60cm范围内，道床顶面应低于枕底5～10cm。

2．混凝土宽枕轨道的弹性、道床断面尺寸、排水方式等方面与其他结构形式的轨道不同，因此，与其他轨道连接时必须设置过渡段：与木枕轨道连接时，应用长度不短于25m的混凝土枕轨道过渡；与混凝土枕连接时，要求有5块混凝土宽枕伸入混凝土枕轨排内；混凝土宽枕轨道通过明桥面时，宽枕可直接铺到明桥面桥头双枕前。