轨道组成及强度计算

      轨道指用条形的钢材铺成的供火车、电车等行驶的路线或天体在宇宙间运行的路线。

　   轨道一般由钢轨、轨枕、联结零件、道床以及道岔等组成。

        在列车动力作用下，轨道各组成部分产生的应力和应变的计算。

　　轨道承受的荷载很复杂。例如钢轨，除承受车轮的垂直作用力外，在曲线路段还承受车辆的离心力，在直线路段,还承受车辆蛇形运动所产生的横向力。此外,轨道还承受温度变化所产生的轴向拉力或压力，以及轨面不平或车轮扁瘢而产生的簧下质量振动的惯性力等，使钢轨产生挠屈和弯矩。在轨道强度的静力计算中，对钢轨挠屈和弯矩的计算，是把钢轨视为一根支承在许多等弹性支座或连续弹性基础上的无限长梁。假定各支座的弹性系数为D，其单位为公斤/厘米，钢轨截面上作用着的集中竖直荷载为P,其单位为公斤，钢轨的挠曲变形就如图1,a所示。梁的弯曲变形,在梁的各段上会产生正的或负的弯矩,可用图2,b表示。根据P、D等值可算出弯矩及钢轨各部分的弯应力。车轮在钢轨上的荷载除产生弯矩外，还有接触应力和剪应力。接触应力的大小和车轮直径及轨顶面圆弧半径有关。这种力很大，往往超过钢轨钢材的屈服强度。轨枕也可视为支承在弹性基础上的梁。一般情况下，轨枕的轨底下截面将承受较大的正弯矩，中间截面将承受负弯矩，如图2所示。图2中Q为荷载，a、b、c分别为不同道床支承条件下轨枕各个截面上的力矩变化情况。道床内应力分布是复杂而多变的。为简化计算，假定在枕端1米范围内压力均匀分布,枕底压力以扩散角嗘按直线扩散传递到路基面，枕底以下各深度道床受压力分布情况如图3所示。图中Q为钢轨作用于轨枕上的动压力，单位公斤；b为轨枕宽度，单位厘米；b为轨枕有效支承长度,单位厘米；在一定条件下，钢轨、扣件、道床及路基面所受的力都可以计算。 列车在运动中还产生许多附加力。目前各国一般采用速度系数、偏载系数和横向水平力系数等方法，以静荷载来推算动荷载。这些系数从实验或计算中求得。

　　轨道在列车重复荷载作用下，会引起轨道部件的疲劳伤损，以及磨耗的积累和轨道残余变形的积累。因此在轨道结构设计时，除考虑机车车辆的轴重、行车速度等参数外，还应考虑运输量，并考虑轨道设备的承载能力和轨道使用状态等因素，这样才能设计出最佳的轨道。