上海工程技术大学城市轨道交通公务概论1-1、2 工务管理 第一章 轨道结构 第一节 钢轨、钢轨联结零件

在电气化的线路上，钢轨还兼作供电触网的回流线及信号轨 道电路。
轮缘是有高度h 和坡度 的，钢轨顶面也是由圆 弧组成保证钢轮向中间 靠。
3、钢轨的性能要求
1）轨面特性 为引导车辆的车轮前进，既要求轨面粗糙，以增加 轮轨粘着力，又要求轨面光滑，以减少阻力 2）刚度特性 在列车动荷载作用下，钢轨产生纵向弹性挠曲和横 向弹性变形，因此钢轨应具有足够的承载能力、既 要求钢轨有相当刚度，以抵抗挠曲，又要求钢轨具 有可挠性，以减轻车轮的冲击力。
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轨腰核伤
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纵向裂纹
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轨脚锈蚀
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孔裂揭盖
第一螺孔朝轨端方向可能存在3mm左右的单侧早期螺孔 裂纹（由于断口已经被列车打压故难以确认），其余断 口无明显的早期伤损和疲劳源。根据断口状况分析，该 次断轨由一孔轨端向轨腰方向发展，发展过程中同时发 生轨底裂纹，轨头揭盖后受车轮打击断为三块。 伤损发展速度之快，其原因何在，养修方面是否存在问 题，值得我们深思 。 47
伤损钢轨的类型
根据国家铁路对钢轨投入运营后的伤损探索经验积 累，将钢轨伤损分为如下类型： 1）轨头表面金属碎裂或剥离； 2）轨头横向裂纹； 3）轨头纵向的水平和垂直裂纹； 4）轨头压陷或磨耗； 5）轨腰伤损； 6）轨底伤损； 7）钢轨折断； 8）钢轨绣蚀； 9）其它伤损。
预设断裂 位置
灌浆孔
调高螺杆
纵向连接锚 固钢筋
轨道扣件
轨道结构示意图
由于钢轨、零部件、轨枕、道床等都有很多类型，所以，结构组成示意图可 进一步扩充。 钢 轨 50kg/m轨；60kg/m轨等。
普通接头，焊接接头；胶结接头；绝缘接头；冻结接头。
联结零件 线路 轨道 轨 道 枕 床 扣 件
零件有：夹板，螺栓，垫片等。 弹条式，DT系列，WJ-2，减振系列洛德扣件等。 轨枕种类：木枕，混凝土长枕，短枕，支撑块 道床种类：碎石道床，整体道床，弹性道床等。 基础种类： 路基，隧道，桥梁等。
续：钢轨的性能要求
3）强度与硬度特性
钢轨直接与车轮接触，为减少磨耗和伤 损，既要求钢轨具有足够的强度、硬度，以 抵抗磨耗，延长使用寿命，又要求具有一定 塑性、韧性，以防脆性碎裂和折断。
续：钢轨的性能要求
上述相互矛盾的要求，是由于钢轨复杂的受 力所引起的，钢轨所受的力，除了垂直方向 的力以外，还有横向水平力、弯曲力、扭曲 力及温度拉压力，并且各种受力随机发生着 变化。
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备
注
用 1m 直尺测量最低处 矢度，包括轨端轨顶面 压伤和磨耗在内。
钢轨表面裂 — 纹
—
有
有
钢轨内部裂 — 纹 钢轨变形 —
—
有
有
—
有
有
钢轨锈蚀
—
—
经除锈后， 轨底厚度 经除锈后，轨底厚度 不足 5mm 或轨腰厚 不足 8mm 或轨腰厚度 度不足 8mm。 不足 14mm。
钢轨伤损的原因
国家铁路行业，将钢轨造成伤损的原因，归纳为有如下几个方面：
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⑵重伤钢轨标准 ①钢轨磨耗超过限度之一者； ②钢轨在任何部位有裂纹（焊接裂纹应鉴定后确定）； ③轨头下颚透锈超过30mm； ④轨端或轨顶面剥落掉块，其长度超过30mm，深度超过 8mm； ⑤钢轨在任何部位变形（轨头扩大、轨腰扭曲或鼓包等） 经判断确认内部有暗裂； ⑥钢轨锈蚀除去铁锈后，轨底厚度小于 5mm （在轨底边 缘处测量）或轨腰厚度小于8mm； ⑦轨顶面擦伤深度超过2mm（不含剥落掉块）； ⑧钢轨探伤人员或养路工长认为有影响行车安全的其它缺 陷（含黑核、白核）。
轨底伤损断轨
由轨底锈蚀引起的 29mm、最高处 15mm的伤损引起断 轨。 该伤损未进入轨腰探 测区，探伤无法检测 发现。
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轨底伤损断轨
钢轨轨底中心高3mm 、横宽9mm的半圆锈 坑裂纹（老伤）为该次 断轨的主要原因。 引起该次断轨的老伤， 虽然存在钢轨探伤仪探 测区轨底，但是伤损较 小，目前探伤仪，正常 灵敏度下不能发现该类 伤损。
1）标准钢轨的长度：
标准钢轨的长度为25米和12.5米两种。 钢轨的平面连接有两种形式，第一种是通过夹板和 联结零件进行连接，第二种是进行焊接。前者称为 普通线路，后者称为无缝线路。铺设普通线路的钢 轨一般都制有螺栓眼孔，铺设无缝线路的钢轨都不 预制眼孔。 在立体框架上，钢轨通过扣件与轨枕连接紧固，成 为一个框架整体。
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伤损程度 轻 伤 容许速度 容许速度 ≤120km/h ＞120km/h 磨耗量超过表 3.4.2-2 所列限度之一者 磨耗 轨 端 或 轨 顶 长度超过 15mm 并深 长度超过 15mm 并 面剥落掉块 度超过 4mm 深度超过 3mm 擦伤 深度超过 1mm 深度超过 0.5mm 伤损项目 钢轨低头 波浪形磨耗 深度超过 3mm 谷深超过 0.5mm 深度超过 1.5mm 谷深超过 0.3mm 重 伤 容许速度 容许速度 ≤120km/h ＞120km/h 磨耗量超过表 3.4.2—3 所列限度之一者 长度超过 30mm 并深 长度超过 25mm 并深 度超过 8mm 度超过 3mm 深度超过 2mm 深度超过 1mm — — — — 裂纹指螺孔裂纹、轨头 下颚水平裂纹（透锈）、 轨腰水平裂纹、轨头垂 直纵向裂纹等（不含轮 轨接触疲劳引起的轨顶 面表面或近表面的水平 裂纹，如鱼鳞裂纹）。 如核伤（包括黑核、白 核）、钢轨垂直纵向裂 纹。 钢轨垂直纵向裂纹引起 的轨头扩大、轨腰扭曲 或鼓包。
3、按钢轨的化学成分分类
根据目前我国研制钢轨的科研部门及厂家所生产钢轨有如下 各种类型：
1） 2） 3） 4） 5） 6） U71Mn 钢轨 U74 钢轨 PD2 钢轨 PD3 钢轨 稀土 钢轨 U75V 钢轨
城市地铁线路建设前期采用U71Mn钢轨，由于线路小半径 曲线的因素，U71Mn钢轨的耐磨性能差，后改用PD3耐磨 轨；科研部门与生产厂家联合研究，将该类钢轨改制为 U75V型，目前已在我国各大城市地铁中广泛使用。

1）钢轨制造方面的缺陷造成； 2）钢轨金属接触疲劳造成； 3）断面或接头联结结构缺点造成； 4）钢轨保养使用方面的缺点造成； 5）车轮碾压造成； 6）外来撞击或机械作用造成； 7）钢轨焊接工艺缺陷造成； 8）钢轨淬火工艺缺陷造成； 9）钢轨焊补工艺缺陷造成； 10）其它原因造成。
国外地铁以往多采用50kg／m，但由于地铁运 量大、钢轨磨耗快，因此已趋于采用重轨。 据国外资料，钢轨重量每米增加l千克，每完 成100万吨千米运量，每千米可减少钢轨磨耗 3．4kg，维修工作量减少15％，单向行车阻 力降低0．6％--0．8％。
续：钢轨的选用
城市轨道交通的线路，正线采用60kg/m 轨，车场线路除试车线、出入场线采用 60kg/m轨以外其余均采用50kg/m轨。
二、钢轨的类型
1、按每米质量分类
钢轨的类型通常按每米长度大致质量数表示， 如60轨表示每米60kg.。 我国铁路钢轨类型主要有75 kg/m、60 kg/m、 50 kg/m、45 kg/m、43 kg/m、38 kg/m等， 记为P75、P60、P50…其中，60 kg/m及以上 的为重型钢轨，50 kg/m及以下的为轻轨。
钢轨伤损是钢轨在轮轨作用力下，产生的金属 疲劳，如磨耗、变形、裂纹，或在这同时由于金属 材质缺陷造成的钢轨的破损，如钢轨内部的非金属 夹杂物。从钢轨伤损的宏观特征与形成机理分类， 可分为核伤、螺孔裂纹、水平裂纹、纵向裂纹、擦 伤裂纹和焊接接头伤损等。结合地铁实际情况，主 要出现的伤损形式如下。
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2）标准缩短轨的长度：
在曲线轨道中，由于曲线内股的长度小于外股的长度， 为避免钢轨接头的前后偏差，使用厂制标准缩短轨。 12.5米标准轨的缩短量为40、80、120毫米三种，25米 标准轨的缩短量为40、80、160毫米。 各类标准缩短轨的长度如下： 规格25.0 m钢轨的缩短轨长度分别为：24.96m、 24.92m、24.84m。 规格12.5m 钢轨的缩短轨长度分别为：12.46m; 12.42m; 12.38m。
51.514 65.8 152 70 132
螺栓孔高度(m) 螺栓孔直径(m) 轨端至 1 孔中心距离 mm 1孔至2孔中心距离 mm 2孔至3孔中心距离 mm
68.5 31 66 150 140
四、钢轨的受力条件
钢轨——支承在连续弹性基础或点支承上的无限长梁 承受力：轮载作用下的弯曲应力，接触应力，局部应力和温 度应力。 复杂的变形：压缩、伸长、弯曲、扭转、压溃、磨耗等。
五、钢轨伤损
1、钢轨伤损的定义 根据铁道部标准 TB1778-86《钢轨伤损 分类》，定义为： 钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生钢轨折 断、钢轨裂纹以及其它影响和限制钢轨使用性能 的伤损。
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2钢轨伤损的标准 -根据《铁路线路维修规则》
⑴轻伤钢轨标准 ①钢轨磨耗超过限度之一者； ②轨头下颚透锈不超过15mm； ③ 钢轨低头（包括轨端踏面压伤和磨耗在内）超过 3mm（用1m直尺测量最低处）； ④轨端，轨顶面，淬火层或焊补层有剥落掉块，其长 度超过15mm，深度超过4mm； ⑤波浪型磨耗谷深超过 0.5mm ，轨顶面擦伤深度超 过1-2mm（不含剥落掉块）。
三、钢轨断面尺寸
60kg钢轨标准断面几何尺寸
钢轨类型
60
轨腰厚度 c(mm)
16. 5 79 31 76 140 140
每 米 质 量 60.640 M(kg) 钢 轨 截 面 77.45 s(cm²) 钢 轨 高 度 h(mm) 轨 头 宽 度 a(mm) 轨 底 宽 度 b(mm) 176 73 150
城市轨道交通
工务管理
第一章
轨道结构
上海工程技术大学城轨学院
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结构概述
轨道由钢轨、零部件、轨枕、道床、及 道岔等组成，是行车的基础技术设备，它直 接支承和引导列车运行，并承受着竖向、横 向、纵向的作用力。
轨道结构的组成
钢 轨
联结零件 轨 道 扣 轨 件 枕
道
床
轨道的主要组成部分
轨
排
轨道是由钢轨、 轨枕、联结零件、道 床、道岔及防爬设备 等组成。
续：钢轨的选用
国家铁路对于钢轨的选型规定为：年通过总 重量在30～60Mt时，采用60kg／m钢轨， 目前，我国铁路的轨型主要采用60 kg、50 kg两种，通常，主要干线采用60 kg轨，次要 线路及基地车场采用50 kg轨，少数运量特大 的线路已开始采用75 kg轨。
2、按单根钢轨的长度分类
钢轨的选用
从技术性能分析，60kg／m较50kg／m钢轨重 量只增加工7.7％，而允许通过的总重量可 增加50％。 重型钢轨不仅能增强轨道的稳定性，减少养 护维修工作量，而且还能增大回流断面，减 少迷流。有关资料介绍60kg／m比50kg／m钢 轨抗弯强度增加34％，而弯曲应力减少28％
续：钢轨的选用
轨下基础
轨道局部照片
轨道横断面
钢轨 扣件 道床边坡 轨枕 路肩 道床 路基面 碴肩
路基
路基面以上部分为轨道，以下为路基。
第一节
钢 轨
一、钢轨概述
1、钢轨的外形
钢轨的外形可分
为轨头、轨腰 和轨底三部分， 截面为工字型。
2、钢轨的作用
钢轨的功能是引导车 辆的车轮前进，承受 车轮的巨力，并将列 车荷载传递到轨下结 构。 因此，要求钢轨能为 车轮提供可连续、平 顺地滚动的轨面。
螺栓孔高度(m) 螺栓孔直径(m) 轨端至1孔中心 距离mm 1孔至 2孔中心距 离mm 2孔至 3孔中心距 离mm
50kg钢轨标准断面几何尺寸
钢轨类型
50
轨腰厚度c(mm)
15.5
每 米 质 量 M(kg) 钢 轨 截 面 s(cm²) 钢 轨 高 度 h(mm) 轨 头 宽 度 a(mm) 轨 底 宽 度 b(mm)
3、地铁钢轨伤损主要类型
侧面磨耗（轻伤、重伤）
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轨面波磨
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轨面剥落掉块
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轨面剥离
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轨面隐伤
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轨面鱼鳞
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鱼鳞伤下核伤 断轨。 该核伤位于轨 头中间部位， 经计算及试验 ，伤损处于探 测盲区。
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轨头核伤
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断口有一53*33MM核伤，核伤上部至轨端 轨面存在焊补层，该处断轨距轨端169MM， 分析探伤漏检原因为未执行作业标准，没有 做到接头站停看波，而把核伤回波误认为断 面回波。