高速铁路运输设备第二章 第四节轨道

图2-4-1 轨道组成示意图 1．钢轨 钢轨是直接支撑机车车辆轮对并引导车轮运行的主要轨道部件。钢轨一方面要承受机车车辆的重力 及列车运行过程中所产生的冲击力，并将其传递给轨枕；另一方面就是引导车轮运行，实现对机车 车辆或列车运行方向的控制。在电气化铁路或自动闭塞区段，钢轨还兼作轨道电路的导电体。 钢轨的断面似工字形，由轨头、轨腰、轨底三部分组成（如图2-4-2所示）。
道床可以是单层的或双层的，正线上一般是双层的。不同线路条件有不同的道床断面尺寸，可以参阅 《铁路线路设计规范》。 4．联接零件 联接零件分为接头联接零件和中间联接零件两种。 （1）接头联接零件 接头联接零件由夹板、螺栓和垫圈等组成，如图2-4-4所示。通过它们把钢轨连接起来，使钢轨接头部 分具有与钢轨一样的整体性，以抵抗弯曲和移位。为满足钢轨热胀冷缩的要求，在两钢轨进行连接时需 预留一定的缝隙，这一缝隙叫做轨缝。
图2-4-4 接头连接零件示意图
夹板是用来夹紧钢轨的。目前，我国标准钢轨采用斜坡支承双头对称型夹板（简称双头式夹板）， 如图2-4-5所示。夹板上下两面的斜坡能楔入轨腰空间，但又不贴住轨腰，当夹板稍有磨耗连接松弛时， 可以重新拧紧螺栓，保持钢轨连接的牢固。每块夹板都要用4枚或6枚螺栓上紧。为防止车轮万一在接头 部位脱轨时切割全部螺栓，螺栓帽的位置在钢轨的内外侧应相互交错。
图2-4-6 木枕扣件
钢筋混凝土轨枕扣件按其结构分为扣板式、弹片式和弹条式等。
图2-4-7 扣板式扣件 扣板式扣件用硫磺锚固法把螺旋道钉固定在轨枕上预留的孔内，再装上扣板，拧上摞帽使扣扳压 紧轨底。轨底与轨枕之间设有绝缘缓冲垫板，用以增加轨道弹性和作为绝缘垫层。如图2-4-7所示。
弹片式、弹条式扣件与扣板式扣件的扣压基本相同。只是用弹片或弹条代替了扣板，改善了钢轨与混凝 土枕联接的弹性，增强了紧扣力。由于弹条式扣件的扣紧力比弹片式扣件的扣紧力要好很多，因此弹条式 扣件得到了广泛使用。 5．轨道加强设备 轨道加强设备主要是指轨距杆与轨撑、防爬器与防爬撑。 （1）轨距杆与轨撑 轨距杆与轨撑为保持轨距设备，多用于曲线地段。 曲线上，钢轨在列车运行的作用下要承受很大的横向作用力，以致钢轨横移而导致轨距扩大，从而危及行 车安全。 为避免钢轨横移，防止轨距扩大，保持曲线轨道的稳定性，应在曲线地段安装轨距杆或轨撑。轨距杆或轨 撑的安装要求如下： （2）防爬器与防爬撑 防爬器和防爬撑为防爬设备。我国铁路广泛采用穿销式防爬器，它由带挡板的轨卡和穿销组成，如图2-48所示。
图2-4-5 双头式夹板示意图 （2）中间联接零件 中间联接零件又称轨枕扣件。它的主要功用是将钢轨固定在轨枕上，并保持其稳固位置，防止钢轨 作相对于轨枕的纵向或横向移动。
木枕扣件主要是道钉、垫板。其连接方式为先用道钉将垫板与木枕扣紧，再另用道钉将钢轨、垫板与 木枕一同钉联在一起，如图2-4-6所示。垫板设于钢轨与木枕之间，可增大钢轨与木枕的接触面积，以 免木枕被压坏；垫板的双肩抵住轨底侧面又可保持轨距；垫板上设有坡度，使钢轨形成1:40向内的轨底 坡，以使两根钢轨向内倾斜，能够更好地与车轮踏面接触，且保持钢轨中部受力，并减轻列车的蛇形运 功。
图2-4-2 钢轨断面示意图 钢轨头部呈弧形以适合轮轨的接触，为了耐磨和抵抗压溃，应具有足够的面积和厚度；钢轨的腰部应有足够的高度， 以提高钢轨抵抗挠曲的能力；钢轨底部应有足够的厚度和宽度，以保证其稳定性。 钢轨类型以每米大致重量表示。目前，我国钢轨主要有75、60、50、43kg/m等几种。 2．轨枕 轨枕的作用是承受钢轨传来的作用力，并将其传递于道床，使之有效地保持钢轨的位置和钢轨之间的距离。因此，轨 枕应具有一定的坚固性、弹性和耐久性。 轨枕按材料分为木枕和钢筋混凝土枕；按用途分为普通轨枕、岔枕和桥枕等。 木枕具有弹性好、易加工、铺设和养护维修方便、绝缘性能好、成本低等优点。但它的使用寿命短，且每根轨枕的强 度、弹性和耐久性不完全一致，在机车车辆荷载作用下易出现轨道不平顺。 钢筋混凝土枕具有稳定性好、坚固耐用又可以节省大量木材等优点。钢筋混凝土枕分为普通钢筋混凝土枕和预应力钢 筋混凝土枕两种。普通钢筋混凝土枕因强度低、易开裂，已基本被淘汰；预应力钢筋混凝土枕采用了高强度材料，由 于预应力的作用使轨枕受拉区的混凝土未承受荷载以前就预先受到压应力，因而提高了混凝土轨枕的抗裂能力。 钢筋混凝土宽轨枕与钢筋混凝土枕相似，但其断面比钢筋混凝土枕薄且宽。它在线路上是连续铺设的，这样可以增大 钢轨与轨枕、轨枕与道床的接触面积，能有效降低道碴应力，防止线路不均匀下沉，使轨道平顺性较好，使得线路质 量有所提高。但因实际铺设过程中，调试均匀周期较长且难度较大，因此人们主要利用它轨枕间缝隙小，道床不易脏 污，外观整洁等特点，在大型客、货运站站场及长大隧道内使用。
3．道床 道床是指铺设在路基顶面上的道碴层。它的主要作用就是支撑轨枕，并均匀地传递轨枕压力于路基上；保 持轨枕位置；排除地面雨水；使轨道具有足够的弹性，减缓列车的冲击震动。 我国铁路采用的道床材料主要是碎石和筛选的卵石。道床断面包括道床厚度、顶面宽度及边坡坡度三个主 要特征，如图2-4位：m）
第四节
轨道
轨道为铁路线路的上部建筑，是一个整体的工程结构，在路基与桥隧建筑物修建完成后铺设。它的作用 在于引导列车运行，并将列车的重量及列车运行所产生的冲击力进行逐级向下传递至路基或桥隧建筑。 轨道结构的状况如何会直接影响列车的运行效果。 一、轨道的组成 轨道的组成包括钢轨、轨枕、道床、联接零件、轨道加强设备及道岔，如图2-4-1所示为轨道组成的示 意图。
图2-4-8 穿销式防爬器示意图
列车运行时，车轮作用于钢轨上除产生竖直力和横向力外，还产生一个纵向水平推力，能引起钢轨的纵向 移动，有时甚至带动轨枕沿着线路方向一起移动，此种现象称为轨道的爬行。 轨道爬行后，会造成轨缝不匀，一端轨缝顶严，另一端轨缝拉大。轨缝顶严部位，夏季轨温升高，钢轨内产 生较大的压应力，严重时会造成胀轨跑道。轨缝拉大部位，冬季轨温降低，钢轨内产生较大拉应力，严重时 会拉弯甚至拉断螺栓。轨道爬行还会造成轨枕移位，使轨枕处于松软的道床上，易造成轨面凹凸不平，同时 还会造成轨距的变化，严重地危及行车安全。 轨道爬行与列车速度、机车和车辆轴重等有关。单线区间会发生双方向爬行，在运量不等的情况下，重车方 向的爬行量大，特别是在重车下坡的方向爬行量更大；双线地段，由于单向行车，轨道的爬行方向与列车运 行方向相同，且运行下坡道方向爬行量较大；进站地段是列车经常减速的地段，也是线路爬行严重地段。 安装防爬器时需注意轨道的爬行方向。应将带挡板的一边顺钢轨爬行的方向紧贴轨枕（如图2-4-1所示）， 并将有轨卡的一边卡住轨底，再用楔形穿销楔紧，使整个防爬器牢固地卡在轨底并与钢轨组成一体。这样钢 轨一旦爬行就会带动防爬器，而轨枕则会通过防爬器挡板产生防爬阻力，阻止钢轨爬行。 6．道岔 道岔是轨道的基本组成部分之一。在铁路线路上，实现线路间的相互连接或交叉的设备总称为道岔。它的作 用是引导机车车辆由一条铁路线路转入或越过另一条铁路线路。 （1）道岔种类 道岔种类很多，常见的道岔有：普通单开道岔、对称道岔、三开道岔、交分道岔、交叉设备等。 ①单开道岔 在铁路线路上，用得最多的道岔是单开道岔。单开道岔能将一条铁路线分出一条侧线来连接另一条铁路线路。 根据侧线在主线的位置，道岔有左侧和右侧之分。站在道岔前部，面向尖轨尖端，凡侧线由主线左侧岔出的 称为左开道岔，侧线由右侧岔出的称为右开道岔。 单开道岔主要由转辙器部分、连接部分、辙叉及护轨部分所组成，如图2-4-9所示。