钢轨轨枕

第三节钢轨、轨枕

一、钢轨的作用、类型及长度

1．钢轨的作用

钢轨是轨道的主要组成部件。钢轨的功用在于引导机车车辆的车轮前进，直接承受来自车轮和其他方面的各种力，且传递给轨下基础，并为车轮的滚动提供连续平顺和阻力最小的表面。在电气化铁路或自动闭塞区段，钢轨还可兼供轨道电路之用。

2．钢轨的类型

钢轨类型习惯上用每米钢轨大致质量的千克整数(kg/m)表示。我国铁路标准钢轨有75kg/m、60kg/m、50kg/m、43kg/m、38kg/m等。

线路上的钢轨类型应与运量、允许速度和轴重相适应。钢轨类型的选择要根据运输条件综合考虑。在技术上，要能保证足够的强度、韧性、耐磨性和稳定性；在经济上，要能保证合理的大修周期，减少养护维修工作量。决定钢轨质（重）量的主要因素：一是钢轨质量与机车车辆轴重必须匹配，轮轴比一般在2.75以上较为合理，钢轨质量提高要与轴重增加相适应；二是在一定的行车速度条件下，车轮对钢轨的冲击作用、轨道各部件及道床振动加速度和钢轨质量成反比，要提高行车速度，又要保证良好的线路质量，就必须提高钢轨质量；三是年通过总质量愈大，愈容易引起轨道部件的疲劳折损，加剧轨道几何位置的变化，为此必须根据年通过总质量合理选用与之匹配的钢轨，这样才不致影响钢轨使用寿命、缩短线路大修换轨周期。

3．钢轨长度

我国钢轨的标准长度有12.5m和25.0m两种。特重型、重型轨采用25.0m标准长度钢轨，其他类型轨道可采用12.5m、25.0m标准长度钢轨。

《250km/h客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件》规定，250km/h客运专线（兼顾货运）钢轨标准轨定尺长度为100m。

曲线缩短轨长度有比12.5m标准轨短40、80、120mm的三种，有比25.0m标准轨短40、

80、160mm的三种。

二、钢轨断面形状和尺寸

在直线地段，钢轨所受的力主要是竖直力，其结果是使钢轨产生挠曲。由于钢轨被视为支承在连续弹性基础上的无限长梁，而梁抵抗挠曲的最佳断面形式为工字形。因此，钢轨采用工字形断面，由轨头、轨腰和轨底三部分组成。其断面尺寸应满足下列要求：钢轨头部是直接和车轮接触的部分，为改善轮轨接触条件，提高其抵抗压陷和耐磨的能力，轨头宜大而厚，具有和轮箍踏面相适应的外形，并具有足够的面积，以备磨耗；为使钢轨有较大的承载能力和抗弯能力，钢轨腰部必须有足够的厚度和高度，轨腰的两侧或为直线或为曲线，而以曲线为最常用；钢轨底部直接支承在轨枕顶面上，为保持钢轨稳定，轨底应有足够的厚度和宽度，并有必要的刚度和抵抗锈蚀的能力。轨底顶面的斜坡可为单坡和折线坡。

钢轨的头部顶面宽(b)、轨腰厚(t)、轨身高（H）及轨底宽（B）是钢轨的四个主要参数，它们的面积分配应根据各方面条件综合考虑，选择一个最适当的比例。目前的几种主要钢轨标准断面和轨端侧面尺寸如图2-2-1及表2-2-1所示。

图2-2-1 钢轨断面及侧面图(a)钢轨断面图；(b)钢轨侧面图

表2-2-1钢轨截面各部尺寸

60kg/m钢轨断面尺寸如图2-2-2所示。

图2-2-2 60kg/m钢轨横断面及侧面图

三、钢轨伤损标准

钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生钢轨折断、钢轨裂纹以及其他影响和限制钢轨使用性能的伤损。钢轨伤损分为轻伤、重伤和折断三类。

钢轨折断是指发生下列情况之一者：

1.钢轨全截面断裂；

2.裂纹贯通整个轨头截面；

3.裂纹贯通整个轨底截面；

4.允许速度不大于160km/h区段钢轨顶面上有长度大于50mm且深大于10mm的掉块，允许速度大于160km/h区段钢轨顶面上有长度大于30mm且深度大于5mm的掉块。

四、钢轨接头

钢轨接头是线路三大薄弱环节之一。接头处轨面不连续，增加行车阻力达25%之多，造成多种接头病害，加大了线路维修费用的投资。

（一）钢轨接头的类型

1．按轨枕支承形式分

(1)悬空式：即钢轨接头悬于两根轨枕之间。目前我国铁路上均采用这种接头形式。它受力条件好，结构简单，便于维修。

(2)承垫式：即钢轨接头放在轨枕之上。这种形式的接头刚度大，捣固困难，只在特殊情况下使用。

2．按两股钢轨接头相互位置分。

(1)相对式：即两股钢轨的接头左右相对。它的优点是列车运行比较平稳，两股钢轨受力均匀。我国铁路广泛采用悬空相对式钢轨接头。

(2)相错式：即两股钢轨接头左、右错开，但相错不能小于3m。这种形式使列车冲击次数增加一倍，而且冲击偏心，会增大列车摇摆，易造成三角坑等病害。

3．按钢轨接头性能分

(1)普通接头：即标准钢轨或非标准钢轨铺设时两根钢轨的联结接头，使用夹板和螺栓进行联结。

(2)异型接头：即不同类型钢轨相互联结的接头。为使不同钢轨顶面及头部内侧相吻合，使用相应的异形夹板和异形垫板联结。正线钢轨异型接头必须使用异型钢轨。

(3)导电接头：供传导轨道电流或作为牵引电流回路之用的接头，用于自动闭塞区段及电力牵引地段。轨间传导联结装置用两根直径5mm的镀锌铁丝，插于两轨端轨腰的圆孔内组成──塞钉式；或用一条断面100mm2左右的钢丝索焊接于钢轨头部的钢套中组成──焊接式。

(4)绝缘接头：在自动闭塞区段上，相邻闭塞分区两端钢轨接头处设绝缘接头，以保证轨道电路不能从一个闭塞分区传到另一闭塞分区。一般绝缘接头是用尼龙轨头片、尼龙夹板和尼龙螺栓套把钢轨、夹板和螺栓隔开，阻止电流通过，起到绝缘作用，如图2-2-3所示。

为了提高无缝线路的整体性和稳定性，增强钢轨接头阻力，改善钢轨的绝缘性能，目前，国内推广使用了钢轨胶接绝缘接头，如图2-2-4所示。它由胶接绝缘夹板、轨端绝缘板、高强度螺栓、防松螺母和高强度平垫圈组成，先通过胶接车间预制而成，用铺轨列车运到现场，直接焊接在两根钢轨之间。在现场安装时，需在胶接绝缘夹板与钢轨腹部之间涂抹高强度胶粘剂，使其成为胶接绝缘接头。胶接绝缘夹板由槽形钢板、绝缘槽板及加强型夹板经加温固化而成。国外研制的本克拉绝缘接头也在我国铁路线上试用。