现代有轨电车系统的构成——轨道

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轨道结构
3. 现代有轨电车轨道的道床 道床是轨道的重要组成部分，是轨道框架的基础。道床通常指的是轨枕下 面，路基面上铺设垫层。把轨枕上部的巨大压力均匀地传递给路基面，并固 定轨枕的位置，阻止轨枕纵向或横向移动，大大减少路基变形的同时还缓和 了列车轮对对钢轨的冲击，便于排水。 （1）道床的功用 1) 均匀传布轨枕荷载于较大的路基面上。 2) 提供纵、横向阻力，阻止轨枕纵、横向移动，保持轨道的正确位置， 这对无缝线路尤为重要。 3) 使轨道具有必要的弹性及缓冲性能。在有碴轨道中，道床利用碎石颗 粒之间存在的空隙和摩擦力，使轨道具有一定的弹性和阻尼，起到了缓冲和 减振的作用。 4) 排水作用。路基将因含水而使其承载力大大下降，因此，保证轨道通 畅排除地表水对减轻轨道的冻害和提高路基的承载能力非常重要。 5) 便于校正轨道的平面和纵断面。轨道不平顺可以通过捣固枕下道碴加 以抚平，轨道方向错乱可以通过拨道予以拨正。
轨道结构
城市轨道交通有多种固定导轨形式，由此派生出轮轨系统、单轨系统和 磁浮系统等多种类型，不同的轨道交通系统有着不同的轨道结构。 1.轮轨系统轨道的作用 不同轨道交通系统的轨道的功能不尽相同。在轮轨系统中，轨道的功能 有以下几点： (1)导向 引导轨道交通列车沿固定的路线行驶，这是各类轨道交通系统轨道共有 的功能。轨道交通车辆没有类似于汽车的转向盘，其运行依靠轨道来导向。列 车在曲线段运行时，装配在车辆底部转向架上的车轮会冲击钢轨，固定的钢轨 会迫使车轮朝钢轨行进方向转向，引导列车沿钢轨延伸方向行驶；在直线段， 钢轨与车轮之间的契合关系在一定程度上限制了车辆的横向移动。 (2)减小荷载作用强度 列车荷载通过车轮传递到钢轨，然后通过轨枕、道碴等传递到路基。由 于传递过程中力的作用面不断扩大，因而至路基面的压强大大减小，承载力有 限的路基不会产生明显变形。钢轨受到的集中荷载一般会大于60kN，轨面压应 力超过40 000 kPa，而最后传递到路基顶面上的均布荷载强度一般不超过 100kPa。
图4-1 有车辙的石路图
1.1 轮轨系统的出现及演变
1550年，在法国和德国边界附近的勒伯德尔地区，矿山的马拉矿车开 始用木制轨道。1605年，英格兰的煤矿也采用木轨，轨距仍保持1435mm。“木 路”的制作和铺设都要容易和方便得多，于是许多煤矿纷纷效仿，一时风行起 来，如图4-2所示。 后来，为了防止木轨磨损太快，又在上面钉了铁皮。随着运输量的增 大，蒙铁皮的木轨也还是解决不了磨损太快的问题。
1.1 轮轨系统的出现及演变
1.最早轮轨系统的出现 轮轨系统是发明最早、应用最广泛的轨道交通系统，其轨道结构已经经 历了许多变化。人们普遍认为，世界上的铁路来源于石路。古人很早就懂得 用碎石铺成车辙，用来给车轮导向。但铺石车辙于中世纪就消失了。而有资 料记载了在法国阿尔萨斯地区的莱贝尔煤矿得到广泛应用，如图4-1所示。
图4-8 板式轨道图
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轨道结构
(4)整体道床轨道结构 整体道床线路用混凝土（一般配有钢筋）直接灌注在稳定坚实路基上， 不使用普通轨枕及碎石道床的新型线路。这种线路外观整洁，适用于运量大、 维修困难的地段，特别适用于隧道、地下铁道、现代有轨电车、港口码头及石 质路基上铺用，如图4-9所示。
图4-9 整体道床轨道图
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轨道结构
(3)减振降噪 轨道中介于钢轨与轨枕之间的垫圈、有碴轨道结构的道碴等都具有一定的 弹性，这对减少列车及轨道结构的振动有一定作用；通过改善钢轨平顺度、轨 面平滑度等可以降低轮轨摩擦引起的噪声。 2.现代有轨电车轨道的结构 现代有轨电车的轨道一般由钢轨、轨枕、连接零件、道床、道岔及其他附 属设备组成。 其轨道结构类型有以下几种： （1）既有线普通轨道结构 已经通车正式运行的轨道线就叫既有线，如图4-6所示。 传统的有轨电车轨道，用不同力学性质的材料构筑而成，力的传递方式 合理，建筑费用经济，各组成部分之间联结不够坚定稳定，使用寿命也不一致。
第4章 现代有轨电车系统的构成——轨道
【问题导入】 现代有轨电车系统的轨道是一种新型轨道，即由槽型钢轨、无缝线路、整 体道床和新型弹性扣件等组成。根据运行系统不同，现代有轨电车主要分为钢 轮钢轨制式和胶轮+导轨制式。由于存在以上两种制式，现代有轨电车在地面 上运行线路的轨道结构也分为两种。 【学习目标】 1. 能描述轨道的定义。 2. 能描述道床的功用。 3. 能描述道岔的侧向过岔的限制速度。 【教学建议】 1．教学场地：在普通教室、能连接互联网的多媒体教室及新型轨道结构 的各种模型实训室中进行，课后可实地参观。 2．设备要求：各种现代有轨电车的仿真模型1套，或能播放视频投影的 设备及相关课件、视频。 3．课时要4-6 有轨电车既有线实物图
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(2）宽轨枕轨道结构 宽轨枕轨道又称轨枕板线路，是用预应力混凝土轨枕板，密排铺设在经过压实 的道床上，板缝间用沥青或其他材料填封所修筑的线路。预应力混凝土轨枕板 宽55cm，如图4-7所示。
图4-7 宽轨枕轨道图
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轨道结构
(3)板式轨道结构 板式轨道一种新型无碴轨道，是用钢筋混凝土大板，并在大板下先用 乳化沥青水泥砂浆作为调整层（也可加铺一层高分子弹性材料作垫层）构成 的轨道。这种轨道适用于石质路基或无碴桥面上。铺在土质路基上则须另设 压实的沥青混凝土承重层。这种轨道整体性好，线路稳定，维修工作量小， 但成本高，施工期长，如图4-8所示。
图4-3 板式铁路图
1.1 轮轨系统的出现及演变
板式铁路虽然耐磨，但要保证马车的车轮不脱轨却很难。后来，人们又加以 改进，把它制成角铁形。角铁的一个竖起的边可以挡住车轮，防止脱轨。但是 平铺的角铁型轨道强度不够，很容易被煤屑泥土掩埋，如图4-4所示。
图4-4 角铁型轨道图
1.1 轮轨系统的出现及演变
2.轮轨系统关系的演变 随着科学的发展和人们对力学的认识，立式轨从腰鼓型逐渐演变为工字 型。1813年威廉·赫德利设计出如图4-1所示的轮轨形状，光滑的车轮和光滑 的铁轨充分地嵌接起来，如图4-5（4）所示。
图4-5 轮轨关系演变图 1-铁铸L型轨道 2-立式轨道轨 3-腰鼓形道轨 4-工字型道轨
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图4-2 蒙铁皮的木轨图
1.1 轮轨系统的出现及演变
十七世纪的英国，因为生铁价格下跌，有人就把铁熔化，铸成5英尺长， 4英尺宽，1英寸多厚的长方形铁板，铁板上有孔，可以钉在木轨上存放。原 希望等到铁价上涨后再把铁板起下来熔化出售，谁知道这种铁板竟然成了大 受欢迎的新型轨道，很快就得到了推广，“铁路”这一名称也由此而来。从 “石路”到“木路”再到“铁路”，它们的轨距几乎完全一样，如图4-3所 示。