高铁无砟轨道扣件

高速铁路扣件系统

摘要：随着中国铁路事业的蓬勃发展，中国高铁普及率逐渐增长，这同时也对铁路扣件系统提出了更高的要求，以适应不同环境。

如今铁路运输是中国的主要交通方式，人们出行的首要选择，可是当你们乘车时，往往只是关注动车组是多么的豪华，流线是多么的均称，内部空间是多么的宽敞，座椅是多么的舒服等等一些关于火车直观的一些东西，但是往往因此就会忽略了，动车组这样的庞然大物是在什么上行驶，你肯定能随口答道轨道上行驶，如果我继续深究，轨道是如何固定在铁路上的，有些人也许就会丈二的和尚摸不到头脑了。人们也许往往只会是被眼前为之一亮的事物蒙蔽了双眼，就像公路上每天干干净净，而人们很少会赞扬环卫工的辛苦劳动。其实知道如何运营高速列车，还是需要很多种零配件的相互协作配合，铁路就是个系统工程，铁路是由轨枕、扣件、钢轨、路基组成。钢轨通过扣件紧紧扣压在轨枕上。下面就着重介绍下高铁扣件。

高速铁路扣件就是轨道上用以联结钢轨和轨枕(或其他类型轨下基础）的零件，又称中间联结零件。其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距和阻止钢轨相对于轨枕的纵横向移动。包括道钉、轨下垫板以及弹性或刚性的扣压件等。扣件应能长期、有效地保持钢轨与轨枕的可靠联结，并能在动力作用下充分发挥其缓冲减震性能，延缓轨道残余变形积累。因此要求其应具有足够的强度、耐久性和一定的弹性，还应构造简单，便于安装及拆卸。此外，对预应力混凝土轨枕来讲，扣件还应具有足够的扣压力和轨距、水平调整量。扣件说白了就是连接钢轨和轨枕的一组零配件。高速铁路线上可以分为无砟轨道和有砟轨道，传统的有砟轨道高铁扣件包括弹条Ⅳ型扣件、弹条Ⅴ型扣件，无砟轨道扣件包括WJ7、WJ8型扣件。

1 有砟轨道vs无砟轨道

砟顾名思义即岩石、煤等的碎片。在铁路上作路基用的小块石头。传统的铁路轨道通常由两条平行的钢轨组成,钢轨固定放在枕木上,之下为小碎石铺成的路砟。路砟和枕木均起加大受力面、分散火车压力、帮助铁轨承重的作用,防止铁轨因压力太大而下陷到泥土里。此外,路砟小碎石还有几个作用：减少噪音、吸热、减震、增加透水性等。这就是有砟轨道。

有砟轨道是铁路的传统结构。它具有弹性良好、价格低廉、更换与维修方便、吸噪特性好等优点。但随着行车速度的提高,有砟轨道不均匀下沉产生的120Hz以下频率范围的激振严重,轨道破损和变形加剧,从而使维修工作量显著增加,维修周期明显缩短。

传统有砟轨道具有铺设简便、综合造价低廉的特点，但容易变形，维修频繁，维修费用

较大。同时，列车速度受到限制。

无砟轨道由铁轨、扣件、单元板组成，起减震、减压作用。无砟轨道的轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，铁轨、轨枕直接铺在混凝土路上。无砟轨道是当今世界先进的轨道技术，可以减少维护、降低粉尘、美化环境，而且列车时速可以达到300公里以上。

但由于两类轨道结构在技术经济性方面的差异，对于我国的轨道结构选型需根据自己的国情、铁路的特点合理选用，以取得最佳的技术经济效益。要做好不同轨道结构型式的经验总结不断修正和完善轨道结构形式，加大对不同轨道结构型式的对比分析，从工程成本、工程进度、施工工艺和方法、运营效果等方面进行比较，研究最适合我国高速铁路建设的轨道结构型式。

2 无渣轨道扣件特点

扣件是轨道结构的重要组成部件。在有砟轨道结构中，扣件连接钢轨与轨枕并使之构成轨排，承受列车荷载，抵抗纵横向作用力，故要求扣件具有足够的扣压力，以及适当的弹性和一定的轨距和水平调整量；在无砟轨道结构中，扣件基本上是轨道弹性和轨距、水平调整能力的唯一提供者；因此，扣件技术是无砟轨道结构关键技术，掌握扣件的设计要领，对做好无砟轨道设计至关重要。

3 无渣轨道扣件的技术要求

3.1 足够的高低、轨距能力

由于无砟轨道结构中的扣件直接将钢轨与混凝土道床联接在一起，与传统的有砟轨道相比，可大大减少线路的养护维修工作量，但由于轨道结构中取消了道砟层，受施工误差和混凝土基础变化等因素的影响，轨道高低状态的变化不能像有砟轨道那样进行起道、捣固作业，只能通过扣件进行调整，因此，无砟轨道结构要求其所用扣件具有一定的调高能力。

3.2 足够的扣压力

钢轨扣件必须有足够的扣压力，以保证钢轨与支承体之间的可靠联结。这个扣压力应使钢轨在弯曲和转动时，不致使轨底沿垫板发生纵向位移，即要求扣件的纵向阻力大于道床的纵向阻力。当然，扣压力也不易太大，否则会使扣件弹性急剧下降，影响扣件使用寿命。如果钢轨扣压力较大，则由于防爬阻力的增大，钢轨的温度伸缩或断口量就小；又由于轨排刚性的增大，阻止长钢轨臌曲的能量就大，这对无缝线路的稳定性是极其有效的。

3.3 零部件少，减小维修工作量

现代铁路轨道维修只能在很短的封锁点内进行，因而要求钢轨扣件少维修。这就要求扣

件各部件有足够的强度，在期望的使用寿命周期内扣件各部件不产生疲劳伤损和显著的残余变形；同时要求扣件有更好的性能，当扣压件和轨下弹性垫层产生磨耗和残余变形时，扣件阻力减小不大，扣件螺栓无需经常进行复拧。

3.4 刚度均匀，平顺性好

现代快速铁路为保证良好的行车品质，提高行车舒适性，要求扣件各节点刚度一致，以保证线路弹性的均匀，保证旅客乘坐的舒适性。与有砟轨道相比，无砟轨道结构中由于取消了提供线路弹性的道砟层，这样就要求无砟轨道的扣件更能具有良好的弹性，以最大限度地降低轨道的振动，减缓轮轨间的冲击。在相当长一段时间内，限于我国的生产设备和管理能力，扣件刚度的均匀、稳定往往很难保证。

3.5 减振性能良好

钢轨扣件具有较低的刚度是减小轮轨作用力、实现减振降噪的有效手段，但较低的刚度容易影响扣件对轨条的约束能力，特别是防止扣件外翻的能力，需要通过巧妙的结构设计实现二者的平衡。

3.6 绝缘性能好

为保证行车绝对安全，要求钢轨扣件有良好的绝缘性能，保证轨道电路的正常工作。4 无渣轨道扣件

下面针对我国自主研发的高铁无渣轨道扣件WJ-7、WJ-8两种进行介绍。

4.1 WJ-7型扣件系统技术说明

WJ-7型扣件系统就是为适应铺设各类无挡肩无碴轨道，满足客运专线扣件系统的技术要求而研发的一种无碴轨道扣件系统，是在原WJ-1型和WJ-2型无碴轨道扣件系统的基础上优化而成的。该扣件系统在桥上、隧道内和路基上的轨枕埋入式（双块式轨枕和长轨枕）和板式无碴轨道均可应用。

针对客运专线无碴轨道扣件系统需要解决的高弹性、高绝缘、结构通用性强、弹条扣压力衰减小和疲劳强度高、与基础可靠联结、钢轨高低和左右位置调整量大等关键技术问题，本扣件系统研究中作了以下几方面的优化改进。1）提高扣件结构通用性；2）提高扣件系统绝缘性能；3）降低弹条扣压力衰减，提高其疲劳强度；4）提高扣件系统与基础联结的可靠性；5）降低扣件系统的刚度；6）提高T型螺栓在铁垫板中固定的可靠性。

4.1.1 适用范围

扣件系统适用于客运专线各类无挡肩无碴轨道结构并满足以下运营条件：