IntroductionofRailway工1801

鐵道工程系張向東鐵道概論

軌道的組成1

軌道的類型2

無(wú)縫線路3軌道結(jié)構(gòu)軌道的組成一鋼軌防爬設(shè)備軌枕道床聯(lián)結(jié)零件道岔（一）鋼軌

⑴

支承和引導(dǎo)車輪；

⑵

為車輪滾動(dòng)提供阻力較小的表面；

⑶

承受車輪的壓力并傳布于軌枕；

⑷

在電氣化鐵路和自動(dòng)閉塞區(qū)段，作為軌道電路使用。1.鋼軌的功用

①

強(qiáng)度——防止動(dòng)荷載引起鋼軌折斷；

②

剛度——抵抗由動(dòng)荷載引起的撓曲變形；

③

硬度——防止被車輪壓陷或磨損太快；

④

頂面粗糙度——利于機(jī)車的牽引力、制動(dòng)力的實(shí)現(xiàn)?！镤撥壍奶攸c(diǎn)2.鋼軌的橫斷面鋼軌采用工字型橫斷面，由軌頭、軌腰、軌底三大部份組成。這個(gè)看似簡(jiǎn)單的工字，受力好、省材料，抗彎性能最佳。工字型橫斷面鋼軌橫斷面的組成3.鋼軌的規(guī)格⑴

質(zhì)量規(guī)格

質(zhì)量規(guī)格以每米長(zhǎng)度的質(zhì)量表示（kg/m）。我國(guó)現(xiàn)行的鋼軌標(biāo)準(zhǔn)有43kg/m、

50kg/m、60kg/m、75kg/m四種。每米鋼軌的質(zhì)量越大，所承受的荷載越大。世界上第一條鐵路的鋼軌為18kg/m，最重的鋼軌在美國(guó)，重達(dá)77.5kg/m。⑵

長(zhǎng)度規(guī)格

我國(guó)的鋼軌標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度有12.5m和25m兩種。對(duì)于75kg/m的鋼軌只有25m一種。在曲線上需要使用縮短軌，即比標(biāo)準(zhǔn)軌短的鋼軌。對(duì)于25m標(biāo)準(zhǔn)軌系列選用的縮短軌有短40、80、160mm的三種。對(duì)于12.5m的標(biāo)準(zhǔn)軌有短40、80、120mm等三種。4.鋼軌的材質(zhì)

鋼軌由合金鋼材制造，化學(xué)成分包括Fe、C、Mn、Si以及P、S等微量元素。國(guó)產(chǎn)鋼軌牌號(hào)主要有U74、U71Mn、PD2、PD3和BNbRE，強(qiáng)度級(jí)別為800、900MPa和1000MPa級(jí)。鋼軌淬火后，強(qiáng)度可達(dá)到1100-1200MPa或1200-1300MPa級(jí)。其中PD2為普碳鋼SQ工藝全長(zhǎng)淬火鋼軌；PD3為高碳微釩低合金鋼軌，BNbRE為含鈮稀土處理低合金鋼軌。5.軌縫與接頭

普通線路上的鋼軌端部有圓形螺栓孔，可用夾板、螺栓接長(zhǎng)鋼軌，形成鋼軌接頭。⑴

鋼軌接頭為保證軌道的連續(xù)性，用夾板和螺栓將相鄰鋼軌連接在起來(lái)，稱為鋼軌接頭。接頭是軌道結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)之一，接頭處的輪軌動(dòng)力作用大，養(yǎng)護(hù)維修工作量大。⑵

軌縫為適應(yīng)鋼軌熱脹冷縮的需要，在鋼軌接頭處要預(yù)留軌縫，相鄰兩根鋼軌端頭不直接相連，形成軌縫。軌縫應(yīng)滿足的條件：

①當(dāng)軌溫達(dá)到當(dāng)?shù)刈罡哕墱貢r(shí)，軌縫≥0，使軌端不受擠壓力；

②當(dāng)軌溫達(dá)到當(dāng)?shù)刈畹蛙墱貢r(shí)，軌縫≤構(gòu)造軌縫，使接頭螺栓不受剪力。

隨著溫度變化，鋼軌要伸縮，這個(gè)伸縮量由鋼軌螺栓孔、夾板螺栓孔和螺桿之間的間隙來(lái)提供，我們把它們之間在構(gòu)造上能實(shí)現(xiàn)的軌端最大縫隙成為構(gòu)造軌縫。

承受來(lái)自鋼軌的各種作用力，并傳遞給道床。同時(shí)保持鋼軌的幾何形位。軌枕應(yīng)具有一定的堅(jiān)固性、彈性和耐久性，并具有便于固定鋼軌、抵抗縱向和橫向位移的能力。（二）軌枕我國(guó)的軌枕有木枕、混凝土枕、鋼枕。鋼枕的鋼材消耗量大，造價(jià)高，體積也笨重，沒(méi)有推廣開(kāi)來(lái)，只有德國(guó)等少數(shù)國(guó)家還在使用。我國(guó)也基本淘汰鋼枕，只有在云南一些窄軌鐵路及個(gè)別站線上還零星可見(jiàn)。1.木枕（枕木）⑴木枕的優(yōu)缺點(diǎn)①優(yōu)點(diǎn)：彈性好、易于加工、使用方便。鐵路發(fā)展初期，木枕就是軌枕的主要類型。②缺點(diǎn)：使用壽命短，其失效原因很多，主要是腐朽、機(jī)械磨損和開(kāi)裂。未經(jīng)防腐處理的木枕稱為素枕。上道前素枕要經(jīng)過(guò)防腐處理，稱防腐木枕或注油木枕，使用壽命可以延長(zhǎng)至15年左右。素枕防腐木枕⑵

木枕的分類按用途可分為普通木枕、岔枕、橋枕。普通木枕標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為2.5m，其斷面形狀分為Ｉ、Ⅱ兩類，用于不同等級(jí)的線路上。岔枕的斷面較木枕寬，長(zhǎng)度從2600mm至4800mm，共分12種，每種長(zhǎng)度相差20mm，根據(jù)道岔的實(shí)際寬度分組選用。橋枕的截面尺寸因主梁中心距的大小而異。2.混凝土軌枕⑴優(yōu)缺點(diǎn)①優(yōu)點(diǎn)：材源多、彈性均勻、軌道穩(wěn)定性高，耐腐蝕、蟲(chóng)蛀，不受氣候、火災(zāi)的影響，壽命長(zhǎng)。②缺點(diǎn)：彈性差；對(duì)道床鋪設(shè)要求較高，必須鋪設(shè)緩沖墊層；自重大，人工更換不便。

⑵混凝土枕的類型①按使用部位：普通混凝土軌枕、混凝土岔枕和橋枕。②按結(jié)構(gòu)形式：整體式、組合式和半枕。③按配筋方式：普通鋼筋混凝土軌枕；預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕。⑶

普通混凝土枕①軌枕形狀：混凝土軌枕斷面為梯形，上窄下寬；底面寬是為了保證有足夠的支撐面，減少對(duì)道床的壓力。軌枕頂面支撐鋼軌部分稱為承軌槽（承軌臺(tái)），做成1:40的斜面，以適應(yīng)軌底坡的要求。②軌枕長(zhǎng)度：混凝土軌枕長(zhǎng)度一般在2.3~2.7m之間，我國(guó)I、II型枕均為2.5m。III型軌枕長(zhǎng)度有2.5m和2.6m兩種。③軌枕高度：混凝土枕的高度在其全長(zhǎng)是不一致的，軌下部分高些，中間部分矮些。這樣對(duì)混凝土施加的預(yù)壓應(yīng)力形成有利的偏心距，使混凝土的拉應(yīng)力不超過(guò)允許限度，防止裂縫的形成和擴(kuò)展。⑷

混凝土岔枕岔枕是用在鐵路道岔上的專用軌枕。道岔引導(dǎo)機(jī)車車輛從一股道轉(zhuǎn)入另一股道，導(dǎo)致的軌枕受力狀況與產(chǎn)生的應(yīng)力與區(qū)間軌枕情況不同。因此，岔枕的結(jié)構(gòu)與一般軌枕的結(jié)構(gòu)也不同。在我國(guó)鐵路上，岔枕以使用木枕為主，近年來(lái)還設(shè)計(jì)和試鋪了混凝土岔枕及鋼岔枕。

鋼筋混凝土岔枕最長(zhǎng)4.90m，級(jí)差為0.10m。⑸

混凝土橋枕有砟橋上由于需要設(shè)置護(hù)軌，所以不能用普通混凝土枕，必須設(shè)置基本軌和護(hù)軌的承軌槽。且彎折部分軌枕的護(hù)軌承軌槽與基本承軌槽距離都不一樣（承軌槽：軌枕頂面支承鋼軌的部分稱為承軌槽，做成1:40的斜面）。⑹混凝土寬枕（軌枕板）

混凝土寬枕的長(zhǎng)度為2.5m，與普通軌枕長(zhǎng)度相同。而寬度約為后者的兩倍。因?qū)挾容^大，在縱橫兩個(gè)方面上都有彎矩作用，是一塊支承在彈性基礎(chǔ)上的板，也稱軌枕板。3.軌枕間距

軌枕間距與每公里配置的軌枕根數(shù)有關(guān)，軌枕密一些，道床、路基面、鋼軌以及軌枕本身受力都可小一些。同時(shí)使軌距、方向易于保持，對(duì)行車速度高的地段尤為重要。但也不能太密，太密則不經(jīng)濟(jì)，而且凈距過(guò)小，也會(huì)在一定程度上影響搗固質(zhì)量。我國(guó)鐵路規(guī)定：對(duì)木枕軌道，每公里最多1920根，對(duì)混凝土枕軌道，每公里最多1840根；每公里最少均為1440根。軌枕的級(jí)差為每公里80根。每公里鋪設(shè)數(shù)量由線路等級(jí)決定。

混凝土寬枕在道床上是密排鋪設(shè)，每公里鋪1760塊。符合下列條件之一的地段，正線軌道應(yīng)加強(qiáng)，對(duì)于混凝土枕每公里增加80根，木枕增加160根，當(dāng)條件重合時(shí)，只增加一次，但不能超過(guò)前述允許最大鋪設(shè)數(shù)量：

a.在混凝土枕軌道R≤600m的曲線（包括緩和曲線和圓曲線）或木枕軌道、電力牽引線路R≤800m的曲線地段；

b.坡度＞12‰的下坡制動(dòng)地段；

c.長(zhǎng)度≥300m的隧道內(nèi)線路。聯(lián)接零件鋼軌與鋼軌聯(lián)接→接頭聯(lián)結(jié)零件鋼軌與軌枕聯(lián)接→中間聯(lián)結(jié)零件（軌枕扣件）（三）聯(lián)結(jié)零件1.接頭聯(lián)結(jié)零件→鋼軌與鋼軌由夾板、螺栓、彈簧墊圈等組成。作用：在接頭處將鋼軌連接起來(lái)，使鋼軌接頭部分具有與鋼軌一樣的整體性，以抵抗彎曲和位移。接頭處還要滿足鋼軌伸縮的要求。⑴接頭夾板（又稱魚(yú)尾板）夾板是承受彎矩、傳遞縱向力、阻止鋼軌伸縮的重要部件，要求具有一定的垂直和水平剛度以及足夠的強(qiáng)度。6孔魚(yú)尾板4孔魚(yú)尾板雙頭式魚(yú)尾板上下兩頭有斜面分別于軌頭顎部斜面和軌底頂部斜面相接。具有較大的垂直、水平剛度，而且由于是斜面相接，即使有了一定的磨損后還可以保持良好的接觸，同時(shí)也增加了接頭的彈性。很適合現(xiàn)代行車條件。雙頭式魚(yú)尾板⑵接頭螺栓、螺母及彈簧墊圈接頭螺栓、螺母是在鋼軌接頭處用以?shī)A緊夾板和鋼軌的配件，墊圈是防止螺栓松動(dòng)的零件。2.中間聯(lián)結(jié)零件（扣件）→鋼軌與軌枕

扣件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、耐久性和一定的彈性，能長(zhǎng)期有效地保持鋼軌與軌枕的可靠聯(lián)結(jié)，阻止鋼軌相對(duì)于軌枕的移動(dòng)，并能在動(dòng)力作用下充分發(fā)揮其緩沖減震性能，延緩軌道殘余變形積累。此外，還應(yīng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于安裝及拆卸。⑴

木枕扣件①“K”型扣件用4個(gè)螺紋道釘聯(lián)接墊板與木枕，2個(gè)底腳螺栓扣壓鋼軌與墊板，其道釘與底腳螺栓構(gòu)成“K”型。特點(diǎn)：扣壓力大，不易松動(dòng)，但用鋼量大；為提高彈性及扣件壓力，可將剛性扣件換成彈條結(jié)構(gòu)。分開(kāi)式扣件主要用于橋上軌道。②混合式扣件由道釘和五孔雙肩鐵墊板組成。3個(gè)道釘將鋼軌、墊板和木枕一起扣緊，另外2個(gè)道釘將墊板和木枕單獨(dú)扣緊。特點(diǎn)：減輕墊板振動(dòng)，零件少，安裝簡(jiǎn)便；鋼軌受載后，易將道釘拔起，降低扣著力。⑵

混凝土枕扣件混凝土枕重量大、剛度大，對(duì)扣件的扣壓力、彈性和可調(diào)性均有較嚴(yán)格要求?；炷琳砜奂?yīng)具備如下性能：

⑴足夠的扣壓力。這是鋼軌和軌枕聯(lián)結(jié)的重要保證。足夠的扣壓力是指當(dāng)鋼軌彎曲和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不致使軌底沿墊板發(fā)生縱向位移，即要求扣件阻力大于道床的縱向阻力。我國(guó)每根軌枕的縱身阻力約為10kN，一組扣件的縱向阻力以15~25kN為宜?？蹓毫σ膊灰颂?，否則會(huì)使扣件彈性急劇下降，影響扣件使用壽命。⑵適當(dāng)?shù)膹椥??；炷琳砭€路的彈性較木枕差許多，因而混凝土枕線路在垂直和水平方向的彈性主要由扣件提供。適當(dāng)?shù)膹椥钥梢詼p小荷載對(duì)道床的壓力，減小振動(dòng)加速度，延長(zhǎng)部件的使用壽命?？奂椥灾饕上鹉z墊板和彈條等部件提供。

⑶具有一定的間距和水平調(diào)整量?；炷琳淼穆菟组g距和承軌槽寬度都是一定的，當(dāng)曲線軌距需要加寬或因鋼軌磨耗使軌距擴(kuò)大時(shí)，都需要通用扣件對(duì)軌距進(jìn)行調(diào)整。維修中也需要通過(guò)保件來(lái)調(diào)整兩股鋼軌的水平。

⑷還要求具有絕緣性能。彈條Ⅰ型扣件介紹組成：ω型彈條、螺旋道釘、軌距擋板、擋板支座及彈性橡膠墊板，彈條Ⅰ型扣件亦稱“ω”扣件。軌距擋板作用：調(diào)節(jié)軌距、傳導(dǎo)水平推力。彈條Ⅲ型扣件WJ-8B型扣件德國(guó)Vossloh300型扣件1.碎石道床

道床通常指的是軌枕下面，路基面上鋪設(shè)的石砟（道砟）墊層。（四）道床道砟是直徑20~70mm的小塊狀花崗巖，塊與塊之間存在著空隙和摩擦力，使得軌道具有一定的彈性，這種彈性不僅能吸收機(jī)車車輛的沖擊和振動(dòng)，使列車運(yùn)行比較平穩(wěn)，而且大大改善了機(jī)車車輛和鋼軌、軌枕等部件的工作條件，延長(zhǎng)了使用壽命。道砟的彈性一旦喪失，則鋼筋混凝土軌枕上所受的荷載比正常狀態(tài)時(shí)要增加50~80%?？梢栽O(shè)想，如果沒(méi)有道砟，線路將會(huì)出現(xiàn)怎樣的狀況。⑴道床的作用：①承受來(lái)自軌枕的壓力并均勻地傳遞到路基面上；

②提供軌道的橫向阻力，保持軌道的穩(wěn)定；

③提供軌道彈性，減緩和吸收輪軌的沖擊和振動(dòng)；

④提供良好的排水性能，以提高路基的承載能力及減少基床病害。⑵

道床的斷面道床斷面包括道床厚度、頂面寬度及邊坡坡度三個(gè)主要特征值。道床道床厚度與道床彈性成正比2500aa→道床肩寬，取450~500mm1:1.752.整體道床

混凝土整體道床，也稱無(wú)砟軌道，是一種在堅(jiān)實(shí)基底上直接澆筑混凝土的剛性道床。常用于鐵路隧道、地鐵和無(wú)砟橋梁。整體道床隧道內(nèi)分塊式整體道床隧道內(nèi)整體道床杭州地鐵北京地鐵房山線上海地鐵11號(hào)線廣州地鐵四號(hào)線高架板式整體道床廣州地鐵四號(hào)線長(zhǎng)枕埋入式整體道床無(wú)砟明橋面成渝鐵路整體道床1成渝鐵路整體道床2整體道床的優(yōu)點(diǎn)：

整體性好、穩(wěn)定性好、軌道的幾何形位易于保持、養(yǎng)護(hù)維修的工作量小、有利于鋪設(shè)無(wú)縫線路及高速行車。整體道床的缺點(diǎn)：工程投資費(fèi)用高，施工精度要求高，對(duì)扣件和墊層有特殊的要求，病害整治困難。（五）道岔

道岔是一種使機(jī)車車輛從一股道道轉(zhuǎn)入另一股道的線路連接設(shè)備。道岔通常在車站、編組站大量鋪設(shè)，可以充分發(fā)揮線路的通過(guò)能力。即使是單線鐵路，鋪設(shè)道岔，修筑一段大于列車長(zhǎng)度的叉線，就可以對(duì)開(kāi)列車。

道岔構(gòu)造復(fù)雜、使用壽命短、限制列車速度、行車安全性低養(yǎng)護(hù)工作量大。道岔與曲線、鋼軌接頭并稱軌道三大薄弱環(huán)節(jié)。1.道岔類型：?jiǎn)伍_(kāi)道岔、對(duì)稱道岔和三開(kāi)道岔。單開(kāi)道岔占各類道岔總數(shù)的90%以上。高速道岔直向高速道岔→直向高速行駛，側(cè)向低速行駛。大號(hào)碼高速道岔→直向、側(cè)向高速行駛。道岔號(hào)數(shù)N用轍叉角α來(lái)表示。α轍叉角α愈小，道岔號(hào)數(shù)N愈大，兩者之間的關(guān)系為：N=cotα

標(biāo)準(zhǔn)道岔號(hào)數(shù)有7、9、12、18、24號(hào)等；7號(hào)道岔僅用于廠礦企業(yè)內(nèi)部鐵路或駝峰下，9號(hào)及12號(hào)道岔適用于鐵路正線和站線。側(cè)線通過(guò)高速列車的地段，使用18號(hào)、24號(hào)等大號(hào)碼道岔。62號(hào)道岔直向允許速度350km/h，側(cè)向允許速度220km/h。2.單開(kāi)道岔⑴概念：主線為直線，側(cè)線由主線向左側(cè)或右側(cè)岔出，分為左開(kāi)及右開(kāi)兩種形式。⑵構(gòu)造：由轉(zhuǎn)轍器、轍叉及護(hù)軌、連接部分組成。1）轉(zhuǎn)轍器

由兩根基本軌、兩根尖軌及各種連接零件組成。道岔轉(zhuǎn)轍器作用是引導(dǎo)車輪從一線進(jìn)入另一線。單開(kāi)道岔轉(zhuǎn)轍器基本軌尖軌基本軌轉(zhuǎn)轍機(jī)械①基本軌用一根12.5m或25m標(biāo)準(zhǔn)斷面普通鋼軌制成，主股為直線，側(cè)股按轉(zhuǎn)轍器各部分的軌距在工廠事先彎折成規(guī)定的折線或采用曲線型。側(cè)股基本軌曲線主股基本軌直線②尖軌依靠尖軌的扳動(dòng)，將列車引入正線或側(cè)線方向，尖軌在平面上可分為直線型和曲線型。我國(guó)鐵路的大部分12號(hào)及12號(hào)以下的道岔，均采用直線型尖軌。18號(hào)道岔直向尖軌為直線型，而側(cè)向尖軌則為曲線型。③轉(zhuǎn)轍器上的零、配件滑床板滑床板軌撐滑床板頂面涂油軌撐道岔拉桿：連接兩根尖軌，并與轉(zhuǎn)轍設(shè)備相連，以實(shí)現(xiàn)尖軌的擺動(dòng)，故又叫轉(zhuǎn)轍桿。轉(zhuǎn)轍桿連接桿為連接兩根尖軌的桿件，其作用是加強(qiáng)尖軌間的聯(lián)系，提高尖軌的穩(wěn)定性。2）轍叉及護(hù)軌①轍叉是使車輪由一股鋼軌越過(guò)另一股鋼軌的設(shè)備。

轍叉由叉心、翼軌和聯(lián)結(jié)零件組成，按平面型式分，轍叉有直線轍叉和曲線轍叉兩類；按構(gòu)造類型分，有固定轍叉和活動(dòng)轍叉