(完整版)有砟轨道结构
铁道工程-第三章-有砟轨道
Ⅱ型混凝土轨枕
80 1840
木枕
160 1920
三、轨枕
6.轨枕铺设
普通轨道上，钢轨接头处车轮的冲击动荷载大，接头 处轨枕的间距应当比中间的小一些，并且从接头间距向中 间间距过渡时，应当有一个过渡间距，以适应荷载的变化， 如下图所示。
每节钢轨接下轨枕的间距应当满足：a>b>c。 （对于50kg/m及以上钢轨，木：c=440mm，
6.轨枕铺设
正线轨枕加强地段及其铺设数量及布置 ：
下列地段应增加轨枕的铺设数量： （1）半径R≤800m的曲线地段（含两端缓和曲线）； （2）坡度大于12‰的下坡地段； （3）长度等于或大于300m且铺设木枕的隧道内。
轨道加强地段每千米增加的轨枕数量和最多铺设根数 应符合下表。
轨枕类型
每千米增加的轨枕数量（根） 每千米最多铺设根数（根）
非洲、印度之地，虫蚀， 钢枕，效良。2战前，英，木 缺，用钢枕，战后多年仍用之。 近几十年，钢砼枕广铺之，前 述数国钢枕续用亦。
钢枕的特点：质轻，易捆 扎码堆，多呈凹形，内填砟料， 性稳定，然量大，价高，使用 受限尔。现常用于提速道岔， 便于大机作业、保护转辙机械。
三、轨枕
4.混凝土轨枕
（1）混凝土枕的优点：
25t、最高速度120km/h、铺设密度1760根/km设计。 比Ⅰ型轨枕轨下和中间截面承载能力分别提高13％ 和40％。
③ Ⅲ型混凝土轨枕其承载能力按照机车(三轴)最大轴
重25t、货车最大轴重23t、旅客列车最高速度200 km/h、轨枕配置为1667根/km设计。比Ⅱ型轨枕的 轨下和中间截面承载能力分别提高了43％和65％。
三、轨枕
（5）预应力混凝土枕的使用情况：
①正线上已不宜再铺设Ⅰ型混凝土轨枕，既有正线的Ⅰ型混凝土轨枕 目前正按计划进度淘汰下道。
高速铁路有砟、无砟轨道结构及精调
第二章高速铁路有砟、无砟轨道结构及精调第一节概述无砟轨道是以混凝土或沥青混合料等取代散粒道碴道床而组成的轨道结构形式。
由于无碴轨道具有轨道平顺性高、刚度均匀性好、轨道几何形位能持久保持、维修工作量显著减少等特点，在各国铁路得到了迅速发展。
特别是高速铁路，一些国家已把无碴轨道作为轨道的主要结构形式进行全面推广，并取得了显著的经济效益和社会效益。
以下是无砟轨道的主要优势和缺点。
一、无砟轨道的优势主要有：1、轨道结构稳定、质量均衡、变形量小，利于高速行车；2、变形积累慢，养护维修工作量小；3、使用寿命长—设计使用寿命60年；二、无砟轨道的缺点主要有：1、轨道造价高：有砟180万/km，双块式350万，１型板式450万，2 型板式500万。
2、对基础要求高因而显著提高修建成本：有砟轨道可允许15cm工后沉降，无砟轨道允许3cm，由此引起的以桥代路及路基加固投资巨大。
3、振动噪声大：减振降噪型无砟轨道目前尚不成功，减振无砟轨道选型存在较大困难。
4、一旦损坏整治困难：尤其是连续式无砟轨道。
第二节无砟轨道结构一、国外铁路无碴轨道结构型式国外铁路无碴轨道的发展，数量上经历了由少到多、技术上经历了由浅到深、品种上经历了由单一到多样、铺设范围上经历了由桥梁、隧道到路基、道岔的过程。
无碴轨道已成为高速铁路的发展趋势。
1．日本日本是发展无碴轨道最早的国家之一。
早在20世纪60年代中期，日本就开始了无碴轨道的研究与试验并逐步推广应用，无碴轨道比例愈来愈大，成为高速铁路轨道结构的主要形式。
据统计，日本高速铁路无碴轨道比例，在20世纪70年代达到60%以上，而90 年代则达到80%以上。
日本从20世纪60年代中期开始进行板式无碴轨道的研究到目前大规模的推广应用，走过了近40年的历程。
对于最初提出的轨道结构方案，铁道综合技术研究所相继进行了设计、部件试验、实尺模型试验、设计修改、在营业线上试铺等工作。
从津田沼、日野土木试验所内的实尺模型试验到既有线、新干线的桥梁、隧道和路基上的各种形式无碴轨道结构的试铺，总共建立了20多处近30km的试验段，开展了大量的室内、营业线上动力测试和长期观测的试验研究工作，并在试验结果的基础上，不断的改进、完善结构设计参数和技术条件，最终将普通A 型（图4-3）、框架形（图4-4）等板式轨道结构作为标准定型，在山阳、东北、上越、北陆和九州新干线的桥梁、隧道和路基上大量使用。
轨道型式及设计要点讲解
按轨枕与钢轨的联结方式：不分开式/分开式扣件
按扣件横向受力：轨枕有挡肩/无挡肩扣件 按弹性扣压件形式：弹条式/弹片式扣件
按弹条紧固方式：有螺栓/无螺栓弹条扣件
（一）轨道系统组成及型式
2.3 轨枕：扣件安装的基础；将钢轨作用力传递至道床
常用的主要有木枕、混凝土枕两大类 木枕通常采取浸油防腐处理，分Ⅰ类(160×220mm)、Ⅱ类
钢轨水平方向的偏离引起的线路中心 线的实际偏差 轨道几何形位与理论值的偏差 列车运行时因静态不平顺或轨道支承 不均匀引起的轨道几何形位动态变化
水平不平顺 (Irregularity of cross level)
三角坑(扭曲) (Track twist)
横 向
轨向不平顺 (Irregularity of alignment) 轨距偏差(Irregularity of gauge) 静 态不平顺
地下线
地下线
高架线
（二）轨道系统结构及特点
2 无缝线路：
将25m标准轨接头焊接，消除轨缝 分固定区、伸缩区、缓冲区 根据低温时的钢轨强度及断轨宽度、高温
时胀轨失稳的计算来确定锁定轨温
无缝线路维修作业有严格规定，如：
直线及R≥2000m曲线在实际锁定轨温 ±10℃范围内操作基本无限制 高于实际锁定轨温20℃以上禁止任何作业 低于实际锁定轨温20℃以上禁止更换钢轨 或接头螺栓
(145×200mm)、木岔枕(160×240mm) 混凝土枕：普通钢筋混凝土短轨枕、预应力混凝土轨枕 其它轨枕：树脂枕、宽枕、双块式轨枕、梯形轨枕、轨道板
（一）轨道系统组成及型式
2.4 道岔：两股轨道在平面上的重叠区，一股道向另一股转换
有砟轨道—有砟轨道结构认识
《轨道施工技术》
CRTSⅠ型板式无砟轨道
2 无砟轨道的类型及结构
2.CRTSⅡ型板式无砟轨道结构
《轨道施工技术》
CRTSⅡ型板式无砟轨道
2 无砟轨道的类型及结构
3.CRTSⅢ型板式无砟轨道结构
《轨道施工技术》
CRTSⅢ型板式无砟轨道
2 无砟轨道的类型及结构
4.CRTS双块式无砟轨道结构
2.5m。分无挡肩和有挡肩两种。适 应高速、重载铁路。
《轨道施工技术》
Ⅱ型轨枕
2 轨枕的作用及类型
《轨道施工技术》
3.轨枕的型号及尺寸 ➢ Ⅰ型：长2.5m，不适应一级干线，正逐步被替换。 ➢ Ⅱ型：长2.5m，基本适应快速铁路。 ➢ Ⅲ型：大部分长2.6m，一部分长2.5m。分无挡肩和有挡肩两种。适应高速、
河北交通职业技术学院
目录
1 有砟轨道的结构
2 无砟轨道的类型及结构
3 有砟轨道和无砟轨道的 比较
1
有砟轨道的结构
1 有砟轨道的结构
1.轨道工程与其他工程的关系
《轨道施工技术》 轨道工程
线下工程 （路基、桥涵、隧道）
1 有砟轨道的结构
2.有砟轨道的结构
《轨道施工技术》
1 有砟轨道的结构
2.有砟轨道的结构
二、采用异型钢轨连接。
《轨道施工技术》
2 联结零件的作用及类型
2.接头联结零件 （6）异型接头 ➢ 前后不同类型钢轨的联接。 ➢ 有两种情况：
一、采用异型夹板连接； 二、采用异型钢轨连接。
《轨道施工技术》
异型轨：轨端焊接不同轨型
2 联结零件的作用及类型
尖
2.接头联结零件
轨
铁路轨道
一． 轨道结构的组成及功用答：有砟轨道结构由钢轨，轨枕，联结零件，防爬设备，道床和道岔组成。
轨道是铁路的主要技术装备之一，是行车的基础。
轨道的作用是引导机车车辆运行，直接承受列车荷载作用，并把荷载分布传递给路基或桥隧建筑物。
二． 作用在轨道上的力有哪些？答：竖向力包括轮重和附加动应力，因车辆蛇形运动，车轮轮缘接触钢轨而产生的往复周期性的横向力，列车启动制动的纵向水平力。
三． 图示两种轨道计算模型各叫什么名称？标出图中参数并说明其物理意义？ 答：a ：轨枕间距；u ：钢轨基础弹性。
四． 钢轨支座刚度D ，道床系数C ，轨道特性参数k ，钢轨整体刚度，钢轨基础弹性模量u 的定义及相互关系？答：钢轨支座刚度D ：使钢轨支座顶面产生单位下沉式，所需要的施加于支座顶面的力；道床系数C ：道床顶面产生单位下沉时所需施加于道床顶面的单位面积的压力； 钢轨基础弹性模量u ：为使单位长度的钢轨基础产生单位下沉所需施加在其上的分布力；钢轨整体刚度：使钢轨产生单位下沉所需的竖直荷载；轨道特性系数k ：钢轨基础与钢轨的刚比系数相互关系2t u k K k === 五． 轨道强度检算时为什么引进速度系数，偏载系数和横向水平力系数，以及各系数的意义？ 答：当列车运行时，影响动轮载的因素有很多，目前主要考虑速度，未被平衡超K高和列车通过曲线的横向力的影响。
故分别用速度系数，偏载系数和横向水平力系数考虑。
速度系数：由行车速度引起的动轮载增量与静轮载之比,随速度增大而增大；偏载系数：列车通过曲线时，由于存在未被平衡的超高，产生偏载，使外轨或内轨轮载增加，其增量与静轮载的比值；横向水平力系数：考虑横向水平力和偏心竖直力联合作用下，使钢轨承受横向水平弯曲和扭转，由此产生轨头和轨底边缘弯曲应力增大而引入的系数。
六．什么是速度系数，我国速度系数共分几级，应用范围多少？答：由行车速度引起的动轮载增量与静轮载之比为速度系数。
我国速度系数共分3级，分别适用于行车速度小于120km/h，行车速度在120~160km/h，行车速度在160~200km/h三种。
第四章轨道结构PPT课件
• （2）分开式扣件
分开式扣件用4枚螺纹道钉联结木枕与垫板，两枚 底脚螺栓通过轨卡将钢轨扣紧在垫板上。因轨卡、道钉 和底脚螺栓在平面构成“K”型，故又称K型扣件。
2.预应力混凝土枕（简称PC轨枕）与无碴轨道道床扣 件
（1）扣件类型
第12页/共16页
①弹条Ⅰ型扣件 ②扣板式扣件 ③潘特罗（Pandrol）扣件 ④弹条Ⅰ型调高扣件 （2）扣件特性
占全部道岔总数的95%以上。单开普通道岔由引导列车 的轮对沿原线行进或转入另外一条线路运行的转辙部分， 为使轮对能顺利地通过两线钢轨的连接点而形成的辙叉 部分，使转辙部分和辙叉连接的连接部分以及道枕和连
第6页/共16页
图2 单开道岔的组成
转辙器部分 连接部分
辙叉及护轨部分
通向转辙机械
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轨道是由钢轨、轨枕、连接零件、道床、道岔和 其他附属设备等不同力学性质的材料组成的构筑物。现 代的轨道通常用两根专门扎制的工字形截面的钢轨固定 在轨枕上而形成。轨枕一般横向铺设，用木材、钢筋混 凝土或钢材制成，通过道床将荷载传递到路基上去。
一. 钢轨
1.基本要求
钢轨是轨道结构的重要组成部分，是轨道的基本 承重结构，它用来引导轻轨车辆的行驶，并将所承受荷 载传到轨枕、道床及路基上去，也为车轮滚动提供最小 阻力的接触面。
图5 高架混凝土桥无碴轨道结构示意图
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五. 扣件及减震垫层
扣件是钢轨与轨枕或其他轨下基础连接的重要联 接件，它的作用是固定钢轨，阻止钢轨纵向和横向位移， 防止钢轨倾斜，并能提供适当的弹性，将钢轨承受的力 传给轨枕或道床承轨台。
1.木枕扣件
• （1）混合式扣件
混合式扣紧方式是我国铁路木枕轨道上使用最广 泛的一种扣紧方式。它除用道钉将钢轨及垫板与木枕一 起扣紧外，另用道钉将垫板与木枕单独扣紧。
有砟轨道结构知识课件
1.1钢轨功能、类型及断面 Function ,type and section
钢轨断面 rail section
工字型——最佳抗弯性能
轨头轮轨接触部位： 压力大——抗压溃、 耐磨（大而厚） 磨耗均匀——宽、与 车轮踏面配合具有不 同半径组合 轨腰： 承载能力——足够厚 抗弯能力——足够高 连接要求——侧曲线 钢轨断面的四个主要参数：H、B、 b、t 为保证稳定H:B=1.15-1.2 11 为保证轧制冷却均匀，要求各部比例合理 轨底： 稳定——足够宽、厚
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1.3.1 钢轨伤损 Rail failure
Rail wear 钢轨磨耗
主要指小半径曲线钢轨的侧磨和波形磨耗
垂直磨耗存在于所有线路，也是直线和大曲线轨道上 的主要磨耗型式，随轴重和总重增加而增大，几何形 位设置不当将加快垂直磨耗
Side wear 侧面磨耗：轮轨摩擦与滑动为根本原因
（两点接触）
1.1钢轨功能、类型及断面 Function ,type and section
钢轨断面 Rail cross section
12
1.2 钢轨的材质及机械性能
the material and mechanical performance of rail
钢轨的材质和机械性能取决于化学成分(chemical constituents)、金属组织(matel structure)及热处 理工艺(heat treatment process) 钢轨钢化学成分：Fe、C、Mn、Si、P、S
剥离、掉块、擦伤
1.3.1 钢轨伤损Rail failure
轨头核伤
Causes 产生原因
内因：钢轨材质缺陷 外因：轮载反复作用 产生机理：轨头内部的微小裂纹或缺陷，在重复动载作用下， 在钢轨走行面一下的轨头内出现复杂的应力组合，使微小 裂纹成核，然后向轨头四周发展，直至核伤周围的钢料不 足提供足够的抵抗，突然折断。
高速铁路有砟轨道施工技术指南 10 14 15 16 17 节
10 有砟道床施工10.1 一般规定10.1.1 线路铺砟整道施工时，铺枕、铺轨作业区与铺砟整道作业区的距离不宜过长，铺轨后应及时组织上砟整道作业。
施工应采用一次铺设跨区间无缝线路的流水作业法。
有砟轨道施工基本工艺里程图见10.1.1。
10.1.2 有砟轨道施工主要设备把包括：道砟运输车、道砟摊铺机（装载机、平地机、压路机）、机车、风动卸砟车、机械化整道作业车组（MDZ车组、由起、拨、捣固车，配砟整形车，动力稳定车等设备组成）等。
10.1.3 道砟等级级应符合设计要求，道砟质量应符合《铁路碎石道砟》（TB/T2140-2008）标准的要求。
10.1.4 施工过程中应避免污染道砟，确保上道道砟干净、无污染。
10.1.5 铺轨后应紧随进行补砟和整道作业。
大型机械化整道作业车组，严格执行分层上砟、分层整道。
10.1.6 上砟整道施工中应加强对钢轨、轨枕等轨道部件的保护，严采用可能损坏轨道部件的施工方法和设备。
10.1.7 修筑于路基上的预埋管线沟槽、综合接地体、接触网支柱基础等应与线下工程同步施工。
需在轨道工程施工后进行的施工作业，相关施工单位施工前应用彩条布等覆盖措施对道床进行保护，避免对道床产生扰动和污染。
对道床稳定性有影响的施工、相关施工单位应制定方案，并经轨道主体单位认可，施工完后应加强捣固使道床密实。
相关施工单位施工产生的垃圾应在施工完成时及时清除干净。
10.1.8 在隧道内进行钻孔、开槽施工，施工前必须采取相应的措施对道床进行保护，避免产生污染，施工过程中应采取措施降低粉尘排放，对钻孔、开槽产生的垃圾应集中回收，及时清理出隧道。
10.1.9 线路开通前应由建设单位组织有关单位对线路污染和垃圾进行彻底清除，隧道内应进行全面清洗除尘，并检查核实。
图10.1.1 有砟轨道轨道施工基本工艺流程10.2 铺轨前预铺道砟10.2.1 预铺道砟基本工艺流程见图10.2.1。
图10.2.1 预铺道砟基本工艺流程10.2.2 铺轨前预铺道砟宜双线一次铺设完成。
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1.3.1钢轨伤损 Rail failure
钢轨折断 brittle fractures of rail
➢ 钢轨全截面至少断成两部分 ➢ 裂缝已经贯通整个轨头截面或轨底截面 ➢ 钢轨顶面上有长大于50（30）mm、深大于10（5）mm的掉块
Ballasted Track Structure
有砟轨道结构
任娟娟 博士、副教授 Ren, juanjuan
Ph.D. Associate professor
School of Civil engineering, Southwest Jiaotong University
2
一、轨道的结构组成 the composition of track structure
➢ 支承和引导机车车辆的车轮 ➢ 承受车轮传来的力并传递到轨枕上 ➢ 为车轮滚动提供连续、平顺和阻力最小
的表面
➢ 兼供轨道功电能路：之导用 向、承重、传力、导电
1.1钢轨功能、类型及断面 Function ,type and section
钢轨基本要求(the basic requirements of rail)
钢轨
木枕
轨排 石撑
碎石道床 道钉扣件 防爬器
5
传统轨道结构的组成（*） 钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备 防脱 护轨
拉杆
拉杆
木枕线路加强
混凝土枕线路加强
6
传统轨道结构的组成（*） 钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备
木枕道岔
混凝土枕道岔
7
第一节 钢轨(Rail)
Function and basic requirements 一、钢轨的功能及基本要求 （一）钢轨功能、类型及断面
Function ,type and section
钢轨断面 rail section
轨头轮轨接触部位：
➢工字型——最佳抗弯性能
➢压力大——抗压溃、 耐磨（大而厚）
➢磨耗均匀——宽、与 车轮踏面配合具有不 同半径组合
轨腰：
➢承载能力——足够厚 ➢抗弯能力——足够高 ➢连接要求——侧曲线
钢轨断面的四个主要参数：H、B、 b、t 为保证稳定H:B=1.15-1.2 为保11证轧制冷却均匀，要求各部比例合理Biblioteka 轨底： ➢稳定——足够宽、厚
1.1钢轨功能、类型及断面 Function ,type and section
钢轨断面 Rail cross section
12
1.2 钢轨的材质及机械性能
the material and mechanical performance of rail
钢轨的材质和机械性能取决于化学成分(chemical constituents)、金属组织(matel structure)及热处 理工艺(heat treatment process)
钢轨重型化、强韧化、纯净化
➢ The strengthening technology of rail 钢轨强化技术
• Rail alloying 钢轨合金化
– 加入合金元素Si、Mn、Cr，钢轨整体强化，表面硬度均匀，可焊性好
• The rail heat treatment 钢轨热处理
– 钢轨接头冲击力大，轨端30-70mm范围进行轨顶淬火处理，提高抗磨能力 – 全长淬火：电感应加热加速奥氏体向珠光体转变，提高强度和韧性
➢ 以每米大致质量kg数表示
75、60、50、43
➢ 另外钢轨按厂制钢轨长度的不同可分为：标准轨和缩 短轨
100m定长钢轨
➢ 按材质的不同可分为：碳素轨、合金轨、热处理轨 ➢ 按强度的不同可分为五级：850、900、1000、1200、
1300MPa ➢ 按货源可分为：国产轨、进口轨、试验轨
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1.1钢轨功能、类型及断面
钢轨折断直接威胁行车安全，应及时更换 钢轨裂纹是指除钢轨折断之外，钢轨部分材料发生分
钢轨钢化学成分：Fe、C、Mn、Si、P、S
➢ C含量提高，抗拉强度、耐磨性及硬度提高，冲击韧性降低 ➢ Mn提高强度和韧性，去除氧化铁和硫，高锰钢抗磨性好 ➢ Si与氧化合，去除气泡增加密度，提高Si含量提高耐磨性 ➢ P使钢轨具有冷脆性 ➢ S不溶于与Fe，以硫化铁型式存在，热脆性
1.2 钢轨的材质及机械性能 the material and mechanical performance of rail
• combine heat treatment with alloying 热处理与合金化结合
1.3钢轨伤损及合理使用 Rail failure and fair use of the tail
（一）rail failure 钢轨伤损
➢钢轨在使用过程中，发生折断、裂纹及其它影 响和限制钢轨使用性能的伤损
➢强度 ( strength ) ➢刚度 ( stiffness ) ➢硬度 ( hardness ) ➢韧性 ( toughness ) ➢可焊性 ( weldability ) ➢经济性 (economics)
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1.1钢轨功能、类型及断面 Function ,type and section
Rail type 钢轨类型
钢轨钢的物理力学性能包括强度极限、屈服极限、 疲劳极限、伸长率、断面收缩率、冲击韧性及硬度 等 Physical and mechanical properties of rail steel includ strength
limit b, yield limit s, fatigue limit r, elongation 5, section shrinkage , impact toughness h and hardness.
Rail fastener, sleeper, track bed, lower foundation
钢轨、扣件、轨枕、道床、下部基础
传统轨道结构的组成（*） 钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备
钢轨
Ⅲ型扣件
Ⅲ型 轨枕
碎石道床
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传统轨道结构的组成（*） 钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备