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1-T 型螺栓 2-螺母 3-平垫圈 4-弹条 5-轨下胶垫 6-轨距块 7-锚固螺栓 8-弹簧垫圈 9-铁垫板 10-板下胶垫 11-绝缘套管
图 1.14 提速道岔扣件结构
图 1.15 提速道岔II型弹条分开式扣件 图 1.16 提速道岔III型弹条分开式扣件
5）小结 综合分析德、法两国高速道岔及我国提速道岔扣件结构，可以归纳为： 1) 扣件结构均采用带铁垫板的弹性分开式结构。铁垫板上安装弹性扣压件扣压钢
图 1.17 普通线路道岔弹性垫层
图 1.18 硫化橡胶垫层
德国高速道岔大部分位于无砟轨道上，轨下基础刚度很大，区间无砟轨道扣件系统
刚度为 22.5kN/mm。在岔前及长岔枕后应设置弹性过渡段，以减少冲击力。过渡段内轨
道刚度仍采用弹性基板来实现。图 1.19、和图 1.20 分别为无砟道岔与区间无砟轨道和区
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第一部分 客运专线道岔扣件
1. 国内外道岔区扣件系统概况
1.1 世界各国道岔区扣件系统概况
世界各国在道岔区采用的扣件系统往往是区间采用的扣件系统的应用，因此根据惯 例和使用经验采用不同的扣件系统。
1）法国情况 法国道岔扣件种类较多，主要有 Nabla、Vossloh、Pandrol 扣件系统，分别如图 1.1、 1.2 和 1.3 所示，各扣件系统均为带铁垫板的分开式弹性扣件。由于法国区间线路主要采 用 Nabla 扣件，因此主要采用 Nabla 弹片式扣件，扣压力为 10～12kN，如图 1.4 所示。 不同道岔部位因垫板结构不同而有所不同，如辙叉部分扣紧方式如图 1.5 所示。由于使 用中发现道岔钢轨磨耗很小，所以道岔区轨距不可调。轨下垫层为 4.5mm，板下垫层厚 度为 6mm，刚性滑床台板。
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图 1.12 德国高速道岔尖轨跟端部位扣件系统 另外对于高速线路有砟轨道与无砟轨道道岔区扣件系统采用同一的扣件形式，如图 1.13 所示。
图 1.13 德国有砟与无砟轨道高速道岔采用相同扣件系统 3）日本情况 日本高速道岔主要采用复合枕木，轨枕弹性较好，因此道岔区扣压件多为刚性扣板， 靠弹簧垫圈实现弹性扣压，双层铁垫板实现无级调距，不设橡胶垫板。铁垫板下设置塑 料垫板，防止切割枕木。滑床台为刚性，不提供扣压基本轨的功能。 4）中国情况 与世界各国一样，我国在道岔区采用的扣件系统也是区间采用的扣件系统的应用。 自 1996 年提速道岔研制成功以来，相继研制了多种型号的提速道岔。道岔区扣件系统 作为道岔钢轨件与混凝土岔枕联结中的关键环节，基本结构一直沿用当时开发的带铁垫 板的弹性分开式扣件结构，这种结构具有结构紧凑、扣压力大、弹性好、保持轨距能力 强、安装方便等多种优点，有效地提高了道岔整体结构的强度和稳定性。 以道岔中普通扣件设计为例，原结构为带铁垫板的弹性分开式扣件，如图 1.14～图 1.16 所示。其主要结构为：钢轨与铁垫板间设 5mm 厚橡胶垫板，铁垫板下设 10mm 厚 开有横向沟槽的橡胶垫板，双层减振；铁垫板上部结构有两种，一种是Ⅱ型扣件结构， 一种是Ⅲ型扣件结构，Ⅱ型扣件结构铁垫板上设 T 型螺栓插入铁座，通过 T 型螺栓的螺 母拧紧而紧固Ⅱ型弹条，Ⅲ型扣件铁垫板上设Ⅲ型弹条插入铁座，采用Ⅲ型弹条扣压钢
图 1.8 德国高速道岔扣件系统
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转辙器部位采用了可拆卸式的滑床台
板，台板下垫片，几乎不提供任何弹性，其
主要功能还是方便基本轨的安装和拆卸。另
外台板两侧通过两个扣压条提供对基本轨
的扣压力，也为 12kN，如图 1.9 所示。 道岔各部位扣件形式基本相同，只是铁
图 1.6 法国道岔转辙器部分扣件系统 有砟轨道与无砟轨道道岔区扣件系统采用同一的扣件形式，其系统弹性问题在混凝 土岔枕下解决，在无砟轨道道岔区的混凝土岔枕下设置橡胶套靴以实现与有砟轨道区段 相同的系统弹性。图 1.7 为道岔不同部位的结构断面，可以看出各断面有砟轨道与无砟 轨道均采用相同的扣件系统。这也就是法国处理有砟轨道与无砟轨道的设计理念。
有砟轨道刚度
200～250 kN/mm
40～00～250 kN/mm
20～30 kN/mm
图 1.21 法国道岔区刚度组合
3) 中国情况 中国既有提速道岔一般是在有砟轨道上铺设，道岔区岔枕以上刚度较大，一般在轨 下设置 5mm 厚的弹性垫层，刚度在 170～220kN/mm 范围内，可有效地防止钢轨的动态 倾翻。铁垫板下一般为 10mm 厚的弹性垫层，其组装状态静刚度有一定差异，刚度分布 在 90～120kN/mm。道岔区扣件节点系统刚度在 70～150kN/mm 范围，试验表明道岔各 区段节点刚度不均匀。如考虑道床提供的弹性，其弹性大致分布在 45～75kN/mm 范围。
1.3 扣件系统与基础联结方式
1) 德国情况 德国高速道岔扣件系统与基础的联结方式如图 1.22 所示，采用预先在混凝土岔枕中 埋设内部没有螺纹的塑料套管，其底部预先埋设金属螺母，螺母底部用环氧树脂胶封住， 螺栓直径为 27mm。该种方式可以彻底解决套管伤损问题，但预埋工艺复杂，螺栓较长， 成本高、预埋金属螺母锈蚀问题不好解决。其铁垫板与螺栓间设置复合橡胶缓冲套，以 缓冲横向力对螺栓的冲击，延长螺栓的使用寿命，螺栓通过橡胶弹簧垫圈扣压铁垫板（如 图 1.23 所示），即使螺栓螺母扭矩很大也不造成对铁垫板产生很大压力，可以充分发挥 铁垫板下弹性垫层的弹性。
1.2 道岔区系统刚度的设置
1) 德国情况 德国道岔扣件系统的刚度规定，当速度 V 小于 160km/h 时，道岔区仅轨下胶垫提供 弹性（参见图 2.1），不采用弹性基板（硫化橡胶垫层）；当速度 160≤V＜220km/h 时， 刚度为 30kN/mm；当 V≥220km/h 时，无论有砟轨道还是无砟轨道，刚度均为 17.5kN/mm， 均采用弹性基板提供弹性（参见图 2.2），而轨下垫板为 6mm 厚橡胶垫层，其刚度很大。 弹性基板是将铁垫板与橡胶整体硫化一体。德国认为道砟基本不提供弹性，或相对于它 的弹性垫板而言，组合刚度变化不大。
轨，扣压件的紧固方式分有螺栓紧固和无螺栓紧固两种方式。 2) 钢轨与铁垫板及铁垫板与混凝土基础间均设置弹性或缓冲垫层。 3) 铁垫板均采用螺栓和混凝土基础中的预埋件配合与基础实现联结。 4) 调距方式：
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法国高速道岔区扣件结构不具备调整钢轨左右位置（调距）能力； 德国高速道岔区扣件结构在铁垫板上部不具备调距能力，钢轨左右位置调整通 过移动铁垫板实现； 我国既有提速道岔扣件结构在铁垫板上通过调换轨距块实现轨距调整。
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轨。铁垫板上开有 Φ32mm 的螺栓孔，Φ30 螺栓与预先埋设于混凝土岔枕中的绝缘套 管配合紧固铁垫板。螺栓与铁垫板间采用标准型弹簧垫圈。螺栓与套管配合螺纹为标准 梯形螺纹，螺距 6mm。
这种结构是我国铁路工作者总结国内外研究现状，结合我国铁路实际运营经验研制 成功的。提速道岔研制时，最初采用这种结构是基于九江长江大桥 WJ-1 型扣件的设计 铺设运营经验，尤其是采用Φ30 螺栓与预先埋设于混凝土岔枕中的绝缘套管配合紧固铁 垫板，具有零部件少、稳定性好、保持轨距能力强等优点。但由于道岔区受力复杂，导 曲线半径小，辙叉区及护轨地段横向冲击力较大，造成上述一些部件伤损及病害的出现。
图 1.1 法国道岔 Nabla 扣件系统
图 1.2 法国道岔 Vossloh 扣件系统
图 1.3 法国道岔 Pandrol 扣件系统
图 1.4 Nabla 扣件扣紧方式
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图 1.5 辙叉部位 Nabla 扣件 对于滑床板处扣件系统，对基本轨的扣压件为∝形状，扣压力也为 12kN，能够有 效扣压基本轨，保证其不外翻和提供足够的扣件阻力抵抗温度力，如图 1.6 所示。 考虑到转辙器部位钢轨承受较大的列车横向荷载，为增强扣件系统在此部位的抗横 向荷载能力，在铁垫板的外侧增加了限位部件，这种处理措施的优点是增大了系统的抗 横向荷载能力，缺点是螺栓较多，结构复杂。
间有砟轨道的过渡段实例。
图 1.19 无砟道岔与区间无砟轨道的过渡
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图 1.20 无砟道岔与区间有砟轨道的过渡
2) 法国情况 法国线路区间轨下弹性垫层厚 9mm，静刚度为 90～120kN/mm，法国认为道砟所提 供的刚度为 60kN/mm。道岔区基本轨轨下为 4.5mm 橡胶垫层，辙叉区铁垫板下为 6mm 厚垫层，在转辙器部分及辙叉部分所采用弹性垫层的静刚度均为 200～250kN/mm，整 体刚度为 75～105kN/mm，其刚度组合如图 1.21 所示。导曲线部分刚度与区间线路相同， 岔区及与区间线路轨道刚度的过渡在 5m 内完成。
第二部分 客运专线道岔轨下基础............................. 22
1. 有砟道岔混凝土岔枕 ............................................. 22 2. 无砟道岔混凝土岔枕 ............................................. 26 3. 岔区无砟轨道基础 ............................................... 30
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有砟轨道横断面
无砟轨道横断面
有砟道岔尖轨处的道床横断面