高速铁路轨道结构图文
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高速铁路概论课件-第五讲-无砟轨道结构
板式：
京津城际、武广客专、京沪等
铁道概论
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铁路限界
1、概念 为保证行车安全，凡接近线路的各种建筑物及设备，必须与线路保持一定的距离。 对在线路上运行的机车车辆的横断面尺寸，也应有一定的规定。 2、种类 （1）机车车辆限界：规定机车车辆的高度、宽度； （2）建筑限界：对建筑物（含技术设备）作出规定； （3）超限货物最大装载限界：把超限货物的长、高、宽限定在一定范围内。
2、工务养护任务
主要任务
①预防设备发生不正常的永久变形以及各种病害，延缓设备各 部件的老化，防止不正常磨损，延长使用寿命； ②消除超限的永久变形和各种病害，使设备经常保持良好状态； ③对线路和建筑物进行局部的或全部的周期性修理加固或更新， 并根据运输发展或其他客观上需要进行改建和改造。
3、工务养护作业特点
2、无砟轨道结构
(1)CRTSⅠ型板式无砟轨道结构 定义：预制轨道板通过水泥沥青砂浆调整层，铺设在现浇 的，具有凸形挡台的钢筋混凝土底座上，并适应zpw-2000轨 道电路的单元轨道板无砟轨道结构型式。 特点：单元板，板与板之间不纵连，不设横向挡块。引进 日本无砟轨道技术。
2、无砟轨道结构
CRTSⅠ型板式无砟轨道结构
3、无砟轨道应用
轨道结构类型 CRTSⅠ型板式 CRTSⅡ型板式 CRTSⅠ型双块式 CRTSⅡ型双块式 岔区无砟轨道
应用线路
遂渝试验段、石太、广州新客站、广深港、广株、沪宁城际等
京津城际、京沪、京石、石武、津秦、沪杭、合蚌等
武广客专，合武、温福、福厦、襄渝、太中银等线路的长大隧道内
郑西客专
轨枕埋入式：京津城际、武广客专、郑西客专等
凝土底座等。 • 施工方法：自上至下施工，道岔和岔枕现场组装、精调完成后，进行
轨道及道岔主要结构图示介绍PPT课件
方向一致的翼轨密贴，而与另一翼轨分开，从而消灭了有害空 间， 使列车安全通过道岔。
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辙岔与护轨
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辙岔与护轨
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有害空间
70
有害空间
71
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常用道岔有关指标。
道岔号 数
（N）
辙叉角 （α）
导曲 半径（m）
道岔全长 （m）
侧向允许通 过速度
（km/h）
9 6°20′25″ 180
25
四、钢轨的功用
除了基本的作用之外，钢轨有时还起到安 全保护的作用，这时称为护轨。
（1）防脱护轨 （2）桥上护轨 （3）道岔护轨
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轨枕（钢轨的“基座”） 一、作用:支承钢轨，
将钢轨传来的压力传递 给道床，并且还可以保 持钢轨位置和轨距。
二、类型:木枕、钢 筋混凝土枕、钢枕 、 塑料枕。 木枕：弹性好，重量轻， 铺设更换方便；但消耗 木材，使用寿命短。
R≥350
0
350＞R≥300
5
R＜300
15
88
二、外轨超高 机车车辆在
曲线上运行时， 由于离心力的作 用使曲线外轨承 受了较大的压力， 必须将外轨抬高， 使机车车辆内倾， 以平衡离心力的 作用，外轨比内 轨高出的部分称 为超高。
89
曲线外轨超高量的计算：
式中：
——列车最高运行速度
——曲线半径 我国铁路规定：单线铁路超高最大值为125 mm 双线铁路超高最大值为150 mm。
交叉设备时，只能沿着原来的线路继续运行 而不能转线。
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轨距
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辙岔与护轨
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辙岔与护轨
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有害空间
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有害空间
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常用道岔有关指标。
道岔号 数
（N）
辙叉角 （α）
导曲 半径（m）
道岔全长 （m）
侧向允许通 过速度
（km/h）
9 6°20′25″ 180
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四、钢轨的功用
除了基本的作用之外，钢轨有时还起到安 全保护的作用，这时称为护轨。
（1）防脱护轨 （2）桥上护轨 （3）道岔护轨
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轨枕（钢轨的“基座”） 一、作用:支承钢轨，
将钢轨传来的压力传递 给道床，并且还可以保 持钢轨位置和轨距。
二、类型:木枕、钢 筋混凝土枕、钢枕 、 塑料枕。 木枕：弹性好，重量轻， 铺设更换方便；但消耗 木材，使用寿命短。
R≥350
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350＞R≥300
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R＜300
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二、外轨超高 机车车辆在
曲线上运行时， 由于离心力的作 用使曲线外轨承 受了较大的压力， 必须将外轨抬高， 使机车车辆内倾， 以平衡离心力的 作用，外轨比内 轨高出的部分称 为超高。
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曲线外轨超高量的计算：
式中：
——列车最高运行速度
——曲线半径 我国铁路规定：单线铁路超高最大值为125 mm 双线铁路超高最大值为150 mm。
交叉设备时，只能沿着原来的线路继续运行 而不能转线。
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轨距
高速铁路轨道工程PPT课件
水平及高程
轨道方向 高低
以一股钢轨为准，按设计高程偏差在±5mm之内， 两股相对水平差≤2 mm，在2.5m距离内，不得 有>1.5 mm的三角坑
直线段≤2mm/10m弦，曲线段正矢差 ≤2mm/20m弦
≤2mm/10m弦
过渡段基本轨与 辅助轨间距 轨底坡
线间距
±10mm
1/30～1/50 0～+10mm
道床要求分层铺设、碾压、捣固，线路开通前，道床密度、支承刚度 、纵、 横向阻力等指标符合一次铺设跨区间无缝线路的要求。
除道岔和伸缩调节器范围外，扣减采用Ⅲ型弹条扣件，轨下垫板采用 静刚度60-80KN/mm的橡胶垫板。
三、 道岔
高速正线上用于侧向接发列车，通过速度超过200km/h 的单开道岔应 采用58号高速道岔；高速正线上用于侧向接发列车，通过速度超过 80km/h，但不大于160km/h的单开道岔应采用43号高速道岔；用于 侧向接发列车，通过速度不大于80km/h的单开道岔应采用18号高速道 岔。
顶铁与尖轨或可动心轨轨腰的间隙不大于0.5mm。
滑床台板坐实坐平，牵引点前后各一块滑床台与轨底间隙不允许 超过0.5mm，其余部位间隙不超过1.5mm，间隙大于1mm的情况 不得连续出现。
五、无碴轨道标准不同
无碴轨道精度的允许偏差
检查项目 轨道中心线
轨距
偏差要求 距设计中心线为≯10mm +1、-2 mm，变化率≤1‰
有碴道床采用特级道碴，正线单线道床碴肩宽度50cm，堆高15cm,顶 宽3.6m，曲线地段外侧道床不加宽。道床厚度35cm,双线道床顶面按单线 设计，道床顶面高度与轨枕中部平齐，Ⅲ型轨枕枕端埋深18.5cm，岔枕及 其它类型轨枕地段道床顶面低于轨枕承轨槽面3cm。轨道结构高度双线 98cm，单线92cm。通过居民区的桥梁，道碴下铺设2.5cm厚的橡胶垫。
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
第11页/共16页
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。
高速铁路轨道
二、钢轨
6、钢轨合理使用
➢钢轨打磨
✓铣磨车 ✓打磨车 ✓高速打磨车 ✓修理性、预防性、控制性 非对称打磨
铣磨车
打磨车ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
高速打磨车
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二、钢轨
7、高速铁路钢轨
➢钢轨选材 ✓钢种成熟 ✓强韧匹配
高速强调韧性，重载强调耐磨 ✓材质洁净 ✓焊接优良 ✓适用道岔
高速铁路钢轨选材可在UIC900A、U71Mnk和PD3三钢种中比选， 以PD3钢轨较好
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一、轨道结构- CRTSⅡ型板
纵向连接器
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一、轨道结构- CRTSⅡ型板
桥上结构——滑动层
土工膜、土工布、胶粘剂组成的滑动层
挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板
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一、轨道结构- CRTSⅡ型板
梁缝处轨道结构
抗剪销钉、剪力齿槽、两布一膜和高强度挤塑1板3
一、轨道结构- CRTSⅡ型板
✓桥上结构——台后锚固体系
二、钢轨
3、钢轨类型（*） ➢按钢轨标准长度分：
✓12.5m：过去标准钢轨长度 ✓25m：钢轨标准主型长度 ✓100m：高速长定尺钢轨 对应于标准轨的缩短轨，用于有缝线路曲线内侧
二、钢轨-长尺钢轨
• 无逢线路使长尺钢轨的生产成为一种趋势 。
• 法国：钢轨由原来的36m改造成72m～80m • 德国：改造成120m。 • 我国：100m生产、运输 • 500米基地建设
桥梁 桥台
摩擦板
梁体 桥台
摩擦板 端刺 A
过渡板
掺水泥级配碎石 A
14
一、轨道结构-CRTSⅢ型板式
• CRTSⅢ型板式无砟轨道轨下结构 • 轨道板、自密性混凝土调整层、水硬性支承
层/混凝土底座等组成。成灌、武汉城际等
高速铁路轨道结构
图4 路桥过渡段双块式无砟轨道
图5 路基地段双块式无砟轨道
图5 路基地段双块式无砟轨道
2．CRTSⅠ型板式无砟轨道 CRTSⅠ型板式无砟轨道分为CRTSⅠ型大板式板式轨道和CRTSⅠ型 框架板式无砟轨道，其结构组成主要包括钢轨、扣件、轨道板、 水泥乳化沥青砂浆（CA砂浆）、底座板、凸型挡台等。
图6 路基地段CRTSⅠ型板式பைடு நூலகம்砟轨道
图7 路基地段CRTSⅠ型板式无砟轨道结构组成图
3．CRTSⅡ型板式无砟轨道 图8 路基地段CRTSⅡ型板式无砟轨道
图9 路基地段CRTSⅡ型板式无砟轨道结构组成
4．CRTSⅢ型板式无砟轨道 图10 盘营客专路基地段CRTSⅢ型板式轨道
图11 成灌铁路路基地段CRTSⅢ型板式无砟轨道
高速铁路轨道结构
2013 年 5 月
一．有砟轨道
当速度超过250km/h时： 1．道砟粉化加剧 2．道砟飞溅 3．道床稳定性降低，轨道几何型位保持困难。
图2 有砟轨道翻浆冒泥
图3 法国高速铁路有砟轨道道床
二．无砟轨道 1．CRTSⅠ型双块式无砟轨道 CRTSⅠ型双块式无砟轨道由钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板、 底座/支承层等组成。
桥梁地段底座伸缩缝
桥梁地段底座伸缩缝侧边 桥梁地段线间防水层与底
座间纵向缝 隧道地段底座伸缩缝
隧道地段底座伸缩缝侧边
尺寸 60mm（深）×（宽）×底
座宽度（长） 40mm（深）×（宽）×底
座厚度（长） 60mm（深）×（宽）×
（长）
60mm（深）×（宽）
60mm（深）×（宽）×底 座宽度（长）
40mm（深）×（宽）×底 座厚度（长）
9.10634 0.7581
4
图5 路基地段双块式无砟轨道
图5 路基地段双块式无砟轨道
2．CRTSⅠ型板式无砟轨道 CRTSⅠ型板式无砟轨道分为CRTSⅠ型大板式板式轨道和CRTSⅠ型 框架板式无砟轨道，其结构组成主要包括钢轨、扣件、轨道板、 水泥乳化沥青砂浆（CA砂浆）、底座板、凸型挡台等。
图6 路基地段CRTSⅠ型板式பைடு நூலகம்砟轨道
图7 路基地段CRTSⅠ型板式无砟轨道结构组成图
3．CRTSⅡ型板式无砟轨道 图8 路基地段CRTSⅡ型板式无砟轨道
图9 路基地段CRTSⅡ型板式无砟轨道结构组成
4．CRTSⅢ型板式无砟轨道 图10 盘营客专路基地段CRTSⅢ型板式轨道
图11 成灌铁路路基地段CRTSⅢ型板式无砟轨道
高速铁路轨道结构
2013 年 5 月
一．有砟轨道
当速度超过250km/h时： 1．道砟粉化加剧 2．道砟飞溅 3．道床稳定性降低，轨道几何型位保持困难。
图2 有砟轨道翻浆冒泥
图3 法国高速铁路有砟轨道道床
二．无砟轨道 1．CRTSⅠ型双块式无砟轨道 CRTSⅠ型双块式无砟轨道由钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板、 底座/支承层等组成。
桥梁地段底座伸缩缝
桥梁地段底座伸缩缝侧边 桥梁地段线间防水层与底
座间纵向缝 隧道地段底座伸缩缝
隧道地段底座伸缩缝侧边
尺寸 60mm（深）×（宽）×底
座宽度（长） 40mm（深）×（宽）×底
座厚度（长） 60mm（深）×（宽）×
（长）
60mm（深）×（宽）
60mm（深）×（宽）×底 座宽度（长）
40mm（深）×（宽）×底 座厚度（长）
9.10634 0.7581
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高速铁路无砟轨道结构
CRTSⅢ型板式无砟轨道技术结构特点
（3）自密实混凝土取代了CA砂浆 ➢ 自密实混凝土与轨道板形成牢固的复合板结构，轨道板与混
凝土基础间不再有薄弱的夹心层，使轨道结构受力更趋合理。
➢ 采用自密实混凝土取代CA砂浆作为填充调整层，不仅简化了 结构，节省了原材料，减少了对环境的污染，而且与“I”、 “II”相比，仅填充调整层可降低造价70%。
➢ 自密实混凝土弹模25000Mpa，与高弹CA砂浆弹模 10000Mpa，所能提供的弹性相当。
CRTSⅢ型板式无砟轨道技术结构特点
CRTSⅢ型板式无砟轨道技术结构特点
（4）采用了“缓冲隔离层”技术，为日后实现维修创造了 必要的条件。
制造工艺
(1) 在总结分析CRTS I型轨道板独立台座法和CRTS Ⅱ型轨道板 长线台座法生产工艺基础上，提出了双向先张预应力混凝土轨道板生 产工艺的总体思路： ➢ 采用窑式单元生产，每一单元为2×4块轨道板模型。 ➢ 预应力钢筋定长下料，结合预应力钢筋不露出轨道板侧面方案，预 应力钢筋两端设置张拉杆。 ➢ 相邻轨道板模板之间通过连接杆将对应张拉杆相连。 ➢ 轨道板预应力钢筋同步张拉，同步放张。 ➢ 轨道板混凝土逐模浇筑，逐模振动。 ➢ 轨道板采用窑式单元整体养护。
CRTS II型板式轨道
降低温度力以利于限制轨道板位移，保护高 弹模砂浆：
设置假缝，钢筋混凝土开裂时弹模显著下降， 温度拉力随之下降。
轨道板间预加拉力，降低轨道板中的温度压力。
轨道板使用过程中假缝允许开裂成为“真 缝”，轨道板从铺设时的“板”转变为运营 中的“串联宽轨枕”，因此板内设置横向预 应力。
CRTS I型板式轨道
低弹模砂浆难以承受轨道板传下的纵横向力，尤 其是难以承受因温度变化造成的单元轨道板的温 度力或变形。
铁路轨道结构PPT课件
14
② 强韧化
在轮载和温度力的作用下，钢轨产生复杂的变形：压 缩、伸长、弯曲、扭转、压溃、磨耗等。为使列车能够 安全、平稳和不间断地运行，钢轨必须保证在轮载和轨 温变化作用下，应力和变形均不超过规定的限值。这就 要求钢轨具有足够的强度、韧性和耐磨性能。
15
③ 纯净化（材质）
淬火轨对材质纯净度的要求比普通钢轨更高，如果 不提高钢轨的纯净度，钢轨重型化及强韧化的优势也不 能更好地发挥，因此材质纯净化是重型化和强韧化的基 础。例如钢轨中非金属夹杂、钢轨金属薄弱区的存在等 ，都是钢轨产生疲劳伤损的根源，以这些疲劳源为中心 形成核伤，对行车安全构成威胁。
18
2）轨缝 ① 预留轨缝：铺轨施工时预留的轨缝称为预留轨缝。 构造轨缝：指受钢轨、接头夹板及螺栓尺寸限制，在
构造上能实现的轨端最大缝隙值。
② 预留轨缝的计算 普通线路预留轨缝计算公式
a0 αL(tz t0)12ag
19
3）允许铺轨温度范围 12.5m 钢轨在任何地区都能铺设，25m 长钢轨的允许铺
11
3 材质及机械性能
1）钢轨钢的化学成分 有Fe、C、Mn、Si、P、S等元素。
12
2）机械性能 主要取决于钢轨的化学性能、物理力学性能、金
属组织及热处理工艺。
13
3）钢轨的发展趋势 ① 重型化 随着高速、重载运输的要求，钢轨正向重型化发展，
目前世界上最重型的钢轨已达到77.5kg/m，线路上逐步铺 设75kg/m钢轨。
设地区应满足(冬天螺栓不受剪，夏天轨缝不顶严)
允许铺轨年轨 T温 a差 gα L2 C （℃
C——接头阻力和限 基制 础钢 阻轨 力伸缩
20
对于25m 钢轨，[ΔT]＝101.7℃。允许铺 轨上下限：
② 强韧化
在轮载和温度力的作用下，钢轨产生复杂的变形：压 缩、伸长、弯曲、扭转、压溃、磨耗等。为使列车能够 安全、平稳和不间断地运行，钢轨必须保证在轮载和轨 温变化作用下，应力和变形均不超过规定的限值。这就 要求钢轨具有足够的强度、韧性和耐磨性能。
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③ 纯净化（材质）
淬火轨对材质纯净度的要求比普通钢轨更高，如果 不提高钢轨的纯净度，钢轨重型化及强韧化的优势也不 能更好地发挥，因此材质纯净化是重型化和强韧化的基 础。例如钢轨中非金属夹杂、钢轨金属薄弱区的存在等 ，都是钢轨产生疲劳伤损的根源，以这些疲劳源为中心 形成核伤，对行车安全构成威胁。
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2）轨缝 ① 预留轨缝：铺轨施工时预留的轨缝称为预留轨缝。 构造轨缝：指受钢轨、接头夹板及螺栓尺寸限制，在
构造上能实现的轨端最大缝隙值。
② 预留轨缝的计算 普通线路预留轨缝计算公式
a0 αL(tz t0)12ag
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3）允许铺轨温度范围 12.5m 钢轨在任何地区都能铺设，25m 长钢轨的允许铺
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3 材质及机械性能
1）钢轨钢的化学成分 有Fe、C、Mn、Si、P、S等元素。
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2）机械性能 主要取决于钢轨的化学性能、物理力学性能、金
属组织及热处理工艺。
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3）钢轨的发展趋势 ① 重型化 随着高速、重载运输的要求，钢轨正向重型化发展，
目前世界上最重型的钢轨已达到77.5kg/m，线路上逐步铺 设75kg/m钢轨。
设地区应满足(冬天螺栓不受剪，夏天轨缝不顶严)
允许铺轨年轨 T温 a差 gα L2 C （℃
C——接头阻力和限 基制 础钢 阻轨 力伸缩
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对于25m 钢轨，[ΔT]＝101.7℃。允许铺 轨上下限：