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軌道結構

更新時間:2020-09-02 點擊數:107

軌道結構

一、軌道

軌道是鐵路線路的組成部分,這里所指的軌道包括鋼軌、軌枕、聯結零件、道床、防爬設備和道岔等。作為一個整體性工程結構,軌道鋪設在路基之上,起著列車運行的導向作用,直接承受機車車輛及其荷載的巨大壓力。在列車運行的動力作用下,它的各個組成部分必須具有足夠的強度和穩定性,保證列車按照規定的最高速度,安全、平穩和不間斷地運行。

二、鋼軌

1、鋼軌功用與特性

鋼軌的作用是直接承受車輪傳遞的列車及其荷載的重量,并引導列車的運行方向。

以編組60輛60噸敞車的車列為例,其載重加自重就有5000噸左右,更不用說那些萬噸甚至十幾萬噸的重載列車。如此巨大的壓力首先就落在鋼軌的雙肩上,可見鋼軌必須具備足夠的強度、穩定性和耐磨性。 

2、鋼軌斷面形狀

鋼軌斷面形狀為工字形,由軌頭、軌腰、軌底三大部份組成。這個看似簡單的工字,受力好、省材料,具有最佳抗彎性能。 

3、鋼軌分類

鋼軌的類型和強度以kg/m來表示。每米鋼軌的質量越重,它所承受的荷載越大。世界上第一條鐵路的鋼軌為18kg/m,最重的鋼軌在美國,重達77kg/m。

我國現行的鋼軌標準有50kg/m、60kg/m、75kg/m三種。為了提高線路的通過能力,我國鐵路正逐步淘汰小重量鋼軌,主要線路一般鋪設60kg/m或75kg/m的重型鋼軌。

4、鋼軌接頭和軌縫

我國鋼軌標準長度為12.5m和25m兩種,對于75kg/m鋼軌只有25m長一種。還有用于曲線內股的縮短軌,對于12.5m標淮軌系列的縮短軌有短40mm、80mm、120mm三種;對于25m軌的有短40mm、80mm、160mm三種。

軌道上鋼軌與鋼軌之間用夾板和螺栓連接,稱為鋼軌接頭。接頭處輪軌動力作用大,養護維修工作量大,接頭是軌道結構的薄弱環節之一。

接頭的聯結形式按其相對于軌枕位置,可分為懸空式和承墊式兩種。按兩股鋼軌接頭相互位置來分,可分為相對式和相錯式兩種。我國一般采用相對懸空式,兩股鋼軌接頭左右對齊,同時位于兩接頭軌枕間。

三、軌枕

軌枕承受來自鋼軌的各向壓力,并彈性地傳布于道床,同時,有效地保持軌道的幾何形位,特別是軌距和方向。軌枕應具有必要的堅固性、彈性和耐久性,并能便于固定鋼軌,有抵抗縱向和橫向位移的能力。

1、木枕

軌枕起先采用木材制造,木材的彈性和絕緣性較好,受周圍介質的溫度變化影響小,重量輕,加工和在線路上更換簡便,并且有足夠的位移阻力。經過防腐處理的木枕,使用壽命也大大延長,在15年左右。 

隨著森林資源的減少和人們環保意識的增強,當然也因為科學技術的發展,上世紀初,有些國家開始生產鋼枕和鋼筋混凝土軌枕,以代替枕木。然而,因為鋼枕的金屬消耗量過大,造價不菲,體積也笨重,沒有推廣開來,只有德國等少數國家還在使用。而許多國家從上世紀50年代起,開始普遍生產鋼筋混凝土軌枕。

2、混凝土枕

鋼筋混凝土軌枕使用壽命長,穩定性高,養護工作量小,損傷率和報廢率比木枕要低得多。在無縫線路上,鋼筋混凝土軌枕比木枕的穩定性平均提高15~20%,因此,尤其適用于高速客運線。

軌枕因應用范圍不同,長度也不同。在我國,普通軌枕長度為2.5m,道岔用的岔枕和鋼橋上用的橋枕,長度有2.6~4.85m多種。每公里線路上鋪設軌枕的數量是根據鐵路運量和行車速度等運營條件來確定的,一般而言,在1520~1840根之間。不言而喻,軌枕數量越多,軌道強度越大。

3、軌枕間距

軌枕間距與每公里配置的軌枕根數有關。軌枕根數應根據運量、行車速度及線路設備條件確定,并和鋼軌及道床等綜合考慮,合理配套,以求在最經濟的條件下,保證軌道具有足夠的強度和穩定性。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,使軌距、方向易于保持,對行車速度高的地段尤為重要。但也不能太密,太密則不經濟,而且凈距過小,也會在一定程度上影響搗固質量。

我國鐵路規定,對木枕軌道,每公里最多為l920根,混凝土枕為l 840根;每公里最少均為l 440根。軌枕的級差為每公里80根。

符合下列條件之一的地段,正線軌道應加強,每公里鋪枕根數外,對混凝土枕每公里增加80根,木枕增加160根,當條件重合時,只增加一次,但不能超過前述允許最大鋪設數量。

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R≤800m的曲線地段;

b.坡度大于12‰的下坡制動地段;

c.長度等于或大于300m的隧道內線路。

4、混凝土寬枕

混凝土寬枕的特點:

混凝土寬枕是一塊預制的混凝土板,與混凝土枕外形相似,又稱軌枕板。其制造工藝與混凝土枕基本相同。寬枕長度與普通混凝土枕長度相同,均為2.5m,而寬度約為后者的兩倍。寬枕由于寬度較大,直接鋪設在預先壓實的道床面上,在制造中對其厚度的控制要求較嚴格。

混凝土寬枕在道床上是密排鋪設,每公里鋪1760塊,每塊枕上安裝一對扣件,由鋼軌傳來的力處于寬枕軸線的對稱位置,可避免荷載的偏心。寬枕由于寬度較大,在縱橫兩個方向上都有彎矩作用,是一塊支承在彈性基礎上的板。

混凝土寬枕與普通枕比較有以下優點:

1.寬軌枕寬55 cm,支承面積較混凝土枕大一倍,使道床的應力大為減少。同時,每塊寬枕的質量為500 kg左右,可以減小道床的振動加速度,使道床的變形減小,殘余變形積累過程延緩,軌道幾何形位易于保持,整個軌道結構得到加強。

2.軌枕與道床接觸面上的摩阻力增大,提高了軌道的橫向穩定性,道床阻力增加約80%,有利于鋪設無縫線路。

3.寬軌枕密排鋪設,枕間空隙用瀝青混凝土封塞,把道床頂面全部覆蓋起來,防止雨水及臟污侵入道床內部,從而有效地保持道床的整潔,延長道床的清篩周期。

4.寬軌枕軌道的維修養護工作量很少,僅為混凝土枕軌道的l/2~l/4,從而減輕和改善了養護工作條件,減少作業次數,節省養護費用。再由于養護維修作業基本上可在軌道兩旁進行,對行車干擾較少,比較適合于運輸繁忙的鐵路上使用。

5.寬軌枕軌道外觀整潔美觀。

混凝土寬枕類型及鋪設要求

1.要求路基堅實穩定,排水暢通,沒有翻漿冒泥等病害,采用碎石道床,由底、面兩層組成,道碴材料要求堅硬耐磨,道床要分層夯實整平;混凝土寬枕端部埋入道床深度為8~10cm,其中部60cm范圍內,道床頂面應低于枕底5~10cm。

2.混凝土寬枕軌道的彈性、道床斷面尺寸、排水方式等方面與其他結構形式的軌道不同,因此,與其他軌道連接時必須設置過渡段:與木枕軌道連接時,應用長度不短于25m的混凝土枕軌道過渡;與混凝土枕連接時,要求有5塊混凝土寬枕伸入混凝土枕軌排內;混凝土寬枕軌道通過明橋面時,寬枕可直接鋪到明橋面橋頭雙枕前。 




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