干货！有砟轨道的组成、发展和优缺点分析

而钢轨本身，其内在质量、材质性能、断面公差、平直程度等都是十分重要的特性。钢轨在技术上要能保证足够的强度、韧性、耐磨性、稳定性和平顺性，在经济上要能保证合理的大修周期，减少养护维修工作量。

铁路钢轨的类型和强度一般以每米长度的重量来表示。钢轨每米长度的重量越大，钢轨的强度越高。日本常用的钢轨是50kg/m和60kg/m钢轨。目前，新干线都采用60kg/m钢轨。

1）钢轨重量

钢轨类型应根据轨道振动、轮轨冲击、轮轨接触和钢轨纵向力的计算来确定。60kg/m钢轨的横向、垂向刚度是可满足高速列车动弯应力的强度需求的。日本新干线、法国TGV和德国ICE高速铁路所采用的钢轨均为60kg/m钢轨。可见，京沪高速铁路选用60kg/m钢轨是适宜的。

2）钢轨尺寸允许偏差及平直度要求

高速铁路的轨道结构区别于普通线路的最重要的特点是对轨道不平顺的严格控制，体现在钢轨上则是对其表面尺寸质量、平直度、表面平整度和扭曲的严格要求。钢轨尺寸的精确和外形的平直是轨道平顺的基本保证之一。

3）钢轨的化学成分

高速铁路钢轨出现质量问题的主要形式是由于钢轨内部夹杂、缺陷所引起的疲劳折损。提高钢轨材质的纯净度是减少钢轨疲劳折损、提高钢轨的可靠性、延长其使用寿命的有力途径。

钢轨的化学成分是影响其力学性能、焊接性能及其他使用性能的基本因素，也是钢轨材质纯净度的重要指标。

2、轨枕

轨枕功能：①支撑钢轨②保持轨距和方向③传递钢轨对其作用的各项压力到道床。

尽管在高速铁路的发展中无砟轨道所占的比例越来越大，在许多国家已成为轨道结构的首选，但有砟轨道仍然是高速铁路轨道结构的主要形式之一，混凝土枕的性能和质量仍是需要关注的重点。

由于混凝土轨枕使用寿命长，维修工作量少，由混凝土制品厂生产的轨枕形状、尺寸、性能都比较标准、均一，为钢轨支撑的均匀性和轨面的动态平顺性提供了更可靠的条件，因而世界各国高速铁路有砟轨道均采用混凝土轨枕。

我国既有铁路干线大部分铺设了混凝土枕，高速铁路则要求全部采用混凝土枕。

高速铁路混凝土轨枕类型大部分为整体式，如德国、意大利、西班牙和日本等国的各类轨枕，法国有砟轨道传统的轨枕结构是双块式，在高速铁路中仍然采用双块式轨枕，但在有砟桥上因设置护轮轨的需要，采用了整体式轨枕。

世界各国客运专线和高速铁路有砟轨道的技术发展表明，整体式和双块式混凝土轨枕形式都可以满足高速运行在承载能力、耐久性和稳定性等方面的使用要求。我国高速铁路采用整体式混凝土轨枕。

3、扣件（连接零件）

扣件是连接钢轨和轨枕的中间连接零件，其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距和阻止钢轨相对于轨枕的纵横向移动。

高速铁路的扣件除要求具有足够的扣压力以确保线路的纵、横向稳定之外，还要求弹性好，以保证良好的减振、降噪性能；扣压力保持能力好，以降低日维修工作量；绝缘性能好，以提高轨道电路工作的可靠性，延长轨道电路长度，降低轨道电路投资。

我国采用弹性扣件已有多年历史，已成功的开发了弹条Ⅰ扣件，弹条Ⅰ型调高扣件，弹条Ⅱ型扣件及弹条Ⅲ型扣件等，以上扣件已全部通过部级鉴定并推广使用。

1）弹条Ⅰ型扣件

组成： ω形弹条、螺旋道钉、轨距挡板、挡板座及弹性橡胶垫板。

分类： A型：CHN50钢轨B型：CHN60钢轨。

（轨距挡板的作用是调整轨距，传递钢轨的横向水平推力。轨距挡板中间有长圆孔，其大小是一定的，但孔中心位置有两种，相应就有两个号码。50、60kg/m钢轨各有两个号码，分别为20、14和10、6号）。

2） 弹条Ⅱ型扣件

弹条Ⅱ型扣件除弹条采用新材料重新设计外，其余部件与弹条I型扣件通用，仍为带挡肩、有螺栓扣件。在原使用弹条I型扣件地段，可用弹条Ⅱ型扣件弹条更换原I型扣件弹条。

3）弹条Ⅲ型扣件

组成：弹条、预埋铁座，绝缘轨距块和橡胶垫板。

弹条Ⅲ型扣件是为高速重载而研制的无螺栓无挡肩扣件。无螺栓无挡肩扣件是世界各国轨枕扣件发展的趋势，特别适用于重载、大运量、高密度的运输条件。

系利用预埋于轨枕中的铁杆来保持轨距，承受横向力并固定弹条，以弹条扣压钢轨，尼龙块作为绝缘部件并用于调整轨距。

优点：扣压力大弹性好 ，较强的保持轨距能力，采用无螺栓连接，减小扣件维修养护工作量。

4、道床

道床是轨道结构的重要组成部分。散粒体道床不仅要承受轨枕传递的各种力的作用，保持轨道结构的稳定性，而且要便于进行养护。对高速铁路而言，散粒体道床的这些作用显得尤为重要。

道床的功能：

(1)承受来自轨枕的压力并均匀地传递到路基面上。

(2)提供轨道的纵横向阻力，保持轨道的稳定。

(3)提供轨道弹性 减缓和吸收轮轨的冲击和振动。

(4)提供良好的排水性能 以提高路基的承载能力及减少轨道冻害。

(5)调整轨道几何形位较为方便。

为适应上述道床功能，道砟应具有以下性能：①质地坚韧、有弹性、不易压碎和捣碎。②排水性能好，吸水性差。③不易风化、不易被风吹动或被水冲走。

用作道砟的材料有：碎石、天然级配卵石、筛选卵石、粗砂、中砂及熔炉矿碴等在具体选用道砟材料时应根据铁路运量、机车车辆轴重、行车速度、结合成本和就地取材等条件来决定。

一级道砟：特重型、重型地段优先用一级道砟。

二级道砟：我国的一级道砟标准并非从技术经济最优角度订出的而是根据当时全路道砟的供求关系，并考虑提高道砟质量的运营要求提出的。和国外道砟质量相比有很大差距。

5、道岔

道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，也是轨道的薄弱环节之一，通常在车站、编组站大量铺设。有了道岔，可以充分发挥线路的通过能力。即使是单线铁路，铺设道岔，修筑一段大于列车长度的叉线，就可以对开列车。道岔在铁路线路上起到重要作用。

由于道岔具有数量多、构造复杂、使用寿命短、限制列车速度、行车安全性低、 养护维修投入大等特点，与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。

它的基本形式有三种：即线路的连接、交叉、连接与交叉的组合。常用的线路连接有各种类型的单式道岔和复式道岔；交叉有垂直交叉和菱形交叉；连接与交叉的组合有交分道岔和交叉渡线等。

有砟轨道的发展：

随着英国工业革命，为了把大量的矿石从矿区运到最近的码头，1605年有了第一条用木条铺成的轨道。

18世纪中叶，出现了铸铁轨道。

19世纪40年代，在铁轨下铺设了与之垂直的木轨枕，用来连接两根铁轨。

1865年，钢轨代替了狭义铁轨。建成的轨道具有了现代轨道结构的基本结构形式，为减少地面应力，在地面上轨枕下铺设一层碎石组成的道床，碎石道床还提高了轨道的弹性和排水性能，使轨道便于维修，用散体材料碎石组成道床的传统轨道形式，也叫普通轨道，即我们最常说的有砟轨道。有砟高铁一般使用路基，最高设计行车时速250公里，无砟轨道一般使用高架路桥设计行车时速350以上。

有砟轨道的优缺点：

有砟轨道优点：弹性良好、价格低廉、更换与维修方便（噪声传播范围小）、吸噪特性好、建设周期短等。

缺点：随着行车速度的提高，由于有砟轨道不均匀下沉产生的120Hz以下频率范围的激振严重，轨道破损和变形加剧，从而使维修工作量显著增加，维修周期明显缩短。

根据德国高速铁路的资料，当行车速度为250～300 km/h时，其线路维修费用约为行车速度为160～200 km/h时的2倍；速度为250～300km/h时；通过总重达 3亿吨后道砟就需全部更换。

（中国e车网整合自百度文库等）

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