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轨道基本知识 第一章轨道结构 一 轨道的组成轨道由钢轨 轨枕 联结零件 道岔 道床和路基 防爬设备等组成 作为一个整体性工程结构 轨道铺设在路基之上 起着列车运行的导向作用 直接承受机车车辆及其荷载的巨大压力 在列车运行的动力作用下 它的各个组成部分必须具有足够的强度和稳定性 保证列车按照规定的速度 安全 平稳和不间断地运行 轨枕 连接零件 1 钢轨 钢轨的作用是 一方面在于支持并引导机车车辆的车轮 直接承受来自车轮的力和其它的力并传之于轨枕 以及给车轮的滚动提供阻力最小的表面 另一方面在电气化铁路或自动闭塞区段 钢轨还起到轨道电路的作用 因此 钢轨必须具有足够的强度 韧性和耐磨性能 钢轨的类型 钢轨的类型是以每米长的钢轨质量千克表示的 目前我国铁路上所用的钢轨有75Kg m 60Kg m 50Kg m 43Kg m 38Kg m等几钟 以上各种类型的钢轨中 38Kg m钢轨止前已停止生产 60Kg m 50Kg m钢轨在主要干线上铺设 43Kg m钢轨在部分站线及专用线上铺设 对于重载铁路各特别繁忙区段铁路 则铺设75Kg m钢轨 钢轨的长度 我国标准长度钢轨有12 5m及25m两种 特重型及重型轨道应采用25m轨 为了保证曲线钢轨对接 线路上采用比标准长度略短的标准缩短轨 有比12 5m短40mm 80mm 120mm的三种 有比25m轨短40mm 80mm 160mm的三种 标准缩短轨铺设在曲线内侧 另外 由于某种需要 可能要个别插入非标准短轨 按规定 正线上插入的短轨 其长度不得小于6m 站线及专用线不得小于4 5m 钢轨断面形状钢轨断面形状为工字形 由轨头 轨腰 轨底三大部份组成 这个看似简单的工字 受力好 省材料 具有最佳抗弯性能 为了保证必要的强度条件 钢轨就有足够的高度 其头部和底部应有足够的面积和高度 腰部和底部不宜太薄 2 轨枕 轨枕的作用 轨枕承受来自钢轨传来的垂直力和水平力 并将这些力分布于道床上 同时有效地保持轨道的轨距 方向和位置 因此轨枕要有一定的坚固性 耐久性和弹性 同时具有足够的阻力 以免在列车作用下发生横向移动 轨枕的分类 按材质可分为木枕和混凝土枕 按用途可分为普通轨枕 岔枕 桥枕 木枕其优点是弹性好 易加工制作 运输 铺设 养护及维修方便 与钢轨的连接较简便 绝缘性能好 其缺点是易腐蚀和产生机械磨损 使用年限短 浪费木材 目前在正线上已基本不用 主要用于道岔及明桥面上 木枕尺寸木枕的长度 宽度及厚度应符合部分要求尺寸 普通木枕分两类 类木枕用于正线 长度250cm 高度16cm 底宽22cm 类木枕用于站线 长度250cm 高度14 5cm 底宽20cm 道岔木枕不分类 长度为260 480cm 级差20cm 混凝土轨枕优点 材源较多 规格统一 轨道弹性均匀 稳定性较木枕高 使用寿命长 不受气候 腐朽 虫蛀及失火影响 具有较高的道床阻力 对提高无缝线路的横向稳定性有利 缺点 重量大 弹性差 受力大 混凝土轨枕分类 普通混凝土轨枕 宽轨枕 混凝土岔枕 混凝土桥枕 1 普通混凝土轨枕按配盘种类分为两个系列 即S系列各J系列 S 代表钢丝 J 代表钢筋 按承载能力分为 级 型用于中型或轻型轨道 型用于重型和次重型轨道 型用于与75Kg m钢轨配套使用的特重型轨道 各种类型轨枕是通过在轨枕一端顶面上的型号及厂名标记来区别的 IIIa型枕 IIIb型枕 2 宽轨枕宽轨枕的底面宽度为混凝轨枕底宽的一倍 铺设这种轨枕 可提高轨道横向稳定性 宽轨枕间净距较小 每块间隔约2 6cm 每千米铺设1760根 能保持道床清洁 延长清筛周期 减少维修工作量 3 混凝土岔枕混凝土岔枕用于道岔铺设 岔枕长度由240cm至490cm共26级 级差10cm 岔枕一端顶面打有岔枕编号标印 铺设时必须按编号顺序摆放 岔枕与钢轨的联结所使用的扣件也与一般道岔扣件不同 此外 混凝土岔枕间距也不同于木岔枕的间距 在施工中应特别注意 混凝土桥枕混凝土桥枕用于道碴桥面的铺设 这种轨枕的特点是在轨枕顶面有供钉设护轨的孔眼位置 从而保桥上混凝土枕与护轨的牢固联结 3 联结零件 钢轨联结零件分中间联结和接头联结两类 接头联结指钢轨与钢轨的联结 包括夹板 螺栓 垫圈等 中间联结为钢轨与轨枕之间的联结 中间联结零件通称扣件 其主要功用是阻止钢轨作相对于轨枕的纵横向移动 并保持其稳固位置 钢轨接头联结1 普通接头 1 普通接头联结零件是由夹板 螺栓 弹簧垫圈等组成 其作用是在接头处把钢轨连接起来 使钢轨接头部分具有与钢轨一样的整体性 以抵抗弯曲和位移 接头处还要满足钢轨伸缩的要求 木枕扣件木枕扣件有道钉垫板 道钉有钩头道钉和螺纹道钉两种垫板按形状有单肩 双肩之分 按孔眼数分有三孔 四孔 五孔几种 常用的垫板为五孔垫板 目前运用较为普遍的还有四新垫板 扣板与轨底间采用 型弹条扣件联结 混凝土轨枕扣件混凝土轨枕及宽轨枕常用的扣件有两种 即70型扣板式扣件和 型弹条扣件 1 70型扣板式扣件这种扣件由扣板 铁座 螺纹道钉 轨下绝缘缓冲垫板 垫片 及锚固部分等组成 扣件的作用是固定钢轨位置 保持轨距 在混凝土轨枕上 螺纹道钉是通过硫磺锚固固定在轨枕上的道钉孔中 所用的材料是以硫横 砂子 水泥和石蜡加热混合而成 其配合比为硫磺 砂子 水泥 石蜡 1 1 5 0 5 0 03 2 型弹条扣件 型弹条扣件由 型弹条 轨距挡板 螺纹道钉 平垫圈 挡板座 绝缘缓冲垫板组成 型弹有A型与B型之分 A型弹条称中间弹条 用于中间扣紧钢轨 B型弹条称接头弹条 用于扣紧接头 对于50Kg m钢轨 中间用A型 接头用B型 对于60Kg m钢轨及75Kg m钢轨 一律用B型弹条 根据钢轨类型和轨距的不同 型弹条扣件有四种不同号码的轨距挡板 6 10 14 20 和四种不同号码的挡板座 0 6 2 4 0 8 0 10 每块挡板座有两个号码 可以翻转使用 4 道岔 道岔是把两股或两股以上的轨道在平面上进行相互连接或交叉的设备 道岔构造复杂 零件较多 过车频繁 技术标准要求高 是轨道设备的薄弱环节之一 道岔的种类单开道岔单开道岔是主线为直线 侧线向主线的左侧或右侧分支的道岔 站在道岔的尖轨尖端 面向跟端 侧线向左分支的道岔称为左开道岔 侧线向右分支的道岔称为右开道岔 普通单开道岔简图 转辙器 连接部分 辙叉 尖轨 导曲线 护轨 护轨 辙叉心 直基本轨 直股 曲股 道岔咽喉 单开道岔是各种类型道岔的主要型式 应用最为普遍 单开道岔由转辙器 连接部分及护轨组成 单开道岔的类型1 按钢轨类型分类 目前我国常用的单开道有43Kg m 50Kg m 60Kg m 75Kg m钢轨道岔 2 按道岔号数分类 GB1246 76规定的标准轨距铁路道岔号数系列为6 7 9 12 18和24号单开道岔 我国营业铁路干线常用的单开道岔为9和12号 18号道岔用于侧线速度较高的地段 24号道岔尚未使用 6和7号道岔为工矿企业常用的小号码道岔 3 按道岔平面型式分类单开道岔按其平面型式主要有直线尖轨 直线辙叉的单开道岔 曲线尖轨 直线辙叉的单开道岔 曲线尖轨 曲线辙叉的单开道岔等 我国常用的单开道岔采用前两种型式 转辙器构造1 转辙器组成转辙器由两根基本轨 两根尖轨及各种联结零件组成 基本作用是引导车轮从一线进入另一线 2 基本轨基本轨的型式及作用转辙器基本轨由标准钢轨断面的钢轨制成 一侧为直基本轨 一侧为曲基本轨 75 型及以前各型道岔尖轨采用贴尖式 基本轨轨头不刨切 92 型道岔尖轨采用藏尖式 基本轨轨头需要刨切 基本轨除承受车轮的垂直压力外 还与尖轨共同承受车轮的横向水平推力 并保持尖轨位置的稳定 基本轨的弯折直基本轨不进行弯折 曲基本轨应按支距进行弯折 以保持转辙器轨距 方向的正确 以及尖轨和基本轨的密贴 基本轨螺栓孔基本轨轨腰上应设有用于联结轨撑和辙跟设备 辙跟间隔铁 的螺栓孔 92型道岔还应设联结顶铁的螺栓孔 螺栓孔的数量和间距一般采取直基本和曲基本轨一致的相同尺寸 曲于曲 直基本轨螺栓孔距相同 所以铺设以后左右两尖轨跟端和尖轨尖端相错几毫米 3 尖轨尖轨是转辙器的主要组成部件之一 列车依靠尖轨的开通方向不同而进入道岔直股或侧股线路 1 尖轨类型a 按平面型式分直线型尖轨和曲线型尖轨 直线型尖轨的工作边为一直线 这种尖轨可用于左开或右开单开道岔 加工制造简单 便于修换 是我国目前采用较为广泛的一种尖轨 其缺点是道岔长 尖轨尖端轨距加宽大 影响列车沿正线运行的平稳 转辙角较大 当列车逆向进入侧线时 轮缘对尖轨的冲击较大 列车摇晃 尖轨也易磨损 4 转辙器主要零件道岔顶铁道岔顶铁设置在尖轨轨头刨切起点之后的尖轨或基本轨轨腰上 其作用是保持尖轨与基本轨的距离 使基本轨与尖轨共同承受水平力 并防止尖轨跳动 75 型道岔顶铁由扁钢热弯而成 92 型道岔顶铁由方钢锻打而成 顶铁与轨腰应密贴 挡间隙大于1mm时 可用顶铁调整片调整 轨撑轨撑一般安设在转辙器基本轨外侧 以防止基本轨横向移动和外翻 起到保持轨距的作用 道岔接头铁 拉杆及连杆道岔接头铁 拉杆及连杆是连接两尖轨 以增强尖轨的框架刚度 提高尖轨的定性的连接设备 拉杆与转辙设备相连 用以转换尖轨位置1 接头铁接头铁用两个螺栓连接在尖轨轨腰上 其上设有铰接螺栓孔与拉 连杆相连 现在主要使用T形接头铁和扁钢边接铁两种 2 拉杆拉杆设在尖轨前部距尖端380mm处 在拉杆中部设四个螺栓孔连接转辙机械的杆架 以拉动尖轨 对于使用可弯尖轨的道岔 还应在尖轨轨头刨切点附近设第二拉杆 以保基本轨与尖轨的轮缘槽不低于65mm 单开道岔使用的拉杆有方钢拉杆和扁钢拉杆两种 3 连杆为了增强两尖轨的框架钢度 除拉杆外 还应根据尖轨长度设置1 3根连杆 相邻连杆的距离从尖轨尖端向后一般为1000 1500 2000mm左右 一般设到尖轨头刨切起点前后 道岔连接部分在单开道岔中 连接前端的转辙器与后端的辙叉及护轨部分的线路称为道岔连接部分 连接部分分为直线连接线和曲线连接线 曲线连接边一般称导曲线 导曲线构造导曲线的外轨超高 在导曲线上设置少量超高 对防止反超高的出现和保持轨距以及减轻车摇晃等有利 但由于道岔导曲线较短 没有足够的超高递减距离 因此一般不设超高 导曲线的轨底坡设置轨底坡 对改善车轮与钢轨的接触条件 减少车轮对钢轨的横向推力及增加线路的稳定是有利的 但在道岔上设轨底坡将使结构复杂 制造加工量大 所以我国 75 型和 92 型道岔均不设轨底坡 导曲线的加强导曲线加强设备主要有轨撑 防爬设备等导曲线的支距导曲线支距指直股外侧钢轨工作边至导曲线外股工作边的垂直距离 支距点按布置图规定从导曲线起点在直股外侧钢轨工作边的投影点开始 一般自尖轨距端开始 每2m设一个支距点排列 导曲线支距用支距尺测量 允许误差为 2mm 辙叉部分辙叉部分主要包括辙叉 护轨 主轨及其它联结零件 辙叉与护轨组成一个整体 共同配合发挥作用 1 辙叉辙叉按其构造分为锰钢整铸式和钢轨组成式 按翼轨与心轨的相对关系分为固定式和可动心轨式 按平面分为直线式和曲线式以及钝角辙叉与锐角辙叉 辙叉号也称道岔号数 是表示辙叉角的大小的一种方式 辙叉角越大 道岔号数越小 2020 1 29 45 可编辑 2 护轨护轨的作用 一是控制车轮的动行方向 使之正常通过 有害空间 面不错入轮缘槽 二是保护辙叉尖端不被轮缘冲伤 从两翼轨最窄处到辙叉心实际尖端之间 有一段钢轨中断的空隙 叫做辙叉的有害空间 护轨是用普通钢轨经过刨切弯折成的 并用间隔铁 螺栓等零件与主轨联结 5 道床 道床的作用是把轨枕传来的力均匀地传布到路基面上 固定轨枕位置 保持轨道的稳定性 排除路基面水分 保持轨道弹性 调整轨道的平面及纵断面 道床有碎石道床和整体道床两种形式 1 碎石道床 道床石碴的粒径过大 不利于保持弹性和进行捣固作业 石碴一般分为三种规格 16 63mm 用于新建 大修及维修 16 40mm 用于维修 8 20mm 用于垫碴起道 同时 石碴应避免采用同一的粒径 要遵循一定的级配 以获得较好的弹性模量和抗剪强度 构成道床横断面的三个主要因素是道床顶宽 道床厚度和道床边坡坡度 道床厚度 道床应有足够的厚度 在我国铁路上 根据轨道类型的不同 规定道床厚度 轨枕底以下 为30 50cm 道床顶宽 道床顶面宽度决定于轨枕长度 道床应有适当的碴肩 使肩部石碴 处于稳定状态 阻止石碴受列车振动作用而从轨枕下挤出 以保持道床紧密状态和足够的横向阻力 在我国铁路上 道床肩宽根据具体情况不同 定为25 30cm 曲线上应在外侧适当加宽 道床边坡 中型以上正线轨道 边坡为1 1 75 轨型轨道及站线 专用线可采用1 1 5 6 轨道附属设备 轨道附属设备主要有防爬设备 加强设备 明桥面设备以及平交道口1 防爬设备1 轨道爬行列车运行时 钢轨在动载作用下形成波浪挠曲 同时产生一个纵向水平推力 加之温度变化 车轮制动和车轮对接头的冲击作用 引起钢轨的纵向移动 有时还带动轨枕一起移动 这种现象称为轨道爬行 2 防爬措施加强轨道的纵向阻力 拧紧接头螺栓 可提高接头阻力 加强中间扣件联结 可提高扣件阻力 加强捣固 可提高道床阻力 增设防爬设备 防爬设备有穿销式防爬器和防爬支撑两种 防爬器 防爬设备 二 轨道平顺标准轨道的平顺度由几何尺寸决定 也就是线路轨距 水平及三角坑 高低 方向 下面分别对轨道几何尺寸进行介绍 1 轨距轨距为两钢轨头部内侧间与轨道中线相垂直的距离 我国准轨直线地段标准轨距为1435mm 使用轨距尺在钢轨头部内侧顶面下16mm处进行测量 16mm 1435 2 水平及三角坑1 水平在直线轨道上 左右两股钢轨顶面应位于同一水平面上 以保证列车平稳运行和两股钢轨磨耗均匀 在曲线轨道上 为了减小离心力带来的影响 应在曲线外股设置超高 水平通过轨距尺进行测量 一般习惯是直线地段以左股为基准 曲线地段以曲线外股为基准 道岔以直股侧为基准股 基准股高为正 反之为负 平面图 立面图 超高 2 三角坑所谓三角坑 即在18m范围内 两股钢轨存在三个及以上的坑洼或突起 若以左股为基准股 在右股上出一负一正或一正一负的交替水平差时就叫三角坑 在正或负的三个数值中符号相反 数值最大的两数绝对值之和即为三角坑的值 例如测量出水平差为 3 2 4 则三角坑值为7mm 3 高低线路或道岔应保持轨面平顺 存在高低误差会引起列车的垂直颠簸 前后高低是指一股钢轨踏面在垂直面上的不平顺程度 检查高低使用10m弦线在轨面上测量 测量时使用相同高度的两垫块置于轨面配合测量 轨面洼时高低差为正 轨面高时高低差为负 高低 钢轨顶面平顺程度 工 钢轨立面 厚度20mm垫块 10米弦线 20mm 4 方向线路或道岔的方向 直线要直 曲线要圆顺 若直线不直 曲线不顺则会引起列车的蛇形运动 在无缝线路地段 若轨道方向不良 在高温季节还会引起胀轨跑道 严重威胁行车安全 轨道方向的测量直线地段使用10m弦 垫块和钢直尺进行测量 曲线地段用20m弦紧贴钢轨内侧踏面下16mm处测量 直线线路轨向测量 厚度20mm垫块 25mm 20mm 碎弯 方向 5 10米弦线 线路平面图 左股钢轨 道岔导曲线方向的好坏 应以支距误差程度决定 导曲线支距是指直股基本轨工作边至导曲线上股工作边的垂直距离 支距的检查 检查时 将支距尺搭轨板搭在直股基本轨上 并使搭轨板一侧与支距标记对正 移动游框即可测量实际支距尺寸 曲线线路轨向测量 20米长弦线 正矢 5 轨底坡轨底坡是指为使钢轨保持一定的向内倾斜度而必须把钢轨底放在一定的斜面上而言直线地段轨底坡为1 40 木枕轨道是用有1 40斜面的铁垫板完成 混凝土枕轨道则是将轨枕承轨槽做成1 40的坡度 轨底坡是否正确 可以从钢轨顶面光带位置判断 光带如偏向内侧 则说明轨底坡不足 反之则过大 三 轨道静态几何尺寸允许偏差 第二章钢轨接头 钢轨与钢轨之间用夹板连接 称为接头 接头按构造用途分为普通接头与特种接头 普通接头 常用的为悬空式接头 特种接头 按其用途的不同 有导型接头 冻结接头 绝缘接头 胶结接头和伸缩接头等按接头相互位置分 有相对式和相互式两种 接头配件由夹板 螺栓和垫圈组成 下列位置不得设钢轨接头1 明桥面小桥的全长范围内 2 钢梁端部 拱桥温度伸缩缝和拱顶等处前后各2m范围内 3 钢梁的横梁顶上 4 设有温度调节器的钢梁的温度跨度范围内 5 道口范围内 轨缝钢轨接头的轨缝应根据钢轨温度计算确定 装有绝缘的接头轨缝 在最高轨温时不应小于6mm 绝缘片厚度 最大不应大于构造轨缝 测量轨缝时 用楔形轨缝尺 由钢轨头部外侧插入 钢轨接头病害1 淬火钢轨端部的鞍型磨耗 磨耗深度一般为1 3mm 长度一般为200 300mm 在铺设混凝土轨枕的地段比较明显 发展比较快 2 低接头 这种病害一般均发生在捣固不良地段 3 钢轨轨端掉块 主要是淬火区轨顶面剥落 掉块和螺栓孔裂纹 4 夹板弯曲或断裂 主要是顶部中央出现细小裂纹 5 混凝土轨枕损裂 主要发生在轨下断面 6 道床板结 翻浆冒泥 第三章曲线 曲线是铁路线路的一个重要组成部分 也是一个薄弱坏节 作好曲线的养护维修 提高曲线质量 对保证列车安全 平稳和不间断地运行 具有特别重要的意义 1 缓和曲线列车进行圆曲线时 为了避免离心力的突然发生或突然消失 必须铺设一段一个半径逐渐变化的专门曲线 把直线和圆曲线连接起来 使离心力逐渐增加或减少 这段曲线称为缓和曲线 缓和曲线的作用1 增加列车运行的平稳性和安全性 2 减少机车车辆对轨道的冲击 使机车车辆及轨道易于保养 减少其维修费 3 使车辆在曲线上所形成的内接平顺 使旅客感觉舒适 2 曲线外轨超高为了平衡列车通过曲线时的离心力 需在曲线外轨设置超高 曲线超高的最大限度曲线上设置超高过大时 若列车以低速度通过或停车 必会产生较大的向心力 甚至有倾覆的危险 铁路维修规则 规定 实设最大超高 在单线上不得大于125mm 在双线上不得大于150mm 3 曲线轨距加宽曲线上 为使固定轴距较大的机车车辆顺利通过 并减少钢轨的侧面磨耗 当曲线半径较小时 须把轨距适当加宽 当曲线半径R 350m时不需加宽 当曲线半径350m R 300m时 轨距加宽值为5mm 当曲线半径R 300m时 轨距加宽值为15mm 轨距加宽递减率一般不得大于1 困难条件下不得大于2 普通线路铺轨时 根据要求 正线钢轨必须保持对接形式 在曲线上 内股轨线比外股轨线要短 如果使用相同长度的钢轨铺设 则内股钢轨的接头必较外股钢轨接头错前 为保持内外股钢轨对接 必须在内股轨线上铺设一定数量的缩短轨 4 曲线缩短轨设置普通线路铺轨时 为了保持对接需在曲线内股铺设一定数量的缩短轨 第四章无缝线路 无缝线路是由许多标准长度的钢轨焊接成一定长度的长钢轨线路 是轨道结构现代化的标志 与普通线路比较 无缝线路在相当长的一段线路上消灭了钢轨接头 因而具有行车平稳 旅客舒适 节省接头材料 降低维修费用 延长线路设备和机车车辆使用寿命等优点 无缝线路分为温度应力式和放散应力式两种 无缝线路钢轨焊接方式接触焊 钢轨焊接最主要的方式 质量稳定可靠 气压焊 工厂焊接与工地焊接 铝热焊 工地焊接联合接头 断轨原位复焊 各种线路阻力保证线路正常工作的条件 线路阻力接头阻力纵向阻力中间扣件阻力道床纵向阻力线路阻力道床横向阻力横向阻力轨道框架水平刚度道床竖向阻力竖向阻力轨道框架竖向刚度 接头阻力 与接头夹板结构 螺栓结构 螺栓直径 加工状况 螺栓的保养及涂油情况等静态条件有关 还与列车运行 轨道状态及接头扭矩有关 中间扣件阻力 抵抗钢轨沿轨枕纵向移动的阻力 线路爬行 因列车运行时纵向作用 使钢轨甚至带动轨枕产生纵向移动的现象 危害 轨缝不匀 轨枕歪斜 对轨道造成极大破坏 危及行车安全 道床纵向阻力 道床抵抗轨道框架纵向位移的阻力 一般以每根轨枕的R或每延长厘米 或毫米 阻力r表示 它是抵抗钢轨伸缩 防止线路不均匀爬行的重要参数 道床纵向阻力值的影响