轨道结构理论与轨道力学(扣件)

1、国内外主要扣件情况综述国内外主要扣件情况综述西南交通大学西南交通大学 刘学毅刘学毅一、木枕扣件一、木枕扣件n木枕轨道上用于联结钢轨和木枕的联结零件。依其联结钢轨、垫板与木枕三者之间的型式分为：简易式、不分开式、分开式及混合式四种。木枕简易式扣件木枕简易式扣件 n指用道钉直接将钢轨、木枕联结在一起的扣紧方式,钢轨与木枕联结简单、方便。简易式扣件有普通道钉和弹簧道钉两种。弹簧道钉是用圆形或方形的弹簧钢制成，型式很多，因其扣压钢轨的部分具有一定的弹性变形，能大大缓减钢轨的振动。当木枕受荷发生变形时，仍能保持足够的扣压力，其抗拔力和抗推力均比普通道钉大。木枕不分开式扣件木枕不分开式扣件n在钢轨与木枕之

2、间加一铁垫板，然后直接用三个道钉（内侧两个、外侧一个）把钢轨、垫板、木枕共同钉在一起。由于直接用道钉将钢轨、垫板共同钉于木枕上，列车通过时铁垫板发生振动，易磨损木枕，较少采用。木枕不分开式扣件木枕分开式扣件木枕分开式扣件n四个螺纹道钉联结垫板与木枕，两个形螺栓扣压钢轨，道钉和形螺栓构成“K”型，因此又称“K”式扣件。分开式扣件由于分别将钢轨与垫板、垫板与木枕扣紧，具有扣着力强，垫板振动得到缓减，并能有效地制止钢轨的纵、横向移动，更换钢轨时，不需要扰动垫板与木枕的联结，便于组装轨排，延长木枕使用寿命等特点。但零件多，用钢量大，弹性差，仅在个别轨道及桥梁上使用。 我国铁路上使用的式分开式扣件木枕混

3、合式扣件木枕混合式扣件n在不分开扣件的基础上，加两个道钉，只联结垫板与木枕（钢轨内外侧各一个），前三个道钉作用为不分开式，而后设的道钉为分开式，因此称这种扣件为混合式扣件。这种扣件能缓减垫板的振动，零件也少，安装方便，目前在我国铁路木枕轨道上使用最广。我国木枕上使用的混合式道钉扣件 我国铁路上使用的五孔双肩铁垫板二、混凝土枕扣件二、混凝土枕扣件n混凝土枕扣件按扣压件类型可分为弹条扣件、扣板式扣件、弹片式扣件三种；n按混凝土轨枕有无挡肩分为有挡肩扣件和无挡肩扣件两种。n混凝土枕由于重量大、刚度大的特点，对扣件性能要求较高，对其扣压力、弹性和可调性均有较严格的要求。混凝土枕扣件应具备如下性能：足够

4、的扣压力、适当的弹性、一定的水平和轨距调整量及一定的绝缘性能。扣板式扣件扣板式扣件n由扣板、螺旋道钉、弹簧垫圈、铁座及绝缘缓冲垫板等组成，为刚性扣件。n扣件零件少，构造简单，调整轨距比较方便。缺点是弹性不足，扣压力较低，使用过程中容易松动。目前在我国铁路上已逐渐被弹条式扣件所代替。n我国扣板式扣件分为61、63和70型。61型扣板式扣件主要是螺旋道钉、木栓扣板式扣件，该扣件很快就被63型及70型扣板式扣件代替。我国61型扣板式扣件63型式扣件相对于61型加宽了铁座宽度，绝缘缓冲垫片增加厚度。 70型板式扣件63型板式扣件基础上改进。改螺纹道钉为螺旋道钉，取消木栓联结型式，螺母与弹簧垫圈之间加设

5、了平垫圈，扣板中部厚度由18 mm减薄为15mm，绝缘缓冲垫板厚度由5mm增加为7mm，提高了强度及弹性。弹片式扣件弹片式扣件 64-弹片扣件无挡肩弹性分开式扣件，螺纹道钉拧紧于预埋于支承块内的铁套管中，轨下及铁垫扳下各置一弹性垫板，支承块面设一压缩本制垫扳。该扣件由原北京地下铁道工程局设计，曾在京广线易家湾隧道整体道床中试铺，后来铺设于北京地铁整体道床上。 66型弹片扣件有挡肩不分开式弹性扣件，适用于整体道床。采用楔形轨距块配合铁座调整轨距。每股钢执调整量为+3-6mm，扣件配合扣板垫块每股钢轨调高量为20 mm。本扣件曾京原线北沟隧道整体道床中试铺。 67型弹片式扣件由螺旋道钉、螺母、平垫

6、圈、弹片、轨距挡板及弹性垫板等零件组成。67年定型，68、73年两次修改。拱形弹片扣压钢轨，轨距挡板代替铁座调整轨距和传递横向推力。弹片强度不足，易残余变形和折断。 整体道床型扣件有挡肩不分开式弹性扣件，适用于直线和半径1200m的曲线地段的整体道床，本扣件采用调换轨距块及铁垫座的方法调整轨距，轨距调整昼为+6-8mm。本扣件曾在大巴山隧道整体道床中试用。 弹片I型调高扣件由I型弹片、轨距挡板、挡板座、橡胶垫板、调高垫板及螺旋道钉等组成，弹片分中间弹片、接头弹片及补强弹片。适用于50、43 钢轨混凝土枕线路，用轨下调高垫片对钢轨进行25mm调高。弹条式扣件弹条式扣件n由螺旋道钉、螺母、平垫圈、

7、弹条、轨距挡板、挡板座及弹性垫板等零件组成。n采用弹条作为钢轨扣压件，利用材料的弯曲变形及扭转变形，结构形式比较合理。n我国混凝土轨枕的主型扣件。n弹条用于扣压钢轨，由直径为13mm的或热轧弹簧圆钢制成。弹条两种型号。50轨除14号接头轨距挡板安装型弹条外，其余均安装型弹条。60轨一律安装型弹条。n轨距挡板调整轨距，传递横向力。挡板座支撑挡板，有足够的绝缘性能。挡板座两斜面的厚度不同，可调换使用，调整轨距。n弹条I型扣件弹性好，扣压力损失较小，能较好地保持轨道几何形位，已成为我国PC轨枕线路主型扣件，适用于标准轨距铁路直线及半径300m的曲线地段。 弹条II型扣件除弹条采用新材料外，其余部件与

8、弹条I型扣件通用。用优质弹簧钢作为II型弹条的材料，屈服强度和抗拉强度分别比I型扣件提高了42%和36%。II型扣件具有扣压力大、强度安全储备大、残余变形小等优点。 型弹条分开式扣件秦沈线桥上板式轨道上使用，单个弹条扣压力不小于5.6kN，扣件承受横向力50kN，扣件节点最大纵向阻力不大于7.0kN/mm，扣件节点垂向刚度为40-60kN/mm，轨面调高量30mm,轨距调整量+8-12mm，预埋套管抗拨力100kN。我国秦沈线板式轨道上拟采用的弹条型分开式扣件 我国高速铁路桥上无碴轨道拟采用的小阻力扣件1.T型螺栓 2.螺母3.平垫圈 4.弹条5.绝缘块 6.铁垫板7.绝缘缓冲垫板 8.轨下垫

9、板9.锚固螺栓 10.重型弹簧垫圈11.平垫块 12.预埋绝缘套管13.轨下调高垫板 14.铁垫板下调高垫板我国客专上普遍采用的WJ7型扣件项项 目目单位单位设计参数设计参数一般扣件一般扣件小阻力扣件小阻力扣件单个弹条扣压力单个弹条扣压力kN104.5扣件阻力扣件阻力kN94.3轨距调整量轨距调整量mm+10-10高低调整量高低调整量mm-4+26预埋套管抗拔力预埋套管抗拔力kN100扣件承受的最大横向力扣件承受的最大横向力kN40（疲劳荷载）（疲劳荷载）轨下垫层静刚度轨下垫层静刚度kN/mm3550绝缘性能绝缘性能满足道砟电阻满足道砟电阻3km我国客专上普遍采用的WJ8型扣件我国高速铁路隧道

10、内无碴轨道拟采用的扣件 弹条型扣件无螺栓无挡肩扣件，由弹条、预埋铁座、绝缘轨距块和橡胶垫板组成。适用于直线或半径350m的曲线，铺设60钢轨和型无挡肩混凝土轨枕的轨道。扣压力大、弹性好，取消挡肩，消除了轨距扩大，减小了件养护工作量。 型弹条分开式扣件秦沈线桥上板式轨道过渡段使用，单个弹条扣压力不小于11kN，轨面调高量20mm,轨距调整量+8-4mm，预埋套管抗拨力100kN。弹条I性调高扣件由I型弹条、轨距挡板、挡板座、橡胶垫板、调高垫板及螺旋道钉组成。调高量为20mm，而普通弹条I型为810mm。弹条I型调高扣件只适用于60kg/m钢轨，弹条用A型。TF-Y型弹条扣件适用于50kg/m钢轨

11、整体道床曲线地段，允许调高量最大为20mm，用调高垫板来调整水平。三、国外扣件日本扣件日本扣件日本木枕上使用的404a型分开式扣件日本木桥枕用404b型扣件日本使用的国铁3型扣件日本预应力混凝土枕102型扣件日本普通混凝土枕103型扣件直接4型扣件有挡肩弹性不分开式扣件。扣件以弹性扣扳的下肢扣压钢轨，拧紧螺母后弹性扣板的上肢与钢轨接触，因此扣件弹性良好。钢轨高低调整量为10mm，左右调整量23mm。直接5型扣件无挡肩弹性分开式扣件，铁垫扳的椭圆孔调整钢轨左右位置，螺栓拧紧力为60-80 kN，由铁垫板与绝缘垫板摩擦力承受横向力。高低调整量20，左右调整量为10。直接直接4 4、5 5型扣件参数

12、型扣件参数项项 目目单位单位设计参数设计参数直结直结4型型直结直结5型型单个弹条扣压力单个弹条扣压力kN33.43扣件阻力扣件阻力kN3.13轨距调整量轨距调整量mm610高低调整量高低调整量mm01030扣件系统节点静刚度扣件系统节点静刚度kN/mm6060直接7型扣件无挡肩弹性分开式，铁垫扳的构造和承受横向水平力的原理与“直结5型扣件”相同。扣件左右调整量较大，并可用楔形铁座微调，其左右调整范围为30mm。扣件上下调整量为50 mm。适用于土质路基无碴轨道。日本一般区间无碴轨道上使用的直接8型扣件。总调高量为070mm，左右调节量为10mm。 德国扣件德国扣件德国木枕上使用的马克贝斯弹簧道

13、钉德国铁路木枕上使用的Dna4型弹簧道钉德国铁路木枕上使用的Dna6弹簧道钉德国木枕用K式扣件德国混凝土枕上使用的型扣件德国拉达无碴轨道上使用的扣件德国无碴轨道上使用的型扣件德国轨道上使用的无螺栓扣件轨枕螺栓扣压弹条轨距挡块轨枕钢轨轨下胶垫板下胶垫塑料套管基板轨枕螺栓轨距挡块垫圈套管轨下胶垫基板板下胶垫轨枕调高垫板VOSSLOH300扣件技术指标项项 目目单位单位设计参数设计参数Skl15弹条弹条Skl15B弹条弹条单个弹条扣压力单个弹条扣压力kN96.5扣件阻力扣件阻力kN96.5轨距调整量轨距调整量mm+10-10高低调整量高低调整量mm-4+26预埋套管抗拔力预埋套管抗拔力kN100扣件

14、系统节点静刚扣件系统节点静刚度度kN/mm22.52.5（动静刚度比（动静刚度比2.0）绝缘性能绝缘性能绝缘电阻绝缘电阻5k，英国扣件英国扣件英国混凝土枕线路上的赫依伯特扣件英国铁路的Padarol扣件苏联扣件苏联扣件前苏联轨道上使用的蟹钳形型扣件前苏联轨道上使用的蟹钳形型扣件苏联扣件：该扣件为双层垫板式扣件，轨下铁垫板和附加铁垫扳用高强度螺栓联结，利用轨下铁垫扳在附加铁垫扳上错动来调整轨距。法国扣件法国扣件法国使用的木枕RN式扣件法国隧道内无碴轨道上使用的Monaco型扣件法国板式轨道上使用的扣件法国弹性支承轨道上使用的STEDEF扣件法国TGV高速线上使用的Nabla扣件瑞士扣件瑞士扣件瑞

15、士铁路的Fist扣件荷兰扣件荷兰铁路上使用的型扣件四、地铁与轻轨扣件四、地铁与轻轨扣件 nDTI型扣件全弹性分开式。n弹性扣板，六边形轨距块，调距量+8、12mm，高低调整量为-5+10 。n沟槽垫板，8mm塑料垫板。预埋玻璃钢套管。n67年在京广线易家湾隧道试铺，北京地铁二期工程均采用。DT型扣件n全弹性分开式，二阶减振。适用于整体道床一般减振地段。B型弹条。n轨距垫调整轨距。圆柱型粒子橡胶垫板。玻璃钢套管。n扣件静刚度21kN/mm，较DTI型扣件加速度减少5-10dB。n北京地铁复八线、上海地铁一号线铺设。DT型扣件n全弹性分开式。类似潘得罗尔。n为青岛、沈阳和上海地铁二号线而新研究设计

16、。n扣压件为，18弹簧钢弹条，弹程l0.5mm。轨下和铁垫板下分设10、16mm圆柱型粒子橡胶垫板。n轨距调整量+14mm、22mm。DT 型扣件n半弹性分开式。n掸条。无挡肩，轨距调整量+8、-12，高低可调-5、+30。n我国设计，伊朗德黑兰地铁枕式整体道床用。轨道减振器扣件n该扣件由德国于1978年研制，1979年首次用于科隆地铁，因其外观呈蛋形，故称为科隆蛋扣件。n华盛顿地铁从德国引进并加以改进，称作蛋形扣件。n20世纪80年代，我国也研制出类似的扣件，称作减振器扣件，是全弹性分开式，三阶减振，适用于枕式整体道床，较高减振地段。n于20世纪90年代分别用于上海地铁和广州地铁。根据1999年广州地铁的测试结果，与单趾弹簧扣件(刚度42kN/mm)相比，减振效果约为8dB。n科隆蛋扣件利用承轨板与底座间的硫化胶圈的剪切变形获取弹性，扣件刚度为10kN/mm，最低为6kN/mm。n用于上海和广州地铁的减振器扣件节点刚度约为11kN/mm。n减振器外形为椭圆，橡胶圈与承轨扳、底座硫化成整体，可避免应力集中，延长使用年限。n橡胶圈为锥形，能较充分利用橡胶剪切变形，具有良好的弹性。n较浮置扳道床可减少隧道净空高度，节省结构投资，且施工和维修方便。n弹条扣压力不使橡胶圈变形，橡胶圈受力变形也不影响扣压力。n轨距可调+8mm、-12mm，高低可调-5mm、+30 mm。轻轨I型扣件：