《工业铁路线路》第一章 铁路轨道

1、2022/8/121工业铁路线路2022/8/122内容简介铁路轨道轨道构造线路平面与纵断面设计路基与桥涵设计2022/8/1231 铁路轨道铁路是由轨道、路基和桥隧构筑物所组成，它是铁路运输的物质基础。构筑物:通常情况下，所谓构筑物就是不具备、不包含或不提供人类居住功能的人工建造物，比如水塔、水池、过滤池、澄清池、沼气池等。一般具备、包含或提供人类居住功能的人工建造物称为建筑物。构筑物的称谓在给排水教科书中提得比较多。需要说明的是这个定义不是绝对的。在水利水电工程中就江河、渠道上的所有建造物都称为建筑物，比如水工建筑物。铁路轨道由钢轨、轨枕、道床、联结零件、道岔等设备组成2022/8/124

2、铁路轨道各组成部分的作用钢轨：供机车车辆在其上行驶的设备，即车轮与钢轨直接接触。轨枕：钢轨钉在轨枕上以承受车轮的压力，轨枕以一定的间隔铺放在钢轨下面，轨枕与钢轨垂直铺设。道床：铺设在铁路线路的路基上，道床（岩石、碎石、沙土、卵石等）内嵌有轨枕，轨枕上是钢轨，其作用是分散机车车辆传下来的压力。2022/8/125联结零件：将钢轨与轨枕联结在一起所用的零件。应具有一定的强度，使钢轨与轨枕保持相对稳定。道岔：机车车辆从一条线路进入另一条线路所铺设的设备。防爬设备：列车运行时，车轮作用于钢轨一纵向水平力，从而引起钢轨纵向位移，有时还带动轨枕一齐移动，造成线路爬行。使钢轨不爬行就必须加大钢轨与夹板之间以

3、及钢轨与垫板之间的阻力，在严重地段，加装防爬设备以便把爬行力传递到轨枕上。防爬设备：防爬器和防爬支撑。2022/8/126轨道为什么要设置成这样的结构？新建或改建的轨道，根据运量、最高行车速度的需要，应有足够的强度和稳定性，如果把钢轨直接铺在路基上，由于钢轨和路基的接触面积很小，路基承受不了这么大的压力，就要发生沉陷，火车就无法运行了。2022/8/127钢轨钉在轨枕上，轨枕嵌在道床里，道床铺在路基上，这样，钢轨顶面所受到的巨大压力，通过轨枕、道床逐步分散传递到路基面上去，使接触面积增大，单位面积上的压力大大降低，路基就能承载起很大重量了。据测算：一列火车装载2000吨，加上自重，车轮与钢轨的

4、接触应力可达700900MPa，钢轨对轨枕面的压应力减小到2MPa，道床顶面的压应力平均只有0.150.3MPa，经道床传到路基面上的压应力只有0.080.1MPa.2022/8/1282022/8/1292022/8/12102022/8/12112022/8/1212铁路轨道分类每种类型用：钢轨质量、轨枕类型和每公里铺设数量、道床种类和道床厚度来表示。设计时首先确定线路等级，进而由等级确定轨道类型。企业铁路等级：级（重车方向年货运量4Mt以上）；级（1.54Mt）；级（1.5Mt以下）路网铁路等级：分4个等级.轨道类型：表1-2.2022/8/1213路网铁路等级划分级：铁路网中起骨干作用

5、的铁路或近期年客货运量大于或等于20Mt者；级:起联络辅助作用或近期年客货运量小于20Mt且大于或等于10Mt ；2级：为某一地区或企业服务的铁路，近期年客货运量小于10Mt且大于或等于5Mt ；34级:为某一地区或企业服务的铁路，近期年客货运量小于5Mt.4近期:交付运营后第10年，远期为交付运营后第20年512022/8/12141.1 钢轨2022/8/12151.1.1 钢轨的功用钢轨的功用是支持并引导机车车辆运行，承受来自车轮的压力、冲击、震动并传至轨枕；在电气化铁道或自动闭塞信号线路上，钢轨还可以做轨道电路2022/8/12161.1.2 钢轨的断面与分类钢轨的类型是按每米长的质量

6、（kg/ m）表示。我国目前的标准有75、70、60、50、43、38kg/m。2022/8/12171.1.3 钢轨的标准长度和轨缝钢轨的标准长度为12.5m和25m，此外，用于曲线上的标准缩短轨有比12.5m标准长度短40mm、80mm和120 mm三种，有比25m标准长度短40mm、80mm和160 mm三种。铺轨时应留有轨缝的数值按下式计算： =0.0118(Tmax-t)L -c 式中： 计算轨缝 T max 最高轨温 t铺轨温度 L 钢轨长度 0.0118mm钢轨的膨胀系数，轨温升降1c，每米长度钢轨的伸缩量。 c接头及钢轨基础阻力限制钢轨自由伸缩的数值，12.5m三级螺栓12mm

7、；25m二级螺栓7mm，三级螺栓34mm.2022/8/12181.1.4 无缝线路无缝线路是将许多根标准钢轨焊接起来的相当长的长钢轨线路，因而又称作连续焊接长钢轨轨道。2022/8/1219虎克定律123a钢轨的线膨胀系数。4E钢的弹性模量；5t=E=Ealt/l=Ea t (MPa)6钢轨内部的温度应力与应变成正比。无缝线路一般长度10002000m.温度应力的大小和钢轨长度无关，只有轨温变化一样，不论钢轨长度是多少，所受的温度应力是一样的。无缝线路可以无限长。2022/8/12201.1.5 钢轨的材质钢轨钢的材质中除含大量的铁外，还含有碳、锰、硅、磷、硫等元素。目前钢轨中的含碳量最高可

8、为0.82%。普通碳素钢轨含碳量0.55%0.80%，含硅量0.15%0.30%，含锰量0.6%1.0%。合金钢轨：高硅含铜钢轨、中锰钢轨（含锰量超过1.2%）2022/8/1221碳（C）:提高钢的抗拉强度、耐磨性及硬度。但过高的含碳量使钢轨变脆，并且钢的延伸率、断面收缩和冲击韧性显著下降。锰（Mn）：提高钢的强度和韧性，并可除去钢中有害的氧化铁和硫夹杂物。锰含量超过1.2%称为中锰钢轨，其抗磨性能很高。硅（Si）：提高钢的强度和耐磨性，能除去钢中的气泡，增加密度，使钢轨密实而细致。磷（P）、硫（S）：有害成分。磷使钢材具有冷脆性，在寒冷气候钢轨容易发生折断。硫会使金属在8001200度发生

9、热脆，在轧制及热加工时易出次品，故应严格控制磷、硫的含量。2022/8/12221.1.6 钢轨的使用期限及延长试用期限的措施钢轨在使用过程中失效的原因是：钢轨的损伤（如钢轨裂纹、轨底横向裂纹、纵向裂纹、半圆形裂纹）、腐蚀剂磨损。其中最主要因素是磨损。2022/8/12231.2 轨枕2022/8/12241.2.1 轨枕的作用轨枕的功用是：（1）承受钢轨及钢轨通过联结零件 （包括防爬器）等传来的垂直力和纵横向水平力，并将其分布在道床上。（2）保持钢轨的方向、位置和轨距。轨枕种类：按材料分：木枕、预应力钢筋混凝土轨枕、钢枕、轨枕板、整体道床等新型轨下基础。按用途分：一般线路上的轨枕，道岔上用的

10、岔枕，钢桥上用的桥枕。线路上轨枕一般长为2.5米，岔枕及桥枕有2.64.85米多种。2022/8/12251.2.2 木枕木枕统称枕木，其优点主要是：容易加工也便于运输、铺设、养护和修理；2与钢轨的联结比较简单，易于保持轨道的稳定；3绝缘性能好，可用于自动闭塞式及电气化轨道上。4弹性好，可缓和列车的动力冲击作用；12022/8/1226我国用于标准钢轨铁路的木枕有两种断面形式2022/8/1227木枕使用寿命1020年。木枕失效的主要原因：腐朽、机械磨损和裂缝。延长木枕使用寿命措施：（1）防腐处理。未经防腐处理的木枕称为素枕，禁止上道。在防腐厂将菌类的养料从木枕中除去，即抽出木枕中的有机液，压

11、入足量的防腐剂，制成防腐枕木。（2）防裂措施。（3）切压现象的防止。（4）枕木的修理和拼接。木枕尺寸：长、宽、高。2022/8/12281.2.3 钢筋混凝土轨枕钢筋混凝土轨枕的优缺点及主要类型材料来源多，弹性均匀，强度大，不受气候，腐朽、虫蛀等影响，寿命长。先张法：预应力钢筋混凝土轨枕 钢筋混凝土轨枕横断面尺寸及使用范围长度：2.5m，与木枕一致。2022/8/12291.2.4 轨枕的配备与排列2022/8/1230如图，设L为钢轨长度（包括一个轨缝），b为a与c之间的过渡间距，n为每节钢轨下的轨枕根数。要求： abc当c值已知，假定b值后，可求出a值。 a=（L-c-2b）/（n-3）如

12、果b=（a + c）/2，则a=（L-2c）/（n-2）根据a及c求出b值：b=L-c-（n-3）/22022/8/1231轨枕净距不小于20cm，负责不便捣固。50kg/m钢轨，1680根/Km，木枕1760根/Km2022/8/12321.3 钢轨联结零件2022/8/12331.3.1 钢轨与轨枕的联结钢轨与轨枕（或其他形式的轨下基础）的联结是通过中间连接零件（或简称扣件）来实现的。中间连接零件把钢轨扣紧在轨枕上，保持钢轨在轨枕上的位置和稳定，防止钢轨倾覆和纵横向移动2022/8/12341.3.2 钢轨接头联接钢轨接头的型式悬接式承垫式（单枕承垫、双枕承垫）钢轨接头过渡接头、导电接头、

13、绝缘接头接头零件：夹板、接头螺栓组成2022/8/12351.4 道床2022/8/12361.4.1 道床的功能及材料道床及道碴层，是轨枕的基础，其功能为：（1）均匀传布机车车辆荷载于较大的路面上；（2）阻止轨枕受列车作用而发生纵向及横向移动；（3）排除线路上的地表水和阻止水分自路基向轨枕上升；（4）使轨道具有弹性，借以吸收机车车辆的大部分冲击动力；（5）便于校正轨道的平面和纵断面2022/8/12371.4.2 道床横断面1.道床的厚度：是指直线上钢轨或曲线上内轨中轴线下轨枕底面至路基顶面的距离最小厚度计算查规范得最小厚度2.道床顶面宽、肩宽一般普通线路顶宽3.0m，次要线路2.9m，无缝

14、线路（横向阻力大）3.1m，取决于轨枕长度。曲线地段应加宽。肩宽：200mm3.道床边坡一般线路：1：1.75；次要线路1：1.52022/8/12381.5 线路防滑及曲线加强2022/8/12391.5.1 钢轨的爬行列车在运行时，车轮作用于钢轨的纵向水平力，使钢轨沿着轨枕或带动轨枕发生纵向移动，这种现象称之为线路爬行，使钢轨产生爬行的纵向水平力成为爬行力2022/8/12401.5.2 防爬措施防止爬行最根本的办法是采用强有力的中间扣件，使钢轨不能在垫板或轨枕上移动2022/8/12411.5.3 钢轨接头病害钢轨接头是线路上最薄弱的环节之一。由于钢轨在接头处中断，造成线路天然的不平顺，

15、列车通过时给行车造成很大的阻力并对线路产生额外的冲击作用，这种冲击作用最大可达几十吨，因而引起线路一系列接头病害2022/8/12421.5.4 曲线轨道加强增加每节钢轨下的轨枕根数，以增加轨枕的位移阻力设置轨距杆，保持轨距不变铺设重型钢轨，加强线路的强度和横向刚度铺设防磨护轨或用耐磨合金钢轨，以减少轨头部侧面磨耗安装轨撑，固定钢轨在枕木上的位置2022/8/12431.6 道口与车挡2022/8/12441.6.1 平交道口道路口铺设有关规定道口铺面宽度原则上与道路路面宽度相同。厂外通行机动车的乡村道路应不小于4.5m（3.54.5m）;通行非机动车的乡村道路应不小于2.5m.两道口间距不宜小于2km铁路与道路应正交，必须斜交时不小于45。道口两侧道路的平台长度（从钢轨外侧算起）不宜小于：城市道路20m，公路（14级）16m，乡村道路通行机动车10m,非机动车8m。道口铺面钢筋混凝土铺面板，石铺面板。道口防护：在铁路线路上距道口两端各5001000m处，厂内线在适当位置，列