轨道结构(1)[共32页].docVIP

轨道结构 钢轨 轨道是铁路的主要技术装备之一,是行车的基础。轨道是由钢轨、轨枕、道床、道岔、 联结零件及防爬设备组成。它的的作用是引导机车车俩运行,直接承受由车轮传来的荷载, 并把它传布给路基 或桥隧建筑物。轨道必须坚固稳定,并具有正确的几何形位,以确保机 车车辆的安全运行。 钢轨是轨道的主要部件, 用于引导机车车辆行驶, 并将所承受的荷载传布于轨枕、 道床 及路基。同时,为车轮的滚动提供阻力最小的接触面。 轨枕是轨道结构的重要部件,一般横向铺设在钢轨下的道床上,承受来在钢轨的压力, 使之传布于道床。 同时, 利用扣件有效地保持两股钢轨的相对位置。 轨枕主要有木枕和混凝 土枕两类。 联结零件是联结钢轨或联结钢轨和轨枕的部件。前者称接头联结零件 ,后者称中间联结 零件（或扣件） 。其作用是有效地保证钢轨与钢轨或钢轨与轨枕间的可靠联结 ,尽可能地保持 钢轨的连续性与整体性。 阻止钢轨相对于轨枕的纵横向移支, 确保轨距正常, 并在机车车辆 的动力作用下,充分发挥缓冲减振性能,延缓线路残余变形的积累。 防爬设备能有效地防止钢轨与轨枕之间发生纵向的相对移动,制止钢轨爬行。 道床是轨枕的基础, 在其上以规定的间隔布置一定数量的轨枕, 用以增加轨道的弹性和 纵、横向移动的阻力, 并便于排水和校正轨道的平面和纵断面。 主要材料有碎石和筛选卵石 等。 道岔是机车车辆从一股轨道转入或越过加一股轨道时必不可少的线路设备, 在铁路站场 布置中应用极为广泛。它是轨道结构 的重要组成部分。 一、钢轨的基本效用及基本要求 钢轨是铁路轨道的主要组成部件。 它的功效在于引导机车车辆的车轮前进, 承受车轮的巨大 压力, 并传递到轨枕上。 钢轨必须为车轮提供连续、 平顺和阻力最小的滚动表面。 在电气化 铁道或自动闭塞区段,钢轨还可兼做轨道电路之用。 钢轨的工作条件十分复杂。 车轮施加于钢轨上的作用力, 其大小、 方面和位置都具有很 大的随机性。 这引起都有和机车车辆与轨道的相互作用有关。 除轮载外, 气候及其他因素对 钢轨受力也有影响, 例如, 轨温的变化可以使钢轨内部产生很大的温度力, 特别是无缝线路 上。 钢轨是作为一根支承在连续弹性基础或点支承上的无限长梁进行工作的。 它主要承 受轮载作用下的弯曲应力, 但是也必须有能力承担轮轨接触点上的接触应力, 以及轨腰与轨 头或轨底连接处可能产生的局部应力和温度变化作用下的温度应力。 在轮载和温度力的作用 下,钢轨产生复杂的变形：压缩、伸长、弯曲、扭转、压溃、磨耗等。 为使列车能够安 全、平稳和不间断地运行, 钢轨除必须充分发挥上述诸效用外, 还应保证在轮载和轨温变化 作用下,应力和变形均不超过规定的限值。这就要求钢轨具有足够的强度 、韧性和耐磨性 能。 机车依靠其动轮与钢轨顶面之间的摩擦作用牵引列车前进, 这就要求钢轨顶面粗糙, 使车轮与钢轨之间产生足够的摩擦力。 但对车辆来说, 摩阻力太大会使行车阻力增加, 这就 又要求钢轨有一个光滑的滚动表面。 从这一矛盾的主要方面出发, 钢轨仍应维持其光滑的表 面,必要时,可用向轨面撒砂的方法提高机车动轮与钢轨之间的粘着力。 钢轨依靠本身的刚度抵抗轮载作用下的弹性弯曲, 但是为了减轻车轮对钢轨的动力冲击 作用,防止机车车辆步行部分及钢轨的折损,又要求钢轨具有必要的弹性。 车轮与钢 轨之间接触面积很小,而来自车轮的的压力却十分巨大,为使钢轨不致被压陷或磨耗太快, 钢轨应具有足够的硬度。 但硬度太高, 钢轨又容易受冲击而折损,因此, 要求钢轨具有一定 的韧性。 根据经济合理原则,还应做到钢轨断面设计合理,价格低廉,轻重齐备,自成 系列。钢轨的类型,以每米大致质量 kg 表示。目前,我国铁路的钢轨类型主要有 75kg/m 、 60kg/m 、50kg/m 及 43kg/m 。 为完成上述效用,对钢轨质量、断面、材质三要素均提出 了相应的要求。 随着高速、 重载运输的要求, 钢轨正向重型化发展, 目前世界上最重型的钢 轨已达到 77.5kg/m ,线路上逐步铺设 75kg/m 钢轨。 (二)钢轨断面设计原则 作用于直线轨道钢轨上的力主要是竖直力, 其结果是使钢轨挠曲。 因为钢轨被视为支承 在连续弹性基础上的无限长梁, 而梁抵抗挠曲的最佳断面形状为工字形。 因此, 钢轨采用工 字形断面,由轨头、轨腰和轨低三部分组成。钢轨断面设计应满足下面要求。 钢轨断面图 钢轨断面尺寸及特性 钢轨头部是直接和车轮接触的部分, 应有抵抗压溃和耐磨的能力, 故轨头宜大而厚, 并 应具有和车轮踏面相适应的外形。 钢轨头部顶面应有足够的宽度, 使在其上面滚动的车轮踏 面和轨头顶面磨耗均匀。 钢轨头部顶面应轧制成隆起的圆弧, 使由车轮传来的压力更能集中 于轨轴。钢轨被车轮长期滚压以后,顶面近似于 200~300m