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铁路轨道;第一章轨道结构;§1.1概述;图1-1轨道的基本组成;钢轨：轨道主要部件，纵向贯通铺设与区间和车站。

引导机车车辆行驶。

承传荷载于轨枕、道床及路基。

为车轮提供阻力最小的滚动接触面。

轨枕：轨道的重要部件，横向铺设在轨下道床上。

承受钢轨压力，传布于道床

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：联结钢轨或联结钢轨和轨枕的部件。

分类：

接头联结零件（或称鱼尾板）—连接钢轨与钢轨；

中间联结零件（或称扣件）—联结钢轨与轨枕。

作用：

保证钢轨与钢轨或钢轨与轨枕间的可靠联结；

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动，确保轨距正常；

减缓机车车辆的动力冲击与振动，延缓线路残余变形的积累。;防爬设备：防止钢轨与轨枕发生纵向移动或相对移动的部件。

分类：防爬撑、防爬销。

道床：轨枕的基础。

材料构成：碎石、筛选卵石、矿渣或中粗砂等。

作用：

增加轨道的弹性和纵横向阻力；

便于排水和校正轨道的平面和纵断面。;道岔：机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道的线路设备。

应用范围：车站、调度场和个别区间。;钢轨的作用是直接承受车轮传递的列车及其荷载的重量，并引导列车的运行方向。

导向引导机车车辆的车轮前行；

承重承受列车及其载荷的重量；

传力将荷载传递到轨下结构；

导电在电气化铁路区段，兼作轨道电路。;2．钢轨的基本要求;钢轨类型通常以kg/m表示。

每米钢轨质量越重，所承受的荷载越大。世界上第一条铁路的钢轨为18kg/m，最重的钢轨在美国，重达77kg/m。

我国现行的钢轨标准有50kg/m、60kg/m、75kg/m三种。

为了提高线路的通过能力，我国铁路正逐步淘汰小重量钢轨，主要线路一般铺设60kg/m或75kg/m的重型钢轨。;;钢轨断面形状：工字形，由轨头、轨腰、轨底三大部份组成。

断面性能特征：受力好、省材料，具有最佳抗弯性能。;1.钢轨断面形状;2.钢轨断面设计原则;（3）钢轨轨底

足够宽度和厚度—保持钢轨稳定，必要刚度和抵抗锈蚀能力。

（4）断面参数匹配性

钢轨高度应尽量大些—保证惯性矩；增加动力承载效果；

钢轨高度与轨底宽度比例适当—增加横向力作用的稳定性。

钢轨头、腰和底面积分配最佳比例—满足钢轨轧制工艺要求。;1.2.4钢轨的材质及力学指标;锰对钢轨的影响

可去除有害的氧化铁和硫夹杂物——提高钢轨强度和韧性；

含量一般为0.6%～1.0%；

含量超过1.2%者称为中锰钢—抗磨性能较好。

硅对钢轨的影响

与氧化合，除气泡，增加钢质密实度—提高钢轨耐磨性；

含量一般为0.15%~0.30%。

磷与硫对钢轨的影响

均属有害成分—增加冷脆性—严格控制磷硫的含量。

其他元素制成合金钢轨—提高抗拉和疲劳强度，以及耐磨和耐腐蚀的性能。;常用钢轨：

U74（抗拉强度σb=785MPa）―碳素钢；

U71Mn（σb=883MPa）―合金钢。

PD3（一般σb=980MPa），秦沈采用PD3全长淬火

高碳微钒轨（σb=1300MPa）—寿命提高50％以上）

（淬火：采用电感应加热的方法，以局部改变轨头钢的组织，从而提高钢轨的强度和韧性。）;钢轨重型化：

提高轨道结构的承载能力；

延长钢轨疲劳寿命和线路大修周期；

钢轨头部病害有加速趋势。

重型钢轨强化—增强轨面的抗磨与抗接触疲劳性能

实现途径：

钢轨合金化—钢轨整体强化，表层硬度均匀，可焊性好；

碳素钢热处理（淬火）—高强度和表面硬度，韧性好。

材质纯净化是重型化和强韧化的基础。;1.2.5钢轨伤损及合理使用;图1-4接头钢轨断裂（左）;（1）钢轨折断是指有下列情况之一者：

钢轨全截面至少断成两部分；

裂缝已经贯通整个轨头截面或轨底截面；

钢轨顶面上有长大于50mm、深大于10mm的掉块。

钢轨折断直接威胁行车安全，应及时更换。

（2）钢轨裂纹是指除钢轨折断外，部分材料发生分离，形成裂纹。

（3）常见钢轨伤损：钢轨磨耗、接触疲劳伤损、剥离及轨头核伤、轨腰螺栓孔裂纹等。

伤损减缓措施：合金钢轨、淬火轨、合理使用钢轨、钢轨打磨、按材质分类铺轨等。;（1）钢轨磨耗：侧面磨耗和波形磨耗（属损伤），垂直磨耗（正常）。

侧面磨耗

侧磨部位—小曲线半径地段的外股钢轨；

侧磨成因—曲线轨道轮踏面的不均匀压力、轮轨间摩擦与滑动；

改善措施—列车曲线通过条件；设置轨底坡；耐磨钢轨等。

波形磨耗：钢轨顶面出现的波状不均匀磨耗。

波磨分类—短波（波纹型磨耗：波长50~100mm，波幅0.1~0.4mm）、长波（波浪型磨耗：波长100~3000mm，波幅2mm以内）。

波磨成因—动力作用（外因）；