軌道是鐵路線路的組成部分,這里所指的軌道包括鋼軌、軌枕、聯(lián)結(jié)零件、道床、防爬設(shè)備和道岔等。作為一個(gè)整體性工程結(jié)構(gòu),軌道鋪設(shè)在路基之上,起著列車運(yùn)行的導(dǎo)向作用。
一、軌道
軌道是鐵路線路的組成部分,這里所指的軌道包括鋼軌、軌枕、聯(lián)結(jié)零件、道床、防爬設(shè)備和道岔等。作為一個(gè)整體性工程結(jié)構(gòu),軌道鋪設(shè)在路基之上,起著列車運(yùn)行的導(dǎo)向作用,直接承受機(jī)車車輛及其荷載的巨大壓力。在列車運(yùn)行的動(dòng)力作用下,它的各個(gè)組成部分必須具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,保證列車按照規(guī)定的最高速度,安全、平穩(wěn)和不間斷地運(yùn)行。
二、鋼軌
1、鋼軌功用與特性
鋼軌的作用是直接承受車輪傳遞的列車及其荷載的重量,并引導(dǎo)列車的運(yùn)行方向。
以編組60輛60噸敞車的車列為例,其載重加自重就有5000噸左右,更不用說那些萬噸甚至十幾萬噸的重載列車。如此巨大的壓力首先就落在鋼軌的雙肩上,可見鋼軌必須具備足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐磨性。
2、鋼軌斷面形狀
鋼軌斷面形狀為工字形,由軌頭、軌腰、軌底三大部份組成。這個(gè)看似簡單的工字,受力好、省材料,具有最佳抗彎性能。
3、鋼軌分類
鋼軌的類型和強(qiáng)度以kg/m來表示。每米鋼軌的質(zhì)量越重,它所承受的荷載越大。世界上第一條鐵路的鋼軌為18kg/m,最重的鋼軌在美國,重達(dá)77kg/m。
我國現(xiàn)行的鋼軌標(biāo)準(zhǔn)有50kg/m、60kg/m、75kg/m三種。為了提高線路的通過能力,我國鐵路正逐步淘汰小重量鋼軌,主要線路一般鋪設(shè)60kg/m或75kg/m的重型鋼軌。
4、鋼軌接頭和軌縫
我國鋼軌標(biāo)準(zhǔn)長度為12.5m和25m兩種,對于75kg/m鋼軌只有25m長一種。還有用于曲線內(nèi)股的縮短軌,對于12.5m標(biāo)淮軌系列的縮短軌有短40mm、80mm、120mm三種;對于25m軌的有短40mm、80mm、160mm三種。
軌道上鋼軌與鋼軌之間用夾板和螺栓連接,稱為鋼軌接頭。接頭處輪軌動(dòng)力作用大,養(yǎng)護(hù)維修工作量大,接頭是軌道結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)之一。
接頭的聯(lián)結(jié)形式按其相對于軌枕位置,可分為懸空式和承墊式兩種。按兩股鋼軌接頭相互位置來分,可分為相對式和相錯(cuò)式兩種。我國一般采用相對懸空式,兩股鋼軌接頭左右對齊,同時(shí)位于兩接頭軌枕間。
三、軌枕
軌枕承受來自鋼軌的各向壓力,并彈性地傳布于道床,同時(shí),有效地保持軌道的幾何形位,特別是軌距和方向。軌枕應(yīng)具有必要的堅(jiān)固性、彈性和耐久性,并能便于固定鋼軌,有抵抗縱向和橫向位移的能力。
1、木枕
軌枕起先采用木材制造,木材的彈性和絕緣性較好,受周圍介質(zhì)的溫度變化影響小,重量輕,加工和在線路上更換簡便,并且有足夠的位移阻力。經(jīng)過防腐處理的木枕,使用壽命也大大延長,在15年左右。
隨著森林資源的減少和人們環(huán)保意識的增強(qiáng),當(dāng)然也因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展,上世紀(jì)初,有些國家開始生產(chǎn)鋼枕和鋼筋混凝土軌枕,以代替枕木。然而,因?yàn)殇撜淼慕饘傧牧窟^大,造價(jià)不菲,體積也笨重,沒有推廣開來,只有德國等少數(shù)國家還在使用。而許多國家從上世紀(jì)50年代起,開始普遍生產(chǎn)鋼筋混凝土軌枕。
2、混凝土枕
鋼筋混凝土軌枕使用壽命長,穩(wěn)定性高,養(yǎng)護(hù)工作量小,損傷率和報(bào)廢率比木枕要低得多。在無縫線路上,鋼筋混凝土軌枕比木枕的穩(wěn)定性平均提高15~20%,因此,尤其適用于高速客運(yùn)線。
軌枕因應(yīng)用范圍不同,長度也不同。在我國,普通軌枕長度為2.5m,道岔用的岔枕和鋼橋上用的橋枕,長度有2.6~4.85m多種。每公里線路上鋪設(shè)軌枕的數(shù)量是根據(jù)鐵路運(yùn)量和行車速度等運(yùn)營條件來確定的,一般而言,在1520~1840根之間。不言而喻,軌枕數(shù)量越多,軌道強(qiáng)度越大。
3、軌枕間距
軌枕間距與每公里配置的軌枕根數(shù)有關(guān)。軌枕根數(shù)應(yīng)根據(jù)運(yùn)量、行車速度及線路設(shè)備條件確定,并和鋼軌及道床等綜合考慮,合理配套,以求在最經(jīng)濟(jì)的條件下,保證軌道具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。軌枕密一些,道床、路基面、鋼軌以及軌枕本身受力都可小一些。同時(shí),使軌距、方向易于保持,對行車速度高的地段尤為重要。但也不能太密,太密則不經(jīng)濟(jì),而且凈距過小,也會在一定程度上影響搗固質(zhì)量。
我國鐵路規(guī)定,對木枕軌道,每公里最多為l920根,混凝土枕為l 840根;每公里最少均為l 440根。軌枕的級差為每公里80根。
符合下列條件之一的地段,正線軌道應(yīng)加強(qiáng),每公里鋪枕根數(shù)外,對混凝土枕每公里增加80根,木枕增加160根,當(dāng)條件重合時(shí),只增加一次,但不能超過前述允許最大鋪設(shè)數(shù)量。
a.在混凝土枕軌道R≤600m的曲線(包括緩和曲線和圓曲線)或木枕軌道、電力牽引線R≤800m的曲線地段;
b.坡度大于12‰的下坡制動(dòng)地段;
c.長度等于或大于300m的隧道內(nèi)線路。
4、混凝土寬枕
混凝土寬枕的特點(diǎn):
混凝土寬枕是一塊預(yù)制的混凝土板,與混凝土枕外形相似,又稱軌枕板。其制造工藝與混凝土枕基本相同。寬枕長度與普通混凝土枕長度相同,均為2.5m,而寬度約為后者的兩倍。寬枕由于寬度較大,直接鋪設(shè)在預(yù)先壓實(shí)的道床面上,在制造中對其厚度的控制要求較嚴(yán)格。
混凝土寬枕在道床上是密排鋪設(shè),每公里鋪1760塊,每塊枕上安裝一對扣件,由鋼軌傳來的力處于寬枕軸線的對稱位置,可避免荷載的偏心。寬枕由于寬度較大,在縱橫兩個(gè)方向上都有彎矩作用,是一塊支承在彈性基礎(chǔ)上的板。
混凝土寬枕與普通枕比較有以下優(yōu)點(diǎn):
1.寬軌枕寬55 cm,支承面積較混凝土枕大一倍,使道床的應(yīng)力大為減少。同時(shí),每塊寬枕的質(zhì)量為500 kg左右,可以減小道床的振動(dòng)加速度,使道床的變形減小,殘余變形積累過程延緩,軌道幾何形位易于保持,整個(gè)軌道結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng)。
2.軌枕與道床接觸面上的摩阻力增大,提高了軌道的橫向穩(wěn)定性,道床阻力增加約80%,有利于鋪設(shè)無縫線路。
3.寬軌枕密排鋪設(shè),枕間空隙用瀝青混凝土封塞,把道床頂面全部覆蓋起來,防止雨水及臟污侵入道床內(nèi)部,從而有效地保持道床的整潔,延長道床的清篩周期。
4.寬軌枕軌道的維修養(yǎng)護(hù)工作量很少,僅為混凝土枕軌道的l/2~l/4,從而減輕和改善了養(yǎng)護(hù)工作條件,減少作業(yè)次數(shù),節(jié)省養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。再由于養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)基本上可在軌道兩旁進(jìn)行,對行車干擾較少,比較適合于運(yùn)輸繁忙的鐵路上使用。
5.寬軌枕軌道外觀整潔美觀。