第2章城市轨道交通线路设备及技术标准

轨道铺筑与探伤检测第二章城市轨道交通设备及技术标准一、钢轨第一节钢轨与联结零件钢轨的功用支承和引导车轮；为车轮滚动提供阻力较小的表面；承受车轮的作用力，并传布于轨枕；在电气化铁路和自动闭塞区段，作为轨道电路使用。对钢轨的要求刚度韧度硬度顶面粗糙度有利于机车牵引力、制动力的实现防止被车轮压陷，或者磨损太快抵抗由动荷载引起的挠曲变形防止动荷载引起的钢轨折断第一节钢轨与联结零件钢轨的外形钢轨类型1）按每米质量分类钢轨的类型通常是按每米长度大致质量数表示，如60轨表示每米60kg。我国铁路钢轨的类型主要有75kg、60kg、50kg、45kg、43kg、38kg等，记为P75、P60、P50等。目前我国城市地铁轨道仅采用60kg和50kg两种，通常正线采用60kg轨，基地车场的次要线路采用50kg轨。钢轨类型2）按单根钢轨的长度分类标准钢轨的长度：25m和12.5m两种；标准缩短轨的长度：在曲线轨道中，曲线内股使用厂制标准缩短轨。12.5m标准轨的缩短量为40、80、120mm三种；25m标准轨的缩短量为40、80、160mm三种。3）按钢轨的化学成分分类有U71Mn钢轨、U74钢轨等六种。钢轨类型2）按单根钢轨的长度分类标准钢轨的长度：25m和12.5m两种；标准缩短轨的长度：在曲线轨道中，曲线内股使用厂制标准缩短轨。12.5m标准轨的缩短量为40、80、120mm三种；25m标准轨的缩短量为40、80、160mm三种。钢轨标志我国标准规定，在每根钢轨轨腰上距轨端不小于2m的两三个地方，采用热压印机压上清晰的标注。鞍钢攀钢包钢钢轨标志U71Mn6099Ⅶ钢轨标志的代表含义：U71Mn：U-钢种代号，71-含碳量0.71%，Mn-钢轨中含锰；60：钢轨类型，表示60kg/m；99：表示钢轨的生产年份为1999年；Ⅶ：表示钢轨生产月份，即7月。普通接头在普通线路轨道上，钢轨与钢轨之间用夹板连接，其连接处称为钢轨接头。1）按钢轨接头对轨枕的位置可以分为：悬空式和承垫式接头二、钢轨联结零件悬空式承垫式普通接头2）按钢轨接头在两股轨线上的相互位置可以分为：相对式和相错式。相对式相错式我国一般采用相对悬空式为标准形式，即两股钢轨左右对齐，同时位于两接头轨枕间。其他接头冻结接头：通过机械手段将螺杆和螺栓孔之间的孔隙全部进行填塞，使接头部分的所有构件实现冻结，不能产生任何位移。目前这种接头主要在高架无缝线路中应用。异形接头：不同类型的钢轨相互连接时采用。如用P60钢轨一端轧制成P50轨的断面，将该异形轨作为过渡，衔接60kg轨线路和50kg轨线路。其他接头绝缘接头：保证轨道电路不能从一个闭塞分区传到另一个闭塞分区。胶结接头:目前，已有胶结绝缘接头代替普通结缘接头，不仅可以改善绝缘性能和受力状态，还有利于增强钢轨接头阻力。胶结接头是把绝缘接头部分全部胶结成一个整体，由厂家制作为成品或与现场胶结。联结零件钢轨接头的联结零件包括夹板、螺栓、弹簧垫圈及螺帽。每一个接头夹板上有螺栓孔6个，分成圆形孔和长圆形孔两种。孔型相间，用6枚螺栓上紧，螺帽的位置在钢轨内外侧相互间错开来。万一车轮出轨，不至于将全部螺栓切坏，仍能保持线路的连续。尼玛！太麻烦了吧？！还要相互间错，为啥？接头轨缝普通线路，为了适应钢轨的热胀冷缩，在钢轨接头处应预留轨缝，其基本原则是：1）达到最高轨温时，轨缝≥0，轨端不受挤压力；2）达到最低轨温时，轨缝≤构造轨缝，接头螺栓不受剪力。构造轨缝是指构造轨缝是指受钢轨、接头夹板及螺栓尺寸限制，在构造上能实现的轨端最大缝隙值。轨缝偏小，高温季节，钢轨伸长无余地，造成胀轨，严重的会造成钢轨鼓曲；轨缝偏小，冬季容易把夹板螺栓拉弯或者拉断。一、基本概念第二节轨道扣件钢轨与轨枕间的连接是通过中间联结零件实现的，这些中间联结零件也称为扣件。钢轨扣件的主要作用是保持钢轨的正确位置，防止钢轨纵横向位移，提供一定的轨道弹性，并将钢轨所受的力传递给轨下基础。1.有足够的强度和耐久性城市轨道交通运营时间长，行车密度高，维修条件差，要求钢轨扣件必须具有足够的强度和耐久性，以确保行车安全。2.有一定的轨距和水平调整性能城市轨道交通多采用整体道床结构，线路曲线半径小，钢轨存在磨耗，这就要求扣件应具有一定的轨距、水平调整性能，以解决曲线钢轨磨耗和结构的不均匀沉降及施工误差所造成的轨距和钢轨水平超限。主要性能4.有良好的减振弹性城市轨道交通穿行于居民区，对减震降噪的环保要求很高，钢轨扣件必须具有良好的减振性能，衰减轨道振动，降低噪声传播。5.有一定的通用互换性扣件结构应力求简单，零部件少，具有一定的通用互换性，造价低，施工和维修方便。主要性能3.有良好的绝缘性能城市轨道交通一般均利用行走轨作为回流轨，这就要求扣件必须具备良好的绝缘性能，防止电流通过扣件泄漏，造成结构钢筋和市政管线的电腐蚀。1.扣压力及防爬阻力扣件的扣压力是确保钢轨稳定的关键，它与车辆的轴重、速度及是否采用无缝线路及轨下垫层的性能有关。当车辆轴重大、速度较高，采用一般线路时，要求钢轨扣件的扣压力就大；轴重轻、速度低，采用无缝线路时，扣压力可以相对小一些。扣压力的大小应保证扣件的使用周期里，当列车制动时，钢轨不发生永久性位移。值得注意的是，扣压力过大也不是有利的，因为这将导致轨下弹性垫层的初始压缩量增大，损失减振弹性。二、设计参数3.轨距及水平调整性能轨距调整量主要是解决施工误差和钢轨侧磨而致轨距超限的问题，考虑城市轨道交通工务维修周期长，日常维修条件差，要求扣件的轨距调整量比国铁的大。结构的沉降绝大部分是在结构设计时考虑并采取措施，但小量的变化仍需钢轨扣件来调整。2.扣件节点刚度扣件节点刚度是考查扣件弹性的指标，包括静刚度值、动刚度值及动静比，均需通过室内试验确定。动刚度值表明扣件在动荷载作用下的弹性，即减振性能，故是扣件的重要指标。5.耐久性能扣件的耐久性通过疲劳试验来验证的，疲劳试验能验证扣件抵抗重复荷载的性能，组装扣件疲劳荷载一般去竖向50kN、横向30kN，能承受300万次疲劳荷载的循环试验，各部件不损坏。4.绝缘性能在城市轨道设计中，供电、信号等专业对钢轨扣件的绝缘性能都会提出具体要求。三、扣件的分类五大系列1.传统系列2.DT系列(地铁系列)3.WJ系列（无挡肩系列）4.弹簧系列5.减振系列1.传统系列木枕扣件混凝土枕扣件分开式扣件混合式构件扣板式扣件弹片式扣件弹条式扣件木枕扣件分开式扣件1.螺旋道钉2.扣轨夹板3.底脚螺栓4.垫板5.木片6.弹簧垫圈木枕扣件混合式扣件垫板道钉混合式扣紧是木枕轨道上使用最广泛的一种扣紧方式，用道钉将钢轨、铁垫块与木枕一起扣紧，零件少，安装方便，但容易受振动影响，道钉浮起，降低扣压力。砼扣件①扣板式扣件扣板式扣件用于国家铁路次要线路和站场线路。在城市轨道交通站场混凝土轨枕线路上使用也较多。扣板式扣件的主要特点是扣板既扣压钢轨，又能调整轨距。砼扣件②弹片式扣件由于弹片比较单薄，刚度衰减极快，对钢轨的扣压力不足，很快被淘汰，所以在城市轨道交通中从来没有使用过。砼扣件③弹条式扣件弹条式扣件广泛用于铁路的正线，是我国混凝土枕线路扣件的主要形式。城市轨道交通地面线路的正线部分，基本上也都采取了这种扣件形式。其中应用最广泛的是弹条I型扣件。弹条I型轨距挡板ω弹条螺旋道钉平垫圈挡板座弹条III型弹条III型扣件则是无螺栓无档肩扣件。无螺栓无档肩扣件是世界各国轨枕扣件发展的趋势，特别适用于重载、大运量、高密度的运输条件。弹条III型扣件是由弹条、预埋铁座、绝缘轨距块和橡胶垫板组成。弹条预埋铁座绝缘轨距块橡胶垫板2.DT系列DT-I型DT即“地铁”的意思，DT系列扣件主要有DT-I型、DT-II型、DT-III型、DT-III-2型至DT-VII-2型。DT-I型扣件是我国最早期的城轨线路扣件，该扣件为全弹性分开式，性能较好，扣压件为弹性扣件。不过近年来，由于线路结构设计的不断更新，扣件的形式也在原有基础上不断的研制、开发与更新，因此目前新线铺设中DT-I型扣件的使用已不多见。DT-I型DT-III型DT-III型①组装方式及适用范围该扣件为全弹性分开式，主要特点是通过轨下平式橡胶垫板和铁垫板下的槽式橡胶垫板双重弹性缓冲，减振效果较好。主要适用于隧道内一般减振地段的带枕浇筑式整体道床线路。组装方式如下：用螺旋道钉将铁垫板固定于轨枕，再通过T形螺栓及弹条将钢轨固定于承轨槽。在铁垫板上下，分别设置弹性垫层，以增加轨道的弹性。DT-III型②优缺点日常养护维修比较方便，在调整线路的轨距、水平、方向和高低时都不需要松动螺旋道钉，只需要松拆T形螺栓便可操作。减振方面的效果比较理想。不足之处主要有两个：一是轨距垫只有2级差，使轨距变化率不是十分理想。由于整体道床线路不能进行拨道作业，除了调整轨距，调整轨向也需要通过轨距垫进行，另外小半径曲线，当磨耗很大时，或者发生不均匀磨耗时，也需要对曲线的轨距和曲线正矢进行调整，养护人员调整不当时，会出现晃车现象。二是高程的调整量太小（仅10mm），不能满足沉降的需要。3.WJ系列WJ即“无挡肩”的意思，WJ系列扣件主要有WJ-1型、WJ-2型至WJ-5型。此系列扣件是适用于高架线路的新型扣件。WJ-2型扣件不设计轨距垫，T型螺栓和弹条只剩下扣压钢轨的功能，而螺旋道钉的作用却得到充分发挥，轨下铁垫板，采取长圆形螺栓孔，使铁垫板能有一定的余量可以进行横向位移。这样如果把一段线路的螺旋道钉松开，使用专用工具，便可进行拨轨，进行矫正线路方向和调整轨距的作业，这种整体式的拨动，容易产生较好的变化率。WJ-2型WJ-2型4.弹簧系列单趾弹簧单趾弹簧单趾弹簧扣件不设置T型螺栓，而设计特殊的弹条，通过敲击法直接将弹条打入。由于人们拧紧螺栓的时候仅凭感觉操作，扭力矩是不可能完全相同的，尽管规范对扭力矩有严格的要求，也通过扭矩计进行抽查检测。但是行为上的差距还是客观存在的。这样，螺栓对弹条的压力不等，同时钢轨各处所受到弹条的压力也不均衡，一方面钢轨内应力的均匀受到影响，另一方面，弹条的疲劳程度不一。单趾弹簧扣件是将弹条直接打入，构件几何尺寸的控制，使所有弹条均发生相等的压缩变形，可以认为，所有弹条的受力基本一致，从而对钢轨的反作用力也达到一致。单趾弹簧单趾弹簧1）单趾弹簧扣件的特点①适用于铺设60kg/m钢轨轨道的直线及半径≥300m的曲线地段；②扣件具有一定的调轨、调高能力以及足够的、稳定的扣压力和纵横向阻力，以保证行车安全；③扣件能提供一定的弹性和电气绝缘性能，以满足地铁减振降噪和列车自动驾驶、防杂散电流的需要。双趾弹簧2）双趾弹簧扣件的特点双趾弹簧扣件和单趾弹簧扣件的构造相似，弹条设计为对称结构形式，在外力作用下，弹条两趾各承担一半的作用力。①适用于60kg/m钢轨无砟轨道；②扣压力稳定，能保持轨距、水平，能提供足够的防爬阻力；③具有良好的减振性能和电气绝缘性能；④轨距、高低调整量适度，能满足施工及维修的要求；⑤扣件结构简单，养护维修量少。5.减振系列D-T扣件减振器（俗称克隆蛋）为减少轨道在列车运行过程中的振动对地面特殊建筑群的影响，在轨下安装减振器是一项重要的措施。轨道减振器扣件是一种高弹性扣件，其减振是通过橡胶的剪切弹性变形来实现，可减振10dB左右。该扣件为全弹性分开式，三阶减振。由金属承轨板、底座与橡胶圈硫化为一整体，橡胶圈承受压力与剪力，具有垂向和横向弹性，用于减振要求较高的地段。第三节轨枕轨枕承受来自钢轨的各向压力，并弹性传布于道床。同时，有效地保持轨道的几何形位。轨枕应具有必要的坚固性、弹性和耐久性，还要造价低廉，制作简单，铺设及养护便易。轨枕的种类有木枕和混凝土枕两大类。一、木枕木枕的主要优点是弹性好、易加工、运输与铺设方便，缺点是使用寿命短，轨道几何形位不易有效保持。所以，目前在城轨交通线路上，仅次要线路和基地停车场地面碎石道床线路，仍使用木枕。木枕根据其在线路上使用的部位不同，可以分为：普通木枕、岔枕和桥枕三种。木枕失效的标准如下：腐朽，失去承压能力，钉孔腐朽，不能持钉；折断，不能保持轨距；厚度不足140mm。二、混凝土枕混凝土枕不受