轨道结构

轨道型式及设计要点目录一、轨道系统组成及型式二、轨道系统结构及特点三、轨道系统设计要点一、轨道系统组成及型式•1、轨道定义轨道是轨道交通的主要设备，除引导列车运行方向外，还直接承受列车的竖向、横向及纵向力，因此轨道结构应具有足够的强度，保证列车快速安全运行。地铁是专运乘客的城市轨道交通，轨道结构要有适量的弹性，使乘客舒适。钢轨是地铁列车牵引用电回流电路，轨道结构应满足绝缘要求，以减少泄漏电流对结构、设备的腐蚀。（一）轨道系统组成及型式•2、主要轨道设备轨道----路基面以上的线路部分，由钢轨及配件、扣件、轨枕、道岔、伸缩调节器、安全设备、附属设备等组成（一）轨道系统组成及型式2.1钢轨及配件：支承、导向并提供牵引力和制动力。目前城市轨道交通中使用的钢轨主要有三种：槽形钢轨：多用于有轨电车的街道轨道，使用后路面与钢轨在同一平面，基本不影响城市其它交通运输。如香港屯门地铁、欧洲有轨电车等中有使用，是一种重新兴起轨道。双头钢轨：19世纪曾经应用过，现已基本淘汰；平底钢轨：现在普遍使用的工字钢轨。我国铁路中钢轨主要有：50、60、75kg/m几种，城市轨道中一般正线尽量采用60轨，可增加轨道稳定性、增加牵引电流回流断面，减少杂散电流。车场线、停车线等可用50或更低的钢轨。（一）轨道系统组成及型式2.1钢轨及配件地铁正线一般采用60kg/m轨，车辆段一般采用50kg/m轨钢轨主要有U71Mn、U75V两种材质，强度等级和硬度不同配件主要指接头夹板、接头螺栓50kg/m～60kg/m钢轨接头异型轨（一）轨道系统组成及型式2.2扣件：保持及调整轨道几何状态、提供弹性及绝缘按扣压件的弹性特征：刚性/弹性扣件按轨枕与钢轨的联结方式：不分开式/分开式扣件按扣件横向受力：轨枕有挡肩/无挡肩扣件按弹性扣压件形式：弹条式/弹片式扣件按弹条紧固方式：有螺栓/无螺栓弹条扣件（一）轨道系统组成及型式2.3轨枕：扣件安装的基础；将钢轨作用力传递至道床常用的主要有木枕、混凝土枕两大类木枕通常采取浸油防腐处理，分Ⅰ类(160×220mm)、Ⅱ类(145×200mm)、木岔枕(160×240mm)混凝土枕：普通钢筋混凝土短轨枕、预应力混凝土轨枕其它轨枕：树脂枕、宽枕、双块式轨枕、梯形轨枕、轨道板（一）轨道系统组成及型式2.4道岔：两股轨道在平面上的重叠区，一股道向另一股转换主要由转辙器、辙叉及导曲线部位三部分组成尖轨类型有直线型、曲线型；辙叉有固定型、可动心轨型地铁常用的有60kg/m钢轨9号单开道岔及交叉渡线，50kg/m钢轨7号单开道岔及交叉渡线可动心轨焊接接头（一）轨道系统组成及型式2.5伸缩调节器：以变形释放温度力的设备一般用在无缝线路高架桥道岔两端及大跨梁上分单向及双向两种，双向即两组单向的组合（一）轨道系统组成及型式2.6轨道安全设备(车挡、防脱轨设备)车挡按缓冲能力分为固定式、缓冲式缓冲式分为滑动缓冲式、液压缓冲式车挡按撞击部位分车钩撞击式、车轮阻挡式（一）轨道系统组成及型式2.6轨道安全设备(车挡、防脱轨设备)防脱轨、防掉道二大类（一）轨道系统组成及型式2.7附属设备(线路标志、道口板)线路标志：公里标、百米标、坡度标、曲线要素标、道岔编号标等(与工务有关的)信号标志：限速标、停车标、终点停车标、警冲标（一）轨道系统组成及型式2.7附属设备(线路标志、道口板)平交道口：预制道口板、现浇整体道口、沥青混凝土道口、橡胶道口板（一）轨道系统组成及型式•3、轨道几何尺寸及参数（一）轨道系统组成及型式轨距及加宽轨底坡曲线超高轨枕布置间距轨道结构高度轨道不平顺3.1轨距及加宽：标准轨距1435mm，小半径曲线根据转向架通过需要考虑加宽车型轴距(mm)轮背内侧距(mm)轮缘厚(mm)转向架类型轨距加宽值(mm)150＜R≤200100＜R≤15035＜R≤100A型车2500135332固定型转向架1015不能适应B型车2300(2200)510直线电机1900135628迫导向径向转向架国外使用无加宽，但还需针对本线分析（一）轨道系统组成及型式3.2轨底坡：需考虑轮轨动态匹配；国内一般采用1/40、国外用得较多的是1/20；一般可通过轮轨磨耗“光带”判断其合理性⑴北京2号线(1/40)⑵北京八通线(1/40)⑶深圳1号线(1/40)⑷福冈3号线(1/40)⑸新加坡南北线(1/20)⑹香港九广马铁(1/20)⑺温哥华SkyTrain(1/20)⑻德黑兰1号线(1/20)国内外地铁中不同轨底坡对应的钢轨磨耗“光带”（一）轨道系统组成及型式3.3曲线超高：用于平衡离心力；国内传统地铁最大超高120mm、欠超高61mm；国铁最大超高150mm，欠超高75mm（一）轨道系统组成及型式3.4轨枕布置间距：即扣件间距，关系到轨道系统的强度、变形、平顺性、扣件及轨枕数量等，正线一般采用600、625mm500250钢轨最大组合应力(MPa)钢轨动下沉(mm)扣件支承间距(mm)0.70.65000.560070010008009002400.91.01.21.10.81.32702601000扣件支承间距(mm)600700900800a轴距aaaaaP/2aaaP/2aa（一）轨道系统组成及型式3.5轨道结构高度碎石道床：176(钢轨)+12(弹性垫板)+200(轨枕)+250(面碴)+200(底碴)=838mm(左右股钢轨处较小值)（一）轨道系统组成及型式3.5轨道结构高度矩形隧道：176(钢轨)+42(扣件)+170(轨枕)+172(混凝土道床)=560mm（一）轨道系统组成及型式3.5轨道结构高度马蹄形隧道：一般650mm（轨面至隧道建筑限界最低点的高差）（一）轨道系统组成及型式3.5轨道结构高度圆形隧道：最低740mm，或800mm（轨面至隧道建筑限界最低点的高差）（一）轨道系统组成及型式3.5轨道结构高度高架桥：最小一般取500mm：176(钢轨)+42(扣件)+170(轨枕)+112(混凝土道床)，或520mm（一）轨道系统组成及型式3.6轨道不平顺：由轨道变形即轨道几何状态变化产生分类简要描述垂向高低不平顺(Irregularityoflongitudinallevel)轨面沿线路方向的高低变化水平不平顺(Irregularityofcrosslevel)左右股轨面的差异三角坑(扭曲)(Tracktwist)左右两轨顶面相对于轨道平面的扭曲(左右两轨的高低不一致引起)横向轨向不平顺(Irregularityofalignment)钢轨水平方向的偏离引起的线路中心线的实际偏差轨距偏差(Irregularityofgauge)静态不平顺轨道几何形位与理论值的偏差动态不平顺列车运行时因静态不平顺或轨道支承不均匀引起的轨道几何形位动态变化（一）轨道系统组成及型式水平不平顺高低不平顺轨向不平顺3.6轨道不平顺：产生的原因：轨道施工、列车荷载作用下轨道结构残余变形、磨耗、维修、下部土建基础变形等速度越高，要求越严格（一）轨道系统组成及型式项目计划维修(mm)经常保养(mm)正线其它线正线其它线轨距+4、-2+5、-2+6、-3+7、-3水平4568高低4568轨向(直线)4568三角坑(扭曲）缓和曲线4568直线和圆曲线45683.6轨道不平顺：分类：正线、其它线、整体道床、碎石道床、道岔区、曲线(正矢)北京地铁轨道维修“整体道床轨道静态几何尺寸容许偏差管理值”：（一）轨道系统组成及型式项目测量工具或方法常规调整方式轨距轨距尺更换轨距垫水平专用量具加设调高垫板、起道高低10m弦测量的最大矢度加设调高垫板、起道轨向(直线)10m弦测量的最大矢度更换轨距垫、拨道三角坑(扭曲）与水平的检查类似加设调高垫板、起道3.6轨道不平顺：静态采用专用量具测量动态采用轨检车检查（一）轨道系统组成及型式二、轨道系统结构及特点1道床结构：轨枕的基础，将荷载均匀分散至下部结构碎石道床：道砟分层及各层的厚度、道砟边坡坡度、砟肩宽、砟肩堆高（二）轨道系统结构及特点1道床结构：轨枕的基础，将荷载均匀分散至下部结构整体道床：一般采用现浇钢筋混凝土结构高架线地下线地下线（二）轨道系统结构及特点2无缝线路：将25m标准轨接头焊接，消除轨缝分固定区、伸缩区、缓冲区根据低温时的钢轨强度及断轨宽度、高温时胀轨失稳的计算来确定锁定轨温无缝线路维修作业有严格规定，如：直线及R≥2000m曲线在实际锁定轨温±10℃范围内操作基本无限制高于实际锁定轨温20℃以上禁止任何作业低于实际锁定轨温20℃以上禁止更换钢轨或接头螺栓（二）轨道系统结构及特点3减振轨道设备及结构按减振环节及减振效果划分：钢轨减振(阻尼钢轨类/减振接头夹板)轨下减振(减振扣件类)枕下减振(弹性轨枕类)道床下减振(浮置板类)（二）轨道系统结构及特点3减振轨道设备及结构设备类：钢轨阻尼、减振接头夹板、剪切型/压缩型减振扣件、先锋扣件、钢弹簧隔振器等结构类：弹性轨枕、梯形轨枕、浮置板道床等（二）轨道系统结构及特点4轨道系统的特点基础性、标志性系统：轨道是列车安全平稳运行的基础；没有轨道就不成其为“轨道交通”，“轨通”是建设里程碑无备份系统：每条线均没有备用轨道系统，系统安全通过冗余储备及严格的养护维修来保障兼具设备与土建双重特性：钢轨、扣件、道岔、轨枕、减振部件等为厂制产品，具有全线性、重复性、可维修更换等设备系统特征；混凝土道床等轨下基础类似土建结构，不可更换振动噪声控制的关键系统：轮轨振动与噪声是轨道交通系统最大的振动噪声源，也是采取振动噪声控制措施的最有效部位，轨道减振是轨道系统的重点、难点（二）轨道系统结构及特点5涉及的专业：线路、限界、轨旁、车辆、行车、隧道、路基、桥梁、建筑、通信、信号、给排水、杂散电流、供电、接触轨/网、车辆段站场、工艺、人防、屏蔽门、环保、概算等（二）轨道系统结构及特点5涉及的专业：（二）轨道系统结构及特点5涉及的专业：（二）轨道系统结构及特点5涉及的专业：（二）轨道系统结构及特点5涉及的专业：（二）轨道系统结构及特点5涉及的专业：（二）轨道系统结构及特点5涉及的专业：（二）轨道系统结构及特点5涉及的专业：（二）轨道系统结构及特点5涉及的专业：（二）轨道系统结构及特点5涉及的专业：（二）轨道系统结构及特点5涉及的专业：（二）轨道系统结构及特点三、轨道系统设计要点1主要设计内容：研究工程特点及设计重点、制定设计原则、确定几何参数、设备选型、结构设计、减振方案设计、工程量统计、接口协调、施工配合、其它工作2设计阶段：可研、总体设计(方案设计)、初步设计、设备招标设计、施工招标设计、施工图设计、施工配合、运营配合3规范体系：设计、产品测试及检验、施工及验收、养护维修4分支领域：轮轨关系、扣件、轨枕、道岔、无缝线路、轨道结构、振动与噪声、定额与造价、施工、养护维修5专业设计特点：四易四难（三）轨道系统设计要点1.1工程特点及设计重点：工程条件及用户需求的差异化第1条线追求低风险、快速建成，不追求创新延伸线或后继线追求一致性或创新性低成本～高标准独特的制式或设计标准、设计规范独特的投融资模式(BOT/PPP)及建设模式(设计施工总包)独特的敷设方式、线路条件、沿线条件、工期条件等特殊的地质条件如地裂缝、断裂带、岩石层、软弱层等特殊的要求如高平顺性、免维修、混行、绿化、零轨缝、不采用套靴减振等特殊节点如分叉、远期改线、下穿、限界不足、异常敏感点等（三）轨道系统设计要点1.2设计原则：普遍原则+特殊原则普遍原则：(基本要求)强度、稳定性、耐久性、适量弹性；列车安全、平稳、快速运行和乘坐舒适(外部)与线网及其它系统的和谐及匹配(内部)质量均衡、弹性连续、结构等强、合理匹配(系统)少维修、标准化、系列化(单独强调)与环境的协调特殊原则：与工程特点及用户需求相关（三）轨道系统设计要点1.3几何参数：轨距及加宽、轨底坡、曲线超高、轨枕布置间距、轨道结构高度等A、B型车按设计规范