轨道结构基本知识

一、轨道的组成轨道由钢轨、轨枕、联结零件、道岔、道床和路基、防爬设备等组成。作为一个整体性工程结构，轨道铺设在路基之上，起着列车运行的导向作用，直接承受机车车辆及其荷载的巨大压力。在列车运行的动力作用下，它的各个组成部分必须具有足够的强度和稳定性，保证列车按照规定的速度，安全、平稳和不间断地运行。轨枕连接零件钢轨钢轨的作用是：一方面在于支持并引导机车车辆的车轮，直接承受来自车轮的力和其它的力并传之于轨枕，以及给车轮的滚动提供阻力最小的表面。另一方面在电气化铁路或自动闭塞区段，钢轨还起到轨道电路的作用。因此，钢轨必须具有足够的强度、韧性和耐磨性能。钢轨的类型：钢轨的类型是以每米长的钢轨质量千克表示的。目前我国铁路上所用的钢轨有75Kg/m、60Kg/m、50Kg/m、43Kg/m、38Kg/m等几钟。以上各种类型的钢轨中，38Kg/m钢轨止前已停止生产，60Kg/m、50Kg/m钢轨在主要干线上铺设，43Kg/m钢轨在部分站线及专用线上铺设，对于重载铁路各特别繁忙区段铁路，则铺设75Kg/m钢轨钢轨的长度：我国标准长度钢轨有12.5m及25m两种，特重型及重型轨道应采用25m轨。为了保证曲线钢轨对接，线路上采用比标准长度略短的标准缩短轨，有比12.5m短40mm、80mm、120mm的三种；有比25m轨短40mm、80mm、160mm的三种。标准缩短轨铺设在曲线内侧。另外，由于某种需要，可能要个别插入非标准短轨。按规定，正线上插入的短轨，其长度不得小于6m，站线及专用线不得小于4.5m。钢轨断面形状钢轨断面形状为工字形，由轨头、轨腰、轨底三大部份组成。这个看似简单的工字，受力好、省材料，具有最佳抗弯性能。为了保证必要的强度条件，钢轨就有足够的高度，其头部和底部应有足够的面积和高度，腰部和底部不宜太薄。轨枕的作用：轨枕承受来自钢轨传来的垂直力和水平力，并将这些力分布于道床上，同时有效地保持轨道的轨距、方向和位置。因此轨枕要有一定的坚固性、耐久性和弹性，同时具有足够的阻力，以免在列车作用下发生横向移动。轨枕的分类：按材质可分为木枕和混凝土枕；按用途可分为普通轨枕、岔枕、桥枕。木枕其优点是弹性好，易加工制作，运输、铺设、养护及维修方便，与钢轨的连接较简便，绝缘性能好。其缺点是易腐蚀和产生机械磨损，使用年限短，浪费木材。目前在正线上已基本不用，主要用于道岔及明桥面上。木枕尺寸木枕的长度、宽度及厚度应符合部分要求尺寸，普通木枕分两类：Ⅰ类木枕用于正线，长度250cm，高度16cm，底宽22cm；Ⅱ类木枕用于站线，长度250cm，高度14.5cm，底宽20cm。道岔木枕不分类，长度为260-480cm，级差20cm。混凝土轨枕优点：材源较多，规格统一，轨道弹性均匀，稳定性较木枕高，使用寿命长，不受气候、腐朽、虫蛀及失火影响。具有较高的道床阻力，对提高无缝线路的横向稳定性有利。缺点：重量大，弹性差，受力大。混凝土轨枕分类：普通混凝土轨枕、宽轨枕、混凝土岔枕、混凝土桥枕。（1）普通混凝土轨枕按配盘种类分为两个系列，即S系列各J系列（“S”代表钢丝，“J”代表钢筋）。按承载能力分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。Ⅰ型用于中型或轻型轨道；Ⅱ型用于重型和次重型轨道；Ⅲ型用于与75Kg/m钢轨配套使用的特重型轨道。各种类型轨枕是通过在轨枕一端顶面上的型号及厂名标记来区别的。IIIa型枕IIIb型枕（2）宽轨枕宽轨枕的底面宽度为混凝轨枕底宽的一倍，铺设这种轨枕，可提高轨道横向稳定性。宽轨枕间净距较小，每块间隔约2.6cm，每千米铺设1760根，能保持道床清洁，延长清筛周期，减少维修工作量。（3）混凝土岔枕混凝土岔枕用于道岔铺设，岔枕长度由240cm至490cm共26级，级差10cm。岔枕一端顶面打有岔枕编号标印，铺设时必须按编号顺序摆放。岔枕与钢轨的联结所使用的扣件也与一般道岔扣件不同。此外，混凝土岔枕间距也不同于木岔枕的间距，在施工中应特别注意。混凝土桥枕混凝土桥枕用于道碴桥面的铺设，这种轨枕的特点是在轨枕顶面有供钉设护轨的孔眼位置，从而保桥上混凝土枕与护轨的牢固联结。钢轨联结零件分中间联结和接头联结两类。接头联结指钢轨与钢轨的联结。包括夹板、螺栓、垫圈等。中间联结为钢轨与轨枕之间的联结，中间联结零件通称扣件。其主要功用是阻止钢轨作相对于轨枕的纵横向移动，并保持其稳固位置。钢轨接头联结1、普通接头（1）普通接头联结零件是由夹板、螺栓、弹簧垫圈等组成。其作用是在接头处把钢轨连接起来，使钢轨接头部分具有与钢轨一样的整体性，以抵抗弯曲和位移。接头处还要满足钢轨伸缩的要求。木枕扣件木枕扣件有道钉垫板。道钉有钩头道钉和螺纹道钉两种垫板按形状有单肩、双肩之分；按孔眼数分有三孔、四孔、五孔几种，常用的垫板为五孔垫板。目前运用较为普遍的还有四新垫板，扣板与轨底间采用ω型弹条扣件联结。混凝土轨枕扣件混凝土轨枕及宽轨枕常用的扣件有两种，即70型扣板式扣件和ω型弹条扣件。（1）70型扣板式扣件这种扣件由扣板、铁座、螺纹道钉、轨下绝缘缓冲垫板、垫片、及锚固部分等组成。扣件的作用是固定钢轨位置，保持轨距。在混凝土轨枕上，螺纹道钉是通过硫磺锚固固定在轨枕上的道钉孔中。所用的材料是以硫横、砂子、水泥和石蜡加热混合而成，其配合比为硫磺：砂子：水泥：石蜡＝1：1.5：0.5：0.03。（2）ω型弹条扣件ω型弹条扣件由ω型弹条、轨距挡板、螺纹道钉、平垫圈、挡板座、绝缘缓冲垫板组成ω型弹有A型与B型之分。A型弹条称中间弹条，用于中间扣紧钢轨；B型弹条称接头弹条，用于扣紧接头。对于50Kg/m钢轨，中间用A型，接头用B型。对于60Kg/m钢轨及75Kg/m钢轨，一律用B型弹条。根据钢轨类型和轨距的不同，ω型弹条扣件有四种不同号码的轨距挡板（6、10、14、20）和四种不同号码的挡板座（0-6、2-4、0-8、0-10）。每块挡板座有两个号码，可以翻转使用。道岔是把两股或两股以上的轨道在平面上进行相互连接或交叉的设备。道岔构造复杂，零件较多，过车频繁，技术标准要求高，是轨道设备的薄弱环节之一。道岔的种类单开道岔单开道岔是主线为直线，侧线向主线的左侧或右侧分支的道岔，站在道岔的尖轨尖端，面向跟端，侧线向左分支的道岔称为左开道岔，侧线向右分支的道岔称为右开道岔。普通单开道岔简图转辙器连接部分辙叉尖轨导曲线护轨护轨辙叉心直基本轨直股道岔咽喉单开道岔是各种类型道岔的主要型式，应用最为普遍。单开道岔由转辙器、连接部分及护轨组成。单开道岔的类型1）按钢轨类型分类：目前我国常用的单开道有43Kg/m、50Kg/m、60Kg/m、75Kg/m钢轨道岔。2）按道岔号数分类：GB1246-76规定的标准轨距铁路道岔号数系列为6、7、9、12、18和24号单开道岔。我国营业铁路干线常用的单开道岔为9和12号，18号道岔用于侧线速度较高的地段，24号道岔尚未使用，6和7号道岔为工矿企业常用的小号码道岔。3）按道岔平面型式分类单开道岔按其平面型式主要有直线尖轨、直线辙叉的单开道岔；曲线尖轨、直线辙叉的单开道岔；曲线尖轨、曲线辙叉的单开道岔等。我国常用的单开道岔采用前两种型式。转辙器构造1、转辙器组成转辙器由两根基本轨、两根尖轨及各种联结零件组成。基本作用是引导车轮从一线进入另一线2、基本轨基本轨的型式及作用转辙器基本轨由标准钢轨断面的钢轨制成，一侧为直基本轨，一侧为曲基本轨。“75”型及以前各型道岔尖轨采用贴尖式，基本轨轨头不刨切；“92”型道岔尖轨采用藏尖式，基本轨轨头需要刨切。基本轨除承受车轮的垂直压力外，还与尖轨共同承受车轮的横向水平推力，并保持尖轨位置的稳定。基本轨的弯折直基本轨不进行弯折。曲基本轨应按支距进行弯折，以保持转辙器轨距、方向的正确，以及尖轨和基本轨的密贴。基本轨螺栓孔基本轨轨腰上应设有用于联结轨撑和辙跟设备（辙跟间隔铁）的螺栓孔，“92型道岔还应设联结顶铁的螺栓孔。螺栓孔的数量和间距一般采取直基本和曲基本轨一致的相同尺寸。曲于曲、直基本轨螺栓孔距相同，所以铺设以后左右两尖轨跟端和尖轨尖端相错几毫米。3、尖轨尖轨是转辙器的主要组成部件之一，列车依靠尖轨的开通方向不同而进入道岔直股或侧股线路。1）尖轨类型a、按平面型式分直线型尖轨和曲线型尖轨。直线型尖轨的工作边为一直线，这种尖轨可用于左开或右开单开道岔，加工制造简单，便于修换，是我国目前采用较为广泛的一种尖轨。其缺点是道岔长；尖轨尖端轨距加宽大，影响列车沿正线运行的平稳；转辙角较大，当列车逆向进入侧线时，轮缘对尖轨的冲击较大，列车摇晃，尖轨也易磨损。4、转辙器主要零件道岔顶铁道岔顶铁设置在尖轨轨头刨切起点之后的尖轨或基本轨轨腰上。其作用是保持尖轨与基本轨的距离，使基本轨与尖轨共同承受水平力，并防止尖轨跳动。“75”型道岔顶铁由扁钢热弯而成，“92”型道岔顶铁由方钢锻打而成。顶铁与轨腰应密贴，挡间隙大于1mm时，可用顶铁调整片调整。轨撑轨撑一般安设在转辙器基本轨外侧，以防止基本轨横向移动和外翻，起到保持轨距的作用。道岔接头铁、拉杆及连杆道岔接头铁、拉杆及连杆是连接两尖轨，以增强尖轨的框架刚度，提高尖轨的定性的连接设备。拉杆与转辙设备相连，用以转换尖轨位置1）接头铁接头铁用两个螺栓连接在尖轨轨腰上，其上设有铰接螺栓孔与拉、连杆相连，现在主要使用T形接头铁和扁钢边接铁两种。2）拉杆拉杆设在尖轨前部距尖端380mm处。在拉杆中部设四个螺栓孔连接转辙机械的杆架，以拉动尖轨。对于使用可弯尖轨的道岔，还应在尖轨轨头刨切点附近设第二拉杆，以保基本轨与尖轨的轮缘槽不低于65mm。单开道岔使用的拉杆有方钢拉杆和扁钢拉杆两种。3）连杆为了增强两尖轨的框架钢度，除拉杆外，还应根据尖轨长度设置1-3根连杆。相邻连杆的距离从尖轨尖端向后一般为1000、1500、2000mm左右，一般设到尖轨头刨切起点前后。道岔连接部分在单开道岔中，连接前端的转辙器与后端的辙叉及护轨部分的线路称为道岔连接部分。连接部分分为直线连接线和曲线连接线。曲线连接边一般称导曲线。导曲线构造导曲线的外轨超高：在导曲线上设置少量超高，对防止反超高的出现和保持轨距以及减轻车摇晃等有利，但由于道岔导曲线较短，没有足够的超高递减距离，因此一般不设超高。导曲线的轨底坡设置轨底坡，对改善车轮与钢轨的接触条件，减少车轮对钢轨的横向推力及增加线路的稳定是有利的。但在道岔上设轨底坡将使结构复杂，制造加工量大，所以我国“75”型和“92”型道岔均不设轨底坡导曲线的加强导曲线加强设备主要有轨撑、防爬设备等导曲线的支距导曲线支距指直股外侧钢轨工作边至导曲线外股工作边的垂直距离。支距点按布置图规定从导曲线起点在直股外侧钢轨工作边的投影点开始（一般自尖轨距端开始），每2m设一个支距点排列。导曲线支距用支距尺测量，允许误差为±2mm。辙叉部分辙叉部分主要包括辙叉、护轨、主轨及其它联结零件。辙叉与护轨组成一个整体，共同配合发挥作用。1）辙叉辙叉按其构造分为锰钢整铸式和钢轨组成式；按翼轨与心轨的相对关系分为固定式和可动心轨式；按平面分为直线式和曲线式以及钝角辙叉与锐角辙叉。辙叉号也称道岔号数，是表示辙叉角的大小的一种方式。辙叉角越大，道岔号数越小。2）护轨护轨的作用：一是控制车轮的动行方向，使之正常通过“有害空间”面不错入轮缘槽；二是保护辙叉尖端不被轮缘冲伤。从两翼轨最窄处到辙叉心实际尖端之间，有一段钢轨中断的空隙，叫做辙叉的有害空间。护轨是用普通钢轨经过刨切弯折成的，并用间隔铁、螺栓等零件与主轨联结。道床的作用是把轨枕传来的力均匀地传布到路基面上，固定轨枕位置，保持轨道的稳定性，排除路基面水分，保持轨道弹性，调整轨道的平面及纵断面。道床有碎石道床和整体道床两种形式。（1）碎石道床道床石碴的粒径过大，不利于保持弹性和进行捣固作业。石碴一般分为三种规格：16-63mm，用于新建、大修及维修；16-40mm，用于维修；8-20mm