軌道是鐵路線(xiàn)路的組成部分,這里所指的軌道包括鋼軌、軌枕、聯(lián)結零件、道床、防爬設備和道岔等。作為一個(gè)整體性工程結構,軌道鋪設在路基之上,起著(zhù)列車(chē)運行的導向作用。
一、軌道
軌道是鐵路線(xiàn)路的組成部分,這里所指的軌道包括鋼軌、軌枕、聯(lián)結零件、道床、防爬設備和道岔等。作為一個(gè)整體性工程結構,軌道鋪設在路基之上,起著(zhù)列車(chē)運行的導向作用,直接承受機車(chē)車(chē)輛及其荷載的巨大壓力。在列車(chē)運行的動(dòng)力作用下,它的各個(gè)組成部分必須具有足夠的強度和穩定性,保證列車(chē)按照規定的最高速度,安全、平穩和不間斷地運行。
二、鋼軌
1、鋼軌功用與特性
鋼軌的作用是直接承受車(chē)輪傳遞的列車(chē)及其荷載的重量,并引導列車(chē)的運行方向。
以編組60輛60噸敞車(chē)的車(chē)列為例,其載重加自重就有5000噸左右,更不用說(shuō)那些萬(wàn)噸甚至十幾萬(wàn)噸的重載列車(chē)。如此巨大的壓力首先就落在鋼軌的雙肩上,可見(jiàn)鋼軌必須具備足夠的強度、穩定性和耐磨性。
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(jiǎn)單的工字,受力好、省材料,具有最佳抗彎性能。
3、鋼軌分類(lèi)
鋼軌的類(lèi)型和強度以kg/m來(lái)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77kg/m。
我國現行的鋼軌標準有50kg/m、60kg/m、75kg/m三種。為了提高線(xiàn)路的通過(guò)能力,我國鐵路正逐步淘汰小重量鋼軌,主要線(xiàn)路一般鋪設60kg/m或75kg/m的重型鋼軌。
4、鋼軌接頭和軌縫
我國鋼軌標準長(cháng)度為12.5m和25m兩種,對于75kg/m鋼軌只有25m長(cháng)一種。還有用于曲線(xiàn)內股的縮短軌,對于12.5m標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(chēng)為鋼軌接頭。接頭處輪軌動(dòng)力作用大,養護維修工作量大,接頭是軌道結構的薄弱環(huán)節之一。
接頭的聯(lián)結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(lái)分,可分為相對式和相錯式兩種。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(lái)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。軌枕應具有必要的堅固性、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?chē)橘|(zhì)的溫度變化影響小,重量輕,加工和在線(xiàn)路上更換簡(jiǎn)便,并且有足夠的位移阻力。經(jīng)過(guò)防腐處理的木枕,使用壽命也大大延長(cháng),在15年左右。
隨著(zhù)森林資源的減少和人們環(huán)保意識的增強,當然也因為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,上世紀初,有些國家開(kāi)始生產(chǎn)鋼枕和鋼筋混凝土軌枕,以代替枕木。然而,因為鋼枕的金屬消耗量過(guò)大,造價(jià)不菲,體積也笨重,沒(méi)有推廣開(kāi)來(lái),只有德國等少數國家還在使用。而許多國家從上世紀50年代起,開(kāi)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(cháng),穩定性高,養護工作量小,損傷率和報廢率比木枕要低得多。在無(wú)縫線(xiàn)路上,鋼筋混凝土軌枕比木枕的穩定性平均提高15~20%,因此,尤其適用于高速客運線(xiàn)。
軌枕因應用范圍不同,長(cháng)度也不同。在我國,普通軌枕長(cháng)度為2.5m,道岔用的岔枕和鋼橋上用的橋枕,長(cháng)度有2.6~4.85m多種。每公里線(xiàn)路上鋪設軌枕的數量是根據鐵路運量和行車(chē)速度等運營(yíng)條件來(lái)確定的,一般而言,在1520~1840根之間。不言而喻,軌枕數量越多,軌道強度越大。
3、軌枕間距
軌枕間距與每公里配置的軌枕根數有關(guān)。軌枕根數應根據運量、行車(chē)速度及線(xiàn)路設備條件確定,并和鋼軌及道床等綜合考慮,合理配套,以求在最經(jīng)濟的條件下,保證軌道具有足夠的強度和穩定性。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(chē)速度高的地段尤為重要。但也不能太密,太密則不經(jīng)濟,而且凈距過(guò)小,也會(huì )在一定程度上影響搗固質(zhì)量。
我國鐵路規定,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(xiàn)軌道應加強,每公里鋪枕根數外,對混凝土枕每公里增加80根,木枕增加160根,當條件重合時(shí),只增加一次,但不能超過(guò)前述允許最大鋪設數量。
a.在混凝土枕軌道R≤600m的曲線(xiàn)(包括緩和曲線(xiàn)和圓曲線(xiàn))或木枕軌道、電力牽引線(xiàn)R≤800m的曲線(xiàn)地段;
b.坡度大于12‰的下坡制動(dòng)地段;
c.長(cháng)度等于或大于300m的隧道內線(xiàn)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制的混凝土板,與混凝土枕外形相似,又稱(chēng)軌枕板。其制造工藝與混凝土枕基本相同。寬枕長(cháng)度與普通混凝土枕長(cháng)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,直接鋪設在預先壓實(shí)的道床面上,在制造中對其厚度的控制要求較嚴格。
混凝土寬枕在道床上是密排鋪設,每公里鋪1760塊,每塊枕上安裝一對扣件,由鋼軌傳來(lái)的力處于寬枕軸線(xiàn)的對稱(chēng)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(guò)程延緩,軌道幾何形位易于保持,整個(gè)軌道結構得到加強。
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定性,道床阻力增加約80%,有利于鋪設無(wú)縫線(xiàn)路。
3.寬軌枕密排鋪設,枕間空隙用瀝青混凝土封塞,把道床頂面全部覆蓋起來(lái),防止雨水及臟污侵入道床內部,從而有效地保持道床的整潔,延長(cháng)道床的清篩周期。
4.寬軌枕軌道的維修養護工作量很少,僅為混凝土枕軌道的l/2~l/4,從而減輕和改善了養護工作條件,減少作業(yè)次數,節省養護費用。再由于養護維修作業(yè)基本上可在軌道兩旁進(jìn)行,對行車(chē)干擾較少,比較適合于運輸繁忙的鐵路上使用。
5.寬軌枕軌道外觀(guān)整潔美觀(guān)。