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1、我国铁路正线轨道类型分为特重型、重型、次重型、中型和轻型。新建和改建铁路的轨道，应根据此设计线路在铁路网中的作用、性质、行车速度和年通过总质量确定轨道类型。轨道部件的选择应根据运输需要，均衡提高轨道结构及路基面的承载能力，实现合理匹配，并满足标准化、系列化和通用化的要求。设计时应本着由轻到重逐步增强的原则，根据路段列车设计行车速度及近期预测运量等主要运营条件按表21的规定选用。钢轨的功能：直接承受车轮荷载并将其传于轨枕，引导列车的车轮运行,为车轮滚动提供阻力最小的表面。在电气化铁路或自动闭塞区段，钢轨兼有轨道电路之功能。钢轨的要求：足够的强度、刚度、表面应具有良好的平顺性和耐磨性，使车轮经过时
2、，钢轨不产生过大的变形，以减小轮轨之间的动力冲击。钢轨的类型：以每米质量千克数表示。我国铁路钢轨的主要类型有75、60、50、43四种类型、其每米的质量分别为74.414、60.64、51.514、44.653kg。在提速干线、高速铁路上广泛采用60轨，75轨多用于重载线路。钢轨在列车车轮竖向荷载作用下产生弯曲，其弯曲应力多分布于轨头和轨底，中部轨腰部位应力接近零，其最佳断面为工字形，由轨头、轨腰和轨底三部分组成。钢轨采用平炉、氧气转炉冶炼的镇静钢制造。 为保证钢轨没有缩孔和有害偏析，钢锭头、尾部分的钢坯应进行充分切除。应采用使钢轨中不产生白点的生产工艺。钢轨的强度，耐磨性能及抵抗冲击的性能，
3、主要取决于钢轨的化学成分、金属组织及生产工艺过程和热处理工艺。 世界各国开发的钢轨钢主要有碳素钢、合金钢和热处理钢三种。按其金相组织又分为珠光体钢、贝氏体钢和马氏体钢三种。 钢轨的物理力学性能指标或机械性能包括强度极限、屈服极限、疲劳极限、伸长率、断面收缩率、冲击韧性（落锤试验）及硬度指标。这些指标对钢轨的承载能力、磨耗、压溃、断裂及其他伤损有显著的影响。钢轨依其力学性能可分为三类：第一类为普通钢轨，其抗拉强度为 800MPa；第二类为高强度钢轨，其抗拉强度不小于900MPa；第三类为耐磨轨，其抗拉强度不小于1100MPa标准轨的定尺寸长度为12.5m及25m。每种标准长度的钢轨都由三种相应的
4、标准曲线缩短轨，接头的联结型式按其相对于轨枕位置，可分为悬空式和承垫式两种。按两股钢轨接头相互位置，可分为相对式和相错式两种。 钢轨接头按其用途及工作性能又可分为普通接头、导电接头、绝缘接头、焊接接头、异形接头、伸缩接头、冻结接头等。导电接头：在自动闭塞区段及电力牵引地段，为传导轨道电路或牵引电流，钢轨间应设置左右两根5mm的镀锌铁丝作为传导装置，形成导电接头。绝缘接头：用于自动闭塞分区两端的钢轨接头上，以隔断电流。绝缘的方法是在夹板与钢轨、螺栓之间、螺孔四周及轨端之间用绝缘材料阻隔，绝缘材料常用高强度尼龙异形接头：用于联结两种不同断面（不同类型）的钢轨。伸缩接头：又称温度调节器，是将接头以尖
5、轨形式联结，它用于轨端伸缩量相当大的处所，或者桥梁结构物上的无缝线路，以减小桥梁结构物与无缝线路的相互作用。 钢轨接头由夹板、螺栓、螺母、弹簧垫圈等组成。.轨缝为适应钢轨热胀冷缩的需要，在钢轨接头处应预留轨缝，并满足如下的条件：1）当轨温达到当地最高轨温时，轨缝应大于或等于零，使轨端不受挤压力，以防温度压力过大而胀轨跑道；2）当轨温达到当地最低轨温时，轨缝应小于或等于构造轨缝，使接头螺栓不受剪力，以防止接头螺栓拉弯或剪断。 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接头病害钢轨接头的存在破坏了钢轨的连续性，产生较大的轮轨冲击动力，加速接头部分轨道的破坏。据不完全
6、统计，钢轨在接头处的伤损约占其全部伤损的一半以上，接头下混凝土轨枕的失效相当于其它部分的35倍，接头下道床振动加速度比中间部分大36倍，道床变形发展迅速，为消除接头病害而进行的养路工作量占总数的3550。列车通过接头产生冲击动力与三方面因素有关，即轨缝、台阶和折角。折角是由于接头下沉形成的。台阶是接头处两根钢轨的端部不在同一水平面上。 2.3.6 缩短轨在我国铁路上，左右两股钢轨接头布置采用相对式，容许前后相错量，直线地段不应大于40mm。在曲线上，外股轨线长于内股轨线，如果用同样长度的钢轨，内股钢轨接头必将超前于外股钢轨接头。为使曲线地段钢轨形成对接接头，需在内股轨线上铺设适量的厂制缩短轨，
7、使内外两股钢轨接头形成对接，在我国铁路的正线和到发线上，其容许的相错量不应大于40mm加所采用的缩短轨缩短量的一半。其它线、地方铁路、专用铁路、铁路专用线上，接头相错量，直线地段应不大于60mm，曲线地段应不大于60mm加所采用的缩短轨缩短量的一半。2.3.7 钢轨的焊接钢轨焊接方法有：（电阻闪光）接触焊、铝热焊和气压焊。工厂或铺轨基地焊接钢轨的主要方法是使用电阻闪光接触焊和气压焊接法。工地现场焊接钢轨的主要方法是使用气压焊接法和铝热焊。接触焊的基本原理是利用电流通过某一电阻时所产生的热量熔接焊件，再经顶锻完成焊接。首先是两支钢轨在不接触条件下，施加大电流，通过电场的作用，在两个焊接端断面之间
8、产生放电作用，用以清除两个断面上有害于焊接的夹杂物，然后在焊接断面施加一定压力使之接触，通过电流的集肤和涡流作用，直至轨端部的钢轨全断面加热至接近熔化温度，在一定压力作用下使之两个端头互相熔合，然后用刀具清除溢出其断面的金属。接触焊的优点接触焊的机械化、自动化程度高，先进的焊接设备配有计算机控制，焊接质量波动小，焊接生产率高，焊接接头的表面质量稳定性好。由于电阻闪光接触焊的焊接热源是来自工件的内部热源，热量集中，加热时间短，焊接过程不需要填充金属，冶金过程比较简单，热影响区较小，易获得质量较好的焊接接头。铝热焊一般是指利用金属氧化物和铝之间的氧化还原反应所产生的热量，进行熔融金属母材、填充接头
9、而完成焊接的一种方法。铝热焊实际上是采用铝热法炼钢，铝热焊的主要优点铝热焊设备简单，投资省，焊接操作简便，无需电源。材质宽容度大。焊接钢轨时，大量高温液态金属（以下称为铝热钢水）在较短时间（10秒左右）注入砂型型腔，使焊缝具有较高热容量，因而可使焊接区得到较小冷却速度。对含碳量较高的钢轨亦不会造成淬火倾向。该方法比其它方法有更大的材质宽容度。接头平顺性好。铝热焊方法没有顶锻过程，焊接接头的平顺性仅取决于焊前钢轨的调节精度。 铝热焊的缺点焊缝金属为较粗大的铸造组织，韧性、塑性较差。但如对焊接接头进行焊后热处理，则可使其组织有所改进，从而可改善焊接接头性能。焊缝金属为较粗大的铸造组织，韧性、塑性较
10、差。但如对焊接接头进行焊后热处理，则可使其组织有所改进，从而可改善焊接接头性能。2.钢轨标志 在每根钢轨的轨腰轧制下列清晰、凸起的标志：生产厂标志、钢号、型号、制造年（月）号。钢轨钢炉罐号表示方法：鞍钢：如炉罐号为7543201“75”表示1975年炼的钢；“4”表示第一炼钢厂4号平炉（第一炼钢厂为19号平炉，第二炼钢厂为1019号平炉）；“320”表示320炉钢：“1”表示该熔炼号的盛钢桶（即浇注罐号）的顺序号；“”表示轧制的班别：-甲班；-乙班；-丙班。钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生钢轨折断、钢轨裂纹以及其他影响和限制钢轨使用性能的伤损。 钢轨伤损采用两位数字编号进行分类。十位数表示伤损
11、在钢轨断面的位置和伤损状态，个位数表示造成伤损的原因，共有9类32种。 常见的钢轨伤损轨腰螺栓孔裂纹：指钢轨在列车冲击荷载作用下，其螺栓孔边角处，由于存在应力集中或其他缺陷而造成的裂纹。这种裂纹受载荷反复作用而扩展，甚至发生断裂。其形态如图所示轨腰螺栓裂纹发生的主要原因有：钻孔时在螺栓孔周边产生有肉眼不能发现的发裂，在荷载的作用下加速裂纹发展；由于钢轨接头养护中存在的高低台阶、错牙、轨端低塌、鞍型磨耗及道床板结，列车通过时产生的高频力P1和准静态力P2对螺孔应力的影响极大。研究结果表明，P1和P2的合力决定着轨端的第一螺孔的应力水平，因而也决定着螺孔四周疲劳裂纹的萌生和发展。而第二螺孔的应力水
12、平几乎完全由P2力决定。螺栓孔裂纹属冲击荷载作用下的疲劳伤损的性质，裂纹的方向与主拉应力方向垂直。研究结果表明，螺栓孔裂纹的萌生期远大于扩展期，一般情况下，后者是前者的四分之一左右。所以控制萌生期是降低螺栓孔裂纹发展速度的关键。轨头核伤：是最危险的钢轨伤损。在列车荷载重复作用下，钢轨走行面下轨头内部出现极为复杂的应力组合，使细小的横向裂纹扩展而成核伤，直至核伤的四周钢材强度不足，毫无预兆的发生骤然折断核伤的内因是非金属夹杂物及白点的存在（在钢冷却过程中有害的氢气从钢中逸出而形成），核伤的外因是列车的重复作用；钢轨接头处的核伤（距轨端11.5m）发展速度较中部快1.82倍，表明接头上有较大的动力
13、冲击作用，直接影响伤损的发展速度；防止和减缓核伤发生和发展，主要的措施有：净化钢轨，控制夹杂物的直径；提高钢轨的接触疲劳强度；提高轨道的弹性，加强轨道的养护维修，特别是对钢轨接头养护维修，减少动力冲击作用。波形磨耗:是指钢轨顶面或侧面上呈波浪形的不均匀磨损或塑性变形。波磨一般出现在曲线地段，半径270m至4500m的曲线上都有发生。曲线半径越小，波磨出现和发展的速度越快。制动地段波磨严重。石质路基、混凝土轨枕线路及道床板结等轨道弹性较差的地段波磨也比较严重。直线地段很少出现波磨;波磨形成的原因十分复杂，至今尚无共识。解释波磨的成因的理论大致可分为两类：第一类称为非动力成因理论，主要是从钢材性能
14、、残余应力、不均匀磨损腐蚀、不均匀塑流、接触疲劳及轮轨几何形状匹配等方面去研究成因；第二类是动力类成因理论，主要从轮轨接触共振、轮轨垂向振动、轮对横向振动、扭振及弯曲振动等理论去研究成因。近期的研究表明，轮轨系统振动理论比较能够解释波磨的发生和发展。 轨头压溃:指发生在轨头踏面处，出现压溃金属所形成的飞边。是列车离心力所致钢轨偏载，因轮轨接触应力过大致使轨头金属产生塑性流变。发生轨头压溃处的金属常常存在有害夹杂物和元素偏析。 钢轨轻伤标准钢轨头部磨耗超过规定限度；钢轨下颚透锈长度超过30mm；钢轨低头（包括轨端踏面压伤磨耗在内），容许速度大于120km/h的线路超过1.5mm，其他线路超过3m
15、m（用1m直尺测量最低处矢度）；轨端或轨顶面剥落掉块，容许速度大于120km/h的线路，其长度超过15mm，深度超过3mm，其他线路深度超过4mm；钢轨顶面擦伤，容许速度大于120km/h的线路，深度达到0.51.0mm，其他线路达到12mm；容许速度大于120km/h的线路，波浪形磨耗谷超过0.3mm，其他线路超过0.5mm；钢轨探伤人员或养路工长认为有伤损的钢轨钢轨重伤标准钢轨头部磨耗超过规定限度；钢轨在任何部位有裂纹；轨端或轨顶面剥落掉块，容许速度大于120km/h的线路，长度超过25mm，深度超过3mm；其他线路超过30mm，深度超过8mm；钢轨在任何部位变形（轨头扩大，轨腰扭曲或鼓包
16、等），经判断确认内部有暗裂；钢轨锈蚀，经除锈后，容许速度大于120mm/h的线路，轨底边缘处厚度不足8mm，其他线路不足5mm；容许速度大于120km/h的线路，轨腰厚度不足14mm，其他线路不足8mm；钢轨顶面擦伤，容许速度大于120km/h的线路，深度超过1mm，其他线路超过2mm；钢轨探伤人员或养路工长认为有影响行车安全的其他缺陷（含黑核、白核）。.轨枕的功能轨枕是轨下基础的部件之一。其功能是支承钢轨，保持轨距和线路方向，并将钢轨的荷载传递至道床。轨枕必须具有弹性和耐久性，并应具有足够的刚度、质量和承压面积以使其具有抵抗纵向、横向位移和承载的能力。 轨枕依其构造及铺设方法分为横向轨枕、纵
17、向轨枕、短枕和宽轨枕等。 轨枕按其使用部位可分为用于区间线路的普通轨枕，用于道岔上的岔枕及用于桥梁上的桥枕。 轨枕按其材料可分为木枕、混凝土轨枕及钢枕等。钢枕在我国很少采用。 木枕(1) 优点 缺点 有弹性 浪费木材 重量轻 重量轻 易加工 寿命短影响木枕使用寿命的因素使用条件 气候条件 虫蛀混凝土轨枕优点 寿命长：50年 重量大：适于高速重载无缝线路 加工方便：流水线工厂加工 立模（10根）布筋张拉二次张拉浇筑混凝土（振捣）吊装蒸汽养护（28天）切断钢筋脱模吊装堆码随着高速、重载铁路发展，混凝土枕已获得广泛的应用。混凝土枕的特点是自重大、刚度大、几何尺寸均匀一致，有利于提高轨道的平顺性和稳定
18、性。混凝土枕不受气候、腐朽、虫蛀及火灾的影响，使用寿命长。钢筋混凝土轨枕按结构型式分为整体式、组合式和半枕三种。组合式混凝土枕由两个钢筋混凝土块体用一根钢杆连接而成。半枕用两块普通钢筋混凝土块体分别支承左右两股钢轨，彼此间无直接联系。按配筋方式分有普通钢筋混凝土枕和预应力混凝土枕两大类。 混凝土枕按使用部位的不同，可分为普通混凝土枕、混凝土岔枕及混凝土桥枕三种。 轨枕长度增加有以下优点：可减少中间截面外荷载弯矩，提高轨枕结构强度；提高纵横向稳定性和整体刚度，改善道床和路基的工况，对无缝线路的铺设极为有利；提高道床的纵横向阻力，可适当减少轨枕配置根数，有利于线路修理作业实施。国外铁路主要干线普遍
19、采用长度2.6m的轨枕，仅有日本高速铁路采用2.4m长度轨枕。 混凝土枕的形状与尺寸主要尺寸与形状包括：截面形状，轨枕顶面宽度，轨枕底面的支承面积及轨下、轨中截面的厚度。 截面形状为梯形，上窄下宽，梯形面积可以节省混凝土用量，减少自重，也便于脱模。 轨枕顶面宽度应考虑轨下垫板宽度、轨枕承压面积、中间扣件尺寸及截面边坡等因素加以确定。轨枕支承钢轨的部位称承轨台。承轨台根据所用扣件的类型不同，分为有挡肩和无挡肩两类。承轨台设置1/40轨底坡。 轨枕底面的宽度应同时满足减少道床压力和便于捣固两方面的要求。底面上一般还做成各种花纹和凹槽，以增加轨枕与道床间的摩擦阻力，提高轨枕在道床上的纵、横向阻力。钢
20、筋混凝土宽轨枕又称轨枕板 ，宽度约为普通轨枕的两倍，支承面积比之普通混凝土轨枕大一倍，使道床的应力大为减少。 轨枕与道床接触面上的摩阻力增大，提高了轨道的横向稳定性，有利于铺设无缝线路。宽轨枕密排铺设，枕间空隙用沥青混凝土封塞，道床顶面全部覆盖起来，防止雨水及脏污渗入道床内部，从而有效地保持道床的整洁，延长道床的清筛周期，减少作业次数，节省养护费用，适合于车站、线路维修条件差的长大隧道以及装卸作业线路等地段使用。轨枕间距与每km配置的轨枕根数有关。下列地段应增加轨枕铺设数量：半径小于或等于800m的曲线地段（含两端缓和曲线）；坡度大于12的下坡地段；长度大于或等于300m且铺设木枕的隧道内。轨
21、枕加强地段每km增加数及最大铺设数量应符合表231规定。 道床的功能道床的功能：承受来自轨枕的压力并均匀地散布到路基面上，降低路基面的应力集度；提供轨道的纵横向阻力，保持轨道几何形位的稳定；提供轨道弹性，减缓和吸收轮轨的冲击振动；提供良好的排水性能，避免雨水直接冲刷路基面，提高路基的承载能力并减少基床病害；便于轨道养护维修作业，校正线路的平纵断面。 道床断面包括道床厚度、顶面宽度及边坡坡度三个主要特征。 道床厚度h：道床厚度是指直线上钢轨或曲线上内轨中轴线下轨枕底面至路基顶面的距离。岩石路基，渗水土质路基及级配碎石路基基床，均铺设单层碎石道床。 非渗水路基应设置双层道床，其中上层为碎石道碴，又
22、称为面碴；下层为垫层，又称为底碴。道床底碴是重要的道床支承结构，具有隔断碎石道碴与路基面直接接触的作用，可防止路基面因道碴颗粒的挤入而破损；阻止路基的细微颗粒直接渗入上层道碴；降低雨水的下渗速度，防止雨水对路基面的浸蚀，并有截断底层下毛细水作用的功能。道床的总厚度应能防止路基土挤起，以限制引起道碴袋的变形发生。正常情况下，道床需要3045cm厚度。最小厚度应不小于1530cm。桥梁与两端线路轨道的道床厚度应在桥台外30m范围内顺坡。道床材料技术标准功能优良的道碴要求质地致密坚韧，耐久性好，表面粗糙，有棱角的外形（不呈片状或长条形），吸水率低，并具有合理的级配。用作道碴的材料有：碎石、天然级配卵
23、石、筛选卵石、粗砂、中砂及熔炉矿碴等。选用何种道碴材料，应根据铁路运量、机车车辆轴重、行车速度，并结合成本和就地取材等条件来决定。我国铁路干线上使用碎石道碴，在次要线路上可使用卵石道碴、炉碴道碴 面碴应采用碎石道碴，由开采山石破碎、筛选而成。碎石道碴其力学性能分为一级和二级道碴。 道碴的形状及表面状态对道床的性能有重要影响。一般而言，棱角分明，表面粗糙的集料具有较高的强度和稳定性。近似于立方体的颗粒比之扁平、长条形颗粒有较高的抵抗变形和破碎的能力。一般用针状指数和片状指数来控制长条形和扁平颗粒的含量。道碴中的土团、粉末或其他杂质对道床的承载能力是有害的，须控制其含量。土团是指那些泡水后出现软化
24、，丧失其强度的颗粒。粉末会脏污道床，加速道床的板结，显著降低道床的排水功能。粘土团及其它杂质含量的质量百分率不大于0.5；粒径0.1mm以下的粉末含量的质量百分率不大于1底碴可由开山块石或天然卵石、砾石、砂石经破碎筛选而成。底碴的粒径级配见下表底碴的材料性能要求如下：材料中粒径大于2.0mm粗集料的洛杉矶磨耗率小于或等于50；材料中粒径大于2.0mm粗集料的硫酸钠溶液浸泡损失率小于或等于10；材料中粒径小于0.425mm的集料的液限小于等25，塑性指数小于或等于6。材料中，粘土团及其他杂质含量的质量分数小于或等于0.5。 有碴道床的变形道床作为散粒体结构，本身具有弹、塑性，在外荷作用下将产生弹
25、、塑性变形。荷载消失后，弹性变形部分得以恢复，而塑性变形部分则成为永久变形也称残余变形。道床残余变形的不均匀性，导致轨道几何形位的变化，由此所引起的轨道维修作业量占维修工作量的70以上。因此，必须研究道床变形的规律，以实现轨道几何形位的控制，保证列车运行的平稳性和安全性，并降低轨道维修工作量。道床的残余变形主要有两方面的原因，一是在荷载作用下道碴颗粒的相互错位和重新排列所引起的结构变形；二是由于颗粒破碎、粉化所致道床内摩擦角降低形成道床变形。在列车重复荷载作用下，每次荷载作用所产生的微小残余变形会逐渐积累，最终导致整个轨道的不均匀下沉。 道床的下沉大体可分为初期急剧下沉和后期缓慢下沉两个阶段。
26、初期急剧下沉阶段是道床密实阶段，道床在列车荷载的作用下，道碴逐渐压实。道床碎石大小颗粒相互交错，重新排列其位置，孔隙率减小。也有一些道碴棱角磨碎，使道床纵、横断面发生变化。这个阶段道床下沉量的大小和持续时间与道碴材质、粒径、级配、捣固和夯拍的密实状况、以及轴重等有关，一般在数百万吨通过总重之内即可完成。后期缓慢下沉阶段是道床正常工作阶段，这时道床仍有少量下沉，主要是由于枕底道碴挤入轨枕盒和轨枕头、道碴磨损及破碎，边坡溜塌，从而破坏了道床极限平衡状态，这个阶段的下沉量与运量之间有线性近似关系。这一阶段时间的长短是衡量道床稳定性高低的指标，也是确定道床养护维修工作量的重要依据。 1.无碴轨道的结构
27、形式自上世纪六十年代开始，世界各国铁路相继开展了以整体式或固化道床取代散粒体道碴的各类无碴道床的研究。由无碴道床组成的轨道称为无碴轨道，主要形式有：弹性支承块式无碴轨道（低振动轨道） （Low Vibration track）长枕埋入式无碴轨道（Rheda）板式无碴轨道（Slab）弹性支承块式（弹性支承块式无碴轨道的结构组成主要包括：混凝土底座、混凝土道床板、混凝土支承块、橡胶靴套、块下胶垫及配套扣件。作为低振动轨道结构，弹性支承块式无碴轨道在混凝土支承块底部设有12mm厚的橡胶弹性胶垫，其周围设有橡胶靴套，厚7mm，使支承块与混凝土道床板隔离，达到可修复的目的。该结构的轨下与块下的双层弹性垫
28、板为无碴轨道提供较好的垂向弹性，靴套提供轨道纵、横向弹性，使轨道在荷载分布和动能吸收方面更接近有碴轨道。由于弹性垫层具有材料均匀、弹性一致等性能，使钢轨支承刚度一致，部件受力均匀，轨道几何形位易于保持，达到了少维修的目的。 长枕埋入式长轨枕埋入式无碴轨道的结构组成主要包括：混凝土底座、混凝土道床板、穿孔轨枕及配套扣件。在德铁铺设的660km无碴轨道中，Rheda型约占一半板式轨道（Slab）板式轨道由预制的轨道板、混凝土底座，以及介于两者之间的CA（沥青混凝土）砂浆填充层组成，在两块轨道板之间设凸型挡台以承受纵、横向水平力凸型挡台作为板式轨道结构中的重要组成部分，设置于混凝土底座两端的中部，用
29、以限制轨道板的纵、横向移动。 扣件的功能和要求钢轨与轨枕的联结是通过中间联结零件实现的。中间联结零件也称扣件，其作用是将钢轨固定在轨枕上，防止钢轨倾覆，保持轨距并阻止钢轨相对于轨枕的纵、横向移动。扣件必须具有足够的强度、弹性和耐久性，并有效地保持钢轨与轨枕的可靠联结。在钢筋混凝土轨枕轨道上，因其弹性小于木枕轨道，扣件还必须提供较高的弹性。扣件应允许调整钢轨高低，以保证轨面的平顺。混凝土枕扣件还要求具有良好的绝缘性能。此外，还应结构简单，便于安装及拆卸。弹条型扣件也称“”扣件，由弹条、螺纹道钉、轨距挡板、挡板座及弹性橡胶垫板等组成弹条由直径为13mm的60Si2Mn或55Si2Mn热轧弹簧圆钢制
30、成，用以弹性扣压钢轨，弹条有A、B两种，其中A型弹条较长。对于50kg/m钢轨除14号接头轨距挡板安装B型弹条扣件外，其余一律安装A型弹条。对于60kg/m钢轨，一律安装B型弹条。 轨距挡板用以调整轨距并传递钢轨承受的横向水平力。轨距挡板中间有长圆孔。对应于50kg/m钢轨，有14和20两个号码的轨距挡板，可调整轨距6mm。对应于60kg/m钢轨有10和6两个号码的轨距挡板，可调整轨距4mm。挡板座用以支撑轨距挡板，保持轨距，并传递轨距挡板的横向水平力至轨枕的挡肩上。此外，还具有一定的绝缘性能。用于50kg/m钢轨的挡板座有2-4和0-6两种编号。2-4分别表示2号和4号挡板座，它们互相调换一
31、下，可以调整轨距2mm 。同样0-6表示0号和6号挡板座，可以调整轨距6mm。对于60kg/m钢轨只有2-4挡板座一种。将左右两股钢轨内外两侧不同编号的挡板和挡板座相互配合，可以调整一定量的轨距，对于60kg/m钢轨，可调整轨距-4+8mm；50kg/m钢轨则为-8+16mm。螺纹道钉采用硫磺水泥浆锚固在PC轨枕预留的孔中，原属于我国独创的一种工艺流程。螺纹道钉的抗拔能力可达588kN以上，耐久性也很好。如在使用过程中，螺纹道钉损坏，可旋出更换，日久硫磺水泥浆胶体（锚固剂）碎落，可将其重新灌注。但其缺点是其绝缘性能不足并在施工过程中产生有毒的气体，在我国主要干线上正逐步放弃使用，并变换为塑料螺
32、纹套管固定螺纹道钉的结构型式，其绝缘电阻可提高23倍。 橡胶垫板置于钢轨与轨枕之间，具有弹性可缓和轮轨间的振动冲击作用，并兼有绝缘性能。用于60kg/m钢轨的橡胶垫板宽度、长度和厚度分别为148、185、10mm，用于50kg/m钢轨的橡胶垫板则为130、185、10mm。垫板的弹性靠压缩变形而获得。为了增加压缩变形量，通常在垫板的正反面开设凹槽，凹槽底部两端采用圆弧连接，以避免应力集中，并延长使用寿命。橡胶的材质可为丁苯橡胶、顺丁橡胶或天然橡胶，不采用塑料或其他材料。 弹条型扣件弹性好、扣压力损失较小，能较好的保持轨道几何形位，使用效果好，主要技术性能均优于扣板式扣件，适用于标准轨距铁路直线
33、及半径R300 m的曲线地段，与50 kg/m，60 kg/m钢轨相联结。但是，随着高速、重载运输的发展，对于重型和特重型轨道，弹条型扣件已显性能不足，主要表现在以下方面：弹条的扣压力不足，弹程偏小，直接影响弹条扣压力的稳定性和防松能力；弹条有效扣压力的减小，致使防爬能力降低；弹条设计安全强度储备不足，不能适应重载需要，致使弹条损坏较多；在曲线地段，当弹条松动时扣件沿混凝土枕挡肩上滑，引起挡肩破损和轨距扩大。 弹条型扣件除弹条采用新材料重新设计外，其余部件与弹条型扣件通用，仍为带挡肩、有螺栓扣件。在原使用弹条型扣件地段，可用弹条型扣件弹条更换原型扣件弹条。为了提高弹条的强度和扣压力，选用了优质
34、弹簧钢60Si2CrVA作为型弹条的材料，直径仍为13 mm，但屈服强度和抗拉强度分别提高了42和36。弹条型扣件，具有扣压力大、强度安全储备大、残余变形小等优点，适用于或型混凝土枕的60 kg/m钢轨线路。轨距的调整仍用轨距挡板和挡板座的不同号码相互调配。弹条型扣件是无螺栓无挡肩弹性扣件，由弹条、预埋铁座，绝缘轨距块和橡胶垫板组成。预埋在PC轨枕中的铸铁挡肩承受横向水平力，保持轨距；弹条作为扣压件扣压钢轨；绝缘轨距块固定钢轨保持轨距，兼有绝缘的作用。绝缘轨距块的号码有7-9号和11-13号，使用不同号码的绝缘轨距块配置调整轨距。弹条型扣件具有扣压力大，弹性好等优点，特别是取消了混凝土挡肩，从
35、而消除了轨底在横向力作用下发生横移导致轨距扩大的可能性，因此保持轨距的能力很强；又由于取消了螺栓联结的方式，扣压力易于保持，大大减小了扣件养护工作量。适用于重载大运量、高密度的运输条件。无螺栓、无挡肩的型弹条扣件是目前国际上比较先进的一种扣件，但是型扣件的使用效果又是涉及设计、标准、工装、工艺、安装、养护等诸多因素，是一项系统工程，任何一个部件公差超标都可能导致不良的安装质量。 小阻力扣件对于钢轨有较小的扣压力，其构造特点是扣件的紧固螺栓至弹条对于钢轨的扣压点之间有较长的力臂，使之钢轨在扣件紧固后获得较小的扣压力。小阻力扣件适应于桥上铺设无缝线路轨道的要求，可减小桥梁与无缝线路之间的相互作用力
36、。 无碴轨道的扣件，要求富有弹性并便于调整轨距高低。铺设无缝线路的无碴轨道扣件，还要求具有较小的线路纵向的阻力轨距定义：两股钢轨头部内侧作用边之间最 小距离； 水平定义：两股钢轨顶面在直线上水平，曲线上保持一定超高。 2）目的：保持两股钢轨受力均匀 3）量测：道尺与轨检车 4）水平不平顺规定：4mm误差前后高低定义：线路纵向平顺情况 2）量测：10m钢弦 方向定义：线路中心线的方向center line 2）量测：直线：10m弦chords4mm 曲线：20m弦 3）方向不平顺危害：misalignment 轨底坡定义：钢轨底面对轨枕顶面的倾斜度（内倾度） 2）目的： 车轮压力集中于钢轨中轴线
37、上 减小荷载偏心矩 降低轨腰应力 避免轨头与轨腰连接处发生纵裂 轨距加宽:在轨道的曲线部分，除应满足上述要求外，还应根据机车车辆顺利通过曲线的要求，将小半径曲线的轨距略以加宽外轨超高:为抵消机车车辆通过曲线时出现的离心力，应使外轨顶面略高于内轨顶面，形成适当的外轨超高缓和曲线:为使机车车辆平稳地自直线进入圆曲线（或由圆曲线进入直线），并为外轨逐渐升高、轨距逐渐加宽创造必要的条件，在直线与圆曲线之间，应设置一条曲率渐变的缓和曲线 控制轨道几何形位的重要性 铁路轨道直接承载车轮并引导列车运行，轨道的几何形位与机车车辆轮对的几何尺寸必须密切配合，因而轨道几何形位的控制对于保证列车运行安全是非常重要的
38、。另外，随着铁路列车提速及高速铁路技术的应用，为了保持高速列车运行的平稳性和舒适性，也必须对轨道的几何形位实行严格控制。国内外的理论计算和试验研究表明，轨道不平顺是引起机车车辆在线路上产生振动的主要原因。被认为是微小的不平顺，在300km/h高速运行条件下所激发的车体振动便可能超过允许限度。例如，幅值10mm波长10m接连不断的高低不平顺，在常速下所引起的车体和轮轨动力作用都很小，但当速度达到300 km/h时，就可使车体产生垂向加速度为1.76m/s2，频率为2Hz的持续振动。又如，幅值仅为5mm波长10m的轨向不平顺，在常速下所引起的振动更小，而在300km/h时，却可能使车体产生横向加速
39、度为0.65m/s2，频率为2Hz的振动。根据国际振动环境标准ISO2631的规定，对于振动频率为12Hz，累计持续时间为4小时的车体振动环境，保持舒适感不减退的允许加速度限值规定为：横向0.17 m/s2,垂向0.340.49m/s2。可见以上数据已远远超过所规定的允许限值。轨道不平顺又是加剧轮轨作用力的主要根源。焊缝不平顺、轨面剥离、擦伤、波形磨耗等短波不平顺幅值虽然很小，但在高速行车条件下也可能引起很大的轮轨作用力和冲击振动。例如，一个0.2mm的迎轮台阶形微小焊缝不平顺，300km/h时所引起的轮轨高频冲击作用动力可达722kN，低频轮轨力达321kN，从而加速道碴破碎和道床路基不均匀
40、沉陷，形成中长波不平顺，并引起强烈的噪音。另一方面，轨面短波不平顺所引起的剧烈轮轨相互作用，还可能引发钢轨及轮轴断裂，导致恶性脱轨事故发生。由此可见，严格控制铁路轨道几何形位对于保证列车运行的安全性、平稳性和舒适性都具有十分重要的意义，也是铁路轨道结构有别于其它工程结构的显著特征。 机车车辆由车体与走行等部分组成。车体用以载人、载货或安置动力设备，走行部分将车体荷载传递至轨道。现代机车车辆的走行部分多采用转向架结构。转向架的主要功能是：将车体荷载均匀分配于轮对，保证机车车辆顺利通过曲线，并降低轮对振动对车体的影响。 轮对轴箱装置：轮对沿着钢轨滚动，除传递车辆重力外，还传递轮轨之间的各种作用力，
41、其中包括牵引力和制动力等。轴箱与轴承装置是联系构架和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为车体沿钢轨的平动。 弹性悬挂装置：为减少线路不平顺和轮对运动对车体的各种动态影响（如垂向振动，横向振动等），转向架在轮对与构架（侧架）之间或构架（侧架）与车体（摇枕）之间，设有弹性悬挂装置。前者称为轴箱悬挂装置（又称第一系悬挂），后者称为摇枕（中央）悬挂装置（又称第二系悬挂）。目前，我国大多数货车转向架只设有摇枕悬挂装置，客车转向架既设有摇枕悬挂装置，又设有轴箱悬挂装置。弹性悬挂装置包括弹簧装置、减振装置和定位装置构架或侧架：构架（侧架）将转向架各零、部件组成一个整体，是转向架的基础。所以它不仅仅承受、传递各
42、作用力及载荷，而且它的结构、形状和尺寸大小都应满足各零、部件的结构、形状及组装的要求（如应满足制动装置、弹簧减振装置、轴箱定位装置等安装的要求）。 基础制动装置：为使运行中的车辆能在规定的距离范围内停车，必须安装制动装置，其作用是传递和放大制动缸的制动力，使闸瓦与轮对之间产生的转向架的内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力（即制动力），从而使机车车辆承受前进方向的阻力，产生制动效果。转向架支承车体的装置：转向架支承车体的方式（又可称为转向架的承载方式）不同，使得转向架与车体相连接部分的结构及形式也各有所异，但都应满足两个基本要求：安全可靠地支承车体，承载并传递各作用力（如垂向力、振动力等）；为使车辆
43、顺利通过曲线，车体与转向架之间应能绕不变的旋转中心相对转动。转向架的承载方式可以分为心盘集中承载、非心盘承载和心盘部分承载三种。 转向架的类型按轴数分类：机车有二轴、三轴和四轴转向架。车辆有二轴、三轴和多轴转向架。车轴在转向架上的排列形式称轴列式或轴式。我国东风型内燃机车和韶山型电力机车为三轴转向架，其轴式为3030（或C0C0），其中，C表示3，脚注0表示有牵引电动机驱动的动轮轴；北京型内燃机车为二轴转向架，其轴式为2020（或B0B0），其中，B表示2，我国客货车辆多为二轴转向架。为了适应我国重载运输发展的要求，正在研制单节大功率八轴内燃机车，即两台四轴转向架。比较理想的轴式为B0B0B0
44、B0，即由两台二轴转向架组合而成一台四轴转向架，车辆则采用多转向架或转向架按弹簧装置形式分类：机车和车辆可分为一系和二系弹簧悬挂装置。一系悬挂转向架适用于低速机车和货车车辆，二系悬挂转向架适用于中高速机车和客车车辆。按行车速度分类：有高速转向架，速度在200 km/h以上；普通转向架，速度在120 km/h以下。 重要概念全轴距:同一机车车辆最前位和最后位车轴中心间水平距离。固定轴距:同一转向架上始终保持平行的最前位和最后位车轴中心间水平距离。车辆定距:车辆前后两转向架上车体支承间的距离。轮对是由一根车轴和两个相同的车轮组成。在轮轴接合部位采用过盈配合，使两者牢固地结合在一起，绝不允许有任何松
45、动现象发生，以保证行车安全。 轮对承担车辆全部重力，且在轨道上高速运行，同时还承受着从车体、钢轨两方面传递来的其它各种静、动作用力，受力很复杂。因此，对轮对的要求是：应有足够的强度，以保证在容许的最高速度和最大载荷下安全运行；应在强度足够和保证一定使用寿命的前提下，自重最小，并具有一定弹性，以减小轮轨之间的相互作用力；应具备阻力小和耐磨性好的优点，以降低牵引动力损耗并提高使用寿命；应能适应车辆直线运行，同时又能顺利通过曲线，还应具备必要的抵抗脱轨的安全性。目前我国铁路车辆上使用的车轮绝大多数是整体辗钢轮，它包括踏面、轮缘、轮辋、幅板和轮毂等部分。踏面：车轮与钢轨的接触面称；轮缘：突出的圆弧部分
46、，是保持车辆沿钢轨运行，防止脱轨的重要部分；车轮内侧面：轮缘内侧面的竖直面称；车轮外侧面：与车轮内侧面相对的竖直面；车轮宽度：车轮内外两侧面之间的距离称；轮辋：车轮上踏面下最外的一圈；轮毂：轮与轴互相配合的部分；幅板：联接轮辋与轮毂的部分，幅板上有两个圆孔，便于轮对在切削加工时与机床固定并供搬运轮对之用。 车轮踏面需要制成一定的斜度，其作用是：1.便于轮对通过曲线。车辆在曲线上运行，由于离心力的作用，轮对偏向外轨。在外轨上滚动的车轮与钢轨接触的部分直径较大，而沿内轨滚动的车轮与钢轨接触部分直径较小，其大直径的车轮沿外轨行走的路程长，小直径的车轮沿内轨行走的路程短，正好与曲线区段线路的外轨长内轨
47、短的情况相适应，便于轮对顺利通过曲线，减少车轮在钢轨上的滑行。2.便于轮对自动调中。在直线线路上运行的车辆，其中心线与轨道中心线如不一致，则轮对在滚动过程中能自动纠正其偏离位置。3.保持踏面磨耗沿宽度方向的均匀性。从上述分析可知，车轮必须制成有斜度的锥形踏面，但其自动调中的功能，又成为轮对乃至整个车辆发生自激蛇行运动的原因。磨耗型踏面是在改进锥型踏面的基础上发展起来的。各国车辆运行情况证明，锥型踏面车轮的初始形状，随着运行过程的磨损成一定形状（与钢轨断面相匹配），随后车轮与钢轨的磨耗都变得缓慢，其形状也趋于稳定。实践证明，车轮踏面若制成类似磨耗后的稳定形状，即磨耗型踏面，可明显减少轮与轨的磨耗，并延长使用寿命，减少车轮修复旋切的材料，减少换轮、旋轮的检修工作量。磨耗型踏面可减少轮轨接触应力，保持车辆直线运行的横向稳定，有利于曲线通过。车轮名义直径：钢轮在离轮缘内侧70mm处测量所得的直径。车轮直径的大小，对车辆的影响各有利弊。轮径小，可以降低车辆重心，增大车体容积，减小车辆簧下质量，缩小转向架固定轴距，但其阻力增加，轮轨接触应力增大，加速踏面磨耗；小直径车轮通过轨道凹陷和接缝也产生较大的振动。轮径大的优缺点则与之相反。所以，
