《軌道構(gòu)造與施工》教案詳案

重慶交通職業(yè)學(xué)院

《軌道構(gòu)造與施工》課程教案

2021?2022學(xué)年第1學(xué)期

開課單位:路橋與建筑學(xué)院

授課教師:陳玉潔、胡蓉、周琰

職稱:講師

課程性質(zhì):—專業(yè)核心課

適用專業(yè):城市軌道交通工程技術(shù)

總課時:54

理論課時:38

實踐課時:16

教材名稱:高速鐵路軌道構(gòu)造與施工

重慶交通取業(yè)學(xué)院教務(wù)處制

重慶交通職業(yè)學(xué)院

教學(xué)單元教案

單元內(nèi)容安全教育及課程要求；緒論；鋼軌單元序號1

單元課時2教學(xué)手段PPt教學(xué)、板書

教學(xué)方法教師精講、學(xué)生討論

教學(xué)課型團(tuán)理論口實訓(xùn)口一體化口（）

能夠遵守安全規(guī)程，確保課堂中自己的安全；能夠說出有昨軌道的

能力目標(biāo)

組成并正確區(qū)分各主要組成部件。

教學(xué)

掌握有祚軌道的組成及各部分組成部件的特點(diǎn)；掌握鋼軌斷面及類

目標(biāo)知識目標(biāo)型。

情感目標(biāo)愛崗敬業(yè)、安全第一、遵守相關(guān)規(guī)章制度

教學(xué)重點(diǎn)鋼軌類型

任務(wù)教學(xué)難點(diǎn)正線有祚軌道類型劃分

定位

教學(xué)關(guān)鍵

鋼軌

點(diǎn)

問題與

教學(xué)過程設(shè)計

對策

時間安排：

安全教育及課程要求（5分鐘）

課程導(dǎo)入（10分鐘）：軌道的組成（25鐘）

鋼軌的功用與要求；鋼軌的斷面及類型（35分鐘）；

課程小結(jié)（5分鐘）

教學(xué)內(nèi)容：

課堂要求

【課程介紹】

課程主要內(nèi)容及要求

【學(xué)習(xí)情境導(dǎo)入】

緒論引入軌道

軌道的組成：有祚軌道與無祚軌道；鋼軌的功用與要求；鋼軌的形式：類

型；長度；斷面設(shè)計；鋼軌的化學(xué)成分及強(qiáng)度等級。

主要內(nèi)容：

高速鐵路的定義

高速鐵路：1996年國際鐵路聯(lián)盟（UIC）的定義是：最高速度至少達(dá)到

250km/h的專用線或最高速度達(dá)200km/h的既有線。

國際上根據(jù)鐵路線路允許運(yùn)行的最高時速作以下劃分：

普通鐵路（常速、中速）：

1

100?160km/h

快速鐵路（準(zhǔn)高速或快速）：

160^200km/h

高速鐵路：

>200km/h（既有線改造）

>250km/h（新建線）

我國高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)的基本形式

目前我國使用的軌道結(jié)構(gòu)形式主要分為有祚軌道和無昨軌道兩種。有祚軌

道是指采用碎石等散粒體及軌枕為軌下基礎(chǔ)的軌道結(jié)構(gòu)，一般由鋼軌、軌枕、

聯(lián)結(jié)零件、道床、軌道加強(qiáng)設(shè)備和道岔組成，如圖1.1所示。無祚軌道是指采用

混凝土等整體結(jié)構(gòu)取代散粒碎石道床為軌下基礎(chǔ)的軌道結(jié)構(gòu)，如圖1.2所示。有

昨軌道具有結(jié)構(gòu)簡單、鋪設(shè)容易、維修方便和彈性良好的特點(diǎn)，且造價相對較

低，但在高速行車條件下有可能產(chǎn)生道祚飛濺，軌道穩(wěn)定性和幾何形位保持能

力相對較差。無祚軌道整體性強(qiáng)，縱、橫向穩(wěn)定性較好，平順性高，養(yǎng)護(hù)維修

工作量相對較小，但剛度較大，彈性較差，造價比有碎軌道高。

《鐵路軌道設(shè)計規(guī)范》（TB10082-2017）中，軌道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合鐵路等級

和運(yùn)營條件進(jìn)行劃分。鐵路等級根據(jù)其在鐵路網(wǎng)中的作用和性質(zhì)、旅客列車設(shè)

計速度和近期客貨運(yùn)量確定，分為高速鐵路、城際鐵路、客貨共線鐵路和重載

鐵路。運(yùn)營條件根據(jù)軸重、速度、年通過總質(zhì)量等進(jìn)行劃分。

在選定軌道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時，首先要根據(jù)鐵路等級和運(yùn)營條件選定鋼軌類型、配

套扣件、軌枕及配置根數(shù)、道床材料和斷面尺寸，見表1.1所示，使整體結(jié)構(gòu)的

各組成部分互相配套，充分發(fā)揮各自的工作性能，既有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、

耐久性，又滿足養(yǎng)護(hù)維修的要求。

表1.1正線有昨軌道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

客貨共線鐵路

高速￡一

項目單位城際鐵路級重載鐵路

鐵路I級鐵路路

一

年通過總質(zhì)量Mt————>2010-20>250101-25040-100

27、27、

列車軸市Pt>17>17>17>17<25<25<25<2525-303030

2525

旅客列車設(shè)計

kmh>25020016012()200160120<120—

速度以

貨物列車設(shè)沖

kinh————<120<120<80<80<100<100<100<100<100

速度

鋼軌ktzm6060606060606060/507575/60606060

彈

彈

條

彈條條彈條

彈條

彈條彈條

II、HUII、彈條

或

N或IIIIINH

或

扣件—IIL或IILn或與軌枕匹配的彈性扣件

型

V型或VI

川

M山或in型

型IV

型

V型型V型

IH或HI或滿足設(shè)計軸重要求的混凝土

軌型號—IIIIIIIIIIIIIIIIII

新H新H軌枕

道

600600

結(jié)

間距mm60060060060()600600或或600600600600600

構(gòu)

570570

道土質(zhì)面

cm——3025—3030253535303530

床路基昨

底

厚（雙層

昨cm——2020—2020202020202020

度道床）

及土質(zhì)

材路基道

質(zhì)cm35303030303030303535353530

（單層昨

道床）

硬質(zhì)

巖土

道

路cm3535303035as35303535353535

祚

基、

隧道

道

橋梁昨cm35353030353025253535353535

道祚面特級/特級/特級/

—特級特級一級一級一級特級一級一級

材質(zhì)昨一級級級一級一級

【課程思政】：愛崗敬業(yè)，有責(zé)任，有擔(dān)當(dāng)，遵守規(guī)章制度。

【相關(guān)案例——哈爾濱鐵路局的嫩林線車輛脫軌事故】

2012年6月16日10:02,哈爾濱鐵路局嫩林線一貨運(yùn)列車運(yùn)行至蒙克山一

盤古間K517+364處，因線路軌道框架強(qiáng)度不足，軌距擴(kuò)大，造成機(jī)后第2廣25

位車輛和尾部補(bǔ)機(jī)脫軌，經(jīng)救援17日6:29開通區(qū)間，中斷正線行車20h33min,

構(gòu)成鐵路交通較大事故。加格達(dá)奇工務(wù)段負(fù)全部責(zé)任。

事故原因分析：事故發(fā)生區(qū)段線路，由于軌道框架強(qiáng)度不足，造成軌距擴(kuò)

大，軌道對車輪的約束引導(dǎo)作用喪失，致使機(jī)后第21-2位車輛和尾部補(bǔ)機(jī)脫

軌。軌道框架強(qiáng)度是由鋼軌、軌枕、扣件、道床及軌道加強(qiáng)設(shè)備的整體強(qiáng)度決

定的，軌道框架強(qiáng)度降低是由于上述一種或幾種枕、扣件、道床及軌道加強(qiáng)設(shè)

備的整體強(qiáng)度決定的，軌道框架強(qiáng)度降低是由于上述一種或幾種部件強(qiáng)度不足

所致。

反省事故原因，為了提高軌道框架整體強(qiáng)度必須選擇與軌道類型相匹配的

鋼軌、軌枕、扣件、道床及軌道加強(qiáng)設(shè)備，并且將扣件擰緊，道床搞固密實，

上緊加強(qiáng)設(shè)備。事故責(zé)任單位若按上述要求去做，就不會發(fā)生這起鐵路交通事

故。

【課程主要內(nèi)容】

任務(wù)一鋼軌

1.鋼軌的功用與基本要求

鋼軌是鐵路軌道的主要組成部件。它的功用是引導(dǎo)引導(dǎo)機(jī)車車輛的前進(jìn)；

直接承受來自車輪的垂直力、橫向水瓶里和縱向水平力，并將力/專給軌下基

礎(chǔ)。鋼軌為車輪的滾動提供連續(xù)、平順和阻力最小的表面。在電氣化鐵路或自

動閉塞區(qū)段，鋼軌還可兼供軌道且路之用。

為了使列車能夠安全、平穩(wěn)和不間斷地運(yùn)行，鋼軌除必須充分發(fā)揮上述諸功能

外，還應(yīng)保證在輪載和軌溫變化的作用下，應(yīng)力和變形均不超過規(guī)定的限值。

這就要求鋼軌具有足夠的強(qiáng)度、韌性和耐磨性：同時要有一定的塑形、剛度、

可撓性。由于機(jī)車依靠輪軌之間的摩擦作用牽引列車前進(jìn)，鋼軌頂面應(yīng)具有一

定粗糙度，以增加輪軌間的粘著力，同時又要光滑，以減少行車阻力。

2.鋼軌的斷面及類型

2.1鋼軌的斷面設(shè)計

作用于直線軌道鋼軌上的力主要是豎直力，其結(jié)果是使鋼軌撓曲。而我們

可把鋼軌看作支承再彈性基礎(chǔ)上的無限長梁，梁抵抗撓曲的最佳斷面形狀為工

字形。因此，鋼軌采用由軌頭、軌腰、軌底三部分組成的寬底式工字形斷面，

具體尺寸如圖1.3和1.4所示。其四個主要參數(shù)分別是軌頭寬度尻軌腰厚度，、

鋼軌高度”及軌底寬度B,應(yīng)滿足下列要求：

（1）軌頭提供車輪滾動的接觸面，其幾何形狀應(yīng)與車輪踏面相匹配，且能

抵抗壓陷和耐磨，軌頭宜大而厚，并有足夠的面積以備磨耗。鋼軌頭部頂面應(yīng)

軋制成隆起的圓弧，使由車輪傳來的壓力能集中于鋼軌中軸。

（2）為使鋼軌有較大的承載能力和抗彎能力，鋼軌腰部必須有足夠的軌腰

厚度和高度。軌腰與鋼軌頭部及底部的連接，必須保證夾板能有足夠的支承

面，并使斷面的變化不至于太突然，以免產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中。

（3）鋼軌底部直接支承在軌枕頂面上，應(yīng)有足夠的寬度以保持鋼軌穩(wěn)定，

同時具有一定的厚度，以增加剛度和抵抗銹蝕的能力。

3

(4)鋼軌軌身高度應(yīng)盡可能大一些，以保證有足夠的抗穹能力來承受豎直

輪載的動力作用。但鋼軌愈高，其在橫向水平力作用下的穩(wěn)定性愈差，故軌身

高與軌底寬之間應(yīng)有一個適當(dāng)?shù)谋壤?，一般采用H/B=\A5~\.20.

另外根據(jù)我國鐵路輪軌接觸關(guān)系存在的問題，并借鑒國外經(jīng)驗，我國鐵路

近年來也開展了鋼軌軌頭廓型優(yōu)化工作，成功研發(fā)出具有新軌頭廓型的60N和

75N鋼軌。新廓形斷面鋼軌于車輪接觸時的接觸點(diǎn)基本在軌頭踏面中心區(qū)域，有

效改善了輪軌接觸關(guān)系。60N鋼軌，在使用中實現(xiàn)了直線運(yùn)行光帶居中，曲線運(yùn)

行輪軌共形接觸，顯著減少了鋼軌的剝損傷，大大降低鋼軌打磨及養(yǎng)護(hù)維修工

作量。目前已在成都、昆明、蘭州等路局大量推廣運(yùn)用。

2.2鋼軌的類型

鋼軌的類型，一般以取整后的每米長度鋼軌的質(zhì)量(kg/m)來表示。目

前，我國的標(biāo)準(zhǔn)鋼軌類型主要有75kg/m、60kg/m、50kg/m、43kg/m、38kg/m幾

種，鋼軌斷面尺寸及特性見表1.2所示。

鋼軌的長度長一些好，可以減少鋼軌接頭的數(shù)量，列車運(yùn)行平穩(wěn)，并可節(jié)

省接頭零件和線路的維修費(fèi)用，但是由于加工條件和運(yùn)輸條件的限制，一根鋼

軌的軋制長度是有限的。目前我國鋼軌標(biāo)準(zhǔn)長度原為12.5m和25m兩種?，F(xiàn)在我

國鋼軌的定尺長度為43kg/m,分為12.5m和25m兩種；50kg/m、60kg/m鋼軌分

為12.5m、25m、100m三種：75kg/m鋼軌標(biāo)準(zhǔn)定尺長都分為25m、75m、100m

三種。另外，在曲線部分，由于外股軌線比內(nèi)股軌線長，為保證兩股鋼軌接頭

采用對接方式即軌縫對接，內(nèi)股鋼軌需要采用縮短軌。對于12.5m標(biāo)準(zhǔn)軌系列的

縮短軌有縮短量40mm、80mm、120mm三種：對于25m標(biāo)準(zhǔn)軌系列的縮短軌有

縮短量40mm、80mm、160mm三種。

鋼軌類型的選擇不僅是一個技術(shù)問題同時也是一個經(jīng)濟(jì)問題，選型時要根

據(jù)有關(guān)規(guī)定、運(yùn)營條件要求、合理的修理周期等條件確定。

《鐵路軌道設(shè)計規(guī)范》(TB10082-2017)規(guī)定：

(1)高速、城際和客貨共線I級鐵路正線應(yīng)采用60kg/m鋼軌，客貨共線II級鐵

路正線可采用60kgm或50kg/m鋼軌，重載鐵路正線應(yīng)采用60kg/m及以上鋼

軌。

(2)正線鋼軌及道岔基本軌為60kg/m及以上鋼軌時，宜采用60N、75N鋼軌。

(3)無縫線路60kg/m鋼軌宜選用100m定尺長鋼軌，75kg/m鋼軌宜選用75m

或100m定尺長鋼軌。有縫線路直選用25m定尺長鋼軌。

表1.2鋼軌斷面尺寸及特性

鋼軌類型

項目單位

50kg/m60kg/m60N75kg/m75N

重心至軌底面距離川cm7.18.18.18.88.8

4

對水平軸慣性矩lxcm20373217318444894449

對堅直軸慣性矩lycm4377524521661661

下部斷面系數(shù)1%cm3287396394509507

上部斷面系數(shù)牝cm3251339334432427

鋼軌橫向撓曲斷面系數(shù)

cm35770708988

Wy

軌頭所占面積4-38.68%37.47%37.15%37.42%37.10%

軌腰所占面積Aw-23.77%25.29%25.42%26.54%26.68%

軌底所占面積Ab-37.55%37.24%37.43%36.04%36.22%

鋼軌高度”mm152176176192192

鋼軌底寬8mm132150150150150

軌頭高度mm4248.548.555.355.3

軌頭寬度〃mm707370.87572

軌腰厚度tmm15.516.516.52020

斷面面積Fcm265.877.45/95.037/

圖1.360kg/m、60N鋼軌標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（單位：mm）

圖L475kg/m、75N鋼軌斷面形式

鋼軌鋼的化學(xué)成分主要為鐵（Fe）、碳（C）、鐳（Mn）、硅（Si）、磷

（P）、硫（S）,其中磷和硫均為有害成分，必須嚴(yán)格控制其含量。

我國早期的鋼軌為碳素鋼軌，強(qiáng)度級別為780MPa。隨著鐵路的發(fā)展，為適

應(yīng)鐵路高速、重載的需要，鋼軌需要重型化、強(qiáng)韌化和純凈化。因此碳素鋼軌

的含碳量逐漸提高，微合金化在線熱處理技術(shù)也得到了發(fā)展。

根據(jù)鋼軌鋼的化學(xué)成分及其強(qiáng)度級別（最低抗拉強(qiáng)度），可分為碳素鋼軌（鋼

牌號為U71、U74、U71CU,強(qiáng)度為780MPa、800MPa）、合金鋼軌（鋼牌號為

U71Mn、U71MnSi、U75V、U77MnCr,強(qiáng)度為880Mpa、980MPa）、低合金鋼

軌（鋼牌號為U78CrV、U76CrRE,強(qiáng)度IO8OMPa）；接交貨狀態(tài)可分為熱軋鋼

軌（碳素鋼軌、微合金鋼軌、低合金鋼軌）和熱處理鋼軌（熱軋鋼凱熱處理后

1180~128Mpa）。熱處理鋼軌依其工藝條件又可分為離線熱處理鋼軌（鋼軌軋制

冷卻后再進(jìn)行熱處理））及在線熱處理鋼軌（利用軋制余熱對其進(jìn)行熱處

理）。一般強(qiáng)度為I080MPa及以上的鋼軌被稱為耐磨軌或高強(qiáng)度鋼軌。我國鐵

路常用鋼軌牌號及抗拉強(qiáng)度見表1.3。

表1.3我國鐵路常用鋼軌牌號及抗拉強(qiáng)度

U75V、U78CrV、

U7KU71Mn、

鋼牌號U75VG、U76CrRE、U75VHU78CrVH

U74U7IMnG

U77MnCrU71MnH

拉

抗

強(qiáng)

度

1>780>880>980>1080>1180>1280

MPaa)

注：U表示鋼軌符號；后面數(shù)字如71、74表示鋼軌碳含量為0.71%、0.74%；各

種元素符號表示鋼軌所含合金成分，如鎬Mn、珞Cr、帆V、鋅RE等；G表

示高鐵用鋼軌；H表示熱處理鋼軌。

思考題

軌道類型及組成；鋼軌斷面及類型

與作業(yè)

教學(xué)反思

6

教學(xué)單元教案

單元內(nèi)容第一篇直線軌道：軌枕、聯(lián)結(jié)零件單元序號2

單元課時2教學(xué)手段PPt教學(xué)、板書

教學(xué)方法教師精講、學(xué)生討論

教學(xué)課型團(tuán)理論口實訓(xùn)口一體化口（）

1.能辨認(rèn)軌枕的類型；

2.能準(zhǔn)確說出木枕與混凝土枕的種類、長度、技術(shù)特點(diǎn)、使用

能力目標(biāo)要求及失效標(biāo)準(zhǔn)；

教學(xué)目3.能夠區(qū)分不同的聯(lián)結(jié)零件并說明其作用，能進(jìn)行預(yù)留軌縫的

標(biāo)計算。

1.掌握軌枕類型及其特點(diǎn)；

知識目標(biāo)2.掌握聯(lián)結(jié)零件的類型；掌握預(yù)留軌縫的原則。

情感目標(biāo)愛崗敬業(yè)、安全第一

教學(xué)重點(diǎn)混凝土枕、扣件

任務(wù)定

教學(xué)難點(diǎn)混凝土枕特點(diǎn)，扣件種類及組成

位

教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn)軌枕、接頭、扣件

問題與

教學(xué)過程設(shè)計

對策

時間安排：

課程回顧（5分鐘）

軌枕的功用及類型；木枕；混凝土枕；混凝土枕的鋪設(shè)數(shù)量及布置；軌枕

的使用條件（35鐘）

鋼軌接頭的組成，鋼軌接頭的類型；鋼軌接頭預(yù)留軌縫；中間聯(lián)結(jié)零件的

功能；有祚混凝土枕扣件；無祚軌道扣件（35分鐘）

課程小結(jié)（5分鐘）

教學(xué)內(nèi)容：

【回顧上一個學(xué)習(xí)項目主要內(nèi)容】

鋼軌類型

【學(xué)習(xí)情境導(dǎo)入】

【課程思政】：安全第一、遵守規(guī)章制度、精技。

【相關(guān)案例一豐臺工務(wù)段99年京廣線38號橋施工重大傷亡事故】

1999年3月22日凌晨1時，一支隸屬于北京鐵路局北京鐵路分局豐臺工務(wù)

段的施工隊150多人，浩浩蕩蕩地來到位于京廣線涿州至琉璃河上行線K44+700

至K45+000處的38號鐵路橋開始進(jìn)行更換軌枕施工作業(yè)。

為了適應(yīng)1998年開始的鐵路大提速的安全需要，38號鐵路橋原有的木質(zhì)軌

枕已經(jīng)嚴(yán)重不符合提速的大提速的需要。根據(jù)原鐵道部發(fā)布的“鐵工綜計

7

（1997）14號”和“鐵工橋（1998）2號”文件中有關(guān)規(guī)定，北京鐵路局決定

對京山和京廣線沿線的相關(guān)鐵路橋梁的所有木質(zhì)軌枕進(jìn)行更換混凝土軌枕的作

業(yè)。作業(yè)開始沒多久，現(xiàn)場防護(hù)員得到通知，2119次貨物列車將在1時05分限

速通過施工場所下行線，因此，現(xiàn)場人員于1時04分全部下道，上人行道上躲

避。2119次貨物列車以40km/h的低速于1時05分準(zhǔn)時通過施工線路后，作業(yè)

人員立即返回橋上繼續(xù)更換軌枕的作業(yè)，新的混凝土軌枕、抽換下來的舊軌枕

和準(zhǔn)備鋪道的祚石還在繼續(xù)往橋再步行板上不斷堆放。

1時20分，當(dāng)作業(yè)人員在繼續(xù)抽出舊枕木時，隨著“轟隆”一聲的巨響，

38號鐵路橋上行線列車運(yùn)行方向左側(cè)的一段鋼筋混凝土梁體突然傾覆，導(dǎo)致9

片T型梁體隨之墜落橋下，第10片梁體發(fā)生傾斜，當(dāng)時正在橋上作業(yè)的150名

施工人員中有52人隨梁體跌落到6米多的橋下。隨即堆放在橋梁梁體和步行板

上的混凝土軌枕和祚石也隨之傾瀉而下，將部分摔到橋下的作業(yè)人員活活埋在

了廢墟中。

事故一共造成6名作業(yè)民工當(dāng)場遇難，19人受重傷，24人受輕傷，另外3

人奇跡般的毫發(fā)無損，造成一起鐵路橋梁施工重大傷亡事故。

原因調(diào)查如下：

1.38號鐵路橋橋梁體抗傾覆能力嚴(yán)重不足。

2.北京鐵路局北京鐵路分局豐臺工務(wù)段的相關(guān)規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)不完善

3.豐臺工務(wù)段對施工的安全預(yù)想不充分，對潛在的安全風(fēng)險研判不足。

4.豐臺工務(wù)段的作業(yè)人員安全經(jīng)驗不足，清除道祚不均勻，也是誘發(fā)梁體

傾覆的重要因素。

【課程主要內(nèi)容】

任務(wù)二軌枕

1.軌枕的功用及類型

軌枕置于鋼軟的下方，通過扣件將鋼軌固定。因此軌枕的功用是支承鋼

軌，保持軌道的幾何形位，特別是軌距和方向，并把鋼軌傳遞的各個方向的力

傳遞給道床。軌枕應(yīng)具有一定的堅固性、彈性和耐久性，并能方便地固定鋼

軌，有抵抗縱向和橫向位移的能力，并且應(yīng)具有價格低廉、制造簡單、易于鋪

設(shè)養(yǎng)護(hù)的特點(diǎn)。

軌枕按照其構(gòu)造及鋪設(shè)方法可分為橫向軌枕、縱向軌枕、短枕及雙塊式軌

枕。橫向軌枕與鋼軌垂直、等間隔鋪設(shè)，最常見?？v向軌枕沿鋼軌方向鋪設(shè)，

一般僅用于特殊需要的地段。短軌為左右兩股鋼軌下分開鋪設(shè)的軌枕，常用于

混凝土整體道床。雙塊式軌枕在左右兩塊短軌枕之間采用了鋼筋桁架連接，用

于無祚道床內(nèi)可加強(qiáng)預(yù)制軌枕與現(xiàn)澆道床板之間的連接，并提高其抗疲勞耐久

性能。

軌枕按其使用目的分為一般區(qū)間的普通混凝土軌枕，用于橋梁的混凝土橋

枕和用于道岔的混凝土岔枕。

軌枕按其材質(zhì)分主要有木枕、混凝土枕、鋼枕等，如圖1.5所示0

2.木枕

木枕即木質(zhì)軌枕，又稱枕木。木枕的主要優(yōu)點(diǎn)是彈性好，可緩和列車的動

力沖擊作用：便于加工、運(yùn)輸和維修；有較好的絕緣性能。但是木材峽乏，價

格高；易腐朽、磨損，使用壽命短；不同種類木材的木枕彈性不一致，造成軌

道的動態(tài)不平順性。

普通木枕標(biāo)準(zhǔn)長度2.5m。用于道岔上的岔枕，如圖1.6所示，長度從2.6m

至4.8m共12級，每級長度差20cm。用于橋梁上的橋枕，其截面尺寸因主梁

（或縱梁）中心間距的大小而異。

8

圖1.5木枕與混凝土枕示意圖圖L6木岔枕

木枕失效原因很多，主要有腐朽、機(jī)械磨損及裂隙。木枕的防腐處理是對

付腐朽的最有效措施。常用的防腐劑有油類和水溶性防腐劑兩類。

3.混凝土枕

混凝土枕的全稱是預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕。混凝土枕具有重量大、穩(wěn)定性好，

不受氣候影響，使用壽命長，材源較多，能保證均勻的幾何尺寸，軌道彈性均

勻，平順性好，扣件易于更換，制造相對簡單等優(yōu)點(diǎn)。特別是鋪設(shè)混凝土枕可

以節(jié)約大量優(yōu)質(zhì)木材，對保護(hù)森林資源有積極作用。但混凝土枕也有彈性差、

絕緣性能低、更換較困難的缺點(diǎn)。

我國從1955年開始研制預(yù)應(yīng)力混凝土枕，1958年先后在津浦等線試鋪，后

來大量推廣，目前我國主要干線上都使用了混凝土枕。

按結(jié)構(gòu)形式分，目前使用的混凝上枕分為整體式、短枕式和組合式（或稱

雙塊式），如圖1.7所示。

11才

（a）整體式（b）組合式（c）短枕式

圖1.7混凝土枕的結(jié)構(gòu)形式

整體式混凝土枕整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，易于生產(chǎn)。組合式混凝土枕由2個

鋼筋混凝土塊和1根鋼桿連接而成，整體性不如整體式混凝土枕，但能充分發(fā)

揮各自材料的力學(xué)性能。短枕用兩塊普通鋼筋混凝土塊體分別支承左右兩股鋼

軌，彼此無直接聯(lián)系，一般用于整體道床，如彈性支承塊無碎道床。

我國和大部分國家采用整體式預(yù)應(yīng)力混凝土枕，法國等個別國家采用雙塊式混

凝土軌枕。

預(yù)應(yīng)力混凝土枕按施加預(yù)應(yīng)力方式分為先張法和后張法生產(chǎn)兩種類型。我

國采用先張法生產(chǎn)混凝土軌枕。配筋材料有鋼絲（簡稱弦、絲S）或鋼筋（簡

稱筋J）。

3.1混凝土枕類型

我國鐵路使用的混凝土枕，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)分為二級：I型、II（新R）型、III

型枕，并與不同軌道類型配套使用，如比表1.4所示。

表1.4混凝土枕的名稱與適用范圍

統(tǒng)一名稱原名稱

I型筋（絲）79型預(yù)應(yīng)力混凝土枕，S-I型、J-1型等

II型S-2型、J-2型，筋（絲）81型預(yù)應(yīng)力混凝土枕、新II型

01型IHa型、IHb型、IHc型預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土枕

I型混凝土枕還包括1979年以前研制的”弦II-61A”“弦61型””弦65B型””

弦69型”“筋69型”等，也被統(tǒng)稱為舊型混凝土枕，在正線上已不再鋪設(shè)I型混

凝土枕。

II型混凝土枕的承載能力是按照韶山型機(jī)車、軸重25t、最高速度

120km/h、密度1840根/km的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計的，從1985年后開始大鋪設(shè)于各型

軌道。2002年，當(dāng)時的鐵道部又發(fā)布了新II型預(yù)應(yīng)力混藤土枕，并替代舊II型

枕。新n型枕在原n型枕基礎(chǔ)上在預(yù)應(yīng)力鋼筋品種、數(shù)量及截面做了一些改進(jìn)

9

和加強(qiáng)。

in型枕是從1988年開始研制，于1995年通過了鐵道部組織的技術(shù)審查，

分為有擋肩和無擋肩兩種形式。

另外，與之的還有in型預(yù)應(yīng)力混凝土橋枕、山型預(yù)應(yīng)力混凝土小半徑枕

等。IHa型枕外形與nib型外形除承軌部分不同外，其他尺寸相同。

不同類型的混凝土枕，其設(shè)計使用條件各不相同，承載能力也不同。新II

型枕與I型枕相比，其軌下斷面承載能力提高了13%,枕中斷面負(fù)彎矩承載能

力提高了40%；III型枕與新型枕相比其軌下斷面承載能力提高了43%,枕中斷

面負(fù)彎矩承載能力提高了65%。隨著我國鐵路客貨運(yùn)量及行車速度的提高，

I、II型枕不能滿足運(yùn)營需求，目前已不再使用，新II型和in型枕成為目前我

國主型軌枕。

3.2混凝土枕的外形及尺寸

混凝土枕斷面為梯形，上窄下寬。梯形斷面便于脫模。底面寬一些是為了

保證有足夠的支承面積，以減少對道床的壓力。為適應(yīng)軌底坡要求承軌槽是

1：40的斜面。軌枕底面支承在道床上，在兩端承軌槽處，因要直接傳遞鋼軌

上的壓力，要求軌枕寬一些，以增加支乘面積，減少道床壓力，增加道床阻

力。中間部分可窄一些?；炷琳碇饕愋图疤卣饕姳?.5和表1.6。

為了增加軌枕與道床之間的相互接觸，提高軌枕下的道床阻力，在軌枕底

面制有凹型花紋。圖1.8是Hla型混凝土軌枕外形尺寸圖。

我國I型、II型軌枕長度均為2.5m,10型枕的長度有2.5m和2.6m。軟枕

長度增加可以提高線路的穩(wěn)定性和整體剛度，增加線路的縱橫阻力，有利于無

縫線路，還可適當(dāng)減少軌枕配置根數(shù)。

混凝土枕的高度在其全長范圍內(nèi)是不一致的，軌下部分高一些，中間部分

矮些，這有利于混凝土枕的受力狀態(tài)。

表1.5混凝土枕主要類型及特征

截面高度（mm）枕頭承軌槽坡質(zhì)量

類型軌枕長（m）軌下中部端部外形度（kg）

S-1（弦79型）25200175200斜1：40233

S-2（弦81型）25200165200平1：40250

J-20（筋81

型）25200165200平1：40250

新II型25205175200平1：40273

S?3（有擋肩）26230185260平1：40353

S-3（無擋肩）26230185235平1：40349

3.3混凝土岔和一

岔枕是專門用于道岔區(qū)鋪設(shè)的軌枕，有昨道岔的軌枕類型主要包括木岔

枕、混凝土岔枕和鋼岔枕等幾種。1996年既有線提速以前，我國的鐵路道岔以

采用木岔枕為主，同時鋪設(shè)了少量的有擋肩混凝土岔枕。1996年以后，無擋肩

混凝土岔枕（如圖1.9所示）迅速得到推廣使用。由于混凝土岔枕具有穩(wěn)定性

好、使用壽命長、道岔組裝方便的特點(diǎn)，可極大地減少現(xiàn)場的養(yǎng)護(hù)維修工作

量，取得了良好的使用效果?；炷敛碚淼拈L度為2.6~4.9m,級差長度為

10cm。岔枕應(yīng)與道岔圖號相配合使用，道岔圖號不同時，即使長度相同的岔枕

也不能替代使用。

3.4混凝土橋枕

有昨橋由于需要設(shè)置護(hù)輪軌，所以不能用普通混凝土枕，必須便用橋枕，

如圖1.10所示。分為護(hù)輪軌平宜段部分用橋枕和護(hù)輪軌梭頭部分用橋枕。因為

護(hù)軌兩端在橋梁外要彎折在一起，并且要交于軌道中心，所以在彎折部分軌枕

的護(hù)軌承軌槽于基本軌承軌槽距離都不一樣。

設(shè)有護(hù)軌的有祚軌道地段，鋪設(shè)與連接線路軌枕類型相同的橋枕，主要是

為了安裝護(hù)軌，并與線路的彈性相近。早期采用的H型混凝土橋枕由于強(qiáng)度

低、維修量大，目前已不再使用＜:當(dāng)前我國混凝土橋枕主要類型為in型橋枕,

近年來為了適應(yīng)大型機(jī)械化搗固車的作業(yè)，護(hù)軌與基本軌間距調(diào)整為550mm。

圖1.9混凝土岔枕圖1.10橋枕及橋枕示意路段圖1.11客運(yùn)站鋪設(shè)的

寬枕

3.5混凝土寬枕

預(yù)應(yīng)力混凝土寬枕長度與普通軌枕長度相同，寬度約為混凝土枕的兩倍，

如圖1.11所示。其制造工藝基本上與混凝土枕相同。由于混凝土寬枕寬度較

大，直接鋪設(shè)在預(yù)先壓實的道床面上，在制造中對其厚度的控制比較嚴(yán)格。

混凝土寬枕在道床上是密排鋪設(shè)，每公里鋪設(shè)1760塊，每塊枕上安裝一對

扣件由鋼軌傳來的力處于寬枕軸線的對稱位置?；炷翆捳碛捎谥С忻娣e大，

道床應(yīng)力及振動加速度較小，在道床壓實穩(wěn)定的前提下，線路變形小，軌道結(jié)

構(gòu)加強(qiáng)，維修工作量小；寬枕間的縫隙經(jīng)封閉后，可防止雨水、贓物侵入道

床，從而有效保存道床的整潔，延長道床清篩周期；外觀整潔，便于清掃。

4.混凝土枕的鋪設(shè)數(shù)量及布置

4.1軌枕的鋪設(shè)數(shù)量

每公里線路上鋪設(shè)軌枕的數(shù)量是根據(jù)運(yùn)營條件（運(yùn)量、軸重、行車速度）

和線路設(shè)備（鋼軌類型、道床厚度等）等來確定的。保證最經(jīng)濟(jì)的條件下，軌

道應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。運(yùn)量大、速度高的線路，應(yīng)布置的密一些，以

減少路基、道床、軌枕和鋼軌的應(yīng)力及振動，保持線路軌距和方向的正確性。

但也不能太密，太密則不經(jīng)濟(jì)，使軌枕間距減小，不便于搗固。

木枕線路，每公里最多1920根；混凝土枕，最多1840根，最少1440根。

每公里級差為80根，分別有：1920、1840、1760、1680、1600、1520、1440根

/km。

根據(jù)優(yōu)化軌道結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)各部件性能的合理匹配、提高軌道結(jié)構(gòu)整體承載

能力的要求，《鐵路軌道設(shè)計規(guī)范》（TB10082-2017）中規(guī)定，高速鐵路、城

際鐵路及客貨共線級鐵路速度大于等于160km/h應(yīng)采用HI型混凝土枕?？拓浌?/p>

線I、II級鐵路根據(jù)設(shè)計速度120km/h及以下可鋪設(shè)IH型軌枕或新II型軌枕，鋪

設(shè)新H型混凝土枕的根數(shù)為1760根/km（軌枕間距570mm）,鋪設(shè)HI型混凝土

枕的根數(shù)為1667根/km（軌枕間距600mm）。

鋪設(shè)新II型混凝土軌枕的正線線路，軌枕加強(qiáng)地段及其鋪設(shè)數(shù)量應(yīng)符合下

列規(guī)定：

（1）下列地段應(yīng)增加軌枕的鋪設(shè)數(shù)量：

①半徑小于或等于800m的曲線地段（含兩端緩和曲線）；

出

②坡度大于12%的地段。

上述條件重疊時，鋪設(shè)數(shù)量只增加一次。

（2）軌枕加強(qiáng)地段每千米增加的軌枕數(shù)星和最多鋪設(shè)根數(shù)應(yīng)符合表1.7的規(guī)

定。

表L7每千米增加的軌枕數(shù)量和最多鋪設(shè)根數(shù)

軌枕類型新H型混凝土枕

增加的軌枕根數(shù)（根/km）80

最多鋪設(shè)根數(shù)（根/km）1840

4.2軌枕的布置

鋼軌接頭處車輪的沖擊動荷載大，接頭處軌枕的間距c?應(yīng)當(dāng)比中間間距。小

一些，并月.從接頭間距c向中間間距。過渡時，應(yīng)有一個過渡間距兒以適應(yīng)荷

載的變化。如圖1.14所示，每節(jié)鋼軌下軌枕間距應(yīng)當(dāng)滿足：a>b>c.接頭軌枕

間距一般是給定的：對于采用50kg/m、60kg/m鋼軌，接頭木枕間距為440mm,

接頭混凝土枕間距為540mm；對于43kg/m、38kg/m鋼軌，不分軌枕類型，接

頭軌枕間距為500mm。由圖1.12可知:

L-c-2b.1、

3（1”）

設(shè)b=j代入上式，得

2

a=（1-2）

〃一2

由式（1-2）得b值為

b=L-c-2（n-y）a（1.3）

2

式中：L一標(biāo)準(zhǔn)軌長，并考慮軌縫為8mm；

〃-----節(jié)鋼軌下軌枕的根數(shù)，由每公里鋪設(shè)的軌枕數(shù)換算得來；

a——中間軌枕間距；

c—接頭軌枕間距；

b-過渡軌枕間距。

■■?

■?■V

一.」U.二匚口U

II1小■.工

Cb'（，廠3）U'J.be，

-圖1.12軌枕間距計算圖

對于相錯式接頭、非標(biāo)準(zhǔn)長度鋼軌的軌枕配置根數(shù)和間距，可以通過上式

計算。使用大型養(yǎng)路機(jī)械的線路，為了搗固機(jī)械的機(jī)械化工作，軌枕間距可適

當(dāng)調(diào)整成均勻布置。無縫線路長物節(jié)下軌枕間距要均勻，鋁熱焊縫應(yīng)距枕邊

70mm以上。

線路上軌枕位置，應(yīng)用白油漆標(biāo)在順公里方向左股鋼軌內(nèi)側(cè)軌腰上，曲線

地段應(yīng)標(biāo)在外股內(nèi)側(cè)軌腰上。軌枕應(yīng)按標(biāo)記位置鋪設(shè)，并應(yīng)與線路中線垂直

5.混凝土軌枕的使用要求

（1）鐵路軌道設(shè)計應(yīng)根據(jù)表1.1的規(guī)定選用不同類型混凝土軌枕。

（2）曲線半徑小于300m的地段應(yīng)鋪設(shè)小半徑曲線用混凝土軌枕。

（3）設(shè)有護(hù)軌的地段應(yīng)鋪設(shè)川型混凝土橋枕。

（4）正線道岔應(yīng)采用混凝土岔枕。

（5）混凝土電容軌枕和電氣絕緣節(jié)軌枕的設(shè)置應(yīng)滿足軌道電路要求。

U2

（6）不同類型的軌枕不應(yīng)混鋪。在不同類型軌枕的分界處有普通鋼軌接頭

時，應(yīng)保持同類型軌枕延伸至鋼軌接頭外5根以上。

任務(wù)三聯(lián)結(jié)零件配置

軌道聯(lián)結(jié)零件分為連接鋼軌與鋼軌的接頭聯(lián)結(jié)零件和連接鋼軌與軌枕的中

間聯(lián)結(jié)零件也稱扣件

L鋼軌接頭聯(lián)結(jié)零件

1.1鋼軌接頭的類型

普通軌道上鋼軌鋪設(shè)后，應(yīng)保證相鄰鋼軌聯(lián)結(jié)處的連續(xù)與整體性，傳遞和

承受彎矩與橫向力，同時滿足鋼軌伸縮的要求，因此鋼軌與鋼軌之間一般需通

過夾板和螺栓將標(biāo)準(zhǔn)軌端依次連接而成，稱為鋼軌接頭。鋼軌接頭是軌道的薄

弱環(huán)節(jié)之一，鋼軌接頭軌面不連續(xù)，增加了行車阻力和車輪對軌道的動力沖擊

作用，容易造成多種病害如軌面低塌、道床翻漿、鋼軌產(chǎn)生鞍形磨耗和螺栓孔

斷裂、軌枕開裂等等，投入維修工作大。因此必須對接頭予以充分的重視，選

擇合理的結(jié)構(gòu)形式。

（a）相對式接頭（b）相對式接頭

圖1.13鋼軌接頭的相對位置

按左右兩股鋼軌接頭的相對位置分為相對式接頭和相錯式接頭，如圖1.13

所示。相對式接頭可減少車輪對鋼軌的沖擊次數(shù)，使左右鋼軌受力均勻、旅客

舒適，也有利于機(jī)械化鋪設(shè)，被世界各國廣泛使用。

按鋼軌接頭位置與軌枕的相對位置分，有懸空式、雙枕承墊式和單枕承墊

式，如圖1.14所示。單枕承墊式因車輪通過時使軌枕左右搖擺而穩(wěn)定性較差，

故目前很少采用；雙枕承墊式可保證線路穩(wěn)定，但剛度大、不易搗固。一般為

了加強(qiáng)木枕地段鋼軌接頭，只在正線絕緣接頭采用；我國鐵路采用懸空式鋼軌

接頭，即軌縫懸于兩接頭軌枕之間，當(dāng)車輪通過時鋼軌撓曲，軌端下落，彎矩

增大，為減少撓曲和彎矩，采用較小的接頭軌枕間距。

（a）單枕承墊式（b）雙枕承墊式（c）懸空式

圖1.14鋼軌接頭的承墊方式

按接頭聯(lián)結(jié)的用途及工作性質(zhì)分，有普通接頭和特種接頭，特種接頭又包

括導(dǎo)電接頭、異型接頭、絕緣接頭、尖軌接頭、凍結(jié)接頭、焊接接頭。

1.2普通接頭

普通接頭是用于前后兩種同類型鋼軌的正常聯(lián)結(jié)，普通接頭聯(lián)結(jié)零件由接

頭夾板（魚尾板）、接頭螺栓、螺母、墊圈等組成，如圖1.15所示。

1.2.1接頭夾板

圖L15普通鋼軌接頭

夾板是承受彎矩，傳遞縱向力:阻止鋼軌伸縮的重要部件，要求具有一定

的垂直和水平剛度及足夠的強(qiáng)度c夾板的形式很多，我國鐵路線路廣泛使用的

是斜坡支承雙頭對稱型夾板（簡稱雙頭式夾板），如圖1.16所示。

雙頭式夾板的優(yōu)點(diǎn)是在豎直荷載作用下，具有較大的抵抗撓曲和橫向位移

的能力。夾板的上下兩面均有斜坡，能楔入軌腰空間，但不貼住軌腰。這樣，

當(dāng)夾板稍有磨耗，以致聯(lián)結(jié)松弛時，仍可重新旋緊螺栓，保持接頭聯(lián)結(jié)的牢

固。每塊夾板上有螺栓孔6個，圓形孔與長圓形孔相間布置。圓形螺栓孔的直

徑較螺栓直徑略大，長圓形螺栓孔的長徑較螺栓頭下突出部分的長徑略大。依

113

靠鋼軌圓形螺栓孔直徑與螺栓直徑之差，以及夾板圓形螺栓孔直徑與螺栓直徑

之差，使接頭處鋼軌端部能作一定程度的移動，得到所需要的預(yù)留軌縫值。

1.2.2接頭螺栓、螺母及彈簧墊圈

接頭螺栓、螺母是用來夾緊夾板和鋼軌的配件，墊圈是為了防止螺栓松

動。接頭螺栓對保持鋼軌接頭的整體性和強(qiáng)度，保證軌縫的應(yīng)有尺寸和均勻，

起著十分重要的作用。因此，每個鋼軌接頭均應(yīng)按螺栓扎配棄和擰緊螺栓，并

應(yīng)保持作用良好，缺損時應(yīng)及時補(bǔ)充和更換。此外，為防止列車脫軌將一個接

頭的全部螺栓切斷造成螺栓全部失去作用，螺栓應(yīng)交錯安裝，使螺母一端分別

處于一股鋼軌的兩側(cè)。

ar，三招-qHi

a?tn.

*每

圖1.16鋼軌夾板

螺栓由螺栓頭、頸、桿組成，如圖1.17所示，頸為長圓形。螺桿長度、直

徑與鋼軌型號相適應(yīng)?，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼軌用高強(qiáng)接頭螺栓、螺母》GB50098

中規(guī)定，螺栓分109和&8兩級，螺母均為10級。109級螺栓直徑為24mm.8.8

級螺栓直徑為24mm和22mm兩種。接頭螺栓尺寸、主要機(jī)械性能見表1.8、

表1.9所示。接頭螺栓緊固時，其扭矩應(yīng)達(dá)到表1.10的規(guī)定，扭矩不得低于規(guī)

定值100N.m以上。布置好的接頭螺栓如圖1.18所示。

在普通的有縫線路上，為防止螺栓松動，要加彈簧墊圈(單圈)，有圓形

和矩形兩種。在無縫線路伸縮區(qū)的鋼軌接頭加設(shè)高強(qiáng)度平墊圈。

表L8接頭螺栓各部尺寸

螺栓帶螺紋部分無螺紋長圓螺桿帽螺母適用

等級螺桿長桿長紋徑部分桿徑厚厚范圍

徑

160662422.05132162475kg/

m

135602422.05132162460kg/

10.9

m

145602422.05132162450kg/

m

145602422.05132162450kg/

m

8.8

14550222237630152243kg/

m

表1.9接頭螺栓主要機(jī)械性能

抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度洛氏硬度

螺栓伸長率螺栓

GbOrHR

等級&(%)等級標(biāo)志

(N/mm2)(N/mm2)(min/max)

10.91040940-34/419螺桿帽為平錐頭

螺桿帽為半球

8.883066025/3512

頭、加兩圓凸棱

圖1.17接頭螺栓圖LI8接頭螺栓布置

表1.10普通線路鋼軌接頭螺栓扭矩標(biāo)準(zhǔn)值

25m鋼軌12.5m鋼軌

項目單位最高、最低軌溫最高、最低軌溫差

6050

差>85C<85℃

鋼軌類kg/m>6050>60506050

1U

型

螺栓等

—10.910.910.910.910.910.9

級

扭矩Nm7006005004005G0400

C值mm642

注：①C值為接頭阻力及道床阻力限制綱凱自由伸縮的數(shù)量：

②高強(qiáng)度絕緣接頭螺栓扭矩值不小于700Nm?

123預(yù)留軌縫

普通線路上鋼軌與鋼軌之間留有一定的縫隙，稱為軌縫。其目的是為了鋼

軌適應(yīng)熱脹冷縮的需要。每節(jié)鋼軌通過夾板和接頭螺栓將其連接起來。隨著軌

溫變化，鋼軌將發(fā)生伸縮，這個伸縮量由鋼軌螺栓孔、夾板螺栓孔與螺栓桿之

間的間隙來提供。我們稱受鋼軌、接頭夾板及螺栓尺寸限制，在構(gòu)造上能實現(xiàn)

的軌端最大縫隙值為構(gòu)造軌縫。若軌縫超過構(gòu)造軌縫，接頭螺栓承受剪力。在

鋪軌施工時，如需要預(yù)留一定的軌縫（稱為預(yù)留軌縫），預(yù)留軌縫大小也要適

當(dāng)。

預(yù)留軌縫的原則是：

（1）當(dāng)軌溫達(dá)