高速鐵路概論 第2版 課件 項(xiàng)目二 任務(wù)3高速鐵路軌道

項(xiàng)目二

高速鐵路線路

高速鐵路概論【項(xiàng)目描述】

高速鐵路線路是高速鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾夹g(shù)設(shè)備之一，線路任何一個(gè)組成部分都應(yīng)保證良好的狀態(tài)，才能保證高速列車安全、平穩(wěn)、舒適地運(yùn)行。高速鐵路車站是旅客集散的場(chǎng)所，其主要作用是完成旅客輸送任務(wù)，生產(chǎn)活動(dòng)主要包括客運(yùn)作業(yè)、行車技術(shù)作業(yè)。本項(xiàng)目主要介紹高速鐵路線路平面和縱斷面、高速鐵路線路的路基與橋隧建筑物、高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)及高速鐵路車站。

通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生具有不怕困難、不畏艱險(xiǎn)、勇于勝利的艱苦創(chuàng)業(yè)精神；尊重科學(xué)，依靠科學(xué)的創(chuàng)新精神。任務(wù)三

高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)

【能力目標(biāo)】

能掌握高速鐵路軌道的組成、軌道結(jié)構(gòu)類型及軌道結(jié)構(gòu)部件?！局R(shí)目標(biāo)】

掌握高速鐵路軌道的技術(shù)參數(shù)要求。任務(wù)三

高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)

【相關(guān)知識(shí)】

為保證動(dòng)車組列車能高速、安全、平穩(wěn)和不間斷地運(yùn)行，以及確保旅客乘坐舒適，高速鐵路的軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)具有高平順性、高穩(wěn)定性，并具有足夠的強(qiáng)度、良好的質(zhì)量、減少養(yǎng)護(hù)維修工作量。

一、高速鐵路軌道的類型

高速鐵路的軌道分為有砟軌道和無砟軌道兩種類型。有砟軌道包括鋼軌、軌枕、聯(lián)結(jié)零件、道床、軌道加強(qiáng)設(shè)備和道岔等主要部件。無砟軌道包括鋼軌、整體道床、聯(lián)結(jié)零件、道岔等主要部件。

（一）有砟軌道

1.軌枕

軌枕安裝在鋼軌下面，承受鋼軌傳來的作用力，并將重量壓力傳遞到道床上，有效地保持軌距、方向等軌道形位。高速鐵路軌枕采用與扣件系統(tǒng)相匹配的的預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕，軌枕間距按60cm等間距均勻鋪設(shè)，每千米鋪設(shè)1667根。道岔區(qū)段鋪設(shè)混凝土岔枕。

2.道床

道床是軌道的重要組成部分，碎石道床是指鋪設(shè)在路基之上，鋼軌、軌枕之下的碎石層，其主要作用是支撐軌枕，將來自軌枕上部的壓力均勻地分布到路基面上；依靠自身和軌枕之間的摩擦來固定軌枕，防止其縱向或者橫向移動(dòng)；緩和車輛輪對(duì)對(duì)鋼軌的沖擊。

（1）高速鐵路采用特級(jí)碎石道砟，站線可采用一級(jí)碎石道砟。

（2）有砟軌道的道床要有足夠的厚度，一般采用雙層道床，為了使道床的水能夠迅速下滲，防止翻漿，墊層底部要加設(shè)用塑料和瀝青等材料制作的各種形式的封閉層。

（3）道床頂面低于軌枕承軌面不應(yīng)小于40mm，且不應(yīng)高于軌枕中部頂面。

有砟軌道圖2-3-1所示。圖2-3-1有砟軌道基本組成

（二）無砟軌道

無砟軌道是指采用混凝土、瀝青混合料等整體基礎(chǔ)的軌道，主要包括CRTSI型、CRTSII型、CRTSIII型板式無砟軌道，雙塊式無砟軌道，岔區(qū)長(zhǎng)枕埋入式無砟軌道。

1.CRTSI型板式無砟軌道

CRTSI型板式無砟軌道主要由鋼軌、彈性扣件、軌道板、水泥乳化瀝青砂漿充填層、混凝土底座、凸形擋臺(tái)及其周圍填充樹脂等組成。

2.CRTSII型板式無砟軌道

CRTSII型板式無砟軌道主要由鋼軌、彈性扣件、軌道板、水泥乳化瀝青砂漿充填層、底座、側(cè)向擋塊等組成。CRTSII型板式無砟軌道的軌道板為單向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，橫向設(shè)置預(yù)應(yīng)力，采用先張法生產(chǎn)工藝；縱向通過6根Φ20的精軋螺紋鋼筋連接。每塊標(biāo)準(zhǔn)軌道板上設(shè)10對(duì)扣件，扣件節(jié)點(diǎn)間距0.65m，相鄰扣件節(jié)點(diǎn)間的板頂面設(shè)置深度為40mm的預(yù)裂縫，相鄰預(yù)裂縫距離為0.65m。

3.CRTSIII型板式無砟軌道

CRTSIII型板式無砟軌道主要由鋼軌、彈性扣件、軌道板、現(xiàn)澆鋼筋混凝土底座、自密實(shí)混凝土層等組成。

軌道板和底座板之間設(shè)置自密實(shí)混凝土層，是CRTSIII型板式無砟軌道的關(guān)鍵組成部分，其性能的好壞直接影響軌道系統(tǒng)的耐久性和日后的養(yǎng)護(hù)維修工作量。自密實(shí)混凝土層的主要功能是與軌道板形成復(fù)合板，通過與底座間設(shè)置的凹凸槽對(duì)軌道板進(jìn)行縱橫向限位，同時(shí)還具有施工調(diào)整等功能。自密實(shí)混凝土材料應(yīng)具有良好的力學(xué)性能、耐久性能和可施土性。

板式無砟軌道結(jié)構(gòu)如圖2-3-2所示。（a）CRTS1型板式無砟軌道

（b）CRTS2型板式無砟軌道

（c）CRTS2型板式無砟軌道

圖2-3-2板式無砟軌道結(jié)構(gòu)

4.雙塊式無砟軌道

雙塊式無砟軌道道床板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)澆筑成型，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，是支撐塊工廠預(yù)制成型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

5.道岔區(qū)軌枕埋入式無砟軌道

軌枕埋入式無砟軌道主要由道岔鋼軌件、彈性扣件、岔枕、道床板和底座等組成。道床板和底座之間可設(shè)置隔離層，使道床板可以更換或修復(fù)。隔離層上可以設(shè)置彈性墊層以增加軌道整體彈性（如圖2-3-3所示）。圖2-3-3軌枕埋入式無砟軌道

二、鋼軌

鋼軌與列車車輪直接接觸，為車輪提供平順的滾動(dòng)表面。高速鐵路鋼軌具有高純凈、高平直、高精度和長(zhǎng)定尺的技術(shù)特點(diǎn)。

（一）鋼軌作用

1.承受列車的重力及列車運(yùn)行過程中產(chǎn)生的沖擊力，并將其傳遞給軌枕。

2.引導(dǎo)車輪運(yùn)行，控制列車運(yùn)行方向。

3.兼作軌道電路。

（二）鋼軌截面

鋼軌質(zhì)量好壞直接影響行車的安全性和平穩(wěn)性，高速鐵路常用60kg/m100m定尺長(zhǎng)的無螺栓孔鋼軌。鋼軌的截面呈工字形，由軌頭、軌腰、軌底三部分組成（如圖2-3-4所示）。圖2-3-4鋼軌截面示意圖

鋼軌頭部呈弧形以適合輪軌的接觸，為了耐磨和抵抗壓潰，應(yīng)具有足夠的面積和厚度；鋼軌的腰部應(yīng)有足夠的高度，以提高鋼軌抵抗撓曲的能力；鋼軌底部應(yīng)有足夠的厚度和寬度，以保證穩(wěn)定性。

三、扣件系統(tǒng)

扣件是指軌道上用于聯(lián)結(jié)鋼軌和軌枕的零件。

（一）高速鐵路扣件系統(tǒng)要求

1.具有足夠的扣壓力以確保線路的縱、橫向穩(wěn)定。

2.彈性好，保證良好的減振、降噪性能。

3.扣壓力保持能力好，降低維修工作量。

4.絕緣性能好，提高軌道電路工作的可靠性，延長(zhǎng)軌道電路長(zhǎng)度，降低軌道電路投資。

（二）有砟軌道扣件系統(tǒng)

有砟軌道主要采用彈條Ⅳ型、彈條V型和FC型三種類型扣件，按軌下基礎(chǔ)形式分為有擋肩和無擋肩扣件。彈條Ⅳ型和FC型扣件配套無擋肩軌枕，彈條V型扣件配套有擋肩軌枕。

1.彈條Ⅳ型扣件系統(tǒng)彈條Ⅳ型扣件系統(tǒng)主要由彈條、絕緣軌距塊、橡膠墊板和定位于預(yù)應(yīng)力混凝土無擋肩軌枕的預(yù)埋鐵座組成，其結(jié)構(gòu)特征如下。

(1)在制作混凝土軌枕時(shí)預(yù)先埋設(shè)預(yù)埋鐵座，彈條通過插入預(yù)埋鐵座扣壓鋼軌，無需螺栓緊固。

(2)預(yù)埋鐵座與鋼軌間設(shè)置絕緣軌距塊用以調(diào)整軌距并起絕緣作用，通過更換不同號(hào)碼的絕緣軌距塊調(diào)整鋼軌左右位置。

(3)鋼軌與混凝土軌枕承軌面間設(shè)橡膠墊板起絕緣緩沖和減振作用。

彈條Ⅳ型扣件系統(tǒng)組成如圖2-3-5所示。圖2-3-5彈條Ⅳ型扣件系統(tǒng)組成

2.彈條V型扣件系統(tǒng)

彈條V型扣件系統(tǒng)由彈條、螺旋道釘、平墊圈、軌距擋板、橡膠墊板（軌下墊板）、調(diào)高墊板和定位于預(yù)應(yīng)力混凝土有擋肩軌枕的預(yù)埋套管組成，其結(jié)構(gòu)特征如下。

(1)采用螺旋道釘與預(yù)埋套管配合緊固彈條，提高了扣件的絕緣性能。

(2）既可安裝大扣壓力彈條，也可安裝小扣壓力彈條。配合不同摩擦系數(shù)的橡膠墊板（軌下墊板），滿足不同線路阻力的要求。

(3)利用工程塑料制造的軌距擋板調(diào)整軌距并起絕緣作用。

(4)通過在橡膠墊板（軌下墊板）與軌枕承軌面間墊入調(diào)高墊板調(diào)整鋼軌高低。

彈條V型扣件系統(tǒng)組成如圖2-3-6所示。圖2-3-6彈條V型扣件系統(tǒng)組成

（三）無砟軌道扣件系統(tǒng)

無砟軌道扣件系統(tǒng)主要采用WJ-7型、WJ-８型、W300-1型和SFC型扣件，按無砟道床形式分為有擋肩和無擋肩扣件。WJ-7型和SFC型為無擋肩扣件，WJ-８型和W300-1型為有擋肩扣件。

1.WJ-7型扣件系統(tǒng)

WJ-7型扣件系統(tǒng)主要由錨固螺栓、螺母、平墊圈、重型彈簧墊圈、平墊塊、鐵墊板、絕緣緩沖墊板、彈條、絕緣塊、橡膠墊板、T形螺栓、軌下調(diào)高墊板、鐵墊板下調(diào)高墊板、預(yù)埋套管等組成，其主要結(jié)構(gòu)特征如下。

(1)鐵墊板通過錨固螺栓與預(yù)埋套管配合緊固于軌道板中。

(2）鋼軌軌底與鐵墊板間設(shè)置橡膠墊板，通過搭配不同扣壓力的彈條及軌下調(diào)高墊板獲得不同的鋼軌縱向阻力。

WJ-7型扣件系統(tǒng)組成如圖2-3-7所示。圖2-3-7WJ-7型扣件系統(tǒng)組成

2.WJ-8型扣件系統(tǒng)

WJ-8型扣件系統(tǒng)由絕緣塊、橡膠墊板、彈條、軌距擋板、鐵墊板下彈性墊板、預(yù)埋套管、螺旋道釘、平墊圈、微調(diào)墊板、鐵墊板、鐵墊板下調(diào)高墊板等組成，其主要結(jié)構(gòu)特征如下。(1)鐵墊板上的擋肩與鋼軌之間設(shè)置絕緣塊，可以緩沖鋼軌對(duì)鐵墊板的沖擊，還可提高扣件的絕緣性能。(2)軌枕或軌道板設(shè)承軌槽擋肩，鋼軌傳來的橫向載荷通過鐵墊板和軌距擋板，最后傳至軌枕?yè)跫?，降低了橫向載荷對(duì)軌枕的作用。(3)通過不同規(guī)格尺寸的軌距擋板保持、調(diào)整軌距。WJ-8型扣件系統(tǒng)組成如圖2-3-8所示。圖2-3-8WJ-8型扣件系統(tǒng)組成

四、道岔

道岔是使列車從一股軌道進(jìn)入另一股軌道的線路設(shè)備，是軌道的重要組成部分。道岔是線路上的薄弱環(huán)節(jié)，是限制列車運(yùn)行速度的關(guān)鍵。

（一）高速鐵路道岔的特點(diǎn)

高速鐵路道岔要具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，保證列車運(yùn)行的平穩(wěn)安全及旅客乘坐的舒適。

1.道岔種類較為單一，以單開道岔為主。

2.道岔號(hào)碼較大，一般在18號(hào)以上。

3.轍叉普遍采用可動(dòng)心軌轍叉。

4.道岔適用于跨區(qū)間無縫線路。

5.電務(wù)轉(zhuǎn)換采用外鎖閉裝置。

6.軌下基礎(chǔ)采用混凝土長(zhǎng)岔枕，并與道床相匹配。

7.道岔要具有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于嚴(yán)寒地區(qū)的道岔要具有融雪裝置。

8.具有較高的制造、組裝、鋪設(shè)精度。

（二）高速鐵路道岔的結(jié)構(gòu)

1.轉(zhuǎn)轍部分

高速道岔采用與區(qū)間線路鋼軌材質(zhì)及斷面相同的類型。

（1）尖軌的平面形式采用曲線型尖軌，能獲得較好的側(cè)向運(yùn)行平順性和較高的過岔速度。

（2）高速道岔采用矮型特種斷面鋼軌，尖軌無需刨切基本軌軌底或抬高尖軌軌面標(biāo)高，既加強(qiáng)基本軌，又消除了水平不平順，還為彈性可彎尖軌提供了強(qiáng)度條件。

（3）尖軌尖端采用藏尖式結(jié)構(gòu)，使尖軌尖端最薄弱的部分受到基本軌的庇護(hù)，免除被車輪軋傷，并增強(qiáng)了豎向穩(wěn)定性。

（4）尖軌跟端采用彈性可彎式結(jié)構(gòu)，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、堅(jiān)固可靠、穩(wěn)定性好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

2.可動(dòng)心軌部分

可動(dòng)心軌主體結(jié)構(gòu)采用長(zhǎng)翼軌、鋼軌拼裝式可動(dòng)心軌轍叉結(jié)構(gòu)。

（1）可動(dòng)心軌轍叉采用鋼軌組合型，長(zhǎng)、短心軌采用60D40鋼軌制造，翼軌用軋制的特種斷面鋼軌（簡(jiǎn)稱TY軌）制造。

（2）可動(dòng)心軌轍叉?zhèn)染€設(shè)置防磨護(hù)軌。護(hù)軌為分開式，采用33kg/m槽型鋼制造，護(hù)軌高出基本軌頂面12mm，護(hù)軌基本軌內(nèi)側(cè)采用彈性?shī)A扣壓。

（3）心軌采用防跳間隔鐵、防跳卡鐵、防跳頂鐵結(jié)構(gòu)。高速鐵路可動(dòng)心軌道岔的結(jié)構(gòu)如圖2-3-10所示。圖2-3-10

可動(dòng)心軌道岔示意圖

五、軌道幾何尺寸

1.軌距

軌距為兩股鋼軌頭部頂面內(nèi)側(cè)向下16mm范圍內(nèi)兩作用邊之間的最小距離。因?yàn)殇撥変佋O(shè)在線路上是向內(nèi)傾斜的，車輪輪緣與鋼軌側(cè)面接觸點(diǎn)在鋼軌頂面下10～16mm之間，所以規(guī)定軌距測(cè)量部位在鋼軌頂面下16mm處（如圖2-3-11所示）。軌距分為直線軌距和曲線軌距。圖2-3-11軌距量取示意圖軌距分為標(biāo)準(zhǔn)軌距、寬軌距和窄軌距三種。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)軌距尺寸為1435mm，我國(guó)采用的是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)軌距。

2．軌向

軌向是指鋼軌頭部?jī)?nèi)側(cè)面沿鋼軌方向的橫向凹凸不平順，既直線上軌道是否直，曲線上軌道是否圓順。如果直線不直，曲線不圓順，勢(shì)必加劇車輛左右搖擺振動(dòng)，增加橫向水平推力，產(chǎn)生車輪、鋼軌的不正常磨耗，破壞軌距，對(duì)高速行車尤為不利。

為保證行車安全，必須定期檢測(cè)軌向并及時(shí)校正。直線軌向必須目視順直，用10m弦繩沿鋼軌頭部?jī)?nèi)側(cè)測(cè)量，軌向如圖2-3-12所示。圖2-3-12軌向

3．水平

在線路同一斷面處左、右兩股鋼軌頂面的高度差簡(jiǎn)稱“水平”。為使兩股鋼軌受力均勻，直線地段兩股鋼軌頂面應(yīng)保持在同一水平，但要求保持絕對(duì)同一水平則很不現(xiàn)實(shí)。因此直線地段的水平允許有一定的高差，其允許高差見表2-3-1。表2-3-1正線軌道靜態(tài)鋪設(shè)精度標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)項(xiàng)目容許偏差備注1軌距無砟軌道±1mm有砟軌道±2mm相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)軌距1435mm2軌向2mm弦長(zhǎng)10m3高低2mm弦長(zhǎng)10m4水平2mm不包含曲線、緩和曲線上的超高值

4．高低

軌道上一股鋼軌頂面縱向凹凸不平的現(xiàn)象叫做軌道前后高低，簡(jiǎn)稱“高低”。鋼軌頂面要目視平順，前后高低差用10m弦繩量最大矢度，高低如圖2-3-13所