新型軌道結構

新型軌道結構，是對傳統軌道結構的某一組成部分或其整體進行重大改進或根本性改革的軌道結構，以適應高速、重載、大運量、高密度鐵路運輸的需要，並達到改善輪軌相互作用及軌道各部分應力應變分布狀態，延長設備使用壽命，推遲養護維修周期諸目的。

基本介紹

• 中文名：新型軌道結構
• 對象：高速、重載、大運量
• 軌下基礎：新型道床
• 改進：保留了傳統的道碴道床

介紹

對傳統軌道結構的某一組成部分或其整體進行重大改進或根本性改革的軌道結構，以適應高速、重載、大運量、高密度鐵路運輸的需要，並達到改善輪軌相互作用及軌道各部分應力應變分布狀態，延長設備使用壽命，推遲養護維修周期諸目的。

鋼軌是軌道結構直接與機車車輛接觸的部分。多少年來，鋼軌除重量隨著機車車輛軸重及行車速度的提高而有所增加外，沒有什麼重大的改進和根本性的改革。鋼軌接頭仍然是軌道結構的薄弱環節。世界各國正在努力設法儘可能地減少或根本消滅目前依然存在的鋼軌接頭。中國從1957年開始試鋪焊接長鋼軌軌道，即無縫線路，到1984年鋪設里程已近1萬公里。

軌道結構中鋼軌以下的部分稱軌下基礎。70年代，世界各國出現了各種不同類型的新型軌下基礎。主要有：①新型軌下受力部件(簡稱軌下部件)；②新型道床；③綜合採用新型軌下部件和新型道床。

改進

受力部件改進

軌下基礎保留了傳統的道碴道床，而將傳統的橫向軌枕改變為特殊形狀的新型軌下部件。例如，荷蘭鐵路曾試鋪過“之”字形組合混凝土軌枕，以提高軌道的橫向穩定性；奧地利工程師曾提出過平面上成雙十字形的帶翼軌枕，以改善鋼軌的受彎條件和道床的支承條件；法國鐵路曾試鋪過縱向混凝土軌枕等。

中國從1966年起開始較大量地在繁忙幹線和其他一些線路上試鋪了一種寬混凝土軌枕（見彩圖）。寬混凝土軌枕的長度與普通軌枕相同，但寬度約為後者的一倍。其作用是擴大軌枕在道床上的支承面積，減少軌道的總下沉量，並能使列車通過時的道床振動加速度有所下降，從而大大地提高了軌道的承載能力及其穩定性。寬軌枕軌道能保持道床的整潔和排水暢通，道碴清篩工作量較小,清篩周期較長;鋪設於運輸繁忙的線路，能有效地延長軌道的養護維修周期。在長隧道內鋪設寬軌枕軌道，可以極大改善養路工人的工作條件。在大型客貨站場及運煤線路上鋪設這種軌道，也取得非常良好的效果。為充分發揮寬軌枕軌道的優勢，常和焊接長鋼軌配合使用，並採用質地良好的彈性扣件和彈性墊層。到1983年止,中國已在全國範圍內鋪設了近300公里的寬混凝土軌枕軌道。 新型軌道結構

在蘇聯，對傳統軌道上軌枕所作的改進，主要有如下兩種：一是使用寬2.6米,長6.24米,厚0.30米的4型鋼筋混凝土軌枕板，二是使用縱、橫軌枕組成的寬2.71米，長 6.24米的8型鋼筋混凝土框架軌枕。兩者均鋪設在經過平整壓實的碎石道床上。後者的優點是重量較輕，便於調整軌距及起道搗固；缺點是不能有效地保護道床不受污染。仍需進行一定的清篩工作。

軌道床改進

傳統軌道道床的改進，是人們研究得最少的領域之一。傳統道床常用碎石作成,呈散粒狀態,是一種極不穩定的結構。在行車的反覆荷載作用下，產生殘餘下沉，通過一定運量後就會出現病害，必須加以整修，而隨著運量及行車密度的增加，列車正常運行和軌道養護維修之間的矛盾將日益尖銳。到70年代，對道碴道床的重大改進主要有兩種方案。一是將碎石道床更換成整體結構，二是保留碎石道床，在其間灌入瀝青材料將它連成整體。前者稱整體道床，後者稱瀝青道床。

整體道床 　常用於隧道內部。在隧道基底上直接澆築混凝土，以取代傳統的碎石道床。結構形式有預埋混凝土短枕式、預埋短木枕式及整體澆築式等三種，以第一種最常見。中國從1958年開始試鋪、1965年起大量推廣,到1983年已修建隧道整體道床近300公里。隧道整體道床主要由混凝土道床、隧道底部填充(隧道設仰拱時)、鋼筋混凝土短枕、排水溝、人行道及其他附屬設施組成。根據對排水要求的不同，分中心水溝式及兩側水溝式。在整體道床的全長上，隨需要設定伸縮縫。其與兩端碎石道床連線處,應按規定設定道床彈性漸變的過渡段,以減少機車車輛進出整體道床時的猝然衝擊。整體道床堅固耐久，外觀整潔，基本上能達到少維修的目的，但必須正確處理好隧道水文地質條件與設計施工之間的關係。缺點是造價高昂，且要求較高的施工精度和特殊的施工方法，在運營過程中一旦出現病害，整治非常困難。

瀝青道床 　套用瀝青作鐵路道床材料的嘗試，20年代即已在美國開始，以後法國、瑞士、聯邦德國和蘇聯也進行過類似的試驗，並取得一定的成果。日本從1960年開始進行瀝青道床的試鋪，70年代已在全國範圍內推廣。中國從1967年起開始試鋪，試驗研究工作正在全國十多個試驗段上進行。瀝青道床可用瀝青混合料加熱施工，也可用乳化瀝青水泥砂漿、乳化瀝青砂漿或稀釋瀝青不加熱施工。瀝青材料的灌入深度可僅達碎石道床的表面層，也可深入碎石道床的全部。瀝青道床一般需要在其頂面設定由水泥瀝青砂漿作成的調整層，以消除由於施工不當或軌枕厚度不一而發生的高低誤差，並起一定的緩衝作用。瀝青道床能增加線路強度，延緩軌道下沉，使道床穩定性有很大提高，從而大大減少線路維修工作量；在舊線上施工，能在不中斷行車的條件下進行。缺點是對瀝青材料的性能要求比較高，並必須配合使用能大幅度調整軌距及軌面高低的扣件，以適應改道及起道的需要。

套用

新型軌下部件和新型道床的綜合採用

日本在高速鐵路上鋪設的混凝土板式軌道，是一種既採用新型軌下部件，又採用新型道床的新型軌下基礎。它們不僅可以鋪設在隧道內或高架橋上（稱A型板式軌道）,也可以鋪設在一般的土質路基上(稱 RA型板式軌道)。A型板式軌道用預製的鋼筋混凝土板支承鋼軌。板的長度為 4～10米,通常為5米，寬2.34米，厚0.20米。在板和基底上澆築的混凝土基礎之間，設定可調整的緩衝墊層。緩衝墊層厚50毫米，為乳化瀝青、水、細砂、鋁粉末及早強水泥等以一定的配合比配製而成的水泥瀝青砂漿。摻用鋁粉末的目的是為了使砂漿起膨脹作用，保證板與水泥瀝青砂漿間的密切貼合而不留空隙。板上有預先準備好的供連結鋼軌用的預埋螺栓。列車運行時產生的縱向力和橫向力，依靠板底面上的摩擦力和設定在混凝土基礎上的限位圓柱承擔。RA型板式軌道的板寬和板厚與 A型相同，但寬度減小為1.15米，以適應土質路基可能發生的不均勻下沉。重要的是，板須鋪設在路基面上的瀝青混凝土上，兩者之間設水泥瀝青砂漿緩衝墊層。瀝青混凝土分上下兩層。上層為厚60毫米的瀝青混凝土，下層為厚90毫米由不同碎石顆粒組成的瀝青穩定處理層，均按規定的標準方法施工。板式軌道是從混凝土整體道床的基礎上發展起來的，既保持了它的全部優點，又改進了其中的某些固有缺陷。板在工廠預製，能滿足一定的精度要求，運輸、鋪設及組裝均可用機械化方法施工，從而避免了整體道床工程費用高，施工進度慢，因基底變形而引起的軌道病害的整治非常困難，以及混凝土短枕和混凝土道床之間經常出現裂縫等缺陷。板式軌道和整體道床及瀝青道床一樣，需配合使用能較大幅度調整軌距及軌面高低的扣件，以適應養護工作的需要。

聚氨酯固化道床技術

聚氨酯固化道床是在已經達到穩定的新鋪碎石道床內灌注由異氰酸酯和多元醇原材料以及各種配合劑混合液體，使其沿著碎石道床內的空隙滲入道床內部，在道床內空隙中完成發泡、膨脹、凝固等系列聚合過程，使泡沫狀聚氨酯彈性材料擠滿碎石道砟之間的空隙，並牢固粘結碎石道砟顆粒，形成彈性固結整體道床結構。

聚氨酯固化道床是介於傳統碎石道床和無砟軌道整體混凝土道床之間的一種新型道床結構。它具有足夠的強度和穩定性，併兼有混凝土整體道床殘餘累積變形緩慢和散粒體碎石道床彈性好、可維修性好的優點，減少養護維修工作量，同時固結彈性泡沫材料具有良好的阻尼性能，使聚氨酯固化道床具備了與有砟軌道相當的減振隔振功能，是一種極有開發前景的新型軌道結構形式，可在需要的特定區間鋪設。