高速铁路轨道技术基础

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1、高速铁路轨道石家庄铁道学院第一节高速铁路对轨道的基本要求1.1高平顺性高平顺性是高速铁路对轨道的最根本的要求，也是建设高速铁路的控制性条件。这是因为轨道不平顺是引起列车振动、轮轨动作用力增大的主要原因。因此，为保障高速行车的平稳、安全和舒适，必须严格控制轨道的平顺性。要达到高速铁路轨道高平顺性，必须满足以下条件：1．路基设计和施工必须满足路基的工后沉降小、不均匀沉降小，在动力作用下变形小、稳定性高等要求。高平顺性、高稳定性的路基是确保轨道高平顺性的前提条件。2．桥梁的动挠度等变形必须满足高平顺的要求。3．道床必须选用硬质、耐磨的道碴，并在铺枕前整平压实。近十多年来国外重载、

2、高速铁路均已采用。4．严格控制轨道的初始不平顺。欧洲时速200km/h以上轨道铺设精度标准如表4-1所示，日本新干线建设时的铺设精度标准如表4-2～表4-4所示。表4-1欧洲铁路时速200km以上轨道铺设精度标准不平顺种类瑞典国铁西德联邦铁路法国国铁西班牙铁路水平（mm）2234扭曲(三角坑)(mm)2—1‰(每3m测量基线)1.3‰高低(mm)22/5m33轨向(mm)2223轨距(mm)±2——±3表4-2日本新干线有碴轨道的铺设精度标准项目高低轨向水平轨距标准值(mm)3(10m弦正矢)3(10m弦正矢)2±2表4-3日本新干线无碴轨道的铺设精度标准项目高低轨向水平轨

3、距标准值(mm)2(10m弦正矢)2(10m弦正矢)1±1表4-4日本新干线道岔的铺设精度标准项目高低轨向水平轨距标准值(mm)3(10m弦正矢)2(10m弦正矢)2±1结合我国铁路的国情，京沪高速铁路轨道平顺度铺设精度标准如表4-5～表4-7所示。表4-5京沪高速铁路有碴轨道平顺度铺设精度标准项目高低轨向水平扭曲（2.5m）轨距幅值（mm）2222±2弦长（m）10表4-6京沪高速铁路无碴轨道平顺度铺设精度标准项目高低轨向水平轨距幅值（mm）221±1弦长（m）10表4-7京沪高速铁路道岔平顺度铺设精度标准项目高低轨向水平轨距幅值（mm）222±1弦长（m）102.高可靠

4、性，长寿命高可靠性主要是指轨道结构保持平顺性，维持线路正常运营的能力。高速列车荷载的特点主要在于高频冲击和振动，这种高频荷载容易造成扣件松动、轨下胶垫磨耗、混凝土轨枕承轨槽破损，特别是有碴轨道中道碴破碎、粉化，道床沉降和变形。长寿命，指的是轨道结构有较长的维修和大修周期。由于高速铁路的行车密度大，速度高，因此其维修工作量必须少，维修周期必须长，才能保证不中断行车，维持列车正常运行。1.3高稳定性采用跨区间无缝线路是提高轨道结构连续性、均匀性的重大举措。在跨区间无缝线路中，道岔的连续焊接会使道岔区基本轨产生附加的温度力，从而使结构、受力和变形更为复杂的道岔区成为高速铁路稳定性

5、的控制区；高速列车的高频冲击和振动会使轨道自身保持稳定的能力降低；而高速列车的蛇行和横向振动又会使作用到轨道上的横向荷载加大，增加轨道横向失稳（胀轨、跑道）的可能性。第二节有碴轨道结构2.1钢轨钢轨是轨道的主要结构之一。为保证列车高速运行的平顺性，线路下部基础、轨道上部结构以及各轨道部件，都要为钢轨的正常工作提供良好条件。而钢轨本身，其内在质量、材质性能、断面公差、平直程度等都是十分重要的特性。钢轨在技术上要能保证足够的强度、韧性、耐磨性、稳定性和平顺性，在经济上要能保证合理的大修周期，减少养护维修工作量。日本新干线钢轨介绍1无缝钢轨将长25米的钢轨焊接成1.2－1.5千米

6、的长钢轨，最长的达到60.4千米。为了防止热胀冷缩现象，采用了伸缩接头。日本新干线钢轨介绍同诸多关键技术一样，长钢轨并非日本人的原创。早在20世纪20年代，欧洲人便开始研究长钢轨技术了。日本从1927年起开始着手研究。铁路钢轨的类型和强度一般以每米长度的重量来表示。钢轨每米长度的重量越大，钢轨的强度越高。日本常用的钢轨是50kg/m和60kg/m钢轨。目前，新干线都采用60kg/m钢轨。日本新干线钢轨介绍2.钢轨重量钢轨类型应根据轨道振动、轮轨冲击、轮轨接触和钢轨纵向力的计算来确定。60kg/m钢轨的横向、垂向刚度是可满足高速列车动弯应力的强度需求的。日本新干线、法国TGV

7、和德国ICE高速铁路所采用的钢轨均为60kg/m钢轨。可见，京沪高速铁路选用60kg/m钢轨是适宜的。3．钢轨尺寸允许偏差及平直度要求高速铁路的轨道结构区别于普通线路的最重要的特点是对轨道不平顺的严格控制，体现在钢轨上则是对其表面尺寸质量、平直度、表面平整度和扭曲的严格要求。钢轨尺寸的精确和外形的平直是轨道平顺的基本保证之一。4.钢轨的化学成分高速铁路钢轨出现质量问题的主要形式是由于钢轨内部夹杂、缺陷所引起的疲劳折损。提高钢轨材质的纯净度是减少钢轨疲劳折损、提高钢轨的可靠性、延长其使用寿命的有力途径。钢轨的化学成分