轨道的结构
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发布时间：2022-04-20 09:35
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时间：2023-07-01 18:49
轨道一般由钢轨、轨枕、联结零件、道床以及道岔等组成。 常用碳素钢或中锰钢制造，其断面为工字形，用以承受机车车辆的车轮荷载，并将承受的荷载传给轨枕；同时为车轮的滚动提供连续、平顺的表面和引导车轮运行，这种轨道部件称为钢轨。在电气化铁路和自动闭塞信号线路上，钢轨还可兼作电路导体。钢轨的种类通常以每米钢轨的重量表示。中国铁路的钢轨有每米75、60、50、45、43公斤等种类。在使用英制单位的国家钢轨有码132、112、90磅等种类。不同种类的钢轨适用于不同的铁路线路，主要是依据线路上运行的机车车辆的轴重、行车速度、线路运输量等选用，如轻型铁路可采用每米重量较小的钢轨，有的轻型铁路采用每米仅10余公斤的钢轨；重型铁路可采用每米重量较大的钢轨，美国宾夕法尼亚铁路采用每码155磅的钢轨。
工字形钢轨主要由上部的“轨头”和下部的“轨底”，以及连接轨头和轨底的“轨腰”组成。钢轨断面的设计，除考虑它的抗弯能力、轨头的抗压和耐磨能力、轨底的支承面积以及抗倾倒能力等强度和稳定性因素外，还须考虑经济合理性和轧制技术可行性等因素。中国铁路各型钢轨的主要尺寸如表1 。 轨道
各国铁路钢轨的标准长度是不同的。如美国钢轨标准长度为11.9米（39英尺）;联邦德国为45米或60米;中国为12.5米和25米。另外，钢轨还有缩短轨，比标准长度缩短40、80、120、160毫米等数种，主要用于铺设曲线线路轨道。
钢轨必须具有足够的强度、韧性和耐磨性能。如果钢轨发生断裂和破损，将危及行车安全。钢轨的断裂和破损多数发生于有缺陷的轨头、轨头与轨腰连接处以及螺栓孔周围等处。钢轨断裂处一般有疲劳源，断裂呈脆性状态。钢轨生产时如有未切净的残余缩孔或有害偏析，使用时也可能造成轨腰劈裂。 铺设在道床和钢轨之间，用以承受从钢轨传来的力和振动，并传给道床；同时用以保持钢轨轨距和方向，这种轨道部件称为轨枕。轨枕除将钢轨传来的力振动传给道床外，它本身也能吸收部分振动能。每公里铁路线路上铺设的轨枕数，是根据线路上的机车车辆运行速度和运输量等因素确定的。机车车辆运行速度高和运输量大的线路铺设轨枕数多。中国铁路在直线线路上每公里一般铺设轨枕1840、1760和1600根。轨枕按材料性质分为木枕、混凝土枕和钢枕三种。①木枕，又称枕木。世界各国铁路用木枕铺设的轨道约占轨道总长的70%。木枕的优点是弹性好，易于铺设，与钢轨的联结比较简单，绝缘性能好；缺点是使用寿命短（如易腐朽、易机械磨损及劈裂）。
制作木枕的木材必须坚韧而有弹性，常用山毛榉、橡木、松木等木材制作。木枕经防腐处理后称为油枕，可延长其使用寿命。木枕尺寸因木材种类、产量以及所承受荷载不同而不同。中国铁路木枕大多数是用松木制作，干线上的木枕长2.5米、横截面为矩形,截面的底宽为22厘米、高为16厘米。
②混凝土枕，又称砼枕。第二次世界大战以后，混凝土枕开始大量采用，它的优点是稳定性好，使用寿命长，养护维修费省；缺点是重量大、弹性及绝缘性能差，在轨底部分须设缓冲绝缘垫层等。
混凝土枕的主要类型有整体式预应力钢弦混凝土枕、整体式预应力高强度钢筋混凝土枕和钢杆式混凝土枕等。中国自1958年以来，主要推广使用前两种类型。
③钢枕。优点是抗腐菌侵蚀，抗白蚁和虫蛀；缺点是易受化学性腐蚀，不绝缘，维修费用高。钢枕仅在联邦德国和瑞士的一些铁路上，以及地处热带的一些铁路上应用，我国前在部分线路也有应用。 分中间联结零件和接头联结零件两种。
①中间联结零件:钢轨与轨枕的扣件,包括普通道钉、螺纹道钉、刚性或弹性扣铁、垫板、垫层、防爬器及轨距杆等。中间联结零件具有足够的强度和耐久性，并具有一定的弹性，能保持钢轨和轨枕的可靠联接和相对固定的位置，并能减缓线路残余变形积累速度。中间联结零件本身应构造简单，以便于装配、卸除和调整轨道的轨距及水平等。木枕和钢轨的联结一般采用普通道钉，木枕和钢轨间的铁垫板，也用普通道钉固定，它安装方便，应用广泛。欧洲铁路有的采用刚性扣铁的分开式扣件联结木枕和钢轨，其优点是扣压力强，能有效防止钢轨纵横向位移；缺点是零件多，用钢量大。也有采用弹条式扣件的，扣压力较强,装卸较方便。采用混凝土的轨枕的轨道,轨枕和钢轨间须设置弹性垫层以减少冲击力，其联结零件有扣板、弹片及弹条等，用螺栓联结。钢枕在顶面上支承钢轨部分的两侧，各留有螺栓孔，将螺栓插入孔内固定在钢枕上，再在螺栓上部装上扣铁扣住钢轨，从而实现钢枕和钢轨的牢固联结。
列车车轮滚动和纵向滑动，以及列车制动等产生的纵向力，能使整个轨道或钢轨纵向移动。为了防止轨道或钢轨的纵向移动,除了利用扣件能产生纵向阻力外,还需装设防爬器，以增加扣件的纵向阻力。防爬器有弹簧式及穿梢式等形式。轨距杆是装设在铁路曲线区段，用以保持轨距的零件。
②接头联结零件：联结两根钢轨的零件，主要有夹板、螺栓和弹簧垫圈。夹板又称鱼尾板，因最早设计制作的夹板截面形状如鱼尾而得名。板上一般有4个或6个螺栓孔。螺栓用以联结夹板和钢轨，螺栓拧紧后，可把两个轨端夹紧，使接头处钢轨能承受车轮的作用力。弹簧垫圈是用于增加螺栓帽和螺栓螺纹间的压力，防止螺栓帽因列车通过时引起的振动而松退的零件。 用碎石、卵石或砂等道碴材料组成的轨道基础，用以将轨枕的荷载均匀地传布到路基上，以及防止轨枕的纵向和横向移动；同时，为轨道提供良好的排水、通风条件，以保持轨道干燥，使轨道具有足够的弹性。
道床材料一般用坚韧的玄武岩或花岗岩碎石，有的也用石灰岩碎石，但不如前二者好。碎石有不同的形状和大小，才能互相挤紧，防止松动。中国铁路道床所用碎石粒径有三种规格：20～70毫米的用于新建道床和道床的大修及维修；15～40毫米的用于道床维修;3～20毫米的用于道床垫碴起道。道床材料也常用规定级配的筛选卵石、天然卵石、矿碴或砂子等，但这些材料修筑的道床质量较差。粗砂、中砂一般仅作垫床之用。垫床一般只在繁忙干线的碎石道床和路基面之间铺设。
道床的厚度和宽度是根据铁路等级确定的，中国铁路规定道床厚度为25～50厘米。道床可以是单层的或双层的，铁路正线上一般采用双层道床，下面的一层称做垫层,可以防止翻浆冒泥,其厚度一般不小于20厘米。不易风化的砂石路基，可以不铺垫层。道床顶面的宽度决定于轨枕长度。中国铁路在使用混凝土轨枕的线路上规定道床宽度为3.1米。碎石道床的边坡为1:1.75。
20世纪60年代以来，用沥青砂浆灌注在普通道床里把道碴固结起来,或用沥青混凝土压实层作道床底部,再用沥青胶砂作为调整层的沥青道床，逐渐在一些运输繁忙的铁路线上试用。由于这种道床有利于提高道床的承载能力和线路稳定性，并有利于道床防水和防脏，减少了线路维修工作量，而受到各国铁路的重视。 连接两股相邻轨道的专用设备，主要由转辙器、辙叉和连接轨道组成。道岔的作用是为机车车辆由一股轨道转入另一股轨道提供通道。
