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1、 第3章轨道 教学目标 1 掌握城市轨道交通轨道的概念 2 能说出轨道结构的构成要素和其所起的作用 3 能有效地辨别轨道的不同部件 3 1轨道概念及构成 轨道的概念轨道是城市轨道交通系统的重要组成部分 轨道是作为一个整体结构 铺设在路基之上 直接承受列车车辆及其荷载的巨大压力 对列车运行起着导向作用的一组设备 3 1轨道概念及构成 二 城市轨道交通轨道的组成 1 轨道是城市轨道交通运营设备的基础 它直接承受列车荷载 并引导列车运行 在列车运行的动力作用下 它的各个组成部分必须具有足够的强度和稳定性 承受来自于列车的纵向和横向的位移推力 保证列车按照规定的速度 方向及不间断地运行 2 同时轨道还
2、需具有耐久性及适量的弹性 以确保列车安全 平稳 快速运行和乘客舒适 3 城市轨道交通均采用电力牵引 故要求轨道结构具有良好的绝缘性以减少杂散电流 4 根据环境保护对沿线不同地段的减振 降噪要求 轨道应采用相应的减振轨道结构 5 从形式上看 全线轨道结构宜统一形式 采用统一的零部件 并要求外观整齐 维修工作量少且方便 轨道结构和性能要求 6 从技术角度出发 轨道结构应采用成熟 先进的技术和施工工艺 7 轨距设计要求 直线地段轨距采用标准轨距1435厘米 曲线地段轨距应按规定加宽 8 水平位置设计要求 直线地段两股钢轨的顶面应保持同一水平 其误差按 铁路技术管理规程 规定正线不得大于4厘米 曲线地
3、段为保证行车安全和乘客舒适 曲线外轨须按规定设置超高 9 平面曲线设计要求 为使列车能平稳地由直线进入圆曲线或由圆曲线转入直线 应在直线和圆曲线之间按规定设置缓和曲线 以适应逐步加宽轨距和设置超高的需要 轨道结构和性能要求 钢轨是指两条直线形呈平行分布 安装在轨枕或路基之上的由钢铁材料制成的金属构筑物 钢轨断面形状为 工 字形 由轨头 轨腰 轨底三大部份组成 这个形状 受力好 省材料 具有最佳抗弯性能 钢轨断面结构图 1 钢轨 1 钢轨 要求 一般钢轨应具有足够的承载能力 抗弯强度 断裂韧性及稳定性 耐磨性和耐腐蚀性 1 钢轨 1 钢轨 2 钢轨的分类 1 从钢轨的断面形状上分1 槽形钢轨 2
4、 双头钢轨 3 平底钢轨 图 3钢轨断面形状图 1 钢轨 2 从钢轨的质量和强度上分按钢轨的质量和强度不同 城市轨道交通所使用的钢轨有如下四种 钢轨的强度以kg m表示 数值越大表明其所能承受的重量亦越大 43kg m 50kg m 60kg m和75kg m共四种 1 钢轨 3 钢轨的连接安装 1 传统的连接安装法传统的连接安装法是把20m左右一节的钢轨固定在轨枕之上 各节钢轨之间的接头 称为钢轨接头 亦称接缝 通常使用鱼尾板和螺栓接合 见图 4 1 钢轨 鱼尾板螺栓 1 钢轨 图 4钢轨接头图 中间联接零件 1 钢轨 图 5伸缩接头 2 较新的连接安装法该法是持续焊接钢轨 使原本一节一节的
5、钢轨经焊接后成为无缝钢轨或长钢轨 1 钢轨 1 钢轨 功能 直接承受列车载荷并将其传递到扣件 轨枕 道床至结构底板 例如路基或桥梁 中 依靠钢轨头部内侧与车辆轮缘的相互作用 引导列车前进 变形 在列车动载荷作用下 钢轨产生弹性挠曲和横向弹性变形 4 钢轨的功用 1 防脱护轨当列车以高速转弯时 外弯一面的轮缘受着极大的压力 为防止轮缘负荷过重 在内弯的轨条处会装设一段钢轨 使另一边的轮缘分担列车转向时所产生的离心力 而通常这附加的轨条会比正常的轨条高些 以加强保护 见图 6 图 6防脱护轨 1 钢轨 图 7桥上护轨 2 桥上护轨在钢轨两侧分别装设两段钢轨 以防止列车在桥上或高地出轨时继续向外冲
6、见图 7 1 钢轨 图 8道岔护轨 3 道岔护轨在道岔区防止车轮在岔心处进错路线而安装的护轨 见图 8 1 钢轨 5 钢轨的损伤与维修养护 1 钢轨折断钢轨折断是指钢轨全截面至少断成两部分 或裂缝已经贯通整个轨头截面或轨底截面 或钢轨顶面上有较大的掉块 2 钢轨裂纹钢轨裂纹是指除钢轨折断之外 钢轨部分材料发生分离 形成裂纹 3 钢轨磨耗钢轨磨耗是指小半径曲线上钢轨的侧面磨耗和波浪磨耗 4 其他损伤其他损伤如钢轨接触疲劳伤损 钢轨纵向疲劳裂纹而导致剥离及轨头因内部存在微小裂纹或缺陷而导致的内部损伤 轨腰螺栓孔裂纹等 1 钢轨 1 轨枕的概念轨枕是轨道的基础部件 它是承垫于钢轨之下 将钢轨所承受的
7、重量压力 平均传递到道床上 同时又能有效地保持钢轨轨距和方向几何形位的轨道部件 如图3 9 图 9轨枕 2 轨枕 2 轨枕 钢轨接头 在两根定长钢轨之间用夹板连接 这种夹板称为钢轨接头 在无缝线路的缓冲区 轨道电路的绝缘区 有道岔的线路区段中 2 轨枕 功能 支承钢轨 保持轨距和方向 将钢轨对它的各向压力传递到道床上 使用扣件把轨枕和钢轨连在一起形成 轨道框架 增加了轨道结构的横向刚度 图 10钢筋混凝土轨枕 2 轨枕的种类 1 轨枕按制造材料分为四种1 木枕 2 钢筋混凝土轨枕 3 钢枕 4 塑料轨枕 2 轨枕 木枕 优点弹性好重量轻易加工绝缘性好 缺点易腐蚀 磨损重量轻弹性不一致资源缺乏
8、木枕轨道 钢筋混凝土枕 特点 稳定性好 使用寿命长 能提供较大阻力 质量较大 不利于运输与铺设 弹性较差 钢筋混凝土枕 钢枕 2 轨枕按构造的种类分为三类1 横向与纵向轨枕 2 短轨与长轨枕 3 宽轨枕 图 11横向与纵向轨枕 2 轨枕 图 12短轨枕与长轨枕 2 轨枕 钢轨枕塑料轨枕 2 轨枕 图 13宽轨枕 2 轨枕 3 轨枕按铺设位置分为三种轨枕按铺设位置不同分为普通轨枕 道岔区岔枕和桥枕三种 1 普通轨枕 2 道岔区的岔枕 3 桥枕 图 14岔枕 2 轨枕 图 15桥枕 2 轨枕 1 扣件的概念与构成扣件是用于联结钢轨与轨枕的零件 扣件的构成 扣件由钢轨扣压件和轨下垫层两部分组成 主要
9、包括 1 弹性扣件 用来把钢轨紧扣在枕木上 2 承托物 作用是把扣件固定于枕木上 3 弹性垫板 使钢轨与枕木之间互相绝缘 避免钢轨漏电 并且能够增加轨道弹性 如图3 16 3 扣件 图 16扣件构成图 3 扣件 3 扣件的种类 1 按其结构不同为可分为弹条式扣件 扣板式扣件和弹片式扣件 图 17弹条式扣件结构 3 扣件 图 18扣板式扣件结构 3 扣件 图 19弹片式扣件结构 3 扣件 2 按扣件本身弹性分可分为刚性扣件和弹性扣件 3 按轨枕有无挡肩分可分为有挡肩扣件和无挡肩扣件 4 其他除上述种类外 还有其他类型的特殊扣件 如专门用于轨距和水平调整量较大的调高扣件及用于板式轨道或整体道床等新
10、型轨上的特殊扣件等 3 扣件 3 扣件 作用 固定钢轨正确位置 阻止钢轨的横向和纵向位移 防止钢轨倾翻 提供适量弹性 将钢轨所受的力传递给轨枕 木枕用扣件和道钉 弹簧扣件与钢轨 钢轨 扣件 道床和轨枕 道床是指路基 桥梁或隧道等下部结构之上 钢轨 轨枕之下的碎石 卵石层或混凝土层 它是钢轨或轨道框架的基础 4道床 道床的主要作用是支承轨枕 把来自轨枕上部的巨大荷载 均匀地分布到路基面上 大大减少了路基的变形 道床依靠本身和轨枕间的摩擦 起到固定轨枕的位置 阻止轨枕纵向或横向的移动 4道床 道床断面图 4道床 分为碎石道床和整体道床 整体道床多用于地铁和轻轨系统区间隧道内 整体道床的优点 道床整
11、体性好 坚固稳定 耐久 轨道建筑高度小 可减少区间隧道净空 节省投资 轨道维修量少 适合地铁和轻轨系统运行时间长 维修时间短的特点 整体道床主要有 无枕道床 短枕道床 长枕道床 浮置板道床 整体弹性道床 5道岔 轨道交通列车车辆由一条线路转向或越过另一条线路时的设备 地铁与轻轨线路上常用的是普通单开道岔 占全部道岔总数的95 以上 正线道岔用于设有渡线和折返线的车站 通过设置道岔来实现车辆的转线 车场线道岔设在停车场 车辆段内通过道岔与走行线连接 普通单开道岔 普通单开道岔 3 道岔的组合形式与种类 1 道岔组合的基本形式道岔组合的基本形式有三种 即线路的连接 交叉 连接与交叉的组合 2 常用
12、道岔的种类1 单开道岔 单开道岔 5道岔 2 双开道岔 5道岔 3 三开道岔 5道岔 4 交分道岔 5道岔 5 交叉渡线 5道岔 6 菱形交叉 5道岔 4 道岔的扳动方式 1 电动扳动电动扳动是依靠电动机的动力来推动转辙拉杆 从而扳动尖轨的扳动方式 2 手动扳动手动扳动是利用人力借杠杆去扳动尖轨的扳动方式 5道岔 5 道岔的代号道岔各有其代号 比如9号道岔 12号道岔 18号道岔等等 这个代号可不是随便排列的 它实际上代表了辙叉角 的余切值 也就是辙叉心部分直角三角形两条直角边FE和AE的比值 即N ctg FE AE N就是道岔号 FE是辙叉跟端长 AE是辙叉跟端支距 5道岔 6 其他附属设
13、备 设置在尽头线末端 用于阻止由于操作不当轨道交通车辆冲出尽头线或撞坏其它构筑物 有磁力式 液压式和滑动式车挡等 1 车档 6 其他附属设备 线路标志 是用来表示线路状态和位置的一种标志性设施 信号标志 是指导列车操作人员的一种标志 2 标志 钢轨 枕木 接头和扣件 独轨铁路是一种把单轨铺设在高架桥上的新型铁路 分类 一类是较为常见的是跨座式独轨铁路 车辆跨座在轨道梁上行驶 车体两旁盖过路轨 另一类悬挂式独轨铁路 悬挂式是车辆悬挂在轨道梁下方行驶 7 独轨 2 跨座式独轨铁路的轨道结构1 跨座式独轨铁路的轨道通常为支柱上端的预应力钢筋混凝土轨道梁 其上铺设钢轨 车轮自车厢的下部支承于钢轨上 2 跨座式轨道道岔是由一定长度的道岔梁组成 7 独轨 3 悬挂式独轨铁路的轨道结构1 悬挂式独轨铁路的轨道梁 由一定跨距的钢支柱或钢筋混凝土支柱架在空中 车辆悬挂在轨道梁下运行 2 悬挂式独轨的车辆有对称式和非对称式两种 7 独轨
