无碴轨道的设计、类型、轨道稳定性和系统比较 译自： Ballastless Track: Design, Types, Track Stability, Maintenance and System Comparison, RTR 3-4(2000) 无碴轨道正在成为传统有碴轨道的真实替换，特别在高速线。如同其名字所暗示，道碴 由混凝土或沥青制作的基层所代替。 无碴轨道保证具有极好的走行舒适度和很好耐久性的基 础准线，轨道和车辆的磨耗和伤损甚小。德铁路网目前有360 km的一般轨道和80组道岔没 有铺设在道碴上。德国目前出现总数达16种无碴轨道，其中11种是新出现的，目前仍在进 行运营试验。最新的发展是简化工程从而比“雷达”设计降低造价。雷达设计涉及技术上复 杂的生产过程，其第一次研发在30年前。这些新设计有些有轨枕，轨枕不必埋置于基层中 而是简单地放置在基层的顶部。 而其他则没有完全从有碴轨道继承来的轨枕， 钢轨直接扣紧 在混凝土的基层上。另一方面，在带轨枕的系统中，采用降低高度的轨枕（带连杆）有令人 鼓舞前景，短轨枕中的钢筋网能被结合到回填混凝土中。 1 前言 用具有更好轨道基础稳定性的材料代替轨道和道岔下道碴的努力已走了很长的路程， 事 实上 20 世纪 20 年代初便已开始。 但在那些日子， 道床上部结构在荷载和速度方面满足基本 要求而且更经济， 因而大多数寻找有碴轨道替代物的努力仍停留在试验阶段。 在有碴轨道中 创造个别世界记录的事实（如德铁的 406 km/h 以后由法铁超出 514 km/h）并不能掩盖这样 的限制。当日本于 60 年代70 年代在东京大阪间推出第一条新干线时，开始也采用有碴 轨道。 但是由于有碴轨道需要极高的维修费用， 他们很快得出结论并且现在普遍转向无碴轨 道。欧洲人没有跟日本人学，各种铁路机构做了无碴轨道短区段的试验。作为工程练习是成 功的，但高的支出和普遍的沉默妨碍无碴轨道作为新的革新的起飞，使之不能普遍采用。当 1991 年德铁高速运输的年代开始时，只有在新建的汉诺威乌兹堡线的三座隧道（森格贝 格、穆尔贝格和爱恩摩尔贝格）和在曼海姆斯图加特新线的一座隧道（马克斯腾）铺设了 无碴轨道。这意味着，在德国全部高速线一共只有 19.7 km 的无碴轨道。随后于 1993 年和 1994 在经改造的“德国统一”线柏林汉堡和柏林哈尔勒线以及乌兹堡阿沙分堡新线 （称为 Nantenbacher Kurve）也铺设了无碴轨道。 就在几年前， 在新的高速线的道碴明显显示磨耗的迹象， 在古亭根和福尔达间重载运输 区段的桥梁上最糟糕，道碴被粉碎，呈现白色的污迹。只在此后，无碴轨道的批评者们才开 始对无碴轨道作更多的肯定。 由于德铁负责线路的委员会成员的努力， 最后一分钟改变了柏 林汉诺威的计划。而最初的计划也是用道碴，基础设施也已为有碴轨道作好准备。最终的 结果是，约 190 km 的线路，包括 30 组道岔，采用无碴轨道。这一新线已于 1998 年投入使 用。对于科隆莱茵/梅恩新联络线已计划普遍使用。头一段约 20 km（在法兰克福机场新 ICE 站内和附近）于 1999 年 5 月投入使用。写本文时，德铁路网现有 360 km 的无碴轨道， 包括 80 组道岔。 2 定义和基本工程原则 无碴轨道 （有时也称板式轨道或刚性轨道） 是铺设在提供比道碴更耐久的轨道基础稳定 性的材料通常为混凝土或沥青上。 目前轮轨系统必须在其轨道上有一定程度的弹性， 而道 碴本身通常能提供或多或少所有需要的弹性。 对于无碴轨道， 弹性垫放入使钢轨安装就位的 支承组件中。 这些弹性垫的弹性范围为 22.52.5 kN/mm。 该弹性范围使在 200 kN 静轴载作用下 小动属这 就意明显3 无轨道 供分 发的 EBA 将首 将颁普通无碴-ORT下钢轨产生的 动态力。 理想的无碴 这种例子。 修 意味刚度随着 德铁在土方 显的区别。 无碴轨道设计大多数无碴 道同有碴轨道 分散支承的设 的无碴轨道新 A 由评价实验 首先获得有限 颁发最终的批有轨埋置式 通轨道的 碴轨道设计 -RHEDA TEC -ZBLIN 的下沉量为 1.碴轨道应修建 建在土方工程 着通过以下顺 方工程上的无防冻 土质计 碴轨道设计由 道的实践一样 设计中，大部分 新设计在纳入 验室的报告着 限的运营试验 批准令。 分轨枕 叠置普通轨道的 无碴轨道设计-AT-BT.5 mm。这有建在零沉降或 程上的无碴轨 顺序几层的深 无碴轨道设计新线冻层 质路基 120 60 M施工单位开 样，继续采用分 分也采用横向 入德国路网之 着手（包括对 验的批准，运分散支承 置式 普通轨道计 无碴轨TD TD 有助于每个支至少最小沉降 轨道需要在其 度而减小（图 规范要求如下表 1线（NBS）MN/m2 MN/m2 发，企业对它 分散支承的原 向轨枕，即传 前，必须获得 对大型试验设 营试验通常为无轨枕 预制式 道的 的 轨道设计 道设计 -FRANE-PLATES 支承分担作用降的地带。 作 其下有一个无 图 1） 。 下表的变形模改造线（AB100 MN/m2 45 MN/m2它们拥有产权 原则。迄今只 传统有碴轨道 得德国铁路技 施的连续激振 为 5 年。如整体普通轨道的 无碴轨道设计ES -HO用于其邻近支作为一般的规 无冻涨的最小模量（Erz） ，BS）权（图 2） 。 只有很少采用 道通常的解决 技术检查团 振试验） ，如 如果运营试验连埋入轨 体式 普通轨计 无碴轨-RASENGLEICHTIEF 图 1 无碴 各种层钢轨，混凝土水凝性防冻层路基 支承的荷载，规则， 桥梁和 小沉降的基础新线和改造除少数外， 用连续支承。 决方案。任何 （EBA）的批 如果获得通过 验也获成功，连续支承 楔入轨轨道的 普通轨道设计 无IS -ED（INFUNDO碴轨道不同类 （顶层） 钢轨支承 基层（CBL）或胶结支承层（FPL） 并减隧道 础。 这造线有这些 在提 新开 批准。 过，它 EBA轨 通轨道无碴轨ILON O） 类型（底部）或沥青基层（ABHBS） 的BL）-SAARGUMMI -BERLIN -GETRAC -FFC -HEITKAMP -SATO -BES -SBV -WALTER -BTE-BWG -BTE-HILT 道岔区的 道岔区的 道岔区的 无碴轨道设计 无碴轨道设计 无碴轨道设计 - BWG/WBG T 形截面钢枕 Heilit+Woerner -RHEDA 道岔用 GETRAC （BWG/WBG） 系统 W&F 图 2 无碴轨道各种设计 目前铺设于德铁路网各种无碴轨道设计中，EBA 批准的方案如下： 五种已获批准。它们是：Rheda(雷达)、Zblin(旭普林)、ATD、Getrac(格塔克)和 berlin(柏林)。 十一种获得临时批准作运营试验，它们是：BTD，SATO-FFY 和 FFBS，WALTER， Rasengleis, Heitkamp, Hochtief/Schreck-Mevies， FFC， BES， BTE 和 Bgl（博 格） 。 目前使用最广泛的钢轨扣件为 300 型（图 3） ，尽管其他形式的扣件也可能和已经在采 用，如 336 型（图 4） 、ERL/BWG 和 A8 等。 图 3 300 型钢轨扣件 注：1 埋入螺栓，2 对中环，3 粘结材料，4 绝缘偏心环，4a 密封环，5 压簧， 6 锁紧螺母，7 带肋垫板，8 弹性垫板，9 轨下垫板，10 调高垫板（1、2、5，10 mm） 图 4 336 型钢轨扣件 图 5 表示采用 300 型钢轨扣件结合无碴轨道轨枕的例子。 这些轨枕或灌入或振入混凝土 基层中，遵循这一方法的设计是： 雷达； 旭普林； 柏林； 海特坎普（Heitkamp） 。 图 5 埋置式设计：雷达、旭普林、柏林和海特坎普 一种设计直接把轨枕放在混凝土基础上，它是： BTD，采用 300 型钢轨扣件（见图 6） 。 图 6 上部放置式设计：BTD，ATD，SATO，Walter 和 Getrac 以下放置在沥青基础上： ATD，采用 300 型钢轨扣件； SATO-FFYS 或 FFBS，采用 A8 型钢轨扣件； 瓦尔特（Walter） ，采用 300 型钢轨扣件 格塔克（Getrac） ，采用 300 型钢轨扣件。 图 7 无碴轨道设计：Rasengleis，Hochtie，FFC，BES，和 BTE 网的轨枕 道岔 无枕4 轨道况下轨道 足够 有迄方向 定的 建立 差。图 7 表示了 Rasen Hocht FFC， BES， BTE， BGL 有些设计提 Infundo SFF/Or Saargum 最后三组所 的任何部分。 对于无碴轨 枕或用回填混 岔被设置于沥 枕的道岔也与道基础的稳定迄今在德铁 下。这保证车 另一方面， 道需要经常的 够的条件，需 迄今已施工的 无碴轨道的 向质量指数（ 的轨道几何形 立 Q 值的参数了那些不用轨 ngleis，采用 tief，采用 30 采用 300 型 采用 300 型 采用“336H L ，采用“3 提供钢轨连续 o； rtec； mmul 所有的无碴轨轨道的道岔， 混凝土连结于 沥青承载层内 与雷达无碴轨性和无碴轨道铁路网中已使 车辆平稳运行 铺设在道碴上 的维修工作，这 需要没完没了 的设计，无愧 的轨道基础稳 称作 Q）图形 形位记录中得 数是：纵向高轨枕的设计： 336Hiti 型钢 00 型钢轨扣件 型钢轨扣件； 型钢轨扣件； Hiti”或“E 00”或“Kru 续支承： 轨道已获得运一种埋入的 于混凝土基础 ，与无碴轨 轨道相结合，道的经济性使用的无碴轨 行，具有极高 上的轨道的高 这减少轨道的 的支出。相反 愧于这种轨道 稳定性和有碴 形（图 8）表 得出。 该轨道测 高低、水平、钢轨扣件； 件； RL/BWG” upp”型钢轨扣营试验所必须模式是 BWG ，或用灌注沥 道 FFYS 的方 并且最近已并道区段证明了 的舒适度，减 高低水平也很 的可利用时间 反，无碴轨道 的承诺，这一 碴轨道的不稳 表示中看出。 测量车工作在 方向和鼓曲型钢轨扣件 扣件。 须的批准， 但G，它铺设在 沥青连结于沥 方式相类似。 并入柏林汉了轨道的稳定 减少车辆和钢 很好，但经很 间。如果要提 道自开通以来 一承诺仍是正 稳定性的明显 质量指数 Q 在无碴轨道和 曲。Q 值越大件； 但没有任何一在弹性带肋铁 沥青基础。带 。在雷达维 汉诺威新线的定性， 甚至在 钢轨的磨损。 很短时间后便 提高轨道的质 来实际上无维 正在执行的计 显证据可在计 从自驱动轨 和邻近的有碴 大，轨道基础一种已用于德铁垫板上，并 带有 T 形钢 维邓布鲁克车 的高速区段。在重载和高速便开始恶化。 质量，为高速 维修。这适用 计划的职责。 计算机计算的 轨道测量车多 碴轨道区段。 础的几何形位国路且其 枕的 车站，速的情有碴 速提供 于所轨道 年测 用于 位就越图 8