城市轨道交通轨道结构第五章 城市轨道交通的轨道结构第一节第一节 概述概述第二节第二节 钢轨与连接零件钢轨与连接零件第三节第三节 轨枕轨枕第四节第四节 扣件扣件第五节第五节 道碴道床道碴道床第六节第六节 无碴道床无碴道床第七节第七节 道岔道岔第八节第八节 车挡车挡第九节第九节 无缝线路无缝线路第十节第十节 其他类型轨道结构其他类型轨道结构第一节 概述轨道的作用：轨道的作用： 轨道作为主要的线路设备，给行驶的轨道作为主要的线路设备，给行驶的列列 车提供导向和承载的作用。车提供导向和承载的作用。第一节 概述 城市轨道交通使用较多的轨道结构：城市轨道交通使用较多的轨道结构： 有碴轨道有碴轨道 无碴轨道无碴轨道 两种轨道结构在使用性能、适应环境、两种轨道结构在使用性能、适应环境、养护维修、造价和运营费用等方面有不同养护维修、造价和运营费用等方面有不同的特点和优势。的特点和优势。第一节 概述 轨道结构由钢轨、轨枕、连接零件、轨道结构由钢轨、轨枕、连接零件、道床和防爬器、轨距拉杆及其他附属设备道床和防爬器、轨距拉杆及其他附属设备等组成。等组成。 不同的轨道部件，其功能和受力情况不同的轨道部件，其功能和受力情况各不相同。各不相同。 轨道结构应具有足够的强度和稳定性、轨道结构应具有足够的强度和稳定性、耐久性、耐久性、 绝缘性和弹性，绝缘性和弹性， 且便于养护维且便于养护维修，以确保列车安全运行和乘客乘坐舒适。修，以确保列车安全运行和乘客乘坐舒适。第一节 概述第一节 概述 城市轨道交通线路在城市地域内，在设计轨道结构城市轨道交通线路在城市地域内，在设计轨道结构城市轨道交通线路在城市地域内，在设计轨道结构城市轨道交通线路在城市地域内，在设计轨道结构时，比城市之间的大铁路需要更多地考虑以下问题：时，比城市之间的大铁路需要更多地考虑以下问题：时，比城市之间的大铁路需要更多地考虑以下问题：时，比城市之间的大铁路需要更多地考虑以下问题： 1 1、轨道结构应采取减振措施，最大限度地减轻振、轨道结构应采取减振措施，最大限度地减轻振、轨道结构应采取减振措施，最大限度地减轻振、轨道结构应采取减振措施，最大限度地减轻振动和噪声的不良影响。动和噪声的不良影响。动和噪声的不良影响。动和噪声的不良影响。 2 2、一般应采用较强的轨道结构，以减少维修。、一般应采用较强的轨道结构，以减少维修。、一般应采用较强的轨道结构，以减少维修。、一般应采用较强的轨道结构，以减少维修。 3 3、钢轨与轨下基础要有较高的绝缘性能，以减少、钢轨与轨下基础要有较高的绝缘性能，以减少、钢轨与轨下基础要有较高的绝缘性能，以减少、钢轨与轨下基础要有较高的绝缘性能，以减少轨道电路的电流漏泄。轨道电路的电流漏泄。轨道电路的电流漏泄。轨道电路的电流漏泄。 4 4、受空间位置限制，城市轨道交通线路中曲线区、受空间位置限制，城市轨道交通线路中曲线区、受空间位置限制，城市轨道交通线路中曲线区、受空间位置限制，城市轨道交通线路中曲线区段占很大比例，曲线钢轨的磨耗相对较大，故应采用段占很大比例，曲线钢轨的磨耗相对较大，故应采用段占很大比例，曲线钢轨的磨耗相对较大，故应采用段占很大比例，曲线钢轨的磨耗相对较大，故应采用耐磨性能好的钢轨，运营时钢轨还应涂抹润滑油，以耐磨性能好的钢轨，运营时钢轨还应涂抹润滑油，以耐磨性能好的钢轨，运营时钢轨还应涂抹润滑油，以耐磨性能好的钢轨，运营时钢轨还应涂抹润滑油，以减少钢轨的磨耗。减少钢轨的磨耗。减少钢轨的磨耗。减少钢轨的磨耗。第二节 钢轨与连接零件 钢轨是轨道结构的主要部件。它与列钢轨是轨道结构的主要部件。它与列车车轮直接接触，具有以下几方面的功能：车车轮直接接触，具有以下几方面的功能： （1）、为车轮提供连续、平顺和阻力）、为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面，并引导车辆前进。最小的滚动表面，并引导车辆前进。 （2）、承受来自车轮的垂直、水平横）、承受来自车轮的垂直、水平横向和纵向的作用力。向和纵向的作用力。 （3）、在电气化线路上，作为供电系）、在电气化线路上，作为供电系统的回流线路及信号系统的轨道电路的载统的回流线路及信号系统的轨道电路的载体。体。第二节 钢轨与连接零件一、钢轨的类型、断面和性能一、钢轨的类型、断面和性能 钢轨的类型以每米质量的近似值表示，钢轨的类型以每米质量的近似值表示，分为分为43kg/m、50kg/m、60kg/m、75kg/m。 重量愈大的断面尺寸就愈大，机械指标重量愈大的断面尺寸就愈大，机械指标就愈高。就愈高。 我国生产的钢轨断面尺寸图见教材我国生产的钢轨断面尺寸图见教材P96图图5-2。钢轨长度有。钢轨长度有12.5m和和25m两种。两种。 钢轨材质的化学成分及机械性能见教材钢轨材质的化学成分及机械性能见教材P97表表5-2。 第二节 钢轨与连接零件第二节 钢轨与连接零件二、钢轨的连接二、钢轨的连接 线路上每根钢轨两端都要用夹板和相邻线路上每根钢轨两端都要用夹板和相邻的钢轨连接，连接处称为钢轨接头。的钢轨连接，连接处称为钢轨接头。 钢轨接头的零件包括夹板、螺栓、螺母、钢轨接头的零件包括夹板、螺栓、螺母、弹簧垫圈等。弹簧垫圈等。 钢轨夹板的形状见教材钢轨夹板的形状见教材P98图图5-4。 钢轨接头分为普通接头、异形接头、导钢轨接头分为普通接头、异形接头、导电接头、绝缘接头、冻结接头、焊接接头、电接头、绝缘接头、冻结接头、焊接接头、尖轨接头等。尖轨接头等。第二节 钢轨与连接零件第二节 钢轨与连接零件第二节 钢轨与连接零件绝绝缘缘接接头头第二节 钢轨与连接零件二、钢轨的伤损二、钢轨的伤损 钢轨在使用过程中常常发生裂纹、折断、钢轨在使用过程中常常发生裂纹、折断、磨耗等伤损，伤损的钢轨线路将影响车辆磨耗等伤损，伤损的钢轨线路将影响车辆行驶的平稳性，严重时将影响行车安全。行驶的平稳性，严重时将影响行车安全。 常见的几种伤损为常见的几种伤损为 1、接头处螺栓孔裂纹、接头处螺栓孔裂纹 2、轨头核伤、轨头核伤 3、轨头剥离、轨头剥离 4、钢轨磨耗、钢轨磨耗第三节 轨枕 轨枕是轨下基础的重要部件。它的功能轨枕是轨下基础的重要部件。它的功能是支承钢轨，保持轨距和轨道方向，并将是支承钢轨，保持轨距和轨道方向，并将钢轨受到的各种作用力传递到道床上。钢轨受到的各种作用力传递到道床上。第三节 轨枕轨枕的分类：轨枕的分类： 按铺设方法分为横向轨枕、纵向轨枕、按铺设方法分为横向轨枕、纵向轨枕、短轨枕和宽轨枕。短轨枕和宽轨枕。 按使用的场所分为用于区间线路上的普按使用的场所分为用于区间线路上的普通轨枕、用于道岔上的岔枕和用于无碴桥通轨枕、用于道岔上的岔枕和用于无碴桥上的桥枕。上的桥枕。 按其材料分为木枕和混凝土轨枕。按其材料分为木枕和混凝土轨枕。 第三节 轨枕木木 枕枕第三节 轨枕混混凝凝土土轨轨枕枕第四节 扣件 连接钢轨和轨枕的中间连接零件称为连接钢轨和轨枕的中间连接零件称为扣件。扣件。 扣件的作用是将钢轨固定在轨枕上，扣件的作用是将钢轨固定在轨枕上，一保持轨距并阻止钢轨相对于轨枕的纵向一保持轨距并阻止钢轨相对于轨枕的纵向和横向的移动。和横向的移动。 扣件分为木枕扣件、混凝土轨枕扣件扣件分为木枕扣件、混凝土轨枕扣件和无碴轨枕扣件。和无碴轨枕扣件。第四节 扣件木木枕枕扣扣件件第四节 扣件混凝土轨枕扣件混凝土轨枕扣件第四节 扣件第四节 扣件混混凝凝土土轨轨枕枕扣扣件件第五节 道碴道床 用石碴铺筑形成的道床称为道碴道床。用石碴铺筑形成的道床称为道碴道床。 道碴道床的优点是造价低、弹性好、易于道碴道床的优点是造价低、弹性好、易于维修以恢复轨道形态，但缺点是自重大、不维修以恢复轨道形态，但缺点是自重大、不易保持轨道几何形态、维修工作量大、容易易保持轨道几何形态、维修工作量大、容易脏污。脏污。 用作道碴的材料有碎石、熔炉矿渣、筛选用作道碴的材料有碎石、熔炉矿渣、筛选卵石等。材料要满足质地坚韧，吸水度低，卵石等。材料要满足质地坚韧，吸水度低，排水性能好，耐冻性强，不易风化，不易压排水性能好，耐冻性强，不易风化，不易压碎、捣碎和磨碎，不易被风吹动和被水冲走碎、捣碎和磨碎，不易被风吹动和被水冲走的要求。的要求。第五节 道碴道床第五节 道碴道床第六节 无碴轨道 新建的城市轨道交通线路普遍采用无碴新建的城市轨道交通线路普遍采用无碴的整体道床。它没有道碴层，是用混凝土的整体道床。它没有道碴层，是用混凝土或钢筋混凝土浇灌在坚实的基础上形成的或钢筋混凝土浇灌在坚实的基础上形成的整体形式的道床。整体形式的道床。第六节 无碴轨道第六节 无碴轨道第六节 无碴轨道第六节 无碴轨道 整体道床的主要优缺点：整体道床的主要优缺点： 1、轨道稳定性好，养护维修工作量极少。、轨道稳定性好，养护维修工作量极少。 2、结构简单，外表整洁美观。、结构简单，外表整洁美观。 3、道床厚度比道碴道床小，可以减小隧道的、道床厚度比道碴道床小，可以减小隧道的净空高度。净空高度。 4、混凝土为现场灌注，避免了厂制构件的运、混凝土为现场灌注，避免了厂制构件的运输。输。 5、整体道床发生病害时，修复较为困难。、整体道床发生病害时，修复较为困难。 6、施工精度要求较高。、施工精度要求较高。 7、道床弹性较差，扣件的形式较复杂。、道床弹性较差，扣件的形式较复杂。第七节 道岔 使列车由一条线路转向另一条线路运使列车由一条线路转向另一条线路运行的设备称为道岔。行的设备称为道岔。 道岔的基本类型有：道岔的基本类型有： 普通单开道岔普通单开道岔 单式对称道岔单式对称道岔 三开道岔三开道岔 交分道岔交分道岔 交叉渡线交叉渡线第七节 道岔单开道岔原理图单开道岔原理图第七节 道岔单开道岔的组成单开道岔的组成一、转辙部分一、转辙部分转辙器转辙器 转辙器由两根基本轨、两根尖轨、各种转辙器由两根基本轨、两根尖轨、各种连接零件和道岔转辙机构组成连接零件和道岔转辙机构组成 常见的道岔转辙机构分为机械式和电动常见的道岔转辙机构分为机械式和电动式两种。式两种。 道岔转辙机构必须具备转换（改变道岔道岔转辙机构必须具备转换（改变道岔方向）、锁闭和显示三种功能。方向）、锁闭和显示三种功能。第七节 道岔二、辙叉及护轨部分二、辙叉及护轨部分 设置于道岔主线轨与侧线轨相交处、使设置于道岔主线轨与侧线轨相交处、使车轮从一股轨道越过另一股轨道的设备。车轮从一股轨道越过另一股轨道的设备。 辙叉由、心轨、基本轨、翼轨、护轨和辙叉由、心轨、基本轨、翼轨、护轨和连接零件组成。连接零件组成。三、连接部分三、连接部分 连接转辙器和辙叉的轨道称为道岔的连连接转辙器和辙叉的轨道称为道岔的连接部分。接部分。第七节 道岔第七节 道岔第七节 道岔第七节 道岔第七节 道岔 城市轨道交通基本采用双线线路，线路城市轨道交通基本采用双线线路，线路中间站通常不设配线，一般也没有线路的交中间站通常不设配线，一般也没有线路的交叉和连接。故道岔设备主要用于：设有渡线叉和连接。故道岔设备主要用于：设有渡线和折返线的车站以及站场和车辆段内。和折返线的车站以及站场和车辆段内。第八节 车挡 车挡设置在线路尽头线末端，用于车挡设置在线路尽头线末端，用于阻止由于操作不当时车辆冲出线路尽头阻止由于操作不当时车辆冲出线路尽头发生事故。发生事故。 国外的车挡有磁力式、液压式和滑国外的车挡有磁力式、液压式和滑动式几种。动式几种。 国内地铁线路采用的车挡有：国内地铁线路采用的车挡有： 1、沙堆弯轨式、沙堆弯轨式 2、DT型车挡型车挡 3、缓冲滑动式车挡、缓冲滑动式车挡第八节 车挡第八节 车挡第九节 无缝线路 无缝线路是指将标准长度的钢轨焊接无缝线路是指将标准长度的钢轨焊接起来成为没有轨缝的线路。起来成为没有轨缝的线路。第九节 无缝线路一、为什么要采用无缝线路一、为什么要采用无缝线路 普通线路为防止钢轨热胀冷缩使钢轨普通线路为防止钢轨热胀冷缩使钢轨变形，在钢轨接头的地方要预留一定的缝变形，在钢轨接头的地方要预留一定的缝隙，这种缝隙成为轨缝。隙，这种缝隙成为轨缝。 由于钢轨在接头处的几何误差以及轨由于钢轨在接头处的几何误差以及轨缝的存在，钢轨接头是轨道结构中的薄弱缝的存在，钢轨接头是轨道结构中的薄弱环节，列车通过时会产生很大的冲击力，环节，列车通过时会产生很大的冲击力，对轨道结构产生很大的破坏作用。采用无对轨道结构产生很大的破坏作用。采用无缝线路则能最大限度地减少钢轨接头，因缝线路则能最大限度地减少钢轨接头，因此得到了广泛应用。此得到了广泛应用。第九节 无缝线路二、无缝线路解决钢轨热胀冷缩的方法二、无缝线路解决钢轨热胀冷缩的方法 无缝线路是采用弹簧扣件将钢轨扣死在无缝线路是采用弹簧扣件将钢轨扣死在道床上，用道床阻力阻止钢轨随温度产生道床上，用道床阻力阻止钢轨随温度产生长度变化，这样在钢轨内部必然产生温度长度变化，这样在钢轨内部必然产生温度应力。只要能将温度应力控制在允许的范应力。只要能将温度应力控制在允许的范围内，并采取各种措施提高轨道框架的刚围内，并采取各种措施提高轨道框架的刚性，就能阻止钢轨的变形。性，就能阻止钢轨的变形。第九节 无缝线路三、无缝线路放散温度应力的方法三、无缝线路放散温度应力的方法 1、在线路上隔一定的长度留出一段缓冲、在线路上隔一定的长度留出一段缓冲区，缓冲区内保留有缝钢轨接头。区，缓冲区内保留有缝钢轨接头。 2、设置钢轨伸缩器。、设置钢轨伸缩器。 3、按季节放松全部扣件让钢轨自由伸缩、按季节放松全部扣件让钢轨自由伸缩后再扣紧全部扣件。后再扣紧全部扣件。第九节 无缝线路第九节 无缝线路第九节 无缝线路第九节 无缝线路第十节 其它类型轨道结构一、独轨线路的轨道结构一、独轨线路的轨道结构二、磁浮线路的轨道结构二、磁浮线路的轨道结构