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高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)類型及比較

發(fā)表時間：2015-01-15 22:35 作者：admin 來源：未知瀏覽：

由目前世界上高速鐵路的運營情況可知，高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)主要有兩種類型：有砟軌道與無砟軌道,。從實踐經(jīng)驗看,，兩種軌道都可運行時速300km的高速列車,。雖然法國也在對無砟軌道進(jìn)行試驗研究，但至今在高速鐵路運營線上仍全部采用有砟軌道,。相比之下,，德國高速列車最高行車速度雖然只有280km/h，但由于其列車軸重較大,，加上其在高速線上還運營貨車,，因此其有砟軌道破損嚴(yán)重，要求在高速鐵路換鋪無砟軌道的呼聲甚高,。有砟與無砟軌道各有優(yōu)缺點,，在高速鐵路究竟應(yīng)鋪何種類型軌道結(jié)構(gòu)，應(yīng)從技術(shù)與經(jīng)濟角度全面衡量決定,。
　　有砟軌道
　　有砟軌道作為鐵路傳統(tǒng)的軌道結(jié)構(gòu),，具有彈性良好、造價低廉,、更換與維修養(yǎng)護(hù)方便,、吸噪特性好等優(yōu)點。然而隨著行車速度和列車軸重的不斷提高,，其缺點也更加顯露,。首先，由于有砟軌道不均勻下沉產(chǎn)生的120Hz以下頻率范圍的激振越來越嚴(yán)重,，軌道破損加劇,，從而使維修工作量和維修費用顯著增加，維修周期明顯縮短,。其次,，在高速行車時由于空氣動力的作用，石砟會飛濺起來造成損傷,，因此,，日本高速鐵路在有砟軌道上加裝了道砟防護(hù)網(wǎng)。
　　實踐表明,，有砟軌道在列車荷載的反復(fù)作用下,，道床殘余變形積累很快，道砟的磨損和粉化現(xiàn)象嚴(yán)重,，并且道床變形沿軌道縱向呈現(xiàn)非均勻性特點,，從而導(dǎo)致軌道高低不平順，影響旅客乘坐的舒適性,，增大軌道養(yǎng)護(hù)維修工作量,，降低軌道使用壽命。目前，有砟軌道在高速鐵路上的應(yīng)用還受到如軌道臨界速度的提高,、橋上道砟的液化,、高速行車時的道砟飛濺、特級道砟資源的缺乏等幾方面因素的制約,。針對有砟軌道所暴露出的問題,，國內(nèi)外鐵路對有砟軌道進(jìn)行了很多改進(jìn)，包括增大軌枕支承面積,，采用重型軌枕,、寬軌枕、框架型軌枕,、縱向軌枕等新型結(jié)構(gòu),，增大扣件彈性，枕底或砟下增設(shè)彈性層等措施,，但仍不能從根本上解決問題,。
　　無砟軌道
　　無砟軌道結(jié)構(gòu)是采用耐久性好、塑性變形小的混凝土或瀝青材料代替道砟材料的一種軌道結(jié)構(gòu)形式,。由于取消了碎石道砟道床,，軌道保持幾何狀態(tài)的能力提高、剛度均勻性好,、軌道穩(wěn)定性相應(yīng)增強,、維修工作量減少，成為高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向,。中國鐵路具有路網(wǎng)的統(tǒng)一性,、運輸?shù)母呙芏刃浴⑻齑暗亩虝r性以及優(yōu)質(zhì)道砟的缺乏等特點,，客運專線宜采用無砟軌道,，這不僅是養(yǎng)護(hù)維修的需求,，也是運營的需要,。無砟軌道在運營過程中一旦產(chǎn)生病害，將難以維修,，因此,，在地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)活動活躍斷裂地帶以及不易鋪設(shè)無砟軌道地段，宜采用有砟軌道結(jié)構(gòu),。
　　與有砟軌道相比,，無砟軌道主要技術(shù)特點為：良好的結(jié)構(gòu)連續(xù)性和平順性；良好的結(jié)構(gòu)恒定性和穩(wěn)定性,；良好的結(jié)構(gòu)耐久性和少維修性能,；避免高速行車時有砟軌道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的道砟飛濺現(xiàn)象；減少工務(wù)養(yǎng)護(hù)與維修設(shè)施；有利于適應(yīng)地形選線,，減少投資,；減少客運專線對特級道砟的需求；彈性低于有砟軌道,；建設(shè)期工程總投資高,，遠(yuǎn)期投資較為合理等。
　　為了提高軌道在高速運行條件下的穩(wěn)定性和平順性,，減少軌道維修量,，世界各國的高速鐵路上都盡量采用無砟軌道。無砟軌道從誕生,、發(fā)展,，到目前為止，其結(jié)構(gòu)型式種類繁多,，技術(shù)上也各有特點,。按照無砟軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，可分為整體結(jié)構(gòu)式和直接支承式,。整體結(jié)構(gòu)式是指支承鋼軌的混凝土塊與混凝土基礎(chǔ)澆筑或預(yù)制成為一體,，按建造工藝又可再分為現(xiàn)澆混凝土式和預(yù)制板式。直接支承式是指在基礎(chǔ)上直接鋪設(shè)無砟軌道的一種結(jié)構(gòu),。國外無砟軌道技術(shù)比較成熟的國家主要是德國和日本,，德國無砟軌道主型結(jié)構(gòu)是軌枕埋入式（Rheda型和Züblin型雙塊式軌道）和博格（B?gl）板式軌道，而日本無砟軌道結(jié)構(gòu)型式主要是各種類型的板式軌道[5],，目前定型的板式軌道有普通A型,、框架型及在特殊減振區(qū)段使用的減振G型。
　　我國對無砟軌道研究較早,，與國外的研究幾乎同步,，初期試鋪過支承塊式、短木枕式,、整體灌注式等整體道床及框架瀝青道床等多種型式,。進(jìn)入九十年代中期，我國鐵路先后實施了六次大面積提速,，無砟軌道也隨著京滬高速鐵路可行性研究的推進(jìn)而受到更多關(guān)注,。在“九五”國家科技攻關(guān)專題“高速鐵路無砟軌道設(shè)計參數(shù)的研究”中，提出了適用于高速鐵路橋梁,、隧道中的長枕埋入式,、彈性支承塊式和板式無砟軌道三種無砟軌道結(jié)構(gòu)型式,，先后進(jìn)行鋪設(shè)并取得了成功的經(jīng)驗,。2006年,，鐵道部專家對世界各國無砟軌道型式進(jìn)行分析研究，選用了單元板式軌道結(jié)構(gòu)（CRTSⅠ型）和縱連板式軌道結(jié)構(gòu)（CRTSⅡ型）作為我國現(xiàn)階段發(fā)展無砟軌道的主要型式,。為了研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的無砟軌道成套技術(shù),，積累成段鋪設(shè)無砟軌道的經(jīng)驗，2004年鐵道部決定在遂渝線建設(shè)無砟軌道試驗段,，對單元板式軌道,、雙塊式軌道、縱連板式軌道以及岔區(qū)長枕埋入式無砟軌道進(jìn)行試驗研究,。我國首條工程實踐,、運營實踐的高速鐵路—京津城際客運專線已于2008年8月正式開通運營。隨著秦沈客運專線,、遂渝線無砟軌道綜合試驗段,、京津城際鐵路、京滬高鐵,、武廣高鐵,、鄭西客運專線等高速鐵路的建設(shè)，板式和雙塊式兩種軌道結(jié)構(gòu)型式得到廣泛使用,、改進(jìn)和創(chuàng)新,。預(yù)制板式軌道和現(xiàn)澆雙塊式軌道相比，雖然前者造價較高,，但其具有施工速度快,、可修復(fù)性好、地質(zhì)氣候條件適應(yīng)性強[24]等優(yōu)勢,，從而成為我國無砟軌道主要結(jié)構(gòu)型式,。