軌道結(jié)構(gòu)理論與軌道力學(xué)(扣件)

1、國內(nèi)外主要扣件情況綜述國內(nèi)外主要扣件情況綜述西南交通大學(xué)西南交通大學(xué) 劉學(xué)毅劉學(xué)毅一、木枕扣件一、木枕扣件n木枕軌道上用于聯(lián)結(jié)鋼軌和木枕的聯(lián)結(jié)零件。依其聯(lián)結(jié)鋼軌、墊板與木枕三者之間的型式分為：簡易式、不分開式、分開式及混合式四種。木枕簡易式扣件木枕簡易式扣件 n指用道釘直接將鋼軌、木枕聯(lián)結(jié)在一起的扣緊方式,鋼軌與木枕聯(lián)結(jié)簡單、方便。簡易式扣件有普通道釘和彈簧道釘兩種。彈簧道釘是用圓形或方形的彈簧鋼制成，型式很多，因其扣壓鋼軌的部分具有一定的彈性變形，能大大緩減鋼軌的振動。當木枕受荷發(fā)生變形時，仍能保持足夠的扣壓力，其抗拔力和抗推力均比普通道釘大。木枕不分開式扣件木枕不分開式扣件n在鋼軌與木枕之

2、間加一鐵墊板，然后直接用三個道釘（內(nèi)側(cè)兩個、外側(cè)一個）把鋼軌、墊板、木枕共同釘在一起。由于直接用道釘將鋼軌、墊板共同釘于木枕上，列車通過時鐵墊板發(fā)生振動，易磨損木枕，較少采用。木枕不分開式扣件木枕分開式扣件木枕分開式扣件n四個螺紋道釘聯(lián)結(jié)墊板與木枕，兩個形螺栓扣壓鋼軌，道釘和形螺栓構(gòu)成“K”型，因此又稱“K”式扣件。分開式扣件由于分別將鋼軌與墊板、墊板與木枕扣緊，具有扣著力強，墊板振動得到緩減，并能有效地制止鋼軌的縱、橫向移動，更換鋼軌時，不需要擾動墊板與木枕的聯(lián)結(jié)，便于組裝軌排，延長木枕使用壽命等特點。但零件多，用鋼量大，彈性差，僅在個別軌道及橋梁上使用。 我國鐵路上使用的式分開式扣件木枕混

3、合式扣件木枕混合式扣件n在不分開扣件的基礎(chǔ)上，加兩個道釘，只聯(lián)結(jié)墊板與木枕（鋼軌內(nèi)外側(cè)各一個），前三個道釘作用為不分開式，而后設(shè)的道釘為分開式，因此稱這種扣件為混合式扣件。這種扣件能緩減墊板的振動，零件也少，安裝方便，目前在我國鐵路木枕軌道上使用最廣。我國木枕上使用的混合式道釘扣件 我國鐵路上使用的五孔雙肩鐵墊板二、混凝土枕扣件二、混凝土枕扣件n混凝土枕扣件按扣壓件類型可分為彈條扣件、扣板式扣件、彈片式扣件三種；n按混凝土軌枕有無擋肩分為有擋肩扣件和無擋肩扣件兩種。n混凝土枕由于重量大、剛度大的特點，對扣件性能要求較高，對其扣壓力、彈性和可調(diào)性均有較嚴格的要求?；炷琳砜奂?yīng)具備如下性能：足夠

4、的扣壓力、適當?shù)膹椥?、一定的水平和軌距調(diào)整量及一定的絕緣性能?？郯迨娇奂郯迨娇奂由扣板、螺旋道釘、彈簧墊圈、鐵座及絕緣緩沖墊板等組成，為剛性扣件。n扣件零件少，構(gòu)造簡單，調(diào)整軌距比較方便。缺點是彈性不足，扣壓力較低，使用過程中容易松動。目前在我國鐵路上已逐漸被彈條式扣件所代替。n我國扣板式扣件分為61、63和70型。61型扣板式扣件主要是螺旋道釘、木栓扣板式扣件，該扣件很快就被63型及70型扣板式扣件代替。我國61型扣板式扣件63型式扣件相對于61型加寬了鐵座寬度，絕緣緩沖墊片增加厚度。 70型板式扣件63型板式扣件基礎(chǔ)上改進。改螺紋道釘為螺旋道釘，取消木栓聯(lián)結(jié)型式，螺母與彈簧墊圈之間加設(shè)

5、了平墊圈，扣板中部厚度由18 mm減薄為15mm，絕緣緩沖墊板厚度由5mm增加為7mm，提高了強度及彈性。彈片式扣件彈片式扣件 64-彈片扣件無擋肩彈性分開式扣件，螺紋道釘擰緊于預(yù)埋于支承塊內(nèi)的鐵套管中，軌下及鐵墊扳下各置一彈性墊板，支承塊面設(shè)一壓縮本制墊扳。該扣件由原北京地下鐵道工程局設(shè)計，曾在京廣線易家灣隧道整體道床中試鋪，后來鋪設(shè)于北京地鐵整體道床上。 66型彈片扣件有擋肩不分開式彈性扣件，適用于整體道床。采用楔形軌距塊配合鐵座調(diào)整軌距。每股鋼執(zhí)調(diào)整量為+3-6mm，扣件配合扣板墊塊每股鋼軌調(diào)高量為20 mm。本扣件曾京原線北溝隧道整體道床中試鋪。 67型彈片式扣件由螺旋道釘、螺母、平墊

6、圈、彈片、軌距擋板及彈性墊板等零件組成。67年定型，68、73年兩次修改。拱形彈片扣壓鋼軌，軌距擋板代替鐵座調(diào)整軌距和傳遞橫向推力。彈片強度不足，易殘余變形和折斷。 整體道床型扣件有擋肩不分開式彈性扣件，適用于直線和半徑1200m的曲線地段的整體道床，本扣件采用調(diào)換軌距塊及鐵墊座的方法調(diào)整軌距，軌距調(diào)整晝?yōu)?6-8mm。本扣件曾在大巴山隧道整體道床中試用。 彈片I型調(diào)高扣件由I型彈片、軌距擋板、擋板座、橡膠墊板、調(diào)高墊板及螺旋道釘?shù)冉M成，彈片分中間彈片、接頭彈片及補強彈片。適用于50、43 鋼軌混凝土枕線路，用軌下調(diào)高墊片對鋼軌進行25mm調(diào)高。彈條式扣件彈條式扣件n由螺旋道釘、螺母、平墊圈、

7、彈條、軌距擋板、擋板座及彈性墊板等零件組成。n采用彈條作為鋼軌扣壓件，利用材料的彎曲變形及扭轉(zhuǎn)變形，結(jié)構(gòu)形式比較合理。n我國混凝土軌枕的主型扣件。n彈條用于扣壓鋼軌，由直徑為13mm的或熱軋彈簧圓鋼制成。彈條兩種型號。50軌除14號接頭軌距擋板安裝型彈條外，其余均安裝型彈條。60軌一律安裝型彈條。n軌距擋板調(diào)整軌距，傳遞橫向力。擋板座支撐擋板，有足夠的絕緣性能。擋板座兩斜面的厚度不同，可調(diào)換使用，調(diào)整軌距。n彈條I型扣件彈性好，扣壓力損失較小，能較好地保持軌道幾何形位，已成為我國PC軌枕線路主型扣件，適用于標準軌距鐵路直線及半徑300m的曲線地段。 彈條II型扣件除彈條采用新材料外，其余部件與

8、彈條I型扣件通用。用優(yōu)質(zhì)彈簧鋼作為II型彈條的材料，屈服強度和抗拉強度分別比I型扣件提高了42%和36%。II型扣件具有扣壓力大、強度安全儲備大、殘余變形小等優(yōu)點。 型彈條分開式扣件秦沈線橋上板式軌道上使用，單個彈條扣壓力不小于5.6kN，扣件承受橫向力50kN，扣件節(jié)點最大縱向阻力不大于7.0kN/mm，扣件節(jié)點垂向剛度為40-60kN/mm，軌面調(diào)高量30mm,軌距調(diào)整量+8-12mm，預(yù)埋套管抗撥力100kN。我國秦沈線板式軌道上擬采用的彈條型分開式扣件 我國高速鐵路橋上無碴軌道擬采用的小阻力扣件1.T型螺栓 2.螺母3.平墊圈 4.彈條5.絕緣塊 6.鐵墊板7.絕緣緩沖墊板 8.軌下墊

9、板9.錨固螺栓 10.重型彈簧墊圈11.平墊塊 12.預(yù)埋絕緣套管13.軌下調(diào)高墊板 14.鐵墊板下調(diào)高墊板我國客專上普遍采用的WJ7型扣件項項 目目單位單位設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù)一般扣件一般扣件小阻力扣件小阻力扣件單個彈條扣壓力單個彈條扣壓力kN104.5扣件阻力扣件阻力kN94.3軌距調(diào)整量軌距調(diào)整量mm+10-10高低調(diào)整量高低調(diào)整量mm-4+26預(yù)埋套管抗拔力預(yù)埋套管抗拔力kN100扣件承受的最大橫向力扣件承受的最大橫向力kN40（疲勞荷載）（疲勞荷載）軌下墊層靜剛度軌下墊層靜剛度kN/mm3550絕緣性能絕緣性能滿足道砟電阻滿足道砟電阻3km我國客專上普遍采用的WJ8型扣件我國高速鐵路隧道

10、內(nèi)無碴軌道擬采用的扣件 彈條型扣件無螺栓無擋肩扣件，由彈條、預(yù)埋鐵座、絕緣軌距塊和橡膠墊板組成。適用于直線或半徑350m的曲線，鋪設(shè)60鋼軌和型無擋肩混凝土軌枕的軌道?？蹓毫Υ蟆椥院?，取消擋肩，消除了軌距擴大，減小了件養(yǎng)護工作量。 型彈條分開式扣件秦沈線橋上板式軌道過渡段使用，單個彈條扣壓力不小于11kN，軌面調(diào)高量20mm,軌距調(diào)整量+8-4mm，預(yù)埋套管抗撥力100kN。彈條I性調(diào)高扣件由I型彈條、軌距擋板、擋板座、橡膠墊板、調(diào)高墊板及螺旋道釘組成。調(diào)高量為20mm，而普通彈條I型為810mm。彈條I型調(diào)高扣件只適用于60kg/m鋼軌，彈條用A型。TF-Y型彈條扣件適用于50kg/m鋼軌

11、整體道床曲線地段，允許調(diào)高量最大為20mm，用調(diào)高墊板來調(diào)整水平。三、國外扣件日本扣件日本扣件日本木枕上使用的404a型分開式扣件日本木橋枕用404b型扣件日本使用的國鐵3型扣件日本預(yù)應(yīng)力混凝土枕102型扣件日本普通混凝土枕103型扣件直接4型扣件有擋肩彈性不分開式扣件。扣件以彈性扣扳的下肢扣壓鋼軌，擰緊螺母后彈性扣板的上肢與鋼軌接觸，因此扣件彈性良好。鋼軌高低調(diào)整量為10mm，左右調(diào)整量23mm。直接5型扣件無擋肩彈性分開式扣件，鐵墊扳的橢圓孔調(diào)整鋼軌左右位置，螺栓擰緊力為60-80 kN，由鐵墊板與絕緣墊板摩擦力承受橫向力。高低調(diào)整量20，左右調(diào)整量為10。直接直接4 4、5 5型扣件參數(shù)

12、型扣件參數(shù)項項 目目單位單位設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù)直結(jié)直結(jié)4型型直結(jié)直結(jié)5型型單個彈條扣壓力單個彈條扣壓力kN33.43扣件阻力扣件阻力kN3.13軌距調(diào)整量軌距調(diào)整量mm610高低調(diào)整量高低調(diào)整量mm01030扣件系統(tǒng)節(jié)點靜剛度扣件系統(tǒng)節(jié)點靜剛度kN/mm6060直接7型扣件無擋肩彈性分開式，鐵墊扳的構(gòu)造和承受橫向水平力的原理與“直結(jié)5型扣件”相同?？奂笥艺{(diào)整量較大，并可用楔形鐵座微調(diào)，其左右調(diào)整范圍為30mm?？奂舷抡{(diào)整量為50 mm。適用于土質(zhì)路基無碴軌道。日本一般區(qū)間無碴軌道上使用的直接8型扣件?？傉{(diào)高量為070mm，左右調(diào)節(jié)量為10mm。 德國扣件德國扣件德國木枕上使用的馬克貝斯彈簧道

13、釘?shù)聡F路木枕上使用的Dna4型彈簧道釘?shù)聡F路木枕上使用的Dna6彈簧道釘?shù)聡菊碛肒式扣件德國混凝土枕上使用的型扣件德國拉達無碴軌道上使用的扣件德國無碴軌道上使用的型扣件德國軌道上使用的無螺栓扣件軌枕螺栓扣壓彈條軌距擋塊軌枕鋼軌軌下膠墊板下膠墊塑料套管基板軌枕螺栓軌距擋塊墊圈套管軌下膠墊基板板下膠墊軌枕調(diào)高墊板VOSSLOH300扣件技術(shù)指標項項 目目單位單位設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù)Skl15彈條彈條Skl15B彈條彈條單個彈條扣壓力單個彈條扣壓力kN96.5扣件阻力扣件阻力kN96.5軌距調(diào)整量軌距調(diào)整量mm+10-10高低調(diào)整量高低調(diào)整量mm-4+26預(yù)埋套管抗拔力預(yù)埋套管抗拔力kN100扣件

14、系統(tǒng)節(jié)點靜剛扣件系統(tǒng)節(jié)點靜剛度度kN/mm22.52.5（動靜剛度比（動靜剛度比2.0）絕緣性能絕緣性能絕緣電阻絕緣電阻5k，英國扣件英國扣件英國混凝土枕線路上的赫依伯特扣件英國鐵路的Padarol扣件蘇聯(lián)扣件蘇聯(lián)扣件前蘇聯(lián)軌道上使用的蟹鉗形型扣件前蘇聯(lián)軌道上使用的蟹鉗形型扣件蘇聯(lián)扣件：該扣件為雙層墊板式扣件，軌下鐵墊板和附加鐵墊扳用高強度螺栓聯(lián)結(jié)，利用軌下鐵墊扳在附加鐵墊扳上錯動來調(diào)整軌距。法國扣件法國扣件法國使用的木枕RN式扣件法國隧道內(nèi)無碴軌道上使用的Monaco型扣件法國板式軌道上使用的扣件法國彈性支承軌道上使用的STEDEF扣件法國TGV高速線上使用的Nabla扣件瑞士扣件瑞士扣件瑞

15、士鐵路的Fist扣件荷蘭扣件荷蘭鐵路上使用的型扣件四、地鐵與輕軌扣件四、地鐵與輕軌扣件 nDTI型扣件全彈性分開式。n彈性扣板，六邊形軌距塊，調(diào)距量+8、12mm，高低調(diào)整量為-5+10 。n溝槽墊板，8mm塑料墊板。預(yù)埋玻璃鋼套管。n67年在京廣線易家灣隧道試鋪，北京地鐵二期工程均采用。DT型扣件n全彈性分開式，二階減振。適用于整體道床一般減振地段。B型彈條。n軌距墊調(diào)整軌距。圓柱型粒子橡膠墊板。玻璃鋼套管。n扣件靜剛度21kN/mm，較DTI型扣件加速度減少5-10dB。n北京地鐵復(fù)八線、上海地鐵一號線鋪設(shè)。DT型扣件n全彈性分開式。類似潘得羅爾。n為青島、沈陽和上海地鐵二號線而新研究設(shè)計

16、。n扣壓件為，18彈簧鋼彈條，彈程l0.5mm。軌下和鐵墊板下分設(shè)10、16mm圓柱型粒子橡膠墊板。n軌距調(diào)整量+14mm、22mm。DT 型扣件n半彈性分開式。n撣條。無擋肩，軌距調(diào)整量+8、-12，高低可調(diào)-5、+30。n我國設(shè)計，伊朗德黑蘭地鐵枕式整體道床用。軌道減振器扣件n該扣件由德國于1978年研制，1979年首次用于科隆地鐵，因其外觀呈蛋形，故稱為科隆蛋扣件。n華盛頓地鐵從德國引進并加以改進，稱作蛋形扣件。n20世紀80年代，我國也研制出類似的扣件，稱作減振器扣件，是全彈性分開式，三階減振，適用于枕式整體道床，較高減振地段。n于20世紀90年代分別用于上海地鐵和廣州地鐵。根據(jù)1999年廣州地鐵的測試結(jié)果，與單趾彈簧扣件(剛度42kN/mm)相比，減振效果約為8dB。n科隆蛋扣件利用承軌板與底座間的硫化膠圈的剪切變形獲取彈性，扣件剛度為10kN/mm，最低為6kN/mm。n用于上海和廣州地鐵的減振器扣件節(jié)點剛度約為11kN/mm。n減振器外形為橢圓，橡膠圈與承軌扳、底座硫化成整體，可避免應(yīng)力集中，延長使用年限。n橡膠圈為錐形，能較充分利用橡膠剪切變形，具有良好的彈性。n較浮置扳道床可減少隧道凈空高度，節(jié)省結(jié)構(gòu)投資，且施工和維修方便。n彈條扣壓力不使橡膠圈變形，橡膠圈受力變形也不影響扣壓力。n軌距可調(diào)+8mm、-12mm，高低可調(diào)-5mm、+30 mm。輕軌I型扣件：