如果你想问上图是哪条高铁轨道,肯定能猜出来。对,就是下面那个。如果不在乎“新旧”的细节,你知道为什么上面的轨道是一般的特快列车轨道,下面的轨道是高铁轨道吗?“神秘”就是石头!
轨道上是否有“道碴”是一门科学
道碴,岩石、煤等的碎片。,指铁路上用于路基的一小块石料。一般来说,有石碴轨道和无石碴轨道。
在传统铁路中,两条平行的铁轨通常固定在枕木上,下面铺设小砾石作为道碴。
那么问题又来了——为什么普通铁路用有碴轨道,高速铁路用无碴轨道?
首先,有碴轨道是一种弹性结构,轨枕和钢轨通过扣件连接形成一排钢轨,扣件放置在道床上。道床的摩擦力可以保证轨道的稳定性,帮助钢轨承受载荷,防止钢轨因压力过大而沉入土中。
当然,这些小碎石还具有降噪、吸热、减震、增加透水性等特点。且铺设简单、成本低、维护方便。
但是有砟轨道的不足也很明显。
1.频繁维护
在有碴轨道上,列车的动载荷会引起道碴位移的角向磨损,导致轨面空之间的位置发生变化,因此需要定期维护。
2.容易下沉
道碴的磨损会导致道床的密实度降低,石粉含量增加,导致道床的硬化和弹性降低。
3.速度有限
列车速度也会受到限制。因此,列车提速后,车轮的高速旋转会产生列车风,严重时会卷起碎石,伤及行人,甚至损坏沿线建筑物和铁路设备。
道碴轨道
从技术上来说,有砟轨道可以在一般速度、重载、高速铁路上使用,但在实际运营过程中,有砟轨道一般在速度小于250km/h的铁路上使用,因为一旦列车提速,对轨道平顺性的要求会更严格,有砟轨道弹性大,很难满足这些严格的要求,因此有必要开发更先进、更稳定的刚性轨道形式。
无碴轨道——整体混凝土结构是“精髓”
为了保证铁路的高速、稳定和安全运行,无砟轨道已经成为一种合理的选择。
德国、日本等国家的高速线路主要是无碴轨道。日本新建铁路的无砟轨道铺设里程已超过80%,德国新建高速铁路的无砟轨道也占线路总长度的70%以上。因此,我国在新建时速300公里以上的高速旅客列车时,基本采用板式无砟轨道。
说白了,无碴轨道没有石头。这是一种用整体混凝土结构代替轨枕和砾石道床的结构。钢轨直接铺设在钢筋混凝土板上,通过高强度弹性扣件与轨道板连接“扣”在一起,可减少维修次数,使用寿命可长达60年。
无碴轨道
无碴轨道其实并不“新鲜”
无砟轨道其实出现的很早,早在1840年就在英国的大西部铁路上使用。在漫长的历史演变中,出现了多种类型的无砟轨道,如连续钢筋混凝土轨道、预应力钢筋混凝土轨道、梯形轨道、连续纵向支撑轨道、预埋板式轨道等。
德国于1959年开始研究无碴轨道。首先,三种轨道结构在希尔赛德站进行了试铺,1977年,六种轨道结构在慕尼黑试验线进行了试铺。1968年,日本开始研发RA型板式轨道,并得到广泛应用。无碴轨道于1969年在英国发展,1973年开始推广。主要品牌是整体铸造PACT无砟轨道,而法国开发的产品主要是弹性支撑块式无砟轨道。
早在1965年,我国就在长大山隧道试验了大量的混凝土整体道床,主要有支撑块式和短木枕式,80年代被有碴轨道取代。20世纪90年代,针对高速铁路,工程师们提出了板式无砟轨道结构型式,并进行了试铺试验。
2004年,我国在遂渝线开展了无砟轨道综合试验,研究解决了不同类型无砟轨道结构、扣件、道岔、施工工艺等关键技术问题。,取得了可喜的科研成果。自2006年以来,德国、日本等国外先进的无砟轨道技术得到了引进、吸收和创新。经过十多年的研发,具有自主知识产权的CRTS无砟轨道系列品牌逐渐形成。
“中国品牌”无砟轨道
中国的无砟轨道可以按照“地段”来区分。例如,CRTS系列板式无砟轨道用于高铁主线;道岔区采用道岔轨枕埋入式无砟轨道;当进入站线后,会出现双块式无砟轨道。
如果按结构划分,我国的无砟轨道一般可分为纵向连接轨道板结构和单元轨道板结构,如CRTSⅱⅱ型板结构和路基隧道段双块式无砟轨道均为纵向连接轨道板结构;然而,桥区间CRTs ⅰ型和CRTs ⅲ型板式无砟轨道和双块式无砟轨道均为整体式轨道板结构。
机组VS纵向连接
无砟轨道单元结构受温度影响较小。轨道板长度一般为5~ 7米,底座为15 ~20米。轨道结构裂缝控制比较好。
对于纵向连接结构,受温度影响较大,设计时以温度荷载为主。其结构整体性相对较好,需要解决单元轨道板连接、连续结构末端纵向限位等关键设计,但后期相对更容易出现“病”。
CRTSⅰ-结构简单,但不适合“规模化经营”
CRTSⅰ型板式无砟轨道是日本引进的板式无砟轨道技术。如下图所示,预制轨道板铺设在钢筋混凝土基础上,中间用水泥沥青砂浆“连接”,然后加一个凸起的挡板,防止轨道板“移动”,这样就不需要设置端刺、端梁等限位结构。
所谓端刺,是指在底板施工过程中,通过埋设在桥梁两端路基中的倒T形结构,用来防止轨道变形,逐渐减小底板温度变形的结构。
CRTSⅰ型板式无砟轨道结构简单,施工简便,施工质量易于控制。轨道板和底座处于可分离状态,可修复性强,稳定性和耐久性好。缺点是造价高,施工工艺要求高,不适合大规模施工,后期维护工作量大。
CRTSⅰ型板式无砟轨道已在哈大客运专线、宁安城际线、哈齐客运专线等8个工程中得到应用。
CRTSⅱ——“精确”和高成本
CRTSⅱ型板式无砟轨道是引进的德国博格板式无砟轨道技术。与CRTs ⅰ的主要区别在于其轨道板通过纵向精轧螺纹钢筋连接成纵向连接结构。
CRTS ⅱ型板式无砟轨道纵向刚度均匀、整体性好、轨道几何形状和位置定位准确、平顺性好、舒适度高,后期轨道精调工作量最小。缺点是成本高,施工工艺复杂,后期维护工作量增加。
CRTSⅱ型板式无砟轨道已在京津城际、京沪高铁、沪杭、宁杭、津秦客运专线等9个工程中得到应用。
CRTSⅲ——中国高铁轨道建设的“大方向”
CRTS ⅲ型板式无砟轨道是我国自主研发的具有完全知识产权的新型无砟轨道结构,也是未来高速铁路建设的主要无砟轨道结构。其底板在每个轨道板的范围内设有两个限位挡块。
CRTSⅲⅲ板式无砟轨道稳定性和耐久性高,建成后维护工作量小。
无砟轨道结构已在潘迎、沈丹、徐峥、城关、京沈客运专线等7个工程中推广应用。
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