城市轨道交通概论

城市轨道交通概论

任务二

轨道结构

任务目标

1.掌握城市轨道交通轨道的组成。
2.了解道岔的种类。
3.了解城市轨道交通线路中的线路标志和信号标志。

任务分析

重点：城市轨道交通轨道的组成。
难点：组成轨道各部分设备的作用。

知识描述

轨道是城市轨道交通线路的重要组成部分，它直接承受列车荷载并引导列车运行，一般由钢轨、轨枕、道岔、道床、联结零件和轨道加强设备等组成，如图2.7所示。
图2.7 轨道的基本组成

一、钢轨

钢轨是轨道结构的重要组成部分，是轨道的基本承重结构，直接承受列车荷载并将其传递到扣件、轨枕、道床至结构底板（例如路基或桥梁）中，其头部内侧与车辆轮缘的相互作用引导列车前进。钢轨要求有足够的承载能力、抗弯强度、断裂韧性、稳定性及耐腐蚀性，其断面形状为工字形，由轨头、轨腰和轨底三部分组成，如图2.8所示。
图2.8 钢轨外形
我国标准钢轨长度分为12.5m及25m两种，另有用于曲线上的标准缩短轨。
普通钢轨有热胀冷缩的性能，为适应钢轨伸缩，铺轨时在两根钢轨的接头处应留有适当的轨缝。
钢轨在使用过程中不可避免地会产生各种损伤，如折断、裂纹及磨耗等，为保证行车安全，出现钢轨损伤时应及时更换。

二、轨枕

轨枕是轨道轨下基础的重要部件。它的作用是承受钢轨传来的作用力，将其传给道床，并有效地保持钢轨的位置和轨距。因此，轨枕应具有一定的坚固性、弹性和耐久性。
轨枕按其材料可分为木枕、混凝土轨枕及钢枕。
1.木枕
木枕又称枕木，是铁路上最早采用而且到目前为止依然被采用的一种轨枕。其优点是弹性好，易加工，运输、铺设、养护、维修方便，绝缘性能好；缺点是易于腐朽和产生机械磨损，使用寿命短，且木材资源缺乏，价格比较昂贵，所以木枕已逐渐被混凝土轨枕所代替。但是在道岔、停车场等站线部位，由于要求使用不等长的轨枕，混凝土轨枕尚难取代木枕。
2.钢筋混凝土枕
其主要特点是稳定性好，使用寿命长，能提供较高的阻力，但质量比较大，不利于铺设，且弹性比较差，如图2.9所示。

图2.9 钢筋混凝土枕
城市轨道交通的轨枕现均采用混凝土枕，其稳定性好，坚固耐用。在直线区段，一般每千米配置1600～1680根轨枕。在曲线半径较小或坡度较大地段，可适当增加此配额。
我国使用的混凝土枕长度为2.5m，目前有增大的趋势，已出现2.6m、2.7m的轨枕。
3.钢枕
钢枕主要在德国轨道交通中使用，新中国成立前的某些铁路中也曾使用。

三、联结零件

联结零件分为接头联结零件和中间联结零件。
1.接头联结零件
接头联结零件由夹板、螺栓和垫圈等组成，如图2.10所示，通过它们把钢轨连接起来，使钢轨接头部分具有和钢轨一样的整体性，以抵抗弯曲和移位，并满足热胀冷缩的要求。
图2.10 接头联结零件
夹板是用来夹紧钢轨的。每块夹板都要用4枚或6枚螺栓上紧，且为防止车轮在接头部位脱轨时切割全部螺栓，螺栓帽的位置在钢轨的内外侧相互交错。
虽然在地铁和轻轨线路上已大量采用无缝线路，但在无缝线路的缓冲区、轨道电路的绝缘区、有道岔的线路区段中，还必须用钢轨接头。
2.中间联结零件（扣件）
钢轨与轨枕的联结是通过中间联结零件实现的，这种联结零件称为扣件。它主要由扣压件、轨距垫、铁垫板、橡胶垫板、螺旋道钉、玻璃钢套管等组成，如图2.11所示。
图2.11 扣件
扣件的作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距和阻止钢轨相对于轨枕的纵、横向移动。扣件必须具有足够的强度、耐久性和一定的弹性，以有效地保持钢轨与轨枕的可靠联结。此外，扣件还应结构简单，便于安装和拆卸。

四、道床

道床分为碎石道床和整体道床两种。
1.碎石道床
碎石道床具有良好的弹性、排水性能，造价低，维护简单易行。但强度较低，且需经常维护保养，不太适合地下隧道及市区高架结构线路。
2.整体道床
整体道床结构是将道床路基轨枕组合形成钢筋混凝土整体结构的轨下基础。
目前，地铁和轻轨系统区间隧道内一般采用整体道床。整体道床的优点是：道床整体性好，坚固稳定、耐久，轨道建筑高度小，可减少区间隧道净空，节省投资，轨道维修量小，适合地铁和轻轨系统运营时间长、维修时间短的特点。整体道床主要有无枕道床、短枕道床、长枕道床、浮置板式整体道床、弹性整体道床等几种形式。

五、道岔

轨道交通列车车辆由一条线路转向或越过另一条线路时使用的设备称为道岔。地铁和轻轨采用双线线路，线路中间站通常不设配线，两个方向线路之间很少有交叉、连接处存在，但在折返地段，要利用道岔实现线路的转换。
地铁与轻轨线路上常用的是普通单开道岔，如图2.12所示。它通过尖轨的平移，形成不同的开通方向，实现列车安全转线的目的。

六、其他附属设备

1.车挡
车挡设置在尽头线末端，用于阻止由于操作不当而使轨道交通车辆冲出尽头线或撞坏其他构筑物。国外有磁力式车挡、液压式车挡和滑动式车挡等。前两种车挡构造复杂、造价高，后一种车挡构造较简单。如图2.13所示为滑动式车挡。
图2.12 普通单开道岔
图2.13 滑动式车挡
2.标志
(1)线路标志
根据列车运行和线路养护的需要，在地铁线路上设有各种表示建筑及线路设备位置状态的标志。线路上应设有公里标、坡度标、曲线标、水准基点标等。
①千米标：设在一条线路自起点计算每一整千米处，如图2.14所示。
②曲线标：设在曲线中点处右侧墙上，标明曲线中心里程、曲线半径、曲线和缓和曲线长度，如图2.15所示。
图2.14 千米标
图2.15 曲线标
③坡度标：设在线路纵向坡度的变坡点处，标明其所向方向的上、下坡道坡度值及其长度，如图2.16所示。
(2)信号标志
信号标志是指导列车操作人员的一种标志，主要有减速地点标、列车停车位置标、终点停车标和警冲标等。图2.17所示为警冲标，图2.18所示为减速地点标。
图2.16 坡度标

图2.17 警冲标
图2.18 减速地点标

问题与防治

问题：对组成轨道各种设备的理解有一定难度。
防治：亲临现场，对照实物进行理解。

扩展知识

钢轨的类型

钢轨类型习惯上以每米大致质量的kg整数（kg/m)表示。我国铁路的钢轨按质量划分有75 kg/m、60 kg/m、50 kg/m、43 kg/m及38 kg/m(实际质量为74.414 kg/m、60.640 kg/m、51.514 kg/m、44.653 kg/m、38.733 kg/m)五种，其中60 kg/m和50 kg/m钢轨已成为我国铁路的主型钢轨。钢轨的质量越大，力学性能越好，在相同的条件下，使用寿命越长。随着机车车辆轴重、行车速度和客货运量的提高，钢轨正在向重型发展，目前世界上最重型的钢轨已达到77.5kg/m。我国也正在铺设75kg/m重轨，以满足沿海地区运输的需要。