发布时间 : 星期六 文章无砟轨道与有砟轨道的对比 - 图文更新完毕开始阅读c24fc8eeb8f67c1cfad6b8ae
2）道床系数≤0.1N/mm2； 3）钢轨支点刚度≦30KN/mm； 4）轨底应力≤60N/mm2。
为此，对有砟轨道结构提出以下完善措施： （1）增大枕底有效支撑面积
为减少枕下作用荷载，增加轨道横向阻力，增大轨枕底部与道床表面接触面积是行之有效的办法，从而出现了重型轨枕和宽轨枕结构形式。
重型轨枕的长度一般≥2.6m，重量≥300kg，轨枕底部有效支撑面积≥3300cm2。德国的B75轨枕长度达到2.8m，枕底有效支撑面积达到3780cm2；意大利为适应速度≥300km/h高速铁路的需要，专门研制了重量达到400kg、枕底有效支撑面积达到3900cm2的新型轨枕。
宽轨枕宽度一般≥570mm，支撑面积≥5700mm2比一般轨道增大80%，道床压力减少36%。由于两轨枕间隔只有30mm，也增加了轨枕对钢轨的连续支撑，促进了道床面荷载的均匀分布，对降低噪声非常有利。
（2）增大轨枕底部纵向支撑的连续性
传统有砟轨道在纵向上道床应变变很大，在垂直方向枕下荷载很大，紧接着轨枕间荷载为零，从而导致道床压力变化梯度很大，并需要提供横向力以平衡道床中的这些垂向荷载。
为增大轨枕纵向支撑的连续性，可以采用宽轨枕、框架轨枕和纵向轨枕。 宽轨枕能够使轨枕间隔从标准轨枕的300mm减小到30mm。
框架式轨枕在线路纵向形成连续支撑，传递到道床中的压力变化梯度很小，每个框架长950mm，相互间隔50mm。测试表明，相对于传统的轨枕轨道，框架式轨枕轨道可减少道床压力50%，横向阻力提高6倍。
为减少道床压力，日本研发了纵向轨枕。纵向轨枕由两根纵向混泥土梁组成，梁长一般为12m，截面为450mm×165mm，每隔3m横向用钢管相联结。在较小的曲线上应用时，纵梁长度可取6m。测试表明，纵向轨枕轨道下沉等于初始下沉+16×10-5M，而传统轨枕轨道下沉等于初始下沉+128×10-5M（M为轨道通过总重），后期下沉量减少8倍。
（3）增加轨道弹性
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传统有砟轨道刚度一般≥0.4N/mm2，降低了钢轨轨底应力，增大了钢轨支座反力，对道床稳定不利。因此，出现了在轨下，枕下和道砟下应用弹性垫层，即弹性轨枕、砟下弹性垫层和搞弹性扣件等提高轨道弹性的措施。
使用弹性垫层一般有以下两方面的作用：
1）准静态作用。提高轨道弹性可以降低支撑点荷载，从而降低与之相关的荷载和应力，钢轨应力则随之增大。
2）动态作用。提高轨道弹性可以降低因车轮缺陷和钢轨表面缺陷引起的动态轮轨力，速度越高，效果越明显。
需要注意的是，弹性垫层的刚度一定要合理。轨下垫层弹性过大，除会增大钢轨应力外，扣件的扣压件振幅将很大，会降低扣件的使用寿命；钢轨将发生外翻，影响行车稳定性。枕下垫层优点很多，可以减少轨枕与道床间刚性接触，防止动荷载作用下轨枕与道床的突然接触，扩大轨枕有效支撑面积，减少道床压力，提高轨道弹性。但经验表明，当使用10kN/mm低刚度垫层与大刚度轨下垫板匹配时，轨枕弯曲振动和轨道横向阻力比期望值要小，枕下垫层刚度50-70kN/mm时效果最好。与未用垫层的轨枕相比，轨枕底部支撑面积增加20%-35%，道床压力降低15%-35%，轨道几何状态恶化速率以3-4次幂减少，轨道横向阻力相当。砟下弹性垫层应在隧道里和桥上使用，以降低道床应变。用在路基上时，由于降低了道床与路基面的摩擦力，反而会降低道床的稳定性。
4.3 无砟轨道结构应用现状
无砟轨道结构是用耐久性好、塑性变形小的材料代替道砟材料的一种轨道结构形式。由于取消了碎石道砟道床，轨道保持几何状态的能力提高，轨道稳定性相应增强，维修工作量减少，成为高速铁路轨道结构的发展方向。
4.3.1 国外无砟轨道结构应用状况
如表9所示，40多年来，国外出现了100多种无砟轨道结构形式（其中德国有99种形式），但只有近30种无砟轨道结构形式得以试铺和运用，铺轨长度不到4000km，主要铺设在隧道内和桥梁上（占总长度的82%），路基上仅
占18%，且主要铺设在德国铁路线上（占路基总铺设长度的72%）。
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表9 国外无砟轨道结构应用情况
铺轨长度（km） 序号 无砟轨道型号 主要应用路网 试验 荷兰铁路 1 Edilon 西班牙马德里 车站 西班牙国铁 2 3 4 5 6 7 PACT 加拿大铁路 Züblin BTE Heilit W BES CrailshemFFC Rasengleis Hochtief/SM 英吉利海峡隧 8 Sonnevilie 道 瑞士铁路 韩国铁路 传统Rheda 1.04 9 德国铁路 改进传统 Rheda 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Rheda Berlin Rheda2000 Heitkamp Züblin BTD WALTER GETRAC 德国铁路 ATD 法国铁路 SATO 德国铁路 0.15 34.03 1.73 0.15 35.76 1996 1986 德国铁路 0.4 0.23 0.5 14.48 54 7 34.3 32 4 7 13 30 4.79 3.3 19 42.47 103 7 0.4 81.81 .5 9.4 10.3 27.48 1996 2000 1996 1988 1993 1994 1995 1993 165.3 165.3 2002 6 0.8 3.42 133.126.41 0.09 160.7 1972 50.42 0.8 53.84 1965 100 100 1993 德国铁路 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 78 78 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 1988 1996 1996 1996 1996 1996 4 4 1975 8.25 8.25 1992 站内 路基 隧道 桥梁 3 总长 3 起始年份 1974
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续表9
瑞士铁路 英国铁路 丹麦铁路 19 Stedef 法国铁路 西班牙铁路 意大利铁路 20 21 22 23 Stedef B?gl 新干线板式 ?BB-PORR 德国铁路 意大利国营铁24 IPA 路 679.1合计长度 10.46 26.99 6 75 56 1821.1284.3823 0.06 17 53.5 27.5 98 1984 6 6 2002 法国高速线 德国铁路 日本新干线 地利铁路 0.07 0.43 0.5 0.84 0.3 55 0.87 90 3.3 45.9 14 16 1328 48.2 1182 10.5 46.2 56 14 16 1.30 2600 62 1975 1983 1997 2000 1977 1975 1989 0.21 0.07 15.9 1.6 21.5 37.4 0.07 1.6 1996 1969 1974 无砟轨道在高速铁路上的应用始于1971年日本山阳新干线，其后在日本获得迅速发展，并得到广泛应用，20世纪80年代以来修建的新干线，无砟轨道比例都在85%以上。但是，应当看到，日本新干线桥隧比例比较大，截至2004年，在路基上无砟轨道铺设长度仅有90km，占无砟轨道铺设总长度的3%左右。
德国虽然无砟轨道结构类型很多，但在高速铁路上的实际铺设长度只有248km，且从1998年起在高速线上大量应用至今还没有10年时间。不过，德国无砟轨道主要铺设在路基上，其经验对全面发展无砟轨道具有重要意义。
总体上来说，无砟轨道因其稳定性好、维修工作量少和使用寿命长的优点，得到了发展高速铁路国家和地区的关注。其中，法国除在英吉利海峡隧道内全部采用无砟轨道外，还在TGV地中海线靠近马赛的一个隧道内进行无砟轨道试验，运行速度达到240km/h；中国台湾高速铁路，原设计无砟轨道比例为45%，现全部改为无砟轨道；荷兰高速铁路新建线路，针对软土问题设计了板—桩结构，也积极采用无砟轨道；西班牙、意大利、韩国、比利时等高速铁路都进行了无砟轨道试验与试铺。
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