高速铁路轨道技术综述

    2各国客运专线和高速铁路的轨道结构
    客运专线和高速铁路轨道结构除应具有比重载铁路轨道结构更高的可靠性和稳定性以外，最大的区别在于它应具有极高的平顺性。法国、德国为提高行车速度在轨道方面采取了许多技术措施，其中大部分是围绕提高和保持轨道的平顺性进行的。当机车车辆确定之后，轮轨间动力作用和振动随轨道的不平顺幅值及波长的变化而成倍变化。从法国高速铁路的实测资料分析，轴重160～170kN的高速客车在平顺性很好的轨道上以300 km/h的速度行驶时，轮轨间作用力并不比200 kN轴重货车在中等平顺轨道上以100km/h的速度运行时的作用力大。国外高速铁路运营实践表明，采用60kg/m钢轨轨道结构，严格控制轨道平顺性，可以满足高速行车的需要。
    2.1法国
    法国高速铁路一般采用由UIC60钢轨、双块式混凝土枕、NABLA弹性扣件组成的有碴轨道。长轨条长280 m或396m，采用铝热焊焊接，铺设跨区间无缝线路。道碴级配35/50，枕下道碴厚度最小为30cm。长大工程结构物端头设温度调节器。根据侧向通过速度230 km/h、170 km/h和70 km/h的需要确定道岔号码。每20～25 km设渡线，侧向过岔速度160km/h,可反向行车。20多年的运营实践表明，法国高速铁路轨道结构是成功的，适应了高速行车，当试验速度达到400km/h时，各种轮轨力都低于导致线路塑性变形的限值。在轨道实际运行中有如下情况值得重视：
    2.1.1在1983年开通的巴黎－里昂TGV东南客运专线（长度388km,速度270 km/h,最小曲线半径4 000m、最大曲线超高180 mm、最小竖曲线半径25 000 m、最大坡度35‰）上，尽管轴重较小（160～170kN），但是平均通过总重仅4000万吨（约2年）就要进行一次线路大修。
    2.1.2对钢轨要定期进行打磨，以消除因列车高速运行时道碴旋流造成的钢轨踏面缺陷，这种缺陷会因动力作用增大而造成轨道状态迅速恶化。如果不及时进行钢轨打磨，就会增加线路大修工作量。
    2.1.3线路大修会造成道碴损坏（道碴破碎）。法国对TGV东南客运专线从1986年（仅通车3年）开始就在37%的线路（硬基础的路段）上增加15cm厚的道碴，以便对受到严重损坏的道床上层补充道碴，为此还必须提升接触网。
    2．1．4线路通过总重达到2.5～3.0亿吨后，要对道床的道碴进行更换。与旅客列车速度为120~140km/h的客货混运线路相比，高速线路道碴使用期仅为道碴正常使用期的25%。
    2.2德国
    德国高速铁路采用UIC60钢轨，钢轨在工厂用闪光对接焊焊成180m长的轨条，再在工地用铝热焊焊成无缝线路钢轨。钢轨出厂前进行超声波探伤，厂焊及工地焊的焊接接头也要进行超声波探伤。钢轨及焊缝的平直度都要求达到0.3 mm/m,有碴轨道采用B70型混凝土枕，长度为2.6 m，轨枕间距为60 cm，轨枕中间部分50cm长不承受支承。由于其支承面积大，从而大大降低了道床顶面的轨枕压应力；又由于轨枕的抗弯刚度大，从而保证了在高速条件下轨距和轨底坡的稳定性。采用SKL1和SKL4型ω弹条扣件。道床最小厚度为30cm，道床肩宽为50 cm。
    2.2.1德国为改善道床工作条件采取的措施
    德国高速铁路为提高有碴轨道结构的承载能力，曾分别采取过下列改善道床工作条件的措施，有力地提高了道床抗力：
    2.2.1.1采用长2.6 m甚至2.8 m的混凝土枕，以扩大枕底支承面积，降低道床顶面压力。
    2.2.1.2增加轨下胶垫弹性，使胶垫刚度从普通线路的800 kN/mm降低到高速线路的80kN/mm，以降低轨枕作用到道床顶面的准静态荷载、冲击荷载和振动荷载。
    2.2.1.3增加碎石道床厚度，从普通线路道床厚度30 cm增加到高速铁路的35cm，以提高道床的弹性，降低碎石道碴层传递到路基保护层的压应力。
    2.2.1.4铺设碴下胶垫，特别是在高架结构的有碴线路及10m长度范围内的路桥过渡段上，在道床下铺设减振胶垫，以减少道碴的破碎和粉化，碴下垫层的刚度为0.1N/mm。
    2.2.1.5在碴肩的边坡涂刷塑胶，以提高道床碴肩和边坡的稳定性。
    正是由于有碴轨道存在的不足，为提高有碴轨道的工作性能还要采取如此多的措施，增加了不少投资，所以德国高速铁路现在正大力推广并采用无碴轨道。
    2.2.2德国高速铁路应引起重视的问题 来源：www.examda.com
    从德国早期修建的2条以有碴轨道为主的高速铁路（1987年开通的运行速度为250km/h的曼海姆－斯图加特高速铁路和1991年开通的运行速度为270km/h的汉诺威－维尔茨堡高速铁路）运营实际情况看，有如下问题应引起重视：
    2.2.2.1由于这2条高速铁路实行客货混运，为避免有碴轨道轨向的迅速变化，一般情况下只容许采用60 mm的欠超高，因此与法国TGN相比、德国的曲线半径比较大。
    2.2.2.2尽管这2条线桥梁比例不大．似在桥梁上道碴损坏严重，通过总重不到2亿吨就讨汉诺威－维尔茨堡高速铁路大部分桥梁上的道床道碴进行了更换，分析原因是桥梁端部和道碴硬垫层的变形
    2.2.2.3为强化轨道结构，铺设道床底面垫层和B75型混凝土枕（长度2.8 m），并配合使用Ioan300型高弹性钢轨扣件。
    2.2.2.4为严格控制路基沉降，必须对路基和轨道防冻层充分夯实，对这种增大了刚度的轨道可能需要提前更换道碴。
    2.3日本
    1964年，在日本投人运营的长515 km、速度为220km/h的东海道新干线客运专线（最小曲线半径2500m、最大超高180 m、最小竖曲线半径10000 m,最大坡度20%c）是有碴轨道，虽然轴重较轻（仅为160kN），但在运营15年后，高架线路和桥梁上的线路己不能保持符合高速运输要求的良好状态，必须进行线路大修。
    2.3.1东海道新千线出现的问题 来源：www.examda.com
    东海道新于线有碴轨道出现以上情况的原因是：
    2.3.1.1轨道结构薄弱：东海道新干线是日本第一条离速铁路，考虑到其是客运专线，轴重较轻，所以采用抢轨道结构比较薄弱：钢轨断面小（54kg/m）、混凝土枕短（2. 4 m）、道床厚度薄（20～25 cm）。
    2.3.1.2轨道弹性不良：由于道床厚度不足，而作为基础的桥面板刚度又太大，在高速列车运行时产生了浪大的道碴应力，加速了轨道整体结构的变形和轨道部件的折损。
    一方面是结构薄弱、抗力不足，一方面是动力响应．急剧增大，东海道新干线曾被迫限速运行，直到更换为60kg/m钢轨和增设了道碴垫层后，才恢复了正常运行。此后，日本在修建高速铁路时寻求新的途径，这就是无碴轨道。
    2.3.2日本无碴轨道的特点
    日本把无碴轨道称作板式轨道，它具有如下结构特点：
    2.3.2.1板式轨道由轨道板和钢轨组成，由扣件将其联9．轨道板由水泥沥青砂浆层（CA砂浆）整体支承。
    2.3.2.2轨道板为钢筋棍凝土或预应力混凝土结构，考态到运输、铺设作业及曲线地段轨道中心和轨道板中心错位等因素，轨道板标准长度为5m。
    2.3.2.3为防止轨道板沿轨道纵、横向移动，要把轨道板固定在整体道床上，因此在隧道及高架桥的整体道床上设置圆柱形混凝土凸台。
    2.3.2.4轨道的高低误差可通过在轨道板衬垫和钢轨垫板之间插人可调高衬垫进行调整，而轨道的方向误差则可通过调节钢轨扣件及移动轨道板进行校正。
    2.3.2.5在轨道板和整体道床之间采用自然重力法填充沥青