文档介绍：铁路客运专线轨道主要技术标准与施工技术
——无碴轨道
第一部分无碴轨道主要技术特点
概述
随着列车运行速度不断提高,以碎石道床、轨枕为基础的传统轨道(有碴轨道)由于运营条件的改变,有碴轨道的道碴粉化及道床累积变形的速率随之加快, 随之而来引起轨道维修工作量的增加、维修频率的加快;必须通过轨道结构强化及频繁的养护维修工作来满足高速铁路对线路高平顺性、稳定性的要求。而在高速运营条件下,对于有碴轨道来讲维持高质量、高平顺性轨道状态的维修难度趋于上升。
自上世纪六十年代初,高速铁路先行发展的国家(日本、德国等)大力开发以整体式或固化道床等取代有碴轨道的各类新型无碴轨道,旨在提高轨道的稳定性、平顺性、大幅度减少维修工作量。一些国家已把无碴轨道作为高速铁路的主要轨道结构型式全面推广应用。在新建高速铁路干线大量铺设应用,取得了很好的技术经济效果。
定义及特点
定义:无碴轨道是一种少维修的轨道结构,它利用成型的组合材料代替道碴,将轮轨力分布并传递到路基基础上。
优点:
1) 良好的结构连续性、平顺性
2) 良好的结构稳定性
3) 减少维修工作量和养护维修设施的建设
4) 免除高速条件下有碴轨道的道碴飞溅
5) 有利于适应地形选线
6) 减少客运专线特级道碴的需求,保护环境
缺点:
1) 无碴轨道弹性较差
2) 建设期工程总投资大于有碴轨道
3) 地震后的可修复性不如有碴轨道
世界各国无碴轨道的发展历程
为适应列车高速运行,提高线路稳定性和耐久性、减少线路维修工作量,世界各国研究开发了多种结构型式的无碴轨道。如日本新干线的板式、德国高铁的雷达型、英国的PACT型、英吉利海峡隧道的弹性支承块(LVT)式、法国的Monaco型和STEDEF型无碴轨道等。国内外的实践经验表明,任何一种新型轨道结构的大规模推广应用必须经过以下几个研究发展阶段。
结构动力性能测试
结构型式的提出与设计
结构参数分析与选取
室内实尺模型试验
现场试验段铺设
长期运营考验
结构设计修改完善
全区间推广应用
世界上无碴轨道技术发展比较成熟的主要国家是德国和日本,而德国和日本的发展道路又不相同
德国铁路无碴轨道的研究与发展
德国模式:自主研发、统一管理
由德铁制定统一的技术要求,企业自主研究开发不同型号的无碴轨道,在指定的试验室进行实尺模型激振试验及性能综合评估,并经德铁技术检查团(EBA)认证、批准后,方有资格在线路上进行有限长度的试铺。试铺的无碴轨道要经过5年的运营考验并经EBA的审定、通过后方可正式使用。
自1959年开始研究、试铺无碴轨道,首先在希尔赛德车站试铺了3种结构,随后又在雷达车站和奥尔德车站试铺了2种结构,1977年又在慕尼黑试验线试铺6种。1959年~1988年是德国无碴轨道的试铺期,共铺设无碴轨道36处,。在此期间先后在土质路基、高架桥上及隧道内试铺了各种混凝土道床和沥青混凝土道床的无碴轨道。经过不断改进、优化和完善,形成了德国铁路的无碴轨道系列、比较成熟的技术规范和管理体系,研制了成套的施工机械设备和工程质量检测设备,为无碴轨道在德铁的推广应用创造了良好的条件
德国高速铁路无碴轨道结构长度与所占比例(KM)
线路
设计速度km/h
运营速度km/h
线路全长(km)
无碴轨道长(km)
开通年限
柏林—汉诺威
280
280
264
90(34%)
1998
科隆—法兰克福
330
300
177
155(%)
2002
纽伦堡—英戈尔施塔特
330
300
89(新线)
75(%)
2006
先期在雷达车站土质路基上铺设的无碴轨道运营已超过30年,到2002年,通过总重达4000亿t,运营速度达230 km/h,除了在运营初期出现过4~6mm的均匀沉降和在轨枕周边与素混凝土之间出现过某些无害裂纹之外,轨道结构完好。运营中仅少数扣件需调整,维修工作量很少。
到2003年,德国铁路无碴轨道总铺设长度600多延长公里,其主要结构型式有雷达、雷达2000、Züblin、Berlin、ATD、Getrac和博格(Bogl)型。
a 日本模式:有组织的系统研究、试验、推广
时间:20世纪60年代中期开始
组织:由轨道、土工、桥隧、材料以及化工等专业的研究人员组成的板式轨道研究小组
研究路线: 设计→部件试验→实尺模型加载
试验→设计修改→运营线试验段
铺设→认证→制定国家标准→推广
b日本板式轨道的应用是从桥梁和隧道开始的,在既有线和新干线上先后共铺设了20多处近30km的试验段。在土质路基上应用板式