C型垫板钢轨扣件系统

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扣件系统与基础联结方式，锚入螺栓式，荷兰无砟轨道扣件和德国VOSSLOH 336型扣件与基础的联结方式均为锚入螺栓式。联结螺栓用胶粘剂锚入混凝土孔中。我国有砟轨道用的硫磺锚固也属这种方式。优点：构造简单、成本低、强度高。缺点：螺栓不能取出，不便进行换轨作业，螺栓一旦损坏，换困难。绝缘性能较差。

扣压件紧固方式，有螺栓紧固方式，无螺栓紧固方式。两种形式各有利弊。有螺栓式扣件便于轨道高低调整，扣压件扣压力衰减后可复拧螺栓恢复扣压力，但零部件较多，需进行涂油作业，养护维修工作量相对较大。无螺栓式扣件零部件较少，*进行涂油作业，养护维修工作量相对较小。但不能调整钢轨高低位置。

扣件系统结构分析，1.扣压件形式，弹条，弹片，视国情与使用习惯不同，铁路分别采用弹片和弹条作为扣压件。采用的扣压件形式，法国、日本，弹片，英国PANDROL扣件，德国VOSSLOH扣件，弹条，荷兰D.E型扣件，瑞典的Fist扣件，弹条，前苏联БП型扣件为弹条式, ЖБ型扣件则为弹片式。我国采用扣压件的形式，67型拱形弹片扣件，九江长江大桥WJ-1型小阻力扣件 弹片，弹条Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型扣件小阻力扣件弹条。弹条扣压件与弹片扣压件各有利弊。

客运专线扣件系统技术关键，由于客运专线以乘客舒适和安全为主要目标，客运专线无砟轨道成段线路铺设，已不再是单一的下部基础结构，涉及到桥梁、隧道、路基等下部各种结构基础，要满足运营条件的要求，需要解决以下扣件系统主要技术关键问题。具有良好的减振性能无砟轨道扣件应具有比有砟轨道扣件好的弹性，但弹性又不能无限制提高，否则会导致列车通过时钢轨倾翻很大从而动态轨距扩大影响列车的平顺性。如何确定系统的刚度与轨道刚度的匹配，如何实现扣件具有较低的刚度而且行车安全是扣件系统需要解决的技术关键。具有较高的绝缘性能，满足轨道电路要求根据轨道电路的要求，扣件系统不仅在干燥情况下具有较高的绝缘性能，而且在特大降雨情况下也应具有较高的绝缘性能。这就要求扣件系统结构上采取特殊技术措施提高水膜电阻。满足无缝线路铺设要求的扣件系统的通用性因铺设无缝线路的要求，隧道内和路基上扣件系统应有足够的防爬阻力，一般情况下防爬阻力越大越对无缝线路有利，因而往往采用扣压力较大的弹条扣压钢轨。而桥上扣件系统为满足铺设无缝线路的要求通常采用小阻力弹性扣件，即采用扣压力较小的弹条扣压钢轨且配合采用较低摩擦系数的复合垫板。因此要求扣件系统应同时具备安装大扣压力弹条和小扣压力弹条的功能。各种无砟轨道结构上扣件系统的通用性各种无砟轨道结构不一，但从设计、施工及运营管理角度要求扣件系统具有通用性，无论轨枕埋入式还是板式无砟轨道，所采用扣件系统均应可安装，即扣件系统可适应各种不同类型的无砟轨道结构。扣压力衰减与疲劳寿命轨下弹性垫层刚度降低，意味着列车通过时有较大的变形，弹条前端的动态变形加大，这就对弹条的弹性性能和疲劳性能提出了较高的要求，如何解决在采用较低刚度轨下弹性垫层时弹条的扣压力衰减及大变形下的疲劳寿命也是技术关键之一。扣件系统与基础的可靠联结无砟轨道扣件一般采用带铁垫板的弹性分开式扣件，根据功能要求，铁垫板通过锚固螺栓与混凝土基础中预埋绝缘套管配合紧固在基础上。根据以往工程实践，混凝土基础中预埋件的强度和疲劳寿命是薄弱环节，采取措施有效地提高预埋绝缘套管的强度和疲劳寿命是需要解决的技术关键之一。较少备件且作业方便模式实现钢轨高低左右位置调整总结我国无砟轨道工程实践经验，钢轨高低和左右位置调整量较大而且要求进行精细调整。因此采用的扣件系统结构应具有采用较少备件而且作业方便的模式实现调整钢轨高低和左右位置。在进行左右位置调整时应尽量不换部件，而且调整模式好是无级调整。

客运专线扣件系统技术要求与技术关键，由于客运专线列车运行速度高、密度大，对扣件有高的技术要求。客运专线用扣件系统应具有以下主要性能。保持轨距能力，扣件系统应保持由钢轨和混凝土轨枕（或混凝土轨道板）组成的轨道框架几何特征稳定，即保持轨距和防止轨距扩大，同时增强轨道框架的弯曲和扭转刚度，以轨道框架的稳定性。防爬阻力扣件系统应防止钢轨相对于轨枕的纵向位移，即防止钢轨爬行，这就需要扣压件有足够的扣压力并且扣压力衰减小。桥上轨道结构设计要考虑桥上无缝线路的铺设要求。线路纵向阻力如果太大，将会相应增加线路传递到桥梁墩台的纵向力和钢轨本身的应力；如果太小，可能导致钢轨爬行或在冬季发生断轨时断缝过大而影响行车安全。因而桥上扣件系统设计还应考虑这些影响。零部件和维修工作量客运专线轨道维修只能在很短的封锁点内进行，因而要求扣件系统零部件少和养护维修工作量少。这就要求扣件各部件有足够的强度，在期望的使用寿命周期内扣件各部件不产生疲劳伤损和显着的残余变形；同时要求扣件有好的性能，当扣压件和轨下弹性垫层产生磨耗和残余变形时，扣件阻力减少不大，扣件螺栓*经常进行复拧。平顺性，扣件系统应钢轨具有好的平顺性。良好的平顺性可以降低由于轨道不平顺引起的激振，减少列车通过时的振动，从而提高乘客舒适度。减振性能，轨道的动力效应与行车速度有直接关系，高速列车通过时，轨道动力效应将急剧增大。因而要求扣件系统有良好的减振性能，即要求采用弹性好的缓冲垫板。与有砟轨道相比，无砟轨道结构中由于取消了提供线路弹性的道碴层，这样就要求无砟轨道扣件系统具有比有砟轨道好的弹性，以大限度地降低轨道的振动，减缓轮轨间的冲击。对于客运专线无砟轨道来说，要求扣件系统各节点刚度一致，以减小动力不平顺。绝缘性能，为行车安全，要求扣件系统有良好的绝缘性能，轨道电路正常工作。由于我国铁路信号制式的特殊性，轨道电路参数的要求特别高，这样我国客运专线对扣件系统的绝缘性能有高要求。钢轨高低与左右位置调整能力，由于无砟轨道结构中的扣件系统直接将钢轨与混凝土道床联接在一起，受施工误差和混凝土基础变化等因素的影响，钢轨高低和轨向的变化不能象有砟轨道那样进行起道和拨道作业，只能通过扣件进行调整，因此，无砟轨道结构要求其所用扣件系统具有一定的调高和调整轨向即钢轨左右位置的能力。对于桥上无砟轨道来说，受梁体收缩徐变上拱、墩台沉降等因素的影响，钢轨高低的变化大，因此要求其所用扣件系统具有大的钢轨高低调整能力。

法国无砟轨道扣件，法国无砟轨道采用与有砟轨道相同的Nabla扣件，在枕下或混凝土支承块下采用靴套式弹性垫层以替代(模拟) 道砟道床所提供的弹性。英吉利海峡隧道内弹性支承块式无砟轨道，就是法国无砟轨道的实例，有砟轨道扣件成套技术在无砟轨道上的应用。

运营条件：高速度350km/h客运专线，高速度250km/h（兼顾货运）客运专线，线路条件：有砟轨道，无砟轨道，轨下混凝土轨枕或轨道板类型：有挡肩，无挡肩，有砟轨道用，无挡肩扣件系统，有挡肩扣件系统，无砟轨道用，无挡肩扣件系统，有挡肩扣件系统。

国内外扣件系统的技术总结，分析研究扣件系统的成功经验，总结我国扣件系统的发展历程和工程实践，确定我国客运专线扣件系统的技术发展方向。中国客运专线扣件系统技术条件，研究制订满足中国客运专线建设的扣件系统技术条件，为各扣件系统的研发确定设计依据。研究确定客运专线扣件系统的弹性指标研究扣件系统合理弹性指标的评价方法及扣件系统刚度与轨道刚度的合理匹配，确定客运专线扣件系统的弹性指标。研究确定客专不同运营条件和线路条件扣件系统的结构型式，研究确定分别满足350km/h、250km/h客运专线运营条件，适用于有碴与无砟轨道（含有挡肩与无挡肩混凝土轨枕或轨道板）的各种扣件系统结构型式，同时考虑不同地段扣件系统的通用性、互换性、不同轨下基础结构扣件系统的通用性、互换性。扣压件的设计与试验研究，研究确定扣压件结构型式，考虑扣压件与弹性垫层刚度的合理匹配、扣压件材质的比选确定和制造工艺的研究。减振垫层的设计与试验研究，研究减振垫层实现低刚度的结构技术措施，确定减振垫层的材质，研发高强度**命减振垫层材料。各扣件系统及零部件性能试验研究，依据标准对各扣件系统的性能进行试验验证，根据零部件制造验收技术条件对扣件各零部件性能进行试验验证。编制各扣件系统相关技术条件，编制各扣件系统技术条件，各零部件制造验收技术条件和铺设和养护维修要求。

弹条III型扣件系统在我国大量铺设，已有十余年铺设使用经验，大部分线路扣件使用效果良好。局部地段出现一些问题，主要问题在以下几方面：由于无螺栓扣件不能调整钢轨高低位置，个别寒冷地区道床板结后给养护维修带来不便；山区小半径曲线地段由于横向荷载较大，绝缘轨距块出现强度不足而压溃现象；弹条加工质量不稳定出现断裂或残余变形较大；个别线路养护时进行垫板作业，造成弹条产生严重的残余变形。

弹条I、II型扣件在我国铁路普遍采用，弹条I型调高扣件在需要钢轨高低位置调整量大的地段大量采用，石龙桥小阻力扣件从上世纪90年代开始在广深线石龙大桥应用，并已相继在南京长江大桥、济南黄河大桥等很多特大桥上普遍采用。这几种扣件系统均经多年的运营实践考验。大部分线路扣件使用效果良好。

弹条V型扣件系统，（1）采用螺旋道钉与套管配合紧固弹条，提高了扣件系统的绝缘性能。（2）可安装多种弹条，既可安装大扣压力弹条也可安装小扣压力弹条。配合不同摩擦系数的轨下垫板（橡胶垫板或复合垫板），满足不同线路阻力的要求。（3）利用工程塑料制造的轨距挡板调整轨距并起绝缘作用，减少扣件部件数量，避免调整轨距时影响螺旋道钉的受力状态；（4）通过在轨下垫板与轨枕承轨面间垫入调高垫板实现钢轨高低调整。

WJ-2型扣件系统结构特征，带铁垫板弹性分开式扣件，预埋套管和锚固螺栓配合紧固铁垫板，扣压件采用弹条，设计扣压力4kN，前端弹程11.5mm。 轨下使用复合胶垫以降低摩擦系数，铁垫板与承轨台间设置5mm厚绝缘缓冲垫板。钢轨调高量40mm，通过在铁垫板下和轨下垫入调高垫板实现。单股钢轨左右位置调整量±10 mm，通过移动带有长圆孔铁垫板来实现，为连续无级调整。

WJ-7型扣件系统，（1）混凝土轨枕或轨道板承轨槽不设混凝土挡肩，铁垫板上设置轨底坡，混凝土轨枕或轨道板承轨面为平坡，既可用于轨枕（双块轨枕、长枕）埋入式无砟轨道，又可用于轨道板无砟轨道，列车传来的横向荷载主要由铁垫板的摩擦力克服。（2）钢轨轨底与铁垫板间设橡胶垫板，实现系统的弹性。通过换不同刚度的轨下垫板可分别适应350 km/h客运专线和250 km/h客运专线（兼顾货运）的运营条件。（3）铁垫板上设有T型螺栓插入座和钢轨挡肩，通过拧紧T型螺栓的螺母紧固弹条。弹条弹程大，在采用较低刚度轨下弹性垫层时弹条的扣压力衰减小且疲劳强度高。（4）铁垫板上钢轨挡肩与钢轨间设有绝缘块，用以提高扣件系统的绝缘性能。（5）铁垫板与混凝土枕或轨道板间设绝缘缓冲垫板，缓冲列车荷载对混凝土枕或轨道板的冲击，同时提高系统的绝缘性能。绝缘缓冲垫板周边设凸肋并留有排水口，可有效提高水膜电阻。（6）同一铁垫板可安装多种弹条（常规扣压力弹条和小扣压力弹条），配合使用摩擦系数不同的轨下垫板（橡胶垫板或复合垫板）可获得不同的线路阻力，既可用于要求大阻力的地段，又可用于要求小阻力的地段，满足各种线路条件下铺设无缝线路的要求。（7）铁垫板通过锚固螺栓与预埋于混凝土枕或轨道板中的绝缘套管配合紧固。预埋套管上设有螺旋筋定位孔，便于螺旋筋准确定位。混凝土枕或轨道板中的预埋套管中心对称布置，便于混凝土枕或轨道板的布筋设计。（8）调整轨向和轨距时*任何备件，通过移动带有长圆孔的铁垫板来实现，为连续无级调整，可设置轨向和轨距且作业简单方便。（9）钢轨高低位置调整量大，满足无砟轨道的使用要求，在轨下垫入充填式垫板可实现高低的无级调整。（10）在钢轨接头处安装时*特殊备件，不妨碍接头夹板的安装。

WJ-8型扣件系统，经深入研究和大量试验优化改进而成，有挡肩扣件系统，客运专线扣件系统暂行技术条件，客运专线满足运营条件，桥上、隧道内、路基上有挡肩轨枕埋入式和板式无砟轨道均可应用。扣件系统是在原板式和双块式无砟轨道承轨槽尺寸和位置的限定条件下设计的，属带铁垫板的弹性不分开式扣件结构。确定扣件系统的基本结构，使结构稳定和合理；研究解决在同一结构上既可安装常规扣压力弹条又可安装小扣压力弹条以满足路基、隧道、桥梁上铺设无缝线路纵向阻力要求的技术措施；采取措施提高扣件系统的绝缘性能；研究提高系统弹性的技术措施并配套研发**命高弹性减振垫层及与之相适应的高疲劳强度弹条。 

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