1、1第第3章城市軌道交通系統的構成章城市軌道交通系統的構成軌道軌道2第3章城市軌道交通系統的構成軌道【學習目標】【教學建議】【理論知識】【實踐操作】【評價跟進】3【學習目標】1.能掌握城市軌道交通系統中軌道的概念。2.能說出軌道結構的構成要素和其所起的作用。3.能有效地辨別軌道的不同部件。4【教學建議】1.教學場地：在教室和軌道模擬實訓室中進行，課后可實地參觀。2.設備要求：至少具有軌道構成及操作模擬演示軟件1套，或仿真軌道教具1套。3.課時要求：共6課時，其中課堂講授4課時，模擬操作2課時。5【理論知識】 3.1城市軌道交通軌道的概念及構成1.軌道的概念 軌道是城市軌道交通系統的重要組成部分。

2、軌道是作為一個整體結構，鋪設在路基之上，直接承受列車車輛及其荷載的巨大壓力，對列車運行起著導向作用的一組設備。 2.軌道的構成 軌道是由鋼軌、軌枕、扣件、道床、道岔及其他附屬設備等組成的構筑物（如圖31）。圖-1軌道構成圖6【理論知識】 3.1城市軌道交通軌道的概念及構成3、軌道結構與性能要求 （1）軌道是城市軌道交通運營設備的基礎，它直接承受列車荷載，并引導列車運行，在列車運行的動力作用下，它的各個組成部分必須具有足夠的強度和穩定性，承受來自于列車的縱向和橫向的位移推力，保證列車按照規定的速度、方向及不間斷地運行。（2）同時軌道還需具有耐久性及適量的彈性，以確保列車安全、平穩、快速運行和乘客

3、舒適。（3）城市軌道交通均采用電力牽引，故要求軌道結構具有良好的絕緣性以減少雜散電流。（4）根據環境保護對沿線不同地段的減振、降噪要求，軌道應采用相應的減振軌道結構。（5）從形式上看，全線軌道結構宜統一形式，采用統一的零部件，并要求外觀整齊、維修工作量少且方便。7【理論知識】 3.1城市軌道交通軌道的概念及構成（6）從技術角度出發，軌道結構應采用成熟、先進的技術和施工工藝。（7）軌距設計要求：直線地段軌距采用標準軌距1435厘米，曲線地段軌距應按規定加寬。（8）水平位置設計要求：直線地段兩股鋼軌的頂面應保持同一水平，其誤差按鐵路技術管理規程規定正線不得大于4厘米；曲線地段為保證行車安全和乘客舒

4、適，曲線外軌須按規定設置超高。（9）平面曲線設計要求：為使列車能平穩地由直線進入圓曲線或由圓曲線轉入直線，應在直線和圓曲線之間按規定設置緩和曲線，以適應逐步加寬軌距和設置超高的需要。8【理論知識】 3.2軌道結構之一：鋼軌1.鋼軌的概念 鋼軌是指兩條直線形呈平行分布，安裝在軌枕或路基之上的由鋼鐵材料制成的金屬構筑物。 鋼軌斷面形狀為“工”字形，由軌頭、軌腰、軌底三大部份組成（如圖32）。這個形狀，受力好、省材料，具有最佳抗彎性能。圖-2鋼軌斷面結構圖92.鋼軌的分類(1)從鋼軌的斷面形狀上分1)槽形鋼軌。 2)雙頭鋼軌。 3)平底鋼軌。圖-3鋼軌斷面形狀圖【理論知識】 3.2軌道結構之一：鋼軌

5、10(2)從鋼軌的質量和強度上分按鋼軌的質量和強度不同，城市軌道交通所使用的鋼軌有如下四種(鋼軌的強度以kg/m表示，數值越大表明其所能承受的重量亦越大)：43kg/m、50kg/m、60kg/m和75kg/m共四種。3.鋼軌的連接安裝(1)傳統的連接安裝法傳統的連接安裝法是把20m左右一節的鋼軌固定在軌枕之上，各節鋼軌之間的接頭(稱為鋼軌接頭，亦稱接縫)，通常使用魚尾板和螺栓接合(見圖-4)。【理論知識】 3.2軌道結構之一：鋼軌11圖-4鋼軌接頭圖【理論知識】 3.2軌道結構之一：鋼軌12圖-5伸縮接頭【理論知識】 3.2軌道結構之一：鋼軌(2)較新的連接安裝法該法是持續焊接鋼軌，使原本一

6、節一節的鋼軌經焊接后成為無縫鋼軌或長鋼軌。134.鋼軌的功用(1)防脫護軌當列車以高速轉彎時，外彎一面的輪緣受著極大的壓力，為防止輪緣負荷過重，在內彎的軌條處會裝設一段鋼軌，使另一邊的輪緣分擔列車轉向時所產生的離心力，而通常這附加的軌條會比正常的軌條高些，以加強保護(見圖-6)。圖-6防脫護軌【理論知識】 3.2軌道結構之一：鋼軌14圖-7橋上護軌【理論知識】 3.2軌道結構之一：鋼軌(2)橋上護軌在鋼軌兩側分別裝設兩段鋼軌，以防止列車在橋上或高地出軌時繼續向外沖(見圖-7)。15圖-8道岔護軌【理論知識】 3.2軌道結構之一：鋼軌(3)道岔護軌在道岔區防止車輪在岔心處進錯路線而安裝的護軌(見

7、圖-8)。165.鋼軌的損傷與維修養護(1)鋼軌折斷鋼軌折斷是指鋼軌全截面至少斷成兩部分，或裂縫已經貫通整個軌頭截面或軌底截面，或鋼軌頂面上有較大的掉塊。(2)鋼軌裂紋鋼軌裂紋是指除鋼軌折斷之外，鋼軌部分材料發生分離，形成裂紋。(3)鋼軌磨耗鋼軌磨耗是指小半徑曲線上鋼軌的側面磨耗和波浪磨耗。(4)其他損傷其他損傷如鋼軌接觸疲勞傷損、鋼軌縱向疲勞裂紋而導致剝離及軌頭因內部存在微小裂紋或缺陷而導致的內部損傷、軌腰螺栓孔裂紋等。【理論知識】 3.2軌道結構之一：鋼軌17【理論知識】 3.3軌道結構之二：軌枕1.軌枕的概念 軌枕是軌道的基礎部件，它是承墊于鋼軌之下，將鋼軌所承受的重量壓力，平均傳遞到道

8、床上，同時又能有效地保持鋼軌軌距和方向幾何形位的軌道部件（如圖39）。圖-9軌枕18圖-10鋼筋混凝土軌枕【理論知識】 3.3軌道結構之二：軌枕2.軌枕的種類(1)軌枕按制造材料分為四種1)木枕。2)鋼筋混凝土軌枕。3)鋼枕。4)塑料軌枕。19(2)軌枕按構造的種類分為三類1)橫向與縱向軌枕。2)短軌與長軌枕。 3)寬軌枕。圖-11橫向與縱向軌枕【理論知識】 3.3軌道結構之二：軌枕20圖-12短軌枕與長軌枕【理論知識】 3.3軌道結構之二：軌枕21圖-13寬軌枕【理論知識】 3.3軌道結構之二：軌枕22(3)軌枕按鋪設位置分為三種軌枕按鋪設位置不同分為普通軌枕、道岔區岔枕和橋枕三種。1)普通

9、軌枕。2)道岔區的岔枕。3)橋枕。圖-14岔枕【理論知識】 3.3軌道結構之二：軌枕23圖-15橋枕【理論知識】 3.3軌道結構之二：軌枕24【理論知識】 3.4軌道結構之三：扣件1.扣件的概念與構成 扣件是用于聯結鋼軌與軌枕的零件。 扣件的構成：扣件由鋼軌扣壓件和軌下墊層兩部分組成。主要包括：（1）彈性扣件：用來把鋼軌緊扣在枕木上。（2）承托物：作用是把扣件固定于枕木上。（3）彈性墊板：使鋼軌與枕木之間互相絕緣 , 避免鋼軌漏電, 并且能夠增加軌道彈性（如圖316）。2.扣件的作用 扣件的主要作用是將鋼軌固定在軌枕上，保持軌距并阻止鋼軌的橫縱向移動，并能提供適當的彈性。25【理論知識】 3.

10、4軌道結構之三：扣件圖-16扣件構成圖263.扣件的種類(1)按其結構不同為可分為彈條式扣件、扣板式扣件和彈片式扣件。圖-17彈條式扣件結構【理論知識】 3.4軌道結構之三：扣件27圖-18扣板式扣件結構【理論知識】 3.4軌道結構之三：扣件28圖-19彈片式扣件結構【理論知識】 3.4軌道結構之三：扣件29(2)按扣件本身彈性分可分為剛性扣件和彈性扣件。(3)按軌枕有無擋肩分可分為有擋肩扣件和無擋肩扣件。(4)其他除上述種類外，還有其他類型的特殊扣件，如專門用于軌距和水平調整量較大的調高扣件及用于板式軌道或整體道床等新型軌上的特殊扣件等。【理論知識】 3.4軌道結構之三：扣件30【理論知識】

11、 3.5軌道結構之四：道床1.道床的概念與作用 道床是指路基、橋梁或隧道等下部結構之上，鋼軌、軌枕之下的碎石、卵石層或混凝土層。它是鋼軌或軌道框架的基礎。 道床的主要作用是支承軌枕，把來自軌枕上部的巨大荷載，均勻地分布到路基面上，大大減少了路基的變形。道床依靠本身和軌枕間的摩擦，起到固定軌枕的位置，阻止軌枕縱向或橫向的移動。圖-20道床斷面圖312.道床的種類(1)碎石道床碎石道床又稱為有碴道床，是一種比較常見的道床形式。圖-21碎石道床斷面圖【理論知識】 3.5軌道結構之四：道床32圖-22無枕式整體道床斷面圖【理論知識】 3.5軌道結構之四：道床(2)整體道床整體道床又稱混凝土整體道床，也

12、稱無碴道床，是現代城市軌道交通中常用的道床形式。1)無枕式整體道床。2)軌枕式整體道床。這種道床可分為短枕式和長枕式兩種（如圖323）。33圖-23軌枕式整體道床斷面圖【理論知識】 3.5軌道結構之四：道床34(3)瀝青道床瀝青道床是指為了改善普通碎石道床的散體特性而加入乳化瀝青或瀝青砂漿而使其穩定的一種道床軌道結構形式。1)瀝青灌注式道床。 2)瀝青混凝土面層式道床。3)瀝青墊層式混凝土道床。【理論知識】 3.5軌道結構之四：道床圖-24瀝青灌注式道床斷面圖35圖-25瀝青混凝土面層式道床斷面圖【理論知識】 3.5軌道結構之四：道床圖-26瀝青墊層式混凝土道床斷面圖36(4)新型道床隨著城市

13、軌道交通的發展和城市對環境要求的不斷提升，原有的一些道床形式已經不太適應城市的發展和需求，于是各國開始不斷研制和改進道床結構，出現了一些可以滿足新發展、新需求的新型道床形式，如減振浮動道床。【理論知識】 3.5軌道結構之四：道床圖-27減振浮動道床373.道床的病害與維修 隨列車荷載反復作用，特別是碎石道床很容易產生病害，如道床變形、道床臟污、道碴粉化、道碴坍塌、道床翻漿及道床板結等。 整治道床病害是碎石道床軌道的主要養護維修工作之一，如搗固、清理、更換及補充道碴等。現在多數道床維護工作是由自動化的工程列車來完成。【理論知識】 3.5軌道結構之四：道床道床維護工程車38【理論知識】 3.6軌道

14、結構之五：道岔1.道岔的概念 道岔是一種使列車車輛從一股道轉入另一股道的線路連接設備，通常在車站、車輛段和停車場大量使用。2.道岔的構成圖-28道岔構成39【理論知識】 3.6軌道結構之五：道岔(1)轉轍器轉轍器包括轉轍機械、尖軌、軌距拉桿及其他零配件等。1)轉轍機械。2)尖軌。3)軌距拉桿。4)轉轍拉桿。5)其他零配件。(2)連接導軌連接導軌是指引導車輪進入轍叉的一組或多組軌道。(3)轍叉及護軌 1)轍叉。2)護軌。3)翼軌。4)岔心。403.道岔的組合形式與種類(1)道岔組合的基本形式道岔組合的基本形式有三種，即線路的連接、交叉、連接與交叉的組合。(2)常用道岔的種類1)單開道岔。【理論知

15、識】 3.6軌道結構之五：道岔圖-29單開道岔412)雙開道岔。圖-30雙開道岔【理論知識】 3.6軌道結構之五：道岔42圖-31三開道岔【理論知識】 3.6軌道結構之五：道岔3)三開道岔。43圖-32交分道岔【理論知識】 3.6軌道結構之五：道岔4)交分道岔。44圖-33交叉渡線【理論知識】 3.6軌道結構之五：道岔5)交叉渡線。45圖-34菱形交叉【理論知識】 3.6軌道結構之五：道岔6)菱形交叉。464.道岔的扳動方式(1)電動扳動電動扳動是依靠電動機的動力來推動轉轍拉桿，從而扳動尖軌的扳動方式。(2)手動扳動手動扳動是利用人力借杠桿去扳動尖軌的扳動方式。【理論知識】 3.6軌道結構之五

16、：道岔47【理論知識】 3.6軌道結構之五：道岔圖-35道岔號數計算圖5.道岔的代號 道岔各有其代號，比如9號道岔、12號道岔、18號道岔等等。這個代號可不是隨便排列的，它實際上代表了轍叉角（）的余切值，也就是轍叉心部分直角三角形兩條直角邊FE和AE的比值，即N=ctg=FE/AE。N就是道岔號，FE是轍叉跟端長，AE是轍叉跟端支距（如圖335）。48【理論知識】 3.7軌道結構之六：其他附屬設備1.防爬設備的組成與作用 防爬設備主要由防爬器和防爬支撐組成。其作用主要防止軌道縱向和橫向爬行。 圖-36防爬器與防爬支撐49圖-37軌距桿【理論知識】 3.7軌道結構之六：其他附屬設備2.軌距桿和軌

17、撐的組成與作用(1)軌距桿軌距桿兩端固定于軌底，每隔57根木枕設一根(見圖-37)。50圖-38軌撐桿圖【理論知識】 3.7軌道結構之六：其他附屬設備(2)軌撐軌撐主要用于曲線地段的軌道加強，安設于兩股鋼軌道心外側。51【理論知識】 3.8獨軌鐵路軌道結構1.獨軌鐵路軌道結構的種類 獨軌鐵路是一種把單軌鋪設在高架橋上的新型鐵路，主要分成兩類，一類是較為常見的是跨座式獨軌鐵路，車輛跨座在軌道梁上行駛，車體兩旁蓋過路軌。另一類懸掛式獨軌鐵路，懸掛式是車輛懸掛在軌道梁下方行駛。522.跨座式獨軌鐵路的軌道結構1)跨座式獨軌鐵路的軌道通常為支柱上端的預應力鋼筋混凝土軌道梁，其上鋪設鋼軌，車輪自車廂的下部支承于鋼軌上。2)跨座式軌道道岔是由一定長度的道岔梁組成。【理論知識】 3.8獨軌鐵路軌道結構圖-39跨座式軌道結構圖53【理論知識】 3.8獨軌鐵路軌道結構跨座式軌道道岔543.懸掛式獨軌鐵路的軌道結構1)懸掛式獨軌鐵路的軌道梁，由一定跨距的鋼支柱或鋼筋混凝土支柱架在空中，車輛懸掛在軌道梁下運行。2)懸掛式獨軌的車輛有對稱式和非對稱式兩種。【理論知識】 3.8獨軌