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1、高速铁路无碴轨道设计关键技术Tranbbs.Com江 成,范 佳,王继军(铁道科学研究院铁道建筑研究所,北京 100081)摘 要:简述国外高速铁路无碴轨道发展概况,论述我国无碴轨道选型及关键技术。对我国高速铁路前期选用的三种结构型式无碴轨道(长枕埋入式、板式和弹性支承块式)进行室内实尺模型铺设及各项性能试验,对前两种结构型式进行桥上和隧道内试铺及现场试验。结果表明:无碴轨道具有线路稳定性、刚度均匀性和耐久性好、平顺性高、显著减少线路维修工作量等特点。无碴轨道结构设计的关键在于强度、横向稳定性、刚度均匀性、减振性和耐久性。为确保无碴轨道线路
2、长期正常运营,必须严格控制桥梁及基础的变形、确保隧道基底稳固与合理设置线桥过渡段。 关键词:高速铁路;无碴轨道;设计;试验研究 中图分类号:Ｕ213．244 文献标识码:Ａ 收稿日期:20031116 作者简介:江 成(1965—),男,安徽怀宁人,副研究员。 基金项目:“九五”国家重点科技攻关项目(954110201);铁道部科技研究开发项目(98Ｇ01;99Ｇ06;99Ｇ07;2000Ｇ49Ｄ)。 随着列车运行速度不断提高,有碴轨道的道碴粉化及道床累积变形的速率随之加快,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
3、平顺性、稳定性的要求。与有碴轨道相比,无碴轨道具有轨道稳定性、刚度均匀性和耐久性好、平顺性高、维修工作量显著减少的突出优点。因此,自上世纪六十年代初,世界各国铁路相继开展以整体式或固化道床替代散粒体道碴的各类无碴轨道结构的系统研究,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。1 国外高速铁路无碴轨道 在高速铁路上应用无碴轨道,以日本、德国最为广泛。日本新干线无碴轨道最初一般铺设在基础坚固的隧道内、高架结构和桥梁上,后来逐渐扩大到土质路基上。而德国高速铁路无碴轨道则首先解决了在土质路基上铺设的技术问题,逐步推广到隧道和桥
4、梁上,从而为全区间无碴轨道的应用创造了有利条件。1．1 板式轨道日本从60年代中期开始板式无碴轨道的研究到目前大规模的推广应用,走过近40年的历程。从津田沼、日野土木试验所内的实尺模型试验到既有线、新干线桥梁、隧道和路基上的各种型式无碴轨道结构的试铺,共建立了20多处近30ｋｍ的试验段,开展了大量的室内、运营线上动力测试和运营观测工作,并在试验结果的基础上,不断地改进完善结构设计参数和技术条件,最终将普通Ａ型(图1)、框架型(图2)、特殊减振区段用的减振Ｇ型(图3)及适用于土质路基上的ＲＡ型等板式轨道结构作为标准定型。板式轨道累计铺设里程已
5、达2700ｋｍ,并从山阳新干线冈山—博多段开始,广泛应用于东北、上越、北陆和九州等新干线全部的桥、隧结构及基础坚实的部分土质路基区段上(如图4)。其中,土质路基上的ＲＡ型板式轨道在试铺60ｍ进行各项性能试验后,最终于1993年在北陆新干线(高崎—长野)正式铺设约11ｋｍ。 由于日本新干线高架桥所占比例较高,对高架桥上无碴轨道的各项关键技术开展了多专业、多部门之间的系统研究,特别考虑了预应力混凝土桥梁徐变上拱、墩台沉降等对无碴轨道的影响。在桥上无碴轨道的施工时间上,规范也要求必须在桥梁放张应力后半年以上,方可进行。1．2 Ｒｈｅｄａ型无碴轨道
6、德国铁路于上世纪60年代开始无碴轨道的研究,曾试铺过十余种无碴轨道结构,其提出的结构型式多种多样。德铁规定试铺的轨道结构要经过5年的运营考验后经批准才能正式使用。德铁无碴轨道的基础分钢筋混凝土和沥青混凝土两类。Ｒｈｅｄａ型无碴轨道(图5)为钢筋混凝土底座的结构型式之一,在大量试铺段进行运行试验和长期观测研究的基础上,Ｒｈｅｄａ型已在德铁高速铁路桥梁、隧道和土质路基上推广应用,约占德铁铺设的360ｋｍ无碴轨道(含80多组道岔区)一半以上。最近开发的Ｒｈｅｄａ2000型无碴轨道(图6)已投入商业应用。由两根桁架形配筋组成的特殊双块式轨枕取代原Ｒ
7、ｈｅｄａ型中的整体轨枕;取消原结构中的槽形板,统一了隧道、桥梁和路基上的型式;同时,轨道结构高度从原来的650ｍｍ降低为472ｍｍ。Ｒｈｅｄａ2000型的支承块只保留承轨和预埋扣件螺栓部位的预制混凝土,其余为桁架式钢筋骨架,从而减少了新、老混凝土的界面,有利于提高施工质量和结构的整体性。 改进后的Ｒｈｅｄａ型无碴轨道在1998年开通运营的柏林—汉诺威高速铁路上得到广泛应用。德铁根据其咨询公司对现行有碴轨道和无碴轨道的综合技术经济比较,建议在速度超过250ｋｍ·ｈ-1的新建高速线上全面推广应用无碴轨道。1．3 其它结构型式世界上许多国家根据自
8、己的技术基础与线路特点,开发出多种型式的高速铁路无碴轨道结构,如:英国的ＰＡＣＴ型、法国的ＶＳＢ型、意大利的ＩＰＡ型以及美国Ｓｏｎｎｅｎｉｌｌｅ公司的ＬＶＴ型等。2 我国高速铁路
