淺析鋼軌嵌入式軌道結構的應用

王志文,張百歲（河南省交通規劃勘察設計院有限責任公司,鄭州　450000）

淺析鋼軌嵌入式軌道結構的應用

王志文,張百歲
（河南省交通規劃勘察設計院有限責任公司,鄭州450000）

摘要：鋼軌嵌入式軌道結構作為一種新型無碴軌道系統，通過優化其設計，可以有效提升工程整體質量。本文主要對鋼軌嵌入式軌道結構優點與應用進行了分析與探究。

關鍵詞：鋼軌嵌入式軌道結構；優點；應用；減振降噪

現階段我國高速鐵路與重載線路都從傳統的有喳軌道系統逐漸轉變為無喳軌道系統，這樣不僅可以起到軌道沉降減少，還可以大大降低養護維修成本。由HollandRailconsult公司研發的鋼軌嵌入式軌道結構，是一種在軟土地區使用的新型無碴軌道系統。在地面上鋪設的連續混凝土箱梁是鋼軌嵌入式軌道結構的重要組成部分。其主要是軌道在混凝土箱型梁直接固定，這種軌道結構必須與重力平衡原則相符合，其結構重量應對開挖土體重量多出一些，進而不增加結構恒載。鋼軌嵌入式軌道結構具有較大剛度，可以對不均勻沉降與振動進行有效降低。

1　嵌入式軌道結構的優點

傳統軌道結構通過扣件連接其鋼軌與軌枕，鋼軌的支撐與固定都處于離散狀態，鋼軌完全暴露在空氣中。通過連續固定與支撐的方式，嵌入式軌道結構的基本方式為在鋼筋混凝土板整體道床凹槽內用一種叫Corklast的彈性體固定在鋼軌上，在彈性體內完全埋設整個鋼軌，除了所需的信號電纜與牽引供電電纜之外，沒有任何機械聯結在鋼軌和混凝土之間或兩條鋼軌之間。與傳統非連續支承軌道結構相比，嵌入式軌道結構的優點主要包括以下幾點：

第一，軌道結構厚度的降低，一般控制在200毫米；

第二，在設計方面具有較大的自由度，因其鋼軌屬于連續支撐，進而對鋼軌疲勞產生機率進行有效降低；

第三，與其他軌道結構相比，無需軌距拉桿、混凝土軌枕和鋼軌聯結部件等構成部分；

第四，在嵌入式軌道結構設計中，附近線路路基相比鋼軌面具有平齊性，這樣有利于平交道口和庫內作業；

第五，減振降噪性能良好及養護維修費用較低。列車軌道行駛中，主要有兩部分作用力作用到軌道結構中，主要為車輛自重構成靜載和運行中列車出現的振動荷載。列車振動荷載產生主要因素為車輛與軌道，其中主要原因為軌道不平順。其減振軌道結構主要構成部分類型為科隆蛋減振扣件、Vanguard（先鋒）扣件、彈性短枕整體道床、浮置板等。嵌入式軌道結構減振降噪中，由槽內彈性體與軌下彈性條對鋼軌連續固定與支承，這個可以對整個軌道結構的水平剛度與豎向剛度進行最大限度地優化。同時由軌下彈性條與槽內彈性體一起提供該結構的垂向彈性，這樣就可以對傳統有喳軌道結構受荷響應進行模擬。

2　鋼軌嵌入式軌道結構的應用

本工程鋼軌嵌入式軌道結構是在Edilon嵌入式軌道系統內固定Voest54E1鋼軌。其大部分土質主要為粘土，這與合鋼軌嵌入式軌道結構的應用范圍較為符合。在本工程重載線上鋪設鋼軌嵌入式軌道試驗段，其長度為200米，梯形是其箱型梁承載結構的橫截面。鋪設后18個月內應對軌道進行不斷監測試驗。監測主要包括以下內容：軌道和下層20m深土體的垂向位移、加速度和孔隙水壓力以及列車通過時的長期變形和變形證實。

在設計鋼軌嵌入式軌道結構時，應對其減振降噪性能加以重視，同時確保工程造價的有效降低。因嵌入式軌道具有較為簡單的結構，并沒有扣件等連接零件，由此可見，在設計中應對鋼軌自身與彈性體加以優化。為將列車通過時軌道結構引發的振動與噪聲進行有效降低，荷蘭在板式軌道開發中，進行了軌頭形狀與UIC54相似的SA42型矮軌形狀的研制，同時選用了嵌入式軌道結構技術（如下圖）。

這種新型低噪聲嵌入式輕型鋼軌,其高度為8厘米，重量為42kg/ m，其具有較小的凹槽體積，進而可以起到彈性體大量節約的作用，一般節約比例為60%，在軌道結構高度降低的同時，起到工程造價減少的作用。因新型低噪聲嵌入式輕型鋼軌形狀呈現出矮胖狀態，車輛通行時，具有較低的鋼軌腹板振動頻率，在對軌道結構減振降噪效果提升中，相比UIC54鋼軌有碴軌道結構，噪聲減少5～7dB(A)。

作為一項復雜嚴密性較高的工作，在調整定位嵌入式鋼軌后，應確保今后不能對其橫向與豎向等方面進行改變。這種情況下，要求鋼軌嵌入式軌道下部基礎設計必須嚴格遵循相關設計規定進行。通常情況下，鋼軌嵌入式軌道下部基礎結構中主要有兩種形式，首先，最常見的嵌入式軌道結構為混凝土板式道床，這種形式主要通過預應力進行混凝土板質量提升，預應力施加比例應比沿線路的縱向和橫向多出1.5%。在荷蘭鐵路干線和輕軌線路中這種類型軌道結構，特別在橋梁和平交線路設計中得到了廣泛地應用。其次，鋼軌嵌入式軌道結構下部基礎選用箱型梁。在土路基上直接放置箱型梁，確保這種軌道結構路基溝槽形狀符合梁體相關規定，整個梁的重量與挖出土體重量相比，要少一點，這樣才能確保降低,梁下土體沉降與變形。箱梁具有和橋梁相當的撓曲剛度,能夠保證軌道結構正確的幾何形位,因此非常適合于嵌入式軌道結構。

3　結束語

綜上所述，隨著我國交通運輸事業發展速度的不斷提升，軌道交通所在的比例也越來越重。為滿足社會經濟的發展要求，鋼軌嵌入式軌道結構設計作為工程建設的主要組成部分，其設計優化水平高低將直接影響到工程的整體質量。為確保其整體質量，單位必須重視鋼軌嵌入式軌道結構設計，只有這樣才能提高工程的整體質量，實現其經濟效益。

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