高速铁路轨道技术1

京沪高速铁路工程概况与技术体系京沪高速铁路股份有限公司二○○八年一月2020/8/122三、轨道有砟轨道具有建设费用低、噪音传播范围小、建设周期短、破坏时修复时间短、自动化及机械化维修效率高、轨道超高和几何状态调整简单等优点。有砟轨道对高速度的适应性？2020/8/123三、轨道有砟轨道能否满足高速铁路平顺性的要求？比如：我国高速铁路要求高低和方向的铺设精度为2mm/10m目前最先进的养路机械作业精度为4mm/16mm有砟轨道难以达到我国高速铁路平顺性要求2020/8/124三、轨道有砟轨道是否具备保持轨道高平顺的能力？传统铁路：道床维修量占线路维修量的70%以上DB：高速铁路线路维修量是传统铁路的2倍，通过总重5亿t需要更换道砟（传统铁路为10亿t）SNCF：TGV东南线820km线路，14年统计结果是每年需要对400km线路进行大机作业，最多的一年达600km大机作业后需要慢行，对运输的干扰比较大有砟轨道保持高平顺的能力比较差，维修量大2020/8/125三、轨道桥上有砟轨道的稳定性问题：道砟粉化，共振导致道床液化，道床失稳解决的措施：①桥梁结构优化：目前已经取了2倍的安全系数，对经济性已造成影响，优化空间有限②采用道砟垫：虽然起到了隔振作用，但减少了道砟与桥面的摩擦力，加剧了道床的振动③弹性轨枕：减少了振动的传递，但纵横向阻力的减少对无缝线路稳定不利京沪HSR桥梁比例大，一些长桥长度长达数十km，最长的甚至达100多km，如此长大高速铁路桥梁上铺设有砟轨道，国外没有相应的经验可借鉴由于上述工程措施可靠性较差，问题还没有解决2020/8/126根据一个压力波、剪切波和长面波计算的均质空间里的位移在剪切波速度压力波速度表面波速度用抗剪弹性模量，密度GP用横向转数V三、轨道软土路基上有砟轨道能否实现350km/h？速度提高到一定限度，轮轨关系以及轮轨振动在轨下基础的传播机理还没有完全被掌握轮轨振动在轨道中传播的是体波，在路基中传播的是表面波，体波和表面波波速至少是线路设计速度的1.5～2倍才能以设计速度开通运营对于设计速度350km/h的线路来说，要求轨道体波和路基表面波达到（525～700）km/h。目前国内还没有试验资料能够证明采取措施能够满足此要求，技术风险依然存在2020/8/127三、轨道防止道砟飞散引发的安全措施？道砟飞散引发车辆和钢轨伤损以及相应的安全问题法国国铁有一支专门的钢轨表面伤损焊补队伍，说明法国由于道砟飞散造成的钢轨伤损是一种客观存在我国目前高速铁路采用的有砟轨道结构与既有铁路有砟轨道结构没有本质区别，防止道砟飞散问题还没有引起足够重视，安全隐患依然存在2020/8/128三、轨道对设计速度350km/h的高速铁路来说，有砟轨道不仅存在平顺性和稳定性难以满足问题，还存在其他技术风险需进一步研究。2020/8/129三、轨道无砟轨道具有满足高速要求的技术优势和综合效益无砟轨道作为混凝土工程，工厂预制和现场浇注精度能够控制，可以满足铺设高精度的需要，而且现有的轨检小车与全站仪组合的测量系统，测量精度能够保证铺设精度要求2020/8/1210三、轨道无砟轨道具有满足高速要求的技术优势和综合效益影响无砟轨道平顺性的因素中，作为轨下基础的混凝土变形和位移都能够控制，除扣件外，对平顺性影响的因素很少，因此维持平顺性能力强，能够保持轨道稳定，少维修。据统计，无砟轨道维修工作量仅为有砟轨道的18～35%2020/8/1211三、轨道无砟轨道具有满足高速要求的技术优势和综合效益桥上无砟轨道与桥面系形成一个完整的系统，提高了轨道的整体性，有利于改善整体振动性能，从标准上来看，有砟轨道桥梁竖向振动限值为0.35g，而无砟轨道桥梁为0.5g，后者抗振性能优于前者由于无砟轨道单位重量轻（有砟轨道107kN/m，单元板式轨道65kN/m，双块式轨道74kN/m），可以减轻桥梁二期恒载，降低造价。我国目前设计的桥梁无砟轨道梁部结构比有砟轨道要减少23万元/km2020/8/1212三、轨道无砟轨道具有满足高速要求的技术优势和综合效益随着无砟轨道质量的减轻，轨道体波和路基表面波速度都能大幅度提高，容易满足设计速度350km/h的要求无砟轨道可减少传递到路基上的荷载，改善路基承载条件。国内对有砟和无砟轨道路基认识有偏差，认为前者工后沉降标准可以低于后者，从而可以减少路基建筑成本。从国外标准来看，没有看到两者工后沉降的区别；特别是DB标准，有砟轨道路基面压实标准Ev2=80MPa，Evd=40MPa反而高于无砟轨道Ev2=60MPa，Evd=35MPa路基基床的填筑费用要高于无砟轨道2020/8/1213三、轨道无砟轨道具有满足高速要求的技术优势和综合效益无砟轨道不存在道砟飞散外观非常好2020/8/1214三、轨道无砟轨道具有满足高速要求的技术优势和综合效益国外资料表明，传统有砟轨道、日本板式、德国双块式建设费用依次为1037、1345、1315美元/km,年维修费用则依次为125、114和114美元/km，一般情况下可在10～12年内无砟轨道收回投资。国内根据试验段投资情况和国外维修资料推算，采用无砟轨道可在30～35年收回投资。不管国外还是国内，在无砟轨道整个生命周期（60年）内，其综合效益都比有砟轨道好。2020/8/1215三、轨道2020/8/1216三、轨道2020/8/1217三、轨道☆扣件、预制结构及联结方式是无砟轨道结构的关键技术2020/8/1218三、轨道无砟轨道结构是成熟的轨道结构形式高速铁路无砟轨道经过40年来的运用和发展，逐步形成两大技术体系，即日本的单元板式无砟轨道结构和德国的整体式无砟轨道结构。两大技术体系已基本发展成熟，其标志是：在高速铁路上得到大范围推广应用，具有300km/h及以上速度高速铁路实际运营经验；结构统一，形成了标准结构设计；技术经济上具有综合优势。2020/8/1219三、轨道无砟轨道结构是成熟的轨道结构形式日本板式无砟轨道在新干线开通运营的2196km线路上铺设了1300km，大范围推广应用始于1975年开通运营的山阳新干线西段，还在中国台湾345km高速铁路上获得全面应用（除道岔区外全部采用板式轨道），最高运营速度达到300km/h线路（运营时间）长度（km）运营速度（km/h）无砟轨道比例（%）桥梁隧道路基总长日本合计977(591)796(664)423(45)2196（1300）59东海道新干线（1964）173（0）69（0）273（0）515（0）2700山阳新干线东段（1972）94（0）58（8）12（0）164（8）3005山阳新干线西段（1975）117（59）223（210）58（4）398（273）30069东北新干线（1982）366（325）189（189）43（27）598（541）27591上越新干线（1982）161（148）106（106）3（2）270（256）24095北陆新干线（1997）42(35)63（63）19（10.8）124（108.8）26088九州新干线（2003）24（24）88（88）15(1)127（113）260892020/8/1220无砟轨道结构是成熟的轨道结构形式结构统一为A型轨道板或框架式轨道板、直结4K或直结8K扣件，柔性沥青混凝土充填层和凸形挡台联结结构三、轨道2020/8/1221三、轨道无砟轨道结构是成熟的轨道结构形式新型框架板式轨道性能更加完善，维修费用更为减少，初期投资与有砟轨道相比逐步降低，综合效益更显优势2020/8/1222三、轨道京沪HSR无砟轨道形式CRTSⅠ板式无砟轨道