淺談高速鐵路軌道技術

陳海龍

（沈陽高鐵維修段，遼寧 沈陽 110000）

雖然高鐵軌道具有與普通鐵路軌道相似的結構，但是其多項性能均優于普通的軌道，尤其是平順性、可靠性以及安全性，在對高鐵軌道進行優化時，應當結合高鐵列車的主要特點，使用具備更高質量的結構構件，控制列車的運行質量，通過改良軌道具有的力學性能來使高鐵保持更加平穩的運行狀態。現以高速鐵路為研究對象，分析軌道建設過程中常用的技術手段與實際應用情況。

1 高速鐵路軌道結構等級分析

鋼軌直接承受由機車車輛傳來的巨大動力，并傳向軌枕；軌枕承受鋼軌傳來的豎向垂直力、橫向和縱向水平力后再將其分布于道床，并保持鋼軌正常的幾何位置；輪軌間的各種作用力通過軌枕和扣件的隔振、減振和衰減后傳遞給道床，使道碴重新排列，并將作用力擴散傳遞給路基。由于列車速度的提高給軌道結構的作用力與速度的n次方成正比，因此高速鐵路的軌道必然要比普通線路具有更高的安全性、可靠性和平順性。

2 結構設計要求

2.1 保證結構的穩定性

鐵路軌道結構是連續的長大工程結構物，在客、貨混運的條件下，既要保證客車較高運行速度對軌道高平順性的要求，同時又要滿足貨車較大軸重對軌道重型化的要求，而貨車較大軸重又時刻破壞著軌道的平順性，威脅著客車的安全。尋求這樣一個平衡點，對軌道結構而言，就是結構和部件的強化和優化。在高速客運專線條件下，軌道結構的設備和材質都得到加強，軌道各部件的靜力強度已不是對軌道整體結構承載能力起控制作用的因素。

2.2 保證平順的運行表面

為保證高速行車的需要，軌道必須為列車提供平順的運行表面。軌道的不平順從結構上大約可以分為3種類型，即結構不平順、附加不平順和動態不平順；從波長區分則有長波不平順和短波不平順。結構不平順是指由于軌道結構及部件固有的不平順，如鋼軌表面由于軋制工藝造成的鋼軌垂向彎曲、焊縫凸凹不平、軌道鋪設和整道時形成的不平順；附加不平順是指在運行過程中由于各種原因形成的不平順，如鋼軌表面不均勻磨耗、鋼軌踏面剝離掉塊、有碴軌道因道碴飛濺在軌面輾壓形成的軌面傷損、鋼軌彈性墊層破損等；動態不平順是指在列車運行中產生的不平順。

3 優化軌道建設技術

3.1 鋼軌設計技術要求

鋼軌是軌道的主體構成部分，其具有的抗磨損性能以及強度必須達到標準，施工期間還需對軌道進行保護，避免其出現軌頭內側產生剝離的情況，鋼軌的硬度應當均勻，道岔質量也需滿足相應的要求，提升鋼軌具有的強韌性時，可采用熱處理技術手段，給鋼軌使用的材料必須具有較高的純凈度，主要是為了保證鋼軌結構的抗疲勞能力，延長高鐵鋼軌的實際使用壽命，在展開鋼軌施工活動時，需運用優良的焊接技術手段，實現無縫焊接，控制鋼軌接頭的數量，進而幫助縮減接頭區域的列車受到的振動與沖擊影響，同時鋼軌維修工作也將被簡化，牽引阻力也因此而降低，行車平穩度也隨之提升，鋼軌的焊接性能決定無縫線路的合理性，鋼軌除了必須具有可焊性之外，還需在焊接處理工作結束后保持優質的機械性能，我國的鋼軌施工技藝還需被繼續提升。

3.2 優化軌下基礎

軌下基礎在軌道系統中需要對多種作用力進行承擔，同時還可將其傳布給道床，還可幫助有效保持軌道的位置、方向與軌距。建設軌下基礎時，應當注重保持該軌道構成系統的耐久性，通過應用更高質量的原材料來保證軌下基礎的品質。使用混凝土來構建軌下基礎時，必須考慮到養護與加固工作所消耗的成本，混凝土具有良好的耐久性，因此后續養護工作消耗的資金比較少。建設者應當考慮到結構的防凍處理工作，根據級配要求來配置軌下基礎需要使用的材料，骨料與水泥這2種原材料必須具有充足的活性成分模，同時潔凈程度與細度模數也應當達到相應的標準。結合新的軌下基礎施工工藝，技術人員還需將攪拌工藝技術與自動控制技術結合使用，通過自動記錄系統來優化材料參數控制工作，根據鋼筋應用要求來對鋼筋進行張拉處理工作，合理地振搗與灌注混凝土材料，對軌下基礎處使用的混凝土材料進行養生時，可將蒸汽養生與自然養生方法結合使用，根據工藝技術要求來完善養生工作，精準切割鋼筋材料，通過定位技術來將扣件應用到合適的位置。

3.3 使用高質量的扣件

軌道中使用的扣件主要被應用到連接軌枕與鋼軌的活動中，借此來使軌道保持穩定。軌下基礎建設技術帶動了扣件應用技術的改良工作，扣件的制作材料被改變，由原來的木制材料逐漸演變為混凝土材料。高鐵系統具有行車密度大、行車速度快的特點，因此軌道必須長期保持良好的平順性，軌道內部使用的扣件需滿足以下性能要求，首先其軌距能力需達到標準，扣件除了需要具備足夠的減振性能，同時還必須具有充足的防爬能力，組成扣件的零部件需具有良好的可靠性與精度。

從扣件結構特點出發，可將扣件劃分成有無擋肩2種。可根據軌下基礎的情況來選用扣件，有擋肩式的軌下基礎系統中的擋肩構件必須要承擔極大的橫向力，混凝土材質的擋肩比較容易受損，無螺栓式的扣件因構成的零部件相對比較少，因此裝卸工作也更加方便，還可幫助節省養護費用，有檔肩型的扣件內部比較容易滲入臟物與水，在使用這種扣件時，還需展開防銹蝕工作。

3.4 道床設計技術分析

道床是當前高鐵軌道的重要構成部分，考慮到其對于軌道的支撐作用，設計時應當保證其抗剪能力、剛度與強度，良好的道床可以使軌道系統保持完整性，道床可以擴散軌枕施加的荷載，基床處的容許應力也不會超出限定范圍。設計道床時，應當注意使其保持彈性，使行車活動可以更加平順，道床必須具有良好的排水功能，變形情況需要保持在限定范圍之內。建設道床時，需選擇性能達到應用要求的施工材料。材料可以在承受重復性沖擊的條件下不出現嚴重的變形問題，能夠有效抗壓碎、抗磨耗與抗沖擊。同時還需抵抗風化與大氣腐蝕，即使在酸雨、鹽堿以及干濕等各種惡劣的條件下也不會輕易產生崩解以及龜裂的情況。道床的電阻值也必須達到標準，否則軌道電路無法正常啟用。

4 結語

該文結合現代高速鐵路的軌道建設要求，分析了結構設計工作，并選取軌道結構系統的重點部位進行具體地研究。設計與建設高鐵軌道時，設計者應當結合區域的地勢與地質情況，根據國際標準來保證軌道設計工作的規范化，針對軌道各處常見的缺陷問題，來改善施工工藝，可以嘗試通過大量運用混凝土材料來提升軌道的強度水平，我國現有的高鐵軌道建設技術仍舊處于發展階段，結合國外的先進軌道設計經驗，還需取得更多技術層面的進步。