板式无碴轨道
无碴轨道是用双向预应力混凝土轨道板及CA砂浆(乳化沥青水泥砂浆)替换传统有碴轨道的轨枕和道碴的一种新型轨道形式,由板下混凝土底座、CA砂浆垫层、轨道板、长钢轨及扣件等四部分组成。砟(zhǎ),岩石、煤等的碎片。在铁路上,指作路基用的小块石头。传统的铁路轨道通常由两条平行的钢轨组成,钢轨固定放在枕木上,之下为小碎石铺成的路砟。路砟和枕木均起加大受力面、分散火车压力、帮助铁轨承重的作用。这就是有砟轨道。传统有碴轨道具有铺设简便、综合造价低廉的特点,但容易变形,维修频繁,维修费用较大。同时,列车速度受到限制。板式轨道结构中的 轨道板(RC或PRC)为 工厂预制,其质量容易控制,现场混凝土施工量少,施工进度较快;道床外表美观;由于其采用“由下至上”的施工方法,施工过程中不需工具轨;在特殊减振及过渡段区域,通过在预制轨道板底粘贴弹性橡胶垫层,易于实现下部基础对轨道的减振要求(如日本板式轨道结构中的防振G型)。
基本信息
- 中文名
板式无碴轨道道
- 优点
稳定性、刚度均匀性、线路平顺性
- 缺点
没有达到自动化程度
- 应用
客运专线、轨道交通
特点
结构整体性能
具有无碴轨道所具有的的突出,并可显著减少线路的 维修工作量。
从轨道结构每延米重量看,小于有碴 轨道,而板式轨道结构高度低,道床宽度小,重量轻。框架式板式较轨道为非预应力结构,便于制造。可节省 钢筋和 混凝土材料,降低桥梁的二期恒载,造价低廉,但没有降低轨道板实际承受 列车荷载的有效强度、不影响列车荷载的传递。在隧道内应用时可减小隧道的开挖断面。
与 德国博格板式轨道相比,日本 板式轨道在基础上设置了凸型挡台,因此,纵向与博格板的连接不同。凸型挡台与基础混凝土板一起建造,依靠凸型挡台对轨道板进行定位,施工更为简便。日本板式轨道用的轨道板,没有在工厂内机械磨削的工序,制造相对简单。
制造和施工
板式轨道结构中的 轨道板(RC或PRC)为 工厂预制,其质量容易控制,现场混凝土施工量少,施工进度较快;道床外表美观;由于其采用“由下至上”的施工方法,施工过程中不需工具轨;在特殊减振及过渡段区域,通过在预制轨道板底粘贴弹性橡胶垫层,易于实现下部基础对轨道的减振要求(如日本板式轨道结构中的防振G型)。但在桥上铺设时,受桥梁不同跨度的影响,需要不同长度的轨道板配合使用,无形中增加了制造成本;曲线地段铺设时,线路超高顺坡、曲线矢度的实现对扣件系统的要求较高;板式轨道结构中CA砂浆调整层的施工质量直接影响轨道的耐久性;板式轨道的制造、运输和施工的专业性较强,包括:轨道板的 制造、 运输、吊装、铺设;CA砂浆的现场搅拌、试验、运输和灌注;轨道状态整理过程中的充填式垫板树脂灌注等。
线路维修
由于板式轨道水泥沥青(CA)砂浆调整层的存在,受自然环境因素的影响较大,在结构凸形挡台周围及轨道板底边缘的CA砂浆存在破损现象,特别是在线路纵向力较大的伸缩调节器附近。因此 日本铁路除相应开发了修补用的树脂砂浆外,在设计方面,用强度高、弹性和耐久性好的合成树脂材料替代凸形挡台周围的CA砂浆。对于轨道板底的CA砂浆调整层,以灌注袋的形式取代初期的设模式的直接灌注,以减少CA砂浆层的环境暴露面,从而显著提高了板式轨道结构的耐久性,以实现无碴轨道结构少维修的设计初衷。
日本板式轨道的应用
各种型式的板式轨道在 山阳、 东北、 上越、 北陆和 九州新干线的 桥梁、 隧道和部分路基区段上广泛应用。
缺点
无碴轨道具有高稳定性、少维修、寿命长的优点,并在国 外铁路获得了广泛应用,2005年德国出版的《轨道概论》对无碴轨道的缺点做了如下总结:
1)Rheda投资要比有碴轨道多1.5倍以上。科隆一法兰克福线预算46亿欧元,实际费用大约为6o亿欧元,增加大约30%,如此高的初期投资包括巨大的资本成本。有碴轨道成本为350欧元/m,无碴轨道最低为500欧元/m,最大为750—1100欧元/m。即使施工方法得到优化,建设长度增加,成本系数仍达到1.5—2.0。
无碴轨道相对有碴轨道的经济效益仅能从有碴轨道需要增加的维修费用计算得到。现在有碴轨道的维修在很大程度上实现了机械化和自动化,比手工作业费用要低,并能够持久地保持轨道几何状态;无碴轨道也需要维修,钢轨打磨工作量相对有碴轨道要增加,随着无碴轨道使用时间的增加,伤损将增多,经济效益相对来说将降低,而且无碴轨道的修复工作比较复杂,并需要大量费用和时间,一旦损坏引起长期关闭线路带来的投入将相当大,也是初期无法计算或预料的。
隧道内的无碴轨道相对有碴轨道具有良好的经济效益。但桥上和路基上的无碴轨道往往经济效益差一些,限制基础的长期沉降需要额外的费用,比有碴轨道要增加2.0~2.5倍。
2)混凝土无碴轨道为刚性承载层,当达到承载强度极限时将产生断裂,并引起轨道几何尺寸的突然变化和难以预见的恶化。
3)总体上来说,。无碴轨道的质量需要高水平的养护措施提供保障。这意味着在施工工序和质量控制方面都要增加额外的费用和时间。建设期间的质量缺陷将为整个使用 寿命期留下隐患,并需要花费高昂的代价进行弥补。