浅析钢轨嵌入式轨道结构的应用

王志文,张百岁（河南省交通规划勘察设计院有限责任公司,郑州　450000）

浅析钢轨嵌入式轨道结构的应用

王志文,张百岁
（河南省交通规划勘察设计院有限责任公司,郑州450000）

摘要：钢轨嵌入式轨道结构作为一种新型无碴轨道系统，通过优化其设计，可以有效提升工程整体质量。本文主要对钢轨嵌入式轨道结构优点与应用进行了分析与探究。

关键词：钢轨嵌入式轨道结构；优点；应用；减振降噪

现阶段我国高速铁路与重载线路都从传统的有喳轨道系统逐渐转变为无喳轨道系统，这样不仅可以起到轨道沉降减少，还可以大大降低养护维修成本。由HollandRailconsult公司研发的钢轨嵌入式轨道结构，是一种在软土地区使用的新型无碴轨道系统。在地面上铺设的连续混凝土箱梁是钢轨嵌入式轨道结构的重要组成部分。其主要是轨道在混凝土箱型梁直接固定，这种轨道结构必须与重力平衡原则相符合，其结构重量应对开挖土体重量多出一些，进而不增加结构恒载。钢轨嵌入式轨道结构具有较大刚度，可以对不均匀沉降与振动进行有效降低。

1　嵌入式轨道结构的优点

传统轨道结构通过扣件连接其钢轨与轨枕，钢轨的支撑与固定都处于离散状态，钢轨完全暴露在空气中。通过连续固定与支撑的方式，嵌入式轨道结构的基本方式为在钢筋混凝土板整体道床凹槽内用一种叫Corklast的弹性体固定在钢轨上，在弹性体内完全埋设整个钢轨，除了所需的信号电缆与牵引供电电缆之外，没有任何机械联结在钢轨和混凝土之间或两条钢轨之间。与传统非连续支承轨道结构相比，嵌入式轨道结构的优点主要包括以下几点：

第一，轨道结构厚度的降低，一般控制在200毫米；

第二，在设计方面具有较大的自由度，因其钢轨属于连续支撑，进而对钢轨疲劳产生机率进行有效降低；

第三，与其他轨道结构相比，无需轨距拉杆、混凝土轨枕和钢轨联结部件等构成部分；

第四，在嵌入式轨道结构设计中，附近线路路基相比钢轨面具有平齐性，这样有利于平交道口和库内作业；

第五，减振降噪性能良好及养护维修费用较低。列车轨道行驶中，主要有两部分作用力作用到轨道结构中，主要为车辆自重构成静载和运行中列车出现的振动荷载。列车振动荷载产生主要因素为车辆与轨道，其中主要原因为轨道不平顺。其减振轨道结构主要构成部分类型为科隆蛋减振扣件、Vanguard（先锋）扣件、弹性短枕整体道床、浮置板等。嵌入式轨道结构减振降噪中，由槽内弹性体与轨下弹性条对钢轨连续固定与支承，这个可以对整个轨道结构的水平刚度与竖向刚度进行最大限度地优化。同时由轨下弹性条与槽内弹性体一起提供该结构的垂向弹性，这样就可以对传统有喳轨道结构受荷响应进行模拟。

2　钢轨嵌入式轨道结构的应用

本工程钢轨嵌入式轨道结构是在Edilon嵌入式轨道系统内固定Voest54E1钢轨。其大部分土质主要为粘土，这与合钢轨嵌入式轨道结构的应用范围较为符合。在本工程重载线上铺设钢轨嵌入式轨道试验段，其长度为200米，梯形是其箱型梁承载结构的横截面。铺设后18个月内应对轨道进行不断监测试验。监测主要包括以下内容：轨道和下层20m深土体的垂向位移、加速度和孔隙水压力以及列车通过时的长期变形和变形证实。

在设计钢轨嵌入式轨道结构时，应对其减振降噪性能加以重视，同时确保工程造价的有效降低。因嵌入式轨道具有较为简单的结构，并没有扣件等连接零件，由此可见，在设计中应对钢轨自身与弹性体加以优化。为将列车通过时轨道结构引发的振动与噪声进行有效降低，荷兰在板式轨道开发中，进行了轨头形状与UIC54相似的SA42型矮轨形状的研制，同时选用了嵌入式轨道结构技术（如下图）。

这种新型低噪声嵌入式轻型钢轨,其高度为8厘米，重量为42kg/ m，其具有较小的凹槽体积，进而可以起到弹性体大量节约的作用，一般节约比例为60%，在轨道结构高度降低的同时，起到工程造价减少的作用。因新型低噪声嵌入式轻型钢轨形状呈现出矮胖状态，车辆通行时，具有较低的钢轨腹板振动频率，在对轨道结构减振降噪效果提升中，相比UIC54钢轨有碴轨道结构，噪声减少5～7dB(A)。

作为一项复杂严密性较高的工作，在调整定位嵌入式钢轨后，应确保今后不能对其横向与竖向等方面进行改变。这种情况下，要求钢轨嵌入式轨道下部基础设计必须严格遵循相关设计规定进行。通常情况下，钢轨嵌入式轨道下部基础结构中主要有两种形式，首先，最常见的嵌入式轨道结构为混凝土板式道床，这种形式主要通过预应力进行混凝土板质量提升，预应力施加比例应比沿线路的纵向和横向多出1.5%。在荷兰铁路干线和轻轨线路中这种类型轨道结构，特别在桥梁和平交线路设计中得到了广泛地应用。其次，钢轨嵌入式轨道结构下部基础选用箱型梁。在土路基上直接放置箱型梁，确保这种轨道结构路基沟槽形状符合梁体相关规定，整个梁的重量与挖出土体重量相比，要少一点，这样才能确保降低,梁下土体沉降与变形。箱梁具有和桥梁相当的挠曲刚度,能够保证轨道结构正确的几何形位,因此非常适合于嵌入式轨道结构。

3　结束语

综上所述，随着我国交通运输事业发展速度的不断提升，轨道交通所在的比例也越来越重。为满足社会经济的发展要求，钢轨嵌入式轨道结构设计作为工程建设的主要组成部分，其设计优化水平高低将直接影响到工程的整体质量。为确保其整体质量，单位必须重视钢轨嵌入式轨道结构设计，只有这样才能提高工程的整体质量，实现其经济效益。

参考文献：

[1]耿传智,余庆.地铁轨道结构减振性能的仿真分析[J].同济大学学报(自然科学版),2011(01).

[2]耿传智,董国宪,朱剑月.弹性钢轨扣件轨道的轮轨作用力分析[J].城市轨道交通研究,2007(04).

[3]练松良,刘加华.城市轨道交通减振降噪型轨道结构的选择[J].城市轨道交通研究,2003(03).

[4]牛月明,戴月辉.钢轨嵌入式轨道结构及其设计优化[J].城市轨道交通研究,2003(06).

[5]王其昌,蔡成标,张雷,罗震.高速铁路土路基上无碴轨道的应用[J].铁道标准设计,2003(12).