浅谈高速铁路轨道技术

陈海龙

（沈阳高铁维修段，辽宁 沈阳 110000）

虽然高铁轨道具有与普通铁路轨道相似的结构，但是其多项性能均优于普通的轨道，尤其是平顺性、可靠性以及安全性，在对高铁轨道进行优化时，应当结合高铁列车的主要特点，使用具备更高质量的结构构件，控制列车的运行质量，通过改良轨道具有的力学性能来使高铁保持更加平稳的运行状态。现以高速铁路为研究对象，分析轨道建设过程中常用的技术手段与实际应用情况。

1 高速铁路轨道结构等级分析

钢轨直接承受由机车车辆传来的巨大动力，并传向轨枕；轨枕承受钢轨传来的竖向垂直力、横向和纵向水平力后再将其分布于道床，并保持钢轨正常的几何位置；轮轨间的各种作用力通过轨枕和扣件的隔振、减振和衰减后传递给道床，使道碴重新排列，并将作用力扩散传递给路基。由于列车速度的提高给轨道结构的作用力与速度的n次方成正比，因此高速铁路的轨道必然要比普通线路具有更高的安全性、可靠性和平顺性。

2 结构设计要求

2.1 保证结构的稳定性

铁路轨道结构是连续的长大工程结构物，在客、货混运的条件下，既要保证客车较高运行速度对轨道高平顺性的要求，同时又要满足货车较大轴重对轨道重型化的要求，而货车较大轴重又时刻破坏着轨道的平顺性，威胁着客车的安全。寻求这样一个平衡点，对轨道结构而言，就是结构和部件的强化和优化。在高速客运专线条件下，轨道结构的设备和材质都得到加强，轨道各部件的静力强度已不是对轨道整体结构承载能力起控制作用的因素。

2.2 保证平顺的运行表面

为保证高速行车的需要，轨道必须为列车提供平顺的运行表面。轨道的不平顺从结构上大约可以分为3种类型，即结构不平顺、附加不平顺和动态不平顺；从波长区分则有长波不平顺和短波不平顺。结构不平顺是指由于轨道结构及部件固有的不平顺，如钢轨表面由于轧制工艺造成的钢轨垂向弯曲、焊缝凸凹不平、轨道铺设和整道时形成的不平顺；附加不平顺是指在运行过程中由于各种原因形成的不平顺，如钢轨表面不均匀磨耗、钢轨踏面剥离掉块、有碴轨道因道碴飞溅在轨面辗压形成的轨面伤损、钢轨弹性垫层破损等；动态不平顺是指在列车运行中产生的不平顺。

3 优化轨道建设技术

3.1 钢轨设计技术要求

钢轨是轨道的主体构成部分，其具有的抗磨损性能以及强度必须达到标准，施工期间还需对轨道进行保护，避免其出现轨头内侧产生剥离的情况，钢轨的硬度应当均匀，道岔质量也需满足相应的要求，提升钢轨具有的强韧性时，可采用热处理技术手段，给钢轨使用的材料必须具有较高的纯净度，主要是为了保证钢轨结构的抗疲劳能力，延长高铁钢轨的实际使用寿命，在展开钢轨施工活动时，需运用优良的焊接技术手段，实现无缝焊接，控制钢轨接头的数量，进而帮助缩减接头区域的列车受到的振动与冲击影响，同时钢轨维修工作也将被简化，牵引阻力也因此而降低，行车平稳度也随之提升，钢轨的焊接性能决定无缝线路的合理性，钢轨除了必须具有可焊性之外，还需在焊接处理工作结束后保持优质的机械性能，我国的钢轨施工技艺还需被继续提升。

3.2 优化轨下基础

轨下基础在轨道系统中需要对多种作用力进行承担，同时还可将其传布给道床，还可帮助有效保持轨道的位置、方向与轨距。建设轨下基础时，应当注重保持该轨道构成系统的耐久性，通过应用更高质量的原材料来保证轨下基础的品质。使用混凝土来构建轨下基础时，必须考虑到养护与加固工作所消耗的成本，混凝土具有良好的耐久性，因此后续养护工作消耗的资金比较少。建设者应当考虑到结构的防冻处理工作，根据级配要求来配置轨下基础需要使用的材料，骨料与水泥这2种原材料必须具有充足的活性成分模，同时洁净程度与细度模数也应当达到相应的标准。结合新的轨下基础施工工艺，技术人员还需将搅拌工艺技术与自动控制技术结合使用，通过自动记录系统来优化材料参数控制工作，根据钢筋应用要求来对钢筋进行张拉处理工作，合理地振捣与灌注混凝土材料，对轨下基础处使用的混凝土材料进行养生时，可将蒸汽养生与自然养生方法结合使用，根据工艺技术要求来完善养生工作，精准切割钢筋材料，通过定位技术来将扣件应用到合适的位置。

3.3 使用高质量的扣件

轨道中使用的扣件主要被应用到连接轨枕与钢轨的活动中，借此来使轨道保持稳定。轨下基础建设技术带动了扣件应用技术的改良工作，扣件的制作材料被改变，由原来的木制材料逐渐演变为混凝土材料。高铁系统具有行车密度大、行车速度快的特点，因此轨道必须长期保持良好的平顺性，轨道内部使用的扣件需满足以下性能要求，首先其轨距能力需达到标准，扣件除了需要具备足够的减振性能，同时还必须具有充足的防爬能力，组成扣件的零部件需具有良好的可靠性与精度。

从扣件结构特点出发，可将扣件划分成有无挡肩2种。可根据轨下基础的情况来选用扣件，有挡肩式的轨下基础系统中的挡肩构件必须要承担极大的横向力，混凝土材质的挡肩比较容易受损，无螺栓式的扣件因构成的零部件相对比较少，因此装卸工作也更加方便，还可帮助节省养护费用，有档肩型的扣件内部比较容易渗入脏物与水，在使用这种扣件时，还需展开防锈蚀工作。

3.4 道床设计技术分析

道床是当前高铁轨道的重要构成部分，考虑到其对于轨道的支撑作用，设计时应当保证其抗剪能力、刚度与强度，良好的道床可以使轨道系统保持完整性，道床可以扩散轨枕施加的荷载，基床处的容许应力也不会超出限定范围。设计道床时，应当注意使其保持弹性，使行车活动可以更加平顺，道床必须具有良好的排水功能，变形情况需要保持在限定范围之内。建设道床时，需选择性能达到应用要求的施工材料。材料可以在承受重复性冲击的条件下不出现严重的变形问题，能够有效抗压碎、抗磨耗与抗冲击。同时还需抵抗风化与大气腐蚀，即使在酸雨、盐碱以及干湿等各种恶劣的条件下也不会轻易产生崩解以及龟裂的情况。道床的电阻值也必须达到标准，否则轨道电路无法正常启用。

4 结语

该文结合现代高速铁路的轨道建设要求，分析了结构设计工作，并选取轨道结构系统的重点部位进行具体地研究。设计与建设高铁轨道时，设计者应当结合区域的地势与地质情况，根据国际标准来保证轨道设计工作的规范化，针对轨道各处常见的缺陷问题，来改善施工工艺，可以尝试通过大量运用混凝土材料来提升轨道的强度水平，我国现有的高铁轨道建设技术仍旧处于发展阶段，结合国外的先进轨道设计经验，还需取得更多技术层面的进步。