名詞解釋
量子世界的軌道意識(shí)
①用
條形的鋼材鋪成的供
火車(chē)、
電車(chē)等行駛的路線。
②
天體在
宇宙間運(yùn)行的路線。也叫
軌跡。
③物體運(yùn)動(dòng)的路線，多指有一定規(guī)則的，如原子內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)和
人造衛(wèi)星的運(yùn)行都有一定的軌道。
?、苄袆?dòng)應(yīng)遵循的規(guī)則、程序或范圍：生產(chǎn)已經(jīng)走上軌道。
軌道作為
鐵路線路的重要組成部分，是一個(gè)整體性的工程結(jié)構(gòu)，它由鋼軌、軌枕、聯(lián)結(jié)零件、道床，防爬設(shè)備和道岔等主要部件組成。軌道通常由兩條平行的鋼軌組成。鋼軌固定放在軌枕上，軌枕之下為道床。聯(lián)結(jié)零件在鋼軌和鋼軌之間以及鋼軌和軌枕之間起著一個(gè)聯(lián)結(jié)作用。目前，我國(guó)鐵路正線軌道共分特重型、重型、次重型、中型、輕型五種類(lèi)型。
編輯本段結(jié)構(gòu)
軌道一般由鋼軌、軌枕、聯(lián)結(jié)零件、道床以及
道岔等組成。
鋼軌
常用碳素鋼或中錳鋼制造，其斷面為工字形，用以承受機(jī)車(chē)車(chē)輛的車(chē)輪荷載，并將承受的荷載傳給軌枕；同時(shí)為車(chē)輪的滾動(dòng)提供連續(xù)、平順的表面和引導(dǎo)車(chē)輪運(yùn)行，這種
鐵軌
軌道部件稱為鋼軌。在電氣化鐵路和自動(dòng)閉塞信號(hào)線路上，鋼軌還可兼作電路導(dǎo)體。鋼軌的種類(lèi)通常以每米鋼軌的重量表示。中國(guó)鐵路的鋼軌有每米60、50、45、43公斤等種類(lèi)。在使用英制單位的國(guó)家鋼軌有碼132、112、90磅等種類(lèi)。不同種類(lèi)的鋼軌適用于不同的鐵路線路，主要是依據(jù)線路上運(yùn)行的機(jī)車(chē)車(chē)輛的軸重、行車(chē)速度、線路運(yùn)輸量等選用，如輕型鐵路可采用每米重量較小的鋼軌，有的輕型鐵路采用每米僅10余公斤的鋼軌；重型鐵路可采用每米重量較大的鋼軌，美國(guó)賓夕法尼亞鐵路采用每碼155磅的鋼軌。
工字形鋼軌主要由上部的“軌頭”和下部的“軌底”，以及連接軌頭和軌底的“軌腰”組成。鋼軌斷面的設(shè)計(jì)，除考慮它的抗彎能力、軌頭的抗壓和耐磨能力、軌底的支承面積以及抗傾倒能力等強(qiáng)度和穩(wěn)定性因素外，還須考慮經(jīng)濟(jì)合理性和軋制技術(shù)可行性等因素。中國(guó)鐵路各型鋼軌的主要尺寸如表1 。 軌道
各國(guó)鐵路鋼軌的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度是不同的。如美國(guó)鋼軌標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為11.9米（39英尺）;聯(lián)邦德國(guó)為45米或60米;中國(guó)為12.5米和25米。另外，鋼軌還有縮短軌，比標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度縮短40、80、120、160毫米等數(shù)種，主要用于鋪設(shè)曲線線路軌道。
火車(chē)軌道圖集(19張)
鋼軌必須具有足夠的強(qiáng)度、韌性和耐磨性能。如果鋼軌發(fā)生斷裂和破損，將危及行車(chē)安全。鋼軌的斷裂和破損多數(shù)發(fā)生于有缺陷的軌頭、軌頭與軌腰連接處以及螺栓孔周?chē)忍帯ｄ撥墧嗔烟幰话阌衅谠?，斷裂呈脆性狀態(tài)。鋼軌生產(chǎn)時(shí)如有未切凈的殘余縮孔或有害偏析，使用時(shí)也可能造成軌腰劈裂。
軌枕
鋪設(shè)在道床和鋼軌之間，用以承受從鋼軌傳來(lái)的力和振動(dòng)，并傳給道床；同時(shí)用以保持鋼軌軌距和方向，這種軌道部件稱為軌枕。軌枕除將鋼軌傳來(lái)的力振動(dòng)傳給道床外，它本身也能吸收部分振動(dòng)能。每公里鐵路線路上鋪設(shè)的軌枕數(shù)，是根據(jù)線路上的機(jī)車(chē)車(chē)輛運(yùn)行速度和運(yùn)輸量等因素確定的。機(jī)車(chē)車(chē)輛運(yùn)行速度高和運(yùn)輸量大的線路鋪設(shè)軌枕數(shù)多。中國(guó)鐵路在直線線路上每公里一般鋪設(shè)軌枕1840、1760和1600根。軌枕按材料性質(zhì)分為木枕、混凝土枕和鋼枕三種。
鐵軌
①木枕，又稱枕木。世界各國(guó)鐵路用木枕鋪設(shè)的軌道約占軌道總長(zhǎng)的70%。木枕的優(yōu)點(diǎn)是彈性好，易于鋪設(shè)，與鋼軌的聯(lián)結(jié)比較簡(jiǎn)單，絕緣性能好；缺點(diǎn)是使用壽命短（如易腐朽、易機(jī)械磨損及劈裂）。
制作木枕的木材必須堅(jiān)韌而有彈性，常用山毛櫸、橡木、松木等木材制作。木枕經(jīng)防腐處理后稱為油枕，可延長(zhǎng)其使用壽命。木枕尺寸因木材種類(lèi)、產(chǎn)量以及所承受荷載不同而不同。中國(guó)鐵路木枕大多數(shù)是用松木制作，干線上的木枕長(zhǎng)2.5米、橫截面為矩形,截面的底寬為22厘米、高為16厘米。
?、诨炷琳恚址Q砼枕。第二次世界大戰(zhàn)以后，混凝土枕開(kāi)始大量采用，它的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)??；缺點(diǎn)是重量大、彈性及絕緣性能差，在軌底部分須設(shè)緩沖絕緣墊層等。
混凝土枕的主要類(lèi)型有整體式預(yù)應(yīng)力鋼弦混凝土枕、整體式預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度鋼筋混凝土枕和鋼桿式混凝土枕等。中國(guó)自1958年以來(lái)，主要推廣使用前兩種類(lèi)型。
?、垆撜?。優(yōu)點(diǎn)是抗腐菌侵蝕，抗白蟻和蟲(chóng)蛀；缺點(diǎn)是易受化學(xué)性腐蝕，不絕緣，維修費(fèi)用高。鋼枕僅在聯(lián)邦德國(guó)和瑞士的一些鐵路上，以及地處熱帶的一些鐵路上應(yīng)用，我國(guó)解放前在部分線路也有應(yīng)用。
聯(lián)結(jié)零件
分中間聯(lián)結(jié)零件和接頭聯(lián)結(jié)零件兩種。
①中間聯(lián)結(jié)零件:鋼軌與軌枕的扣件,包括普通道釘、螺紋道釘、剛性或彈性扣鐵、墊板、墊層、防爬器及軌距桿等。中間聯(lián)結(jié)零件具有足夠的強(qiáng)度和耐久性，并具有一定的彈性，能保持鋼軌和軌枕的可靠聯(lián)接和相對(duì)固定的位置，并能減緩線路殘余變形積累速度。中間聯(lián)結(jié)零件本身應(yīng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，以便于裝配、卸除和調(diào)整軌道的軌距及水平等。
鐵軌
木枕和鋼軌的聯(lián)結(jié)一般采用普通道釘，木枕和鋼軌間的鐵墊板，也用普通道釘固定，它安裝方便，應(yīng)用廣泛。歐洲鐵路有的采用剛性扣鐵的分開(kāi)式扣件聯(lián)結(jié)木枕和鋼軌，其優(yōu)點(diǎn)是扣壓力強(qiáng)，能有效防止鋼軌縱橫向位移；缺點(diǎn)是零件多，用鋼量大。也有采用彈條式扣件的，扣壓力較強(qiáng),裝卸較方便。采用混凝土的軌枕的軌道,軌枕和鋼軌間須設(shè)置彈性墊層以減少?zèng)_擊力，其聯(lián)結(jié)零件有扣板、彈片及彈條等，用螺栓聯(lián)結(jié)。鋼枕在頂面上支承鋼軌部分的兩側(cè)，各留有螺栓孔，將螺栓插入孔內(nèi)固定在鋼枕上，再在螺栓上部裝上扣鐵扣住鋼軌，從而實(shí)現(xiàn)鋼枕和鋼軌的牢固聯(lián)結(jié)。
列車(chē)車(chē)輪滾動(dòng)和縱向滑動(dòng)，以及列車(chē)制動(dòng)等產(chǎn)生的縱向力，能使整個(gè)軌道或鋼軌縱向移動(dòng)。為了防止軌道或鋼軌的縱向移動(dòng),除了利用扣件能產(chǎn)生縱向阻力外,還需裝設(shè)防爬器，以增加扣件的縱向阻力。防爬器有彈簧式及穿梢式等形式。軌距桿是裝設(shè)在鐵路曲線區(qū)段，用以保持軌距的零件。
②接頭聯(lián)結(jié)零件：聯(lián)結(jié)兩根鋼軌的零件，主要有夾板、螺栓和彈簧墊圈。夾板又稱魚(yú)尾板，因最早設(shè)計(jì)制作的夾板截面形狀如魚(yú)尾而得名。板上一般有4個(gè)或6個(gè)螺栓孔。螺栓用以聯(lián)結(jié)夾板和鋼軌，螺栓擰緊后，可把兩個(gè)軌端夾緊，使接頭處鋼軌能承受車(chē)輪的作用力。彈簧墊圈是用于增加螺栓帽和螺栓螺紋間的壓力，防止螺栓帽因
列車(chē)通過(guò)時(shí)引起的振動(dòng)而松退的零件。
道床
用碎石、卵石或砂等道碴材料組成的軌道基礎(chǔ)，用以將軌枕的荷載均勻地傳布到路基上，以及防止軌枕的縱向和橫向移動(dòng)；同時(shí)，為軌道提供良好的排水、通風(fēng)條件，以保持軌道干燥，使軌道具有足夠的彈性。
道床材料一般用堅(jiān)韌的玄武巖或花崗巖碎石，有的也用石灰?guī)r碎石，但不如前二者好。碎石有不同的形狀和大小，才能互相擠緊，防止松動(dòng)。中國(guó)鐵路道床所用碎石粒徑有三種規(guī)格：20～70毫米的用于新建道床和道床的大修及維修；15～40毫米的用于道床維修;3～20毫米的用于道床墊碴起道。道床材料也常用規(guī)定級(jí)配的篩選卵石、天然卵石、礦碴或砂子等，但這些材料修筑的道床質(zhì)量較差。粗砂、中砂一般僅作墊床之用。墊床一般只在繁忙干線的碎石道床和路基面之間鋪設(shè)。
道床的厚度和寬度是根據(jù)
鐵路等級(jí)確定的，中國(guó)鐵路規(guī)定道床厚度為25～50厘米。道床可以是單層的或雙層的，鐵路正線上一般采用雙層道床，下面的一層稱做墊層,可以防止翻漿冒泥,其厚度一般不小于20厘米。不易風(fēng)化的砂石路基，可以不鋪墊層。道床頂面的寬度決定于軌枕長(zhǎng)度。中國(guó)鐵路在使用混凝土軌枕的線路上規(guī)定道床寬度為3.1米。碎石道床的邊坡為1:1.75。
20世紀(jì)60年代以來(lái)，用瀝青砂漿灌注在普通道床里把道碴固結(jié)起來(lái),或用瀝青混凝土壓實(shí)層作道床底部,再用瀝青膠砂作為調(diào)整層的瀝青道床，逐漸在一些運(yùn)輸繁忙的鐵路線上試用。由于這種道床有利于提高道床的承載能力和線路穩(wěn)定性，并有利于道床防水和防臟，減少了線路維修工作量，而受到各國(guó)鐵路的重視。
道岔
連接兩股相鄰軌道的專(zhuān)用設(shè)備，主要由轉(zhuǎn)轍器、轍叉和連接軌道組成。道岔的作用是為機(jī)車(chē)車(chē)輛由一股軌道轉(zhuǎn)入另一股軌道提供通道。
編輯本段標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)軌道的軌距水平、左右軌面水平、前后高低和線路方向、曲線軌道超高、軌底坡，以及鋼軌接頭軌縫等所作的規(guī)定。在鐵路干線的直線區(qū)段，中國(guó)鐵路規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)軌距為1435毫米，其誤差不得超過(guò)+6至-2毫米。左右軌面水平的高低差不得大于 4毫米。前后高低及線路方向用10米長(zhǎng)的弦量測(cè)，容許誤差不得大于4毫米。
在曲線軌道上,須根據(jù)曲線半徑加寬軌距,中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路的最大容許軌距為1450毫米。為了平衡車(chē)輛在曲線軌道上行駛時(shí)的離心力，軌道外軌須高于內(nèi)軌（簡(jiǎn)稱超高）。中國(guó)鐵路規(guī)定最大超高量不得大于 150毫米。在直線與曲線軌道連接處須設(shè)置緩和曲線，使曲線的曲率和超高逐漸變更，以保證運(yùn)輸?shù)陌踩c舒適。
車(chē)輪踏面有向線路中心1:20的斜度，因此鋼軌軌面也需相應(yīng)內(nèi)傾，以防鋼軌軌面磨耗不勻和軌腰彎曲。為此，在鐵路線的直線段上，鋼軌鋪設(shè)時(shí)軌底要有一定坡度，即軌底坡。中國(guó)鐵路規(guī)定軌底坡為1:40或1:20的斜坡。
軌道上相聯(lián)接的鋼軌間，其接頭處留有軌縫，以備鋼軌受熱膨脹。鋼軌接頭除普通接頭外，還有各種特殊接頭，如聯(lián)結(jié)兩種斷面不同鋼軌的異形接頭；
軌道電路需要絕緣而使用絕緣材料的絕緣接頭；以及伸縮接頭或伸縮調(diào)節(jié)器等。對(duì)于各種接頭的軌縫，各國(guó)都有相應(yīng)規(guī)定，如中國(guó)鐵路規(guī)定，普通接頭的軌縫最大時(shí)不應(yīng)超出16毫米。
編輯本段強(qiáng)度計(jì)算
在列車(chē)動(dòng)力作用下，軌道各組成部分產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變的計(jì)算。
軌道承受的荷載很復(fù)雜。例如鋼軌，除承受車(chē)輪的垂直作用力外，在曲線路段還承受車(chē)輛的離心力，在直線路段,還承受車(chē)輛蛇形運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的橫向力。此外,軌道還承受溫度變化所產(chǎn)生的軸向拉力或壓力，以及軌面不平或車(chē)輪扁瘢而產(chǎn)生的簧下質(zhì)量振動(dòng)的慣性力等，使鋼軌產(chǎn)生撓屈和彎矩。在軌道強(qiáng)度的靜力計(jì)算中，對(duì)鋼軌撓屈和彎矩的計(jì)算，是把鋼軌視為一根支承在許多等彈性支座或連續(xù)彈性基礎(chǔ)上的無(wú)限長(zhǎng)梁。假定各支座的彈性系數(shù)為
D，其單位為公斤/厘米，鋼軌截面上作用著的集中豎直荷載為
P,其單位為公斤，鋼軌的撓曲變形就如圖1,a所示。梁的彎曲變形,在梁的各段上會(huì)產(chǎn)生正的或負(fù)的彎矩,可用圖2,b表示。根據(jù)
P、
D等值可算出彎矩及鋼軌各部分的彎應(yīng)力。車(chē)輪在鋼軌上的荷載除產(chǎn)生彎矩外，還有接觸應(yīng)力和剪應(yīng)力。接觸應(yīng)力的大小和車(chē)輪直徑及軌頂面圓弧半徑有關(guān)。這種力很大，往往超過(guò)鋼軌鋼材的屈服強(qiáng)度。軌枕也可視為支承在彈性基礎(chǔ)上的梁。一般情況下，軌枕的軌底下截面將承受較大的正彎矩，中間截面將承受負(fù)彎矩，如圖2所示。圖2中
Q為荷載，a、b、c分別為不同道床支承條件下軌枕各個(gè)截面上的力矩變化情況。道床內(nèi)應(yīng)力分布是復(fù)雜而多變的。為簡(jiǎn)化計(jì)算，假定在枕端1米范圍內(nèi)壓力均勻分布,枕底壓力以擴(kuò)散角嗘按直線擴(kuò)散傳遞到路基面，枕底以下各深度道床受壓力分布情況如圖3所示。圖中
Q為鋼軌作用于軌枕上的動(dòng)壓力，單位公斤；
b為軌枕寬度，單位厘米；
b為軌枕有效支承長(zhǎng)度,單位厘米；在一定條件下，鋼軌、扣件、道床及路基面所受的力都可以計(jì)算。 列車(chē)在運(yùn)動(dòng)中還產(chǎn)生許多附加力。目前各國(guó)一般采用速度系數(shù)、偏載系數(shù)和橫向水平力系數(shù)等方法，以靜荷載來(lái)推算動(dòng)荷載。這些系數(shù)從實(shí)驗(yàn)或計(jì)算中求得。
軌道在列車(chē)重復(fù)荷載作用下，會(huì)引起軌道部件的疲勞傷損，以及磨耗的積累和軌道殘余變形的積累。因此在軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除考慮機(jī)車(chē)車(chē)輛的軸重、行車(chē)速度等參數(shù)外，還應(yīng)考慮運(yùn)輸量，并考慮軌道設(shè)備的承載能力和軌道使用狀態(tài)等因素，這樣才能設(shè)計(jì)出最佳的軌道
