铁路道砟轨BG大游道的概况及研究现状

BG大游1.道碴轨道介绍

有砟轨道是指基础为石碴床的轨道，也就是说，铺设在铁轨和轨枕下以传递列车载荷的材料是一堆小石子（专业术语是“镇流器”）。

“有砟轨道”对应的概念是“无砟轨道”。在无砟轨道结构中，用于传递列车荷载的结构采用混凝土、沥青混合料等整体浇筑而成。

BG大游在无砟轨道出现之前，传统意义上的铁路属于有砟轨道。典型的道碴轨道如下图[1]所示：

典型的道碴轨道/来源见文末

BG大游铁路作为一种长度远大于其他两个维度的结构，在研究设计中通常以一定的横截面作为研究对象。有砟轨道和无砟轨道的结构截面一般如下：

BG大游道碴轨道横截面示意图

无砟轨道截面示意图

BG大游两者的本质都是放大列车载荷的作用区域，从而降低结构内部的应力。

2.道砟轨道存在的意义

首先我们要知道中国重载铁路，无砟轨道是为弥补有砟轨道缺陷而开发的一种新型结构。即便如此，无砟轨道本身也存在适应性低、维修难度大、成本高的缺点，因此给有砟轨道留下了一定的生存空间，目前还没有完全替代有砟轨道。

另外，有砟轨道虽然落后于时代，但在无砟轨道在运营管理和维护方面没有积累足够的经验的情况下，它仍然有它的优势和意义。

另外，道砟轨道之所以能幸存下来并成为研究热点，最重要的原因是它可以应用于重载铁路。

陆路超大运量需求中国重载铁路，如山西及周边几个省份到中国港口的煤炭运输，以及巴基斯坦海港至中国西北的超大运量货运航线规划，所有这些都需要能够承受具有大轴重的极端重载铁路的结构。在重载铁路上运行的运量大的货运列车，虽然速度不快，但发车密度高。多次反复施加的巨大载荷，很容易将无砟轨道钢筋混凝土板的裂缝压出，也很容易压碎或挤压有砟轨道的道碴。钢筋混凝土板的裂缝难以修复；压碎或挤压的道碴可以很容易地更换和夯实，以保持平稳的轨道。因此，尽管有砟轨道的缺点很多，但只有它可以用于重载铁路。随着重载铁路的发展，大轴列车载荷下有砟轨道的研究日益深入。

最后，道碴床的其他一些优点。镇流器的工程和维护易于实施。它只需要一把铲子就可以铲出来，换上新的。当然，更多的大型养路机械被用来代替道碴。道床还可以抵消部分振动，吸收噪音和其他形式的能量。镇流器材料容易获得且经济。下面是镇流器的实物图[2]。

镇流器实物图/见文末出处

3.现有道碴轨道超载问题[3]

3.过渡段1的不均匀沉降

作为一种长途运输方式，铁路运输总是穿越山川大海。因此，铁路除了铺设在地面上，还可能铺设在桥梁或隧道中。在地面铺设和桥梁（或隧道）铺设的情况下，从横截面来看，道床下方的土路基被钢筋混凝土基础所取代。

a) 铺设在地面上的有砟轨道

b) 铺设在桥梁上的有砟轨道

土路基刚度相对较低（即在荷载作用下容易变形），而钢筋混凝土基础刚度相对较高（不易变形），也就是说，铺设在地面上的铁路段（简称称为“线段”）和铺设在桥梁或隧道上的铁路段（简称“桥段”或“隧道段”），在线段与桥梁的连接处产生刚度差异段（或隧道段）。结算差异。

在实际体验中，低速车可以轻松克服路面的不平整，而以K或T开头的低速客车也能更好地适应恶劣的路况。但是，对于重量较大的重载货运列车和高速高速铁路来说，过渡段交界处的不均匀沉降导致列车的动量突变，进而转化为对列车的巨大冲力。和轨道，这足以造成严重的交通安全。问题和轨道的磨损。

3.2个周期的捣固操作对镇流器的损坏

相关研究表明，道碴道床维护成本占轨道结构整体维护成本的70%以上。在道碴的维修作业中有捣固作业，通过捣固机对道碴颗粒施加动载荷，使道碴颗粒的排列变得更加紧密、紧密，道碴床的性能有所改善，但同时。 , 动载荷还会加速道碴破裂和老化, 导致道碴破裂, 降低道床的侧向阻力。

3.3 碴床病

(1）道碴脏：随着铁路运营时间的增加，道碴床会变得“脏”中国重载铁路，即道碴之间的缝隙被道碴碎屑、轨枕的碎屑和溢出货物的杂物填满，造成压载污物（Fouled Ballast）现象，随着压载物污损程度的增加，压载床整体强度会变小，排水会变差。图为大秦铁路，主要运输煤炭，压载颗粒中充满煤灰。

大秦线的肮脏状况

(2）飞碴：在现实中，钢轨和车轮都会有一定程度的不平整，这也是列车运行时产生振动的原因。另一方面，当列车高速通过时，车体下方的道碴颗粒产生负压风荷载中国重载铁路，吸引道砟颗粒克服重力离开地面，在列车振动和负压风荷载的共同作用下，不显眼的道碴很可能撞上昂贵的高铁，造成不可控的危险；或者道碴飞行后刚好落在钢轨上，当车轮碾过钢轨上的道碴时，可能会产生颠簸感，甚至造成火车出轨了。

在冬季严寒地区的线路上，当列车上的冰雪撞击道碴床时，也可能导致道碴飞溅，造成上述道碴危险。

(3）混泥：不合理的道碴颗粒级配和道碴污染的增加会导致道碴床排水性能下降，进而导致道碴床泥化病害。在极端情况下，甚至可能导致这导致道碴床不稳定。

4.当前研究重点[3]

(1）大轴荷条件下道砟-枕木-路基力学相互作用机理及本构模型研究。道碴与轨枕接触、道碴颗粒微观劣化、宏观流变等问题得到充分解决。并降低维护和修理成本；另一方面有助于改善或缓解道碴劣化的发生和发展，如优化轨枕刚度和形状、弹性轨枕等。

(2）有砟轨道系统相互作用机理研究。道碴床与下部结构（路基、桥梁）的结构体系和新型土工布（包括道碴橡胶、道碴垫、挤塑板等）的研究。受力机理及影响规律有待进一步阐明，同时，道碴结构体系的固化技术及结构体系的作用机理亟待解决。

(3）道碴-外机维修的相互作用机理与优化。捣固机械对道碴维修的损伤机理，修复后道碴床的微观损伤和状态不稳定，需要有待澄清。

(4）有砟轨道结构与维护的深层次理论问题。采用科学的手段对轨道状态进行监测、检测、控制、维护和维护是有砟轨道发展的首要问题。为此中国重载铁路，有必要对道碴的作用机理和演化规律进行微观力学定量分析，研究道碴粒子本身、道碴体、道碴床的物理力学性质和影响规律。 ，更有利于轨道结构的维修周期和维修成本的优化，在目前的技术条件下是完全可行和必要的。

参考资料或来源：

[1]。图片来源：zhihu.com/collection/186571764

[2]。图片来源：地质学

- 岩石和矿物；地质学——岩石和矿物；地质学 - 岩石和矿物等，经过修改。

BG大游[3]。景国庆。铁路道床[M].中国铁道出版社，2013.