特别策划30t轴重重载铁路轨道结构技术创新与发展张志方：中国铁路总公司科技管理部，高级工程师，北京，100844摘要：论述国内外重载铁路总体现状和国内外重载铁路轨道结构现状及发展，以及新建山西中南部铁路通道概况。从有昨轨道、无砟轨道和重载道盆方面阐述和分析30t轴重重载铁路轨道结构技术创新，提出我国载轨枕、扣件、重载道岔、无砟轨道结构部件等，制定30t轴重重载铁路轨道结构技术发展思考。了相关暂行技术条件，初步建立了30t轴重重载铁路轨根据对30t轴重重载铁路轨道结构体系的技道结构技术体系。术创斯实践，提出加强对科研成果的总结和凝练，通过优化形成完善的30t轴重重载铁1国内外重载铁路轨道结构现状及发展路轨道结构技术标准体系等建议。1.1国内外重载铁路总体现状关键词：30t轴重；重载铁路；轨道结构；世界各国铁路由于运营条件、技术装备水平不同，技术创新采用的重载列车运输形式和组织方式各有特点。国外重载铁路运输主要特点是轴重大、编组长、运量大、密度较小；我国既有重载铁路运输的主要特点是运量大、编《铁路主要技术政策》要求“新建重载铁路设计速组长、密度大、速度快、轴重较小。目前国内外运营重度不大于100km/h,轴重不小于30t,列车牵引质量万吨载铁路总体情况见表1。级及以上”。为研究发展30t轴重重载铁路工务工程技美国、加拿大、澳大利亚、南非、瑞典、巴西等术，结合山西中南部铁路通道工程建设，中国铁路总公国外重载铁路的轴重普遍达到30t以上，最大轴重达司组织中国铁道科学研究院和中铁工程设计咨询集团有到40t,运输密度小，为养护维修提供了较为充足的时限公司等单位调研了国内外重载铁路轨道现状，系统开间；我国重载铁路最大轴重仅为25t,运输密度大，养展了30轴重重载铁路钢轨、道岔、有作轨道、隧道内护维修作业时间较少，不利于进一步提高重载铁路综合无砟轨道关键技术攻关。通过研究，提出30t轴重重载经济效益。从国际铁路发展趋势来看，提高轴重是重载铁路有砟轨道、无砟轨道设计关键参数，研发了新型重铁路提高运输能力和运输效率最有效的途径之一。基金项目：铁道部科技研究开发计划项目(2011G028-A,2011G028-B,2011G028-C,2011G028-D)。-12-CHINESE RAILWAYS 2014/0330t轴重重载铁路轨道结构技术创新与发展张志方特别策划表1国内外运营重载铁路总体情况表2国内外重载铁路车辆轴重和钢轨类型年运量/亿1国家轨距铁路UP.BNSF.CSXNS,KCS IC35.412000-300002.5加章大CP143530-33145000.968加章大DP.CN35.412000-200002.0澳大利亚BHP143537.5450001.0BHP.FMG4038000美国UP143530-35.4136002.51.0258000巴西EFC160030-37.549500Orex30200000.35南非106730220000.460南非Rechard26200000.8143525200004.037.530000中国1435100001.8巴西0.8维多利亚3015000大包143525100002.0瑞典LKAB3085000.3打磨和修理，但因年运量较大，打磨周期普遍比国外长。25200004.4从大包铁路钢轨伤损和养护维修工作调查表明，60kgm中国大包25100002.0钢轨难以长期适应我国重载铁路运输发展的需要。朔黄25100001.81.2.2轨枕、扣件与道床1.2国内外重载铁路轨道结构现状及发展在世界重载铁路上，木枕、混凝土枕和钢枕都有采1.2.1钢轨用。北美重载铁路以木枕为主，巴西重载铁路铺设大量国外重载铁路主要采用68kgm及以上钢轨，我国大钢枕，很多国家开始在重载铁路上采用混凝土轨枕代替秦和朔黄铁路采用75kgm钢轨，大包铁路采用60kgm钢木枕。国内外重载铁路混凝土轨枕主要参数见表3。世轨，国内外重载铁路车辆轴重和钢轨类型见表2。国外重界各国主要根据轨枕结构形式、线路条件、运输条件等载铁路采用适用于轮轨高接触应力的高强度钢轨，并在钢因素分别采用不同的扣件型式以满足重载铁路需要。随轨养护中非常重视钢轨打磨及润滑，通过改善轮轨接触条着重载运输的发展，既有扣件伤损也不断增加，各国均件，降低轮轨动力作用，显著延长了钢轨使用寿命；我国在既有扣件使用经验基础上设计选用适合本国的强化型近几年也开始重视改善重载轮轨关系，加强了对钢轨的扣件。扣件结构向少维修结构发展，大部分结构采用预表3国内外重载铁路混凝士轨枕主要参数类型每公里轨枕/根长度/mm底宽/mm离度/mm北黄(AREMA规定(2003))25以上整体式1316-1960最大360最大2740最大330最大250南非（米轨）整体式15272802200300233澳大利亚ARTC标准15002500250最大25087015872902600300210德国2515873802800330240B9016863302600320210意大利25整体式400260030022025整体式3502700328200美国(FAS吨试验线)35.4十字头式18402300单个60024025整体式2500-260030200-300251702702500280235中国2516373802600304280CHINESE RAILWAYS 2014/03-13-特别策划30t轴重重载铁路轨道结构技术创新与发展张志方埋铁座抵抗横向荷载，以增大扣压件扣压力、提高扣压时速160km以下重载铁路和客货混运铁路上主要使用固件弹性为技术发展方向。世界各国重载铁路逐渐使用优定型辙叉，岔枕和铁垫板的联结多采用预埋铁座和型质道砟延长道床寿命和维修周期，并规定不得采用石灰弹条结构。岩道砟，同时采用级配较宽的道诈产品，以利于颗粒间我国大秦重载铁路重车线采用75kg/m钢轨的12号的咬合。和18号道岔，大包铁路采用60kg/m钢轨的12号和18号我国大秦铁路重车线采用Ⅲ型混凝土轨枕，长度大道岔，虽然25轴重相对较小，但行车密度和运量远超于3k的隧道铺设宽轨枕，桥上采用混凝土桥枕，扣件国外。发现的主要问题是可动心轨辙叉在重载铁路上的为弹条Ⅱ型扣件，轨枕板地段安装弹条】型调高扣件，使用寿命远低于既有铁路，曲线尖轨在短时间磨耗、压道床为碎石道床，石灰岩与玄武岩混砟道床。大包铁路遗、掉块严重，平均使用寿命远远低于普通铁路。固定采用Ⅱ型、Ⅲ型混凝土轨枕，扣件为弹条Ⅱ型，I级玄型高锰钢辙叉的使用寿命短，道岔铁垫板与混凝土岔枕武岩碎石道床，道床厚55cm,部分桥梁地段道床厚度严联结采用预埋套管和岔枕螺栓，容易发生岔枕螺栓折断重不足。和套管失效。我国还没有在轴重25t以上条件下的重载1.2.3无砟轨道道岔运营实践。世界各国重载铁路采用无砟轨道很少，只在少量1.2.5我国重载铁路发展需求长隧道采用。无砟轨道结构主要以现浇混凝土整体结构提高轴重是进一步提高运输能力和运输效率的有为主。美国、澳大利亚及巴西的重载运营线路没有无砟，效途径，我国重载铁路数量不能满足铁路货运市场需轨道结构；加拿大重载铁路在最长隧道(14.7km)采求，既有重载铁路运能已经饱和。因此，需要通过增加用无砟轨道结构，两条重载铁路中，最长的隧道仅为轴重提高牵引质量增加既有铁路的运输能力，需要通过3.9km。加拿大和南非铺设无砟轨道的线路，列车运行建设新的铁路货运通道扩充运输能力。中国铁路总公司速度、行车密度和年运量均较低。加拿大重载铁路铺设开始组织对既有铁路轴重27：的可行性研究；对于新建无砟轨道的隧道，列车通过最大速度48kmh,年运量最铁路，决定结合山西中南部铁路通道丁程建设，同时考大8000万t;南非的斯申一撒尔丹哈铁矿专运线运营条虑路网完整性，组织开展30t轴重重载铁路成套技术研件恶劣，线路上只有一座787m的隧道，隧道铺设无砟轨究。为此，中国铁路总公司科技管理部组织中国铁道科道，列车最高速度50km,年运量约6300万t。目前，学研究院和中铁工程设计咨询集团有限公司等单位联合国外在重载铁路发展中也逐步开展无砟轨道结构的相关开展了30轴重重载铁路钢轨、道岔、有砟轨道、隧道研究工作。无砟轨道关键技术攻关。我国客货混运铁路无砟轨道结构的发展历史较长，2新建山西中南部铁路通道概况早期曾试铺过支承块式、整体灌注式、短木枕式及无砟无枕式等无砟轨道结构形式。秦岭、乌鞘岭遂道无砟轨山西中南部铁路通道正线长约1267km,主要技道状态的现场调研表明，弹性支承块式无砟轨道结构及术标准为国铁I级重载双线铁路，重车方向限制坡度线路状态总体情况良好，相比有砟轨道，隧道无砟轨道为6%。，速度目标值为120km/h,最小曲线半径一般为的维修工作量显著减少，隧道基底处理不当及防排水措1200m,困难地段为800m。机车类型为客车SS,型、施不完善是无砟轨道产生病害的主要原因。我国还没有货车HXD系列，电力牵引最大牵引质量10000t:到发在轴重25以上条件下的无砟轨道运营实践。线有效长1700m,部分区段1050m;自动闭塞。采用1.2.4道岔60kg/m钢轨、弹条Ⅱ型扣件和Ⅲ型有挡肩混凝土枕；对国外重载道岔调查研究较少。初步了解，美国、碎石道床材料采用一级道砟。路基基床由表层与底层组澳大利亚、南非重载铁路正线一般使用20号及以上道成，基床表层厚0.6m,基床底层厚1.9m,总厚2.5m。岔，曲线半径不小于1000m。欧洲正线一般使用14号、基床表层采用A组填料（砂类土除外）；基床底层采用15号及以上道岔，曲线半径不小于760m。世界各国在A、B组填料或改良土填筑。桥涵设计采用新中-活载-14-CHINESE RAILWAYS 2014/03