客专扣件讲稿技术说明.ppt

客运专线扣件系统技术TECHNOLOGYON RAIL FASTENING SYSTEM FOR PDL,中国铁道科学研究院CHINA ACADEMY OF RAILWAY SCIENCES 2010.1,第二讲 技术说明,一、客运专线扣件系统类型及应用,一、客运专线扣件系统类型及应用,（一）有砟轨道扣件系统类型及应用,（二）无砟轨道扣件系统类型及应用,一、客运专线扣件系统类型及应用,1.概述,二、弹条IV型扣件系统技术说明,弹条IV型扣件系统,客运专线,混凝土无挡肩枕有砟轨道,客运专线扣件系统暂行技术条件,无挡肩无螺栓扣件系统,依据,在原弹条III型扣件基础上经多年深入研究和大量试验优化改进而成,满足运营条件,针对线路条件,二、弹条IV型扣件系统技术说明,弹条III型扣件系统在我国大量铺设，已有十余年铺设使用经验，大部分线路扣件使用效果良好。局部地段出现一些问题，主要问题在以下几方面：,1.概述,二、弹条IV型扣件系统技术说明,由于无螺栓扣件不能调整钢轨高低位置，个别寒冷地区道床板结后给养护维修带来不便；山区小半径曲线地段由于横向荷载较大，绝缘轨距块出现强度不足而压溃现象；弹条加工质量不稳定出现断裂或残余变形较大；个别线路养护时进行垫板作业，造成弹条产生严重的残余变形。,1.概述,二、弹条IV型扣件系统技术说明,结构方案选择,二、弹条IV型扣件系统技术说明,结构方案选择,1.概述,1.概述,二、弹条IV型扣件系统技术说明,结构优化,1）扣件结构对弹条的要求,2）结构优化,3）钢轨接头处技术措施,对弹条的结构进一步优化，降低其工作应力，减小残余变形；橡胶垫板物理性能采用UIC标准与国际接轨；为实现轨距的精确调整，绝缘轨距块号码按1mm一级配置；对零部件的制造验收提出更高要求。,防止钢轨倾翻,弹性好,防爬阻力大,疲劳强度高,JA、JB弹条 直径18mm；接头绝缘轨距块。,2.主要设计参数,二、弹条IV型扣件系统技术说明,3.扣件系统组成,二、弹条IV型扣件系统技术说明,3.扣件系统组成,二、弹条IV型扣件系统技术说明,3.扣件系统组成,二、弹条IV型扣件系统技术说明,扣件零件数量表（每组扣件用量）,4.结构特征,二、弹条IV型扣件系统技术说明,在制作混凝土轨枕时预先埋设预埋铁座，弹条通过插入预埋铁座扣压钢轨，无需螺栓紧固。预埋铁座挡肩与钢轨间设置绝缘轨距块用以调整轨距并起绝缘作用，通过更换不同号码的绝缘轨距块可实现钢轨左右位置调整。钢轨与混凝土轨枕承轨面间设橡胶垫板起绝缘缓冲和减振作用。,5.配套轨枕接口技术要求,二、弹条IV型扣件系统技术说明,承轨槽的型式尺寸预埋铁座的埋设位置和精度,弹条IV型扣件系统与既有IIIb型无挡肩预应力混凝土枕相配套。,1.概述,三、弹条V型扣件系统技术说明,弹条V型扣件系统,客运专线,混凝土有挡肩枕有砟轨道,客运专线扣件系统暂行技术条件,有挡肩有螺栓扣件系统,依据,在弹条I、II型、弹条I型调高和石龙桥小阻力扣件系统的基础上经多年深入研究和大量试验优化改进而成,满足运营条件,针对线路条件,三、弹条V型扣件系统技术说明,1.概述,三、弹条V型扣件系统技术说明,弹条I、II型扣件系统,弹条I、II型扣件在我国铁路普遍采用，弹条I型调高扣件在需要钢轨高低位置调整量大的地段大量采用，石龙桥小阻力扣件从上世纪90年代开始在广深线石龙大桥应用，并已相继在南京长江大桥、济南黄河大桥等很多特大桥上普遍采用。这几种扣件系统均经多年的运营实践考验。大部分线路扣件使用效果良好。,石龙桥小阻力扣件系统,1.概述,三、弹条V型扣件系统技术说明,结构方案选择,三、弹条V型扣件系统技术说明,结构方案选择,1.概述,弹条I、II型扣件系统,结构统一？,系统绝缘？,客运专线,弹条I型调高扣件系统,石龙桥小阻力扣件系统,绝缘性能不能满足客运专线对轨道电路的要求小阻力扣件系统与常规阻力扣件系统结构不统一，不利于现场使用。,1.概述,三、弹条V型扣件系统技术说明,结构优化,1）提高扣件系统绝缘性能的结构方案和技术措施,1.概述,三、弹条V型扣件系统技术说明,结构优化,2）常规阻力扣件与小阻力扣件统一的结构方案,1.概述,三、弹条V型扣件系统技术说明,结构优化,3）扣件结构优化,1.概述,三、弹条V型扣件系统技术说明,结构优化,4）弹条性能改进,几何尺寸相同,2.主要设计参数,三、弹条V型扣件系统技术说明,3.扣件系统组成,三、弹条V型扣件系统技术说明,3.扣件系统组成,三、弹条V型扣件系统技术说明,3.扣件系统组成,三、弹条V型扣件系统技术说明,扣件零件数量表（每组扣件用量）,4.结构特征,三、弹条V型扣件系统技术说明,1）采用螺旋道钉与套管配合紧固弹条，提高了扣件系统的绝缘性能。2）可安装多种弹条，既可安装大扣压力弹条也可安装小扣压力弹条。配合不同摩擦系数的轨下垫板（橡胶垫板或复合垫板），满足不同线路阻力的要求。3）利用工程塑料制造的轨距挡板调整轨距并起绝缘作用，减少扣件部件数量，避免调整轨距时影响螺旋道钉的受力状态；4）通过在轨下垫板与轨枕承轨面间垫入调高垫板实现钢轨高低调整。,5.配套轨枕接口技术要求,三、弹条V型扣件系统技术说明,弹条V型扣件系统与既有IIIa型有挡肩预应力混凝土枕相配套。,承轨槽的型式尺寸预埋套管埋设位置和精度,1.概述,四、WJ-7型扣件系统技术说明,四、WJ-7型扣件系统技术说明,1.概述,四、WJ-7型扣件系统技术说明,WJ-1型扣件系统,1993年正式投入运营的九江长江大桥无碴无枕混凝土梁上铺设使用。于1979年开始立项研究，使用轨道延长近15 km。由于轨下基础采用纵向承轨台，施工精度较差，实际使用时钢轨的调高量普遍达40 mm。扣件系统已运营12年，使用情况良好。,1.概述,四、WJ-7型扣件系统技术说明,WJ-1型扣件系统结构特征,带铁垫板弹性分开式扣件，预埋套管和锚固螺栓配合紧固铁垫板，扣压件采用弹片，设计扣压力4 kN，前端弹程7 mm。轨下使用复合胶垫以降低摩擦系数，铁垫板与承轨台间设置5mm厚绝缘缓冲垫板。钢轨调高量40mm，通过在铁垫板下和轨下垫入调高垫板实现。单股钢轨左右位置调整量10 mm，通过移动带有长圆孔铁垫板来实现，为连续无级调整。,1.概述,四、WJ-7型扣件系统技术说明,WJ-2型扣件系统,1.概述,四、WJ-7型扣件系统技术说明,WJ-2型扣件系统结构特征,带铁垫板弹性分开式扣件，预埋套管和锚固螺栓配合紧固铁垫板，扣压件采用弹条，设计扣压力4kN，前端弹程11.5mm。轨下使用复合胶垫以降低摩擦系数，铁垫板与承轨台间设置5mm厚绝缘缓冲垫板。钢轨调高量40mm，通过在铁垫板下和轨下垫入调高垫板实现。单股钢轨左右位置调整量10 mm，通过移动带有长圆孔铁垫板来实现，为连续无级调整。,1.概述,四、WJ-7型扣件系统技术说明,客专无砟轨道对扣件系统的要求,高弹性,高绝缘,结构通用性强,弹条扣压力衰减小疲劳强度高,高低左右钢轨位置调整量大,与基础联结可靠,2.主要设计参数,四、WJ-7型扣件系统技术说明,2.主要设计参数,四、WJ-7型扣件系统技术说明,3.扣件系统组成,四、WJ-7型扣件系统技术说明,3.扣件系统组成,四、WJ-7型扣件系统技术说明,3.扣件系统组成,四、WJ-7型扣件系统技术说明,3.扣件系统组成,四、WJ-7型扣件系统技术说明,扣件零件数量表（每组扣件用量）,3.扣件系统组成,四、WJ-7型扣件系统技术说明,扣件零件数量表（每组扣件用量）,4.结构特征,四、WJ-7型扣件系统技术说明,4.结构特征,四、WJ-7型扣件系统技术说明,1）混凝土轨枕或轨道板承轨槽不设混凝土挡肩，铁垫板上设置轨底坡，混凝土轨枕或轨道板承轨面为平坡，既可用于轨枕（双块轨枕、长枕）埋入式无砟轨道，又可用于轨道板无砟轨道，列车传来的横向荷载主要由铁垫板的摩擦力克服。2）钢轨轨底与铁垫板间设橡胶垫板，实现系统的弹性。通过更换不同刚度的轨下垫板可分别适应350 km/h客运专线和250 km/h客运专线（兼顾货运）的运营条件。3）铁垫板上设有T型螺栓插入座和钢轨挡肩，通过拧紧T型螺栓的螺母紧固弹条。弹条弹程大，在采用较低刚度轨下弹性垫层时弹条的扣压力衰减小且疲劳强度高。4）铁垫板上钢轨挡肩与钢轨间设有绝缘块，用以提高扣件系统的绝缘性能。5）铁垫板与混凝土枕或轨道板间设绝缘缓冲垫板，缓冲列车荷载对混凝土枕或轨道板的冲击，同时提高系统的绝缘性能。绝缘缓冲垫板周边设凸肋并留有排水口，可有效提高水膜电阻。,4.结构特征,四、WJ-7型扣件系统技术说明,6）同一铁垫板可安装多种弹条（常规扣压力弹条和小扣压力弹条），配合使用摩擦系数不同的轨下垫板（橡胶垫板或复合垫板）可获得不同的线路阻力，既可用于要求大阻力的地段，又可用于要求小阻力的地段，满足各种线路条件下铺设无缝线路的要求。7）铁垫板通过锚固螺栓与预埋于混凝土枕或轨道板中的绝缘套管配合紧固。预埋套管上设有螺旋筋定位孔，便于螺旋筋准确定位。混凝土枕或轨道板中的预埋套管中心对称布置，便于混凝土枕或轨道板的布筋设计。8）调整轨向和轨距时无需任何备件，通过移动带有长圆孔的铁垫板来实现，为连续无级调整，可精确设置轨向和轨距且作业简单方便。9）钢轨高低位置调整量大，满足无砟轨道的使用要求，在轨下垫入充填式垫板可实现高低的无级调整。10）在钢轨接头处安装时无需特殊备件，不妨碍接头夹板的安装。,5.配套轨枕或轨道板接口技术要求,四、WJ-7型扣件系统技术说明,预埋套管埋设位置和精度枕或轨道板不设轨底坡,1.概述,五、WJ-8型扣件系统技术说明,五、WJ-8型扣件系统技术说明,1.概述,五、WJ-8型扣件系统技术说明,研发重点,确定扣件系统的基本结构，使结构稳定和合理；研究解决在同一结构上既可安装常规扣压力弹条又可安装小扣压力弹条以满足路基、隧道、桥梁上铺设无缝线路纵向阻力要求的技术措施；采取措施提高扣件系统的绝缘性能；研究提高系统弹性的技术措施并配套研发长寿命高弹性减振垫层及与之相适应的高疲劳强度弹条。,扣件系统是在原板式和双块式无砟轨道承轨槽尺寸和位置的限定条件下设计的，属带铁垫板的弹性不分开式扣件结构。,1.概述,五、WJ-8型扣件系统技术说明,WJ-8型扣件系统的研发经历了以下两个阶段：,第一阶段：在经多方案比选后提出了WJ-8型扣件系统的最初结构，采取技术措施提高了扣件系统的绝缘性能，解决了原型扣件不能满足客运专线轨道电路的问题。对零部件进行了试制和试验，尤其是研发了高疲劳强度的弹条和长寿命高弹性的铁垫板下弹性垫层。试验结果表明，零部件各项性能达到设计目标。对扣件组装技术性能进行了较为深入的试验研究。扣压力、钢轨纵向阻力、静刚度等性能达到了设计要求。但进行疲劳试验时发现，如果钢轨高低位置调整量较大（大于20mm）时，在动态荷载作用下轨距挡板上翘，出现结构不稳定现象，不能有效地保持轨距，扣件系统难以适应较大调高量的要求。,1.概述,五、WJ-8型扣件系统技术说明,WJ-8型扣件系统的研发经历了以下两个阶段：,第二阶段：针对研发中存在的问题，2006年下半年，在大量室内试验基础上，对结构进行了大幅度改进。突破了原有结构的限制，提出了更为合理的扣件结构，解决了结构不稳定的突出问题。对新结构进行了完善设计，试制了所有零部件。对零部件和扣件组装技术性能进行了全面的试验验证。,2.主要设计参数,五、WJ-8型扣件系统技术说明,2.主要设计参数,五、WJ-8型扣件系统技术说明,3.扣件系统组成,五、WJ-8型扣件系统技术说明,3.扣件系统组成,五、WJ-8型扣件系统技术说明,3.扣件系统组成,五、WJ-8型扣件系统技术说明,3.扣件系统组成,五、WJ-8型扣件系统技术说明,扣件零件数量表（每组扣件用量）,3.扣件系统组成,五、WJ-8型扣件系统技术说明,扣件零件数量表（每组扣件用量）,4.结构特征,五、WJ-8型扣件系统技术说明,扣件系统为带铁垫板的弹性不分开式扣件，混凝土轨枕或轨道板承轨槽设混凝土挡肩，由钢轨传递而来的列车横向荷载通过铁垫板传递至轨距挡板，从而由混凝土挡肩承受横向水平力，降低了水平荷载的作用位置，使结构更加稳定。,4.结构特征,五、WJ-8型扣件系统技术说明,铁垫板上设挡肩，挡肩与钢轨之间设置工程塑料制成的绝缘块，不仅可以缓冲钢轨对铁垫板的冲击，而且大幅提高扣件系统的绝缘性能，尤其是提高系统在降雨时的绝缘电阻；铁垫板与混凝土挡肩间设置工程塑料制成的轨距挡板，用以保持和调整轨距，同时起二次绝缘作用；扣件组装紧固螺旋道钉时，以弹条中肢前端接触轨底为准，避免了在钢轨与铁垫板间垫入调高垫板时弹条扣压力不足或弹条应力过大。,4.结构特征,五、WJ-8型扣件系统技术说明,同一铁垫板可安装多种弹条（常规扣压力弹条和小扣压力弹条），配合使用摩擦系数不同的轨下垫板（橡胶垫板或复合垫板）可获得不同的线路阻力，既可用于要求大阻力的地段，又可用于要求小阻力的地段，满足各种线路条件下铺设无缝线路的要求。配套设计的弹条比我国既有弹条在结构上作了优化，使弹条弹程增大（各种弹条弹程均为14 mm），提高了其疲劳强度，在采用较低刚度弹性垫层时弹条的扣压力衰减小。铁垫板下设弹性垫层，扣件系统具有良好的弹性，垫层采用长寿命热塑性弹性体材料制成。与本扣件系统配套的既有混凝土轨枕或轨道板的承轨槽型式和尺寸无需变动，适应性强。,5.配套轨枕或轨道板接口技术要求,五、WJ-8型扣件系统技术说明,预埋套管埋设位置和精度枕或轨道板设轨底坡,与WJ-8型扣件系统配套的既有混凝土轨枕或轨道板的承轨槽型式和尺寸无需变动。,WJ-8型扣件系统已应用于多个地段，总体使用情况良好,1）铁科院环行试验基地无砟轨道试验段经过两年多的运营考验，进行了监控，试铺表明，扣件系统能保持良好的轨道状态，轨距在14351436 mm之间。2）武广客运专线无砟轨道综合试验段在双块式无砟轨道上铺设，铺设安装和综合试验表明，扣件与双块式无砟轨道匹配情况良好，达到预期设计目标。3）郑西客运专线已铺设结果表明，扣件与旭普林双块式无砟轨道接口完全一致。4）京津城际铁路无砟轨道与有砟轨道过渡段采用了WJ-8型扣件，安装轨距等状态尚未发现异常。,五、WJ-8型扣件系统技术说明,6 WJ-8C型扣件系统技术说明,WJ-8型扣件配套的承轨槽尺寸标注与旭普林双块式轨枕承轨槽尺寸标注完全一致，与CRTS II型轨道板承轨槽尺寸标注略有差异,主要差异：轨距控制尺寸标注位置不同，扣件在标准安装状态钢轨轨顶面到承轨台表面的高度略有差异：WJ-8型扣件：208 mm，300型扣件：210 mm,为确认WJ-8型扣件与CRTS II型轨道板的打磨程序的匹配情况，2008年7月，在工管中心组织下制板场进行WJ-8型扣件与CRTS II型轨道板的匹配试验。试验时在轨道板打磨过程中未对打磨机内的任何程序和参数进行改动。试验结果：扣件与承轨槽匹配。,五、WJ-8型扣件系统技术说明,WJ-8型扣件与轨枕或轨道板的配套情况,扣件与旭普林双块式轨枕接口,五、WJ-8型扣件系统技术说明,WJ-8型扣件与轨枕或轨道板的配套情况,扣件与CRTS II型轨道板接口,五、WJ-8型扣件系统技术说明,为确保京沪高速铁路轨道的铺设精度，对WJ-8型扣件进行修改设计，主要修改方案：,五、WJ-8型扣件系统技术说明,1）与CRTS II型轨道板接口尺寸完全统一。微调各接口尺寸，使扣件与CRTS II型轨道板接口尺寸完全一致，重点调整了两承轨槽外侧挡肩测定点间距的测定位置及对应尺寸，并将钢轨轨顶面到承轨台表面的高度由208 mm调整为210 mm，消除对轨道板打磨参数调整的担心。2）修改钢轨高低位置调整方式。将钢轨高低位置调整范围由0+30 mm调整为-4+26 mm。3）修改钢轨左右位置（轨距）调整方式。将原在钢轨与铁垫板挡肩间仅起绝缘和缓冲作用的绝缘块增加不同厚度的规格以实现每股钢轨左右位置2mm（轨距4mm）的微小调整，更大调整时再更换不同号码的轨距挡板，减小钢轨左右位置（轨距）调整时更换不同号码的轨距挡板成本。4）扣件阻力按常规阻力设置。取消本扣件中的轨下复合垫板的配置。扣件阻力按常规阻力设置。,1）扣件系统适用运营条件：最高速度350 km/h客运专线，轴重170 kN（考虑轴重可能增加10%）。2）扣件系统适用线路条件：CRTS II型板式无砟轨道结构。,适用范围,五、WJ-8型扣件系统技术说明,为与原WJ-8型（含WJ-8A、WJ-8B）扣件有所区分，避免混淆，将修改后的扣件系统命名为WJ-8C型扣件系统。,WJ-8型扣件适用范围明确如下：WJ-8A型扣件采用A类弹性垫板（静刚度为355 kN/mm），适应兼顾货运的最高速度为250 km/h的客运专线运营条件；WJ-8B型扣件采用B类弹性垫板（静刚度为233 kN/mm），适应铺设双块式无砟轨道，最高速度为350 km/h的客运专线运营条件；WJ-8C型扣件采用B类弹性垫板（静刚度为233 kN/mm），适应铺设CRTS II型轨道板，最高速度为350 km/h的客运专线运营条件。,五、WJ-8型扣件系统技术说明,1.概述,六、300型扣件系统技术说明,六、300型扣件系统技术说明,300型扣件为无砟轨道扣件，属承轨槽带挡肩的弹性不分开式扣件。分300-1a型和300-1U型两种。300-1a型应用于CRTSII型板式无砟轨道300-1U型应用于双块式无砟轨道,2.扣件组成,六、300型扣件系统技术说明,3.主要设计参数,六、300型扣件系统技术说明,3.主要设计参数,六、300型扣件系统技术说明,4.零部件,六、300型扣件系统技术说明,4.结构特征,六、300型扣件系统技术说明,扣件系统为带铁垫板的弹性不分开式扣件，混凝土轨枕或轨道板承轨槽设混凝土挡肩，由钢轨传递而来的列车横向荷载通过轨距挡板传递由混凝土挡肩承受。钢轨与混凝土挡肩间设置工程塑料制成的轨距挡板，用以保持和调整轨距，同时起绝缘作用；弹条弹程大（15 mm），疲劳强度高，在采用较低刚度弹性垫层时弹条的扣压力衰减小。增设起荷载分散作用的铁垫板，铁垫板下设置弹性垫层，扣件系统具有良好的弹性，垫层采用发泡弹性体材料制成。,六、300型扣件系统技术说明,承轨槽型式尺寸 预埋套管埋设位置和精度，轨枕/轨道板设1:40轨底坡。,300-1a型扣件与轨枕/轨道板接口,5.配套轨枕或轨道板接口技术要求,六、300型扣件系统技术说明,300-1u型扣件与轨枕/轨道板接口,5.配套轨枕或轨道板接口技术要求,1.概述,七、FC型扣件系统技术说明,七、FC型扣件系统技术说明,FC型扣件为有砟轨道扣件，属无挡肩无螺栓扣件。,2.扣件组成,七、FC型扣件系统技术说明,3.主要设计参数,七、FC型扣件系统技术说明,3.主要设计参数,七、FC型扣件系统技术说明,4.零部件,七、FC型扣件系统技术说明,4.结构特征,七、FC型扣件系统技术说明,扣件系统为无挡肩无螺栓扣件，零部件少，结构紧凑，保持轨距能力强。在制作轨枕时预先埋设底座，弹条通过插入预埋底座扣压钢轨。预埋底座与钢轨间设有绝缘轨距块，通过更换绝缘轨距块实现钢轨左右位置的调整。本扣件不能进行钢轨高低调整。,七、FC型扣件系统技术说明,预埋铁座埋设位置和精度，轨枕设1:40轨底坡。,5.配套轨枕或轨道板接口技术要求,1.概述,八、SFC型扣件系统技术说明,八、SFC型扣件系统技术说明,SFC型扣件为无砟轨道扣件，属无挡肩弹性分开式扣件。,直列式,错列式,2.扣件组成,八、SFC型扣件系统技术说明,直列式扣件组成,2.扣件组成,八、SFC型扣件系统技术说明,错列式扣件组成,3.主要设计参数,八、SFC型扣件系统技术说明,3.主要设计参数,八、SFC型扣件系统技术说明,4.零部件,八、SFC型扣件系统技术说明,错列式扣件零部件,4.零部件,八、SFC型扣件系统技术说明,错列式扣件零部件,4.结构特征,八、SFC型扣件系统技术说明,弹条通过插入铸铁底板的挡肩紧固钢轨。铸铁底板挡肩与钢轨间设有绝缘块，起绝缘作用。通过锚固螺栓与轨枕/轨道板中的预埋套管配合紧固铸铁底板。轨向和轨距的调整通过移动铸铁底板来实现。在铸铁底板下垫入调高垫板实现钢轨高低调整。,八、SFC型扣件系统技术说明,预埋套管埋设位置和精度，铁垫板设1:40轨底坡。,5.配套轨枕或轨道板接口技术要求,谢谢各位,