知乎日報:鋼軌也需要一個好枕頭你注意過軌道之下的他們嗎?

  前幾天開了一個會,剛好説到了軌枕的問題,我就順便也在這裏説一説。

  軌枕,顧名思義,就是鋼軌“枕”着的那個部件,貌不驚人,但是實際上是極其重要,它對軌道重要性不亞於枕頭對於犯了頸椎病的我的重要性。

  軌道結構是由幾大件組成,分別是鋼軌、軌枕、道牀、連接零件,教科書上説軌枕是承受鋼軌的壓力並均勻的傳遞給道牀的設備,它和鋼軌是通過連接零件連接的。今天咱們只説軌枕,重點説地鐵上使用的軌枕,先看看圖

  不廢話,老套路,還是先上目錄~~

知乎日報:鋼軌也需要一個好枕頭你注意過軌道之下的他們嗎?

  地鐵的軌枕主要就是普枕和岔枕,橋上現在一般都用道牀板了,沒有專門的橋枕的説法。所謂普枕就是普通線路地段的軌枕,岔枕就是道岔上用的軌枕,主要的區別就是長度和承軌位置的不同。

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  普枕的長度一般是 2500mm,也就是兩米五;岔枕的長度根據鋪設的位置不同有區別,從 2500 到 4800 不等,現在出現了非常多型的道岔,也存在着更長的岔枕,但是俺沒見過~~~

  下面説説材質

  —軌枕的材質有很多種,最早出現的就是木頭,“枕木”這個詞也是來源於此,但是枕木和木枕還真不是一個意思,大家不要搞混了。

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  木枕一般由馬尾松、落葉松等油脂含量比較高的木料製成,它的優點缺點一樣的明顯。

  ——彈性好。軌下剛度(彈性)是軌道結構重要指標,彈性太差會對鋼軌和車輛造成額外的傷害。木枕的彈性非常好,甚至都不需要在軌下設置彈性墊片就可以直接使用。

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  ——加工、運輸、鋪設簡單。木料直接加工成需要的尺寸再浸泡防腐液就可以了,由於比較輕運輸起來也方便。鋪設也是一樣的道理,輕便好運輸自然也就好鋪設。話説以前線路工考試有一個題目就是考扛木枕,你給我扛一個混凝土枕試試?

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  ——和鋼軌連接簡單。先前的木枕都是直接一塊墊板幾個道釘打上去就算是固定好了,比現在的各型扣件簡單多了。當然,有點也是缺點,它不太可靠。道釘長這樣~~

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  ——絕緣性好。這個也不用多説,木材 + 防腐油的結合,不過絕緣到底有多好我也真是沒有實際測過。

  ——消耗木材,不環保。這個不用多説吧,基本木枕就是山上長出來,雖説現在可以採用輪伐等辦法減少對環境的影響,但是畢竟還是有影響不是?拿這些木料去做傢俱也好啊。

  ——均一性不好,彈性、強度不均。這個很好理解吧,不同的樹的彈性不同,同一顆樹的不同位置也不同,就想沒有兩片一樣的樹葉一樣,也沒有兩根一樣的軌枕,畢竟是自然生長的不是同一個模子做出來的。這就帶了軌下剛度的不均勻,這對跑的比較快的線路是非常不利的,所以現在木枕主要使用在車輛段內,正線已經基本不用了。

  ——易腐蝕,使用年限小。説是泡過了防腐油,而且要泡透(現在的要求浸入深度大於 13mm,不同的等級要求略有不同,就不細摳了),但是畢竟還是木頭,硬度、強度都沒有辦法跟混凝土等材料比,現在木枕能用 10 年已經很不錯了。Ps,木枕看起來黑黝黝的,就是因為跑了防腐油~~

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  ——持釘能力差,幾何形位保持困難。木枕固定鋼軌的形式可以看成是把鋼軌釘在木枕上(實際上還有連接零件,咱們在此略去),車輪經過的時候會對道釘有側向的力,時間長了道釘就會跑,鋼軌也會跑,這樣軌距(可以簡單理解為兩根鋼軌之間的距離)等幾何形位就變了,就需要調整了。畫了一個簡單的示意圖

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  —由於木枕的缺點那麼多,無法適應高速、重載、客專、地鐵等線路的需要,於是出現了混凝土軌枕。

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  我國先後生產了十幾種水泥枕,由於混凝土抗壓不抗拉的特性,在其中加入了縱向鋼筋以加強抗拉性能,但是還是會開裂,於是開始生產預應力軌枕。現在的水泥枕基本都是預應力軌枕,基本解決了開裂的問題。至於啥是預應力,大家去問@豬小寶,他是專家,我只是一個搞軌的,我也不太懂啊~~來看看水泥枕的特性

  ——阻力大,有利於保持框架的穩定。由於水泥枕質量大、扣件和鋼軌連接緊固,所以由鋼軌和軌枕構成的軌道框架穩定性好,説白了就是跑車對軌道框架的影響下,不會帶着跑。另外,水泥枕的地面在加工的時候故意做的很粗糙,這樣就會和道牀更加緊的咬合在一起,進一步增加阻力。看我手畫一個軌道框架,是不是很像?大概就是這個意思

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  ——節約木材。這個不用多説吧?

  ——使用年限長。只要質量沒有問題,水泥枕的設計使用年限一般是 40 年,實際使用可能還不止,別是是地鐵上,車比較輕,那玩意壓不壞啊。

  ——保持軌距能力強。看看扣件的區別就知道了,框架強、扣件也強,當然軌距保持能力強。下面這圖是國內地鐵普遍使用的無螺栓扣件(我把主要部件標了一下)~~

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  ——彈性差。這個是必然的,石頭的和木頭的彈性肯定是有差別,所以解決辦法是在鋼軌和軌枕之間加彈性橡膠墊,既增加彈性又絕緣。大家可以看見上面扣件圖裏有兩塊緩衝橡膠墊片,厚度一共是 22mm。

  ——質量大,運輸、鋪設、維護工作量大。一根水泥枕差不多有 400 多斤,運輸和鋪設都很困難,維護階段要是需要更換那也很麻煩(但是確實是換的少),都是因為一個字,重!

  —木枕和混凝土枕都不完美,於是人們又製造了合成樹脂軌枕(合成枕),是一種玻璃長纖維和硬質聚氨酯為主要原料的軌枕。

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  合成枕的特點我就不一一説了,它基本是綜合了木枕和水泥枕的優點而避免了它們的缺點,輕、耐腐蝕、持釘能力強、彈性好等等,感覺就像是完美的,但是也有缺點,那就是……貴!不是貴個 30%、50% 啥的,是貴幾倍的價格,簡直是喪心病狂。

  所以,雖然很喜歡用合成枕,但目前只用在岔枕、小半徑曲線等位置,我用了十幾年還真的一根都沒有換過。但是其他位置還是水泥枕為主,畢竟價錢在那裏擺着~~~

  至於鋼枕,我只是聽説,還沒見過,啥也説不出來啊

  下面是幾張軌枕的圖

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  當然,水泥枕的結構形式非常多樣,在地鐵常用的就有長軌枕(圖片展示的就是)、短軌枕、短岔枕、彈性短軌枕、梯形軌枕等等……

  上面就是關於軌枕不得不説的故事,寫完仰脖子一看晚上 9 點了,頸椎病又犯了。

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