典型工作任务1　钢轨认知

1.1.1　钢轨的功能、要求及类型

城市轨道交通的地面线大多采用有碴轨道。轨道结构是城市轨道交通系统的重要组成部分，作为一个整体性工程结构，轨道铺设在路基之上，起着列车运行的导向作用，直接承受机车车辆及其荷载的巨大压力。在列车运行的动力作用下，它的各个组成部分必须具有足够的强度和稳定性，保证列车按照规定的最高速度，安全、平稳及不间断地运行。

轨道是整体的工程结构，它被称之为线路的上部建筑。它的作用在于引导列车安全、快速、平稳地沿着线路延伸的方向运行，并把列车的重力及列车在运行过程中所产生的冲击力均匀地传递给路基或桥隧建筑物。轨道的组成主要包括钢轨、轨枕、道床、联结零件、防爬设备和道岔，如图1.1所示。此图为方便讲解模拟合成，非实际图片。

1.钢轨的功能

钢轨是城市轨道最重要的组成部件。钢轨的功用是为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面，引导机车车辆前进；直接承受车轮的巨大压力，并将其分布传递到轨枕；地铁自动闭塞区段，还兼做轨道电路之用。

2.钢轨的要求

（1）具有足够的强度和耐磨性。钢轨的工作条件十分复杂。车轮施加于钢轨上的作用力其大小、方向和位置都具有很强的随机性。除轮载外，气候及其他因素对钢轨受力也有影响。

钢轨使用寿命与钢轨强度和硬度有密切的关系。钢轨强度和硬度的提高有利于提高钢轨承载能力和使用寿命，但硬度过高，钢轨又容易受冲击而折断，因此又要求钢轨具有一定的韧性。

（2）具有较高的抗疲劳强度和冲击韧性，防止轨头内侧剥离及可能由此引起的钢轨横向断裂。钢轨长期在列车周期性重复荷载下工作，应有较高的疲劳强度和较好的冲击韧性。

（3）具有足够光滑且有一定粗糙度的顶面。机车依靠其动轮与钢轨顶面的摩擦作用前进，这就要求钢轨顶面粗糙，但对车辆来说，摩阻力太大又会使行车阻力增加，这又要求钢轨有一个光滑的表面。从这一矛盾的主要方面出发，钢轨应首先保证有足够光滑的顶面，必要时，可用向轨面撒砂的方法提高机车动轮与钢轨之间的黏着力。

（4）具有较强的抗不均匀磨耗性能和钢轨全长范围内硬度的均匀性，避免引起波纹、波浪等不均匀磨耗。

（5）具有良好的焊接性能，以便采用无缝线路。

（6）用在道岔上的钢轨应具有良好的道岔机加工性能以获得良好的道岔质量。

（7）化学成分便于进行热处理，以提高钢轨的强韧性。

（8）具有严格的尺寸公差及钢轨工作边的平顺性，以减少轨道周期性不平顺。

3.钢轨的类型

钢轨类型以每米钢轨大致质量（kg/m）表示。我国现有钢轨类型分为75kg/m、60kg/m、50kg/m、43kg/m四中类型，以适应不同运营条件的使用要求。

钢轨的标准与钢轨类型有关。43kg/m钢轨有12.5m及25m两种标准长度；50kg/m有12.5m、25m、50m、100m四种；60kg/m钢轨标准长度有25m、50m、100m三种。75kg/m钢轨主要是25m标准长度。正线有缝线路轨道宜采用25m标准长度的钢轨。还有用于曲线内股的缩短轨系列，对于12.5m标准轨系列的缩短轨有缩短量40mm、80mm、120mm三种；对于25m标准轨系列有缩短量40mm、80mm、160mm三种。

1.1.2　钢轨断面形状和尺寸

在直线地段，钢轨所受的力主要是竖直力，其结果是使钢轨产生挠曲。由于钢轨被视为支承在连续弹性基础上的无限长梁，而梁抵抗挠曲的最佳断面形式为“工”字形。因此，钢轨采用工字形断面，由轨头、轨腰和轨底三部分组成。其断面尺寸应满足下列要求：

1.钢轨头部设计

钢轨头部是直接和车轮接触的部分，应有抵抗压溃和耐磨的能力，故轨头宜大而厚，并应具有和车轮踏面相适应的外形。钢轨头部是直接和车轮接触的部分，使在其为使钢轨有较大的承载能力和抗弯能力。

2.钢轨腰部设计

钢轨腰部必须有足够的厚度和高度，轨腰的两侧或为直线或为曲线，而以曲线为最常用；轨腰与钢轨头部及底部的连接，必须保证夹板能有足够的支承面。

3.钢轨底部设计

钢轨底部直接支承在轨枕顶面上，为保持钢轨稳定，轨底应有足够的厚度和宽度，并有必要的刚度和抵抗锈蚀的能力。

钢轨的头部顶面宽（b）、轨腰厚（t）、轨身高（H）及轨底宽（B）是钢轨断面的四个主要参数，它们的面积分配应根据各方面条件综合考虑，选择一个最适当的比例。目前的几种主要钢轨标准断面和轨端侧面尺寸如图1.2及表1.1所示。

60kg/m钢轨断面尺寸如图1.3所示。

1.1.3　钢轨伤损标准

钢轨伤损是指钢轨在使用过程中发生钢轨折断、钢轨裂纹以及其他影响和限制钢轨使用性能的伤损。钢轨伤损分为轻伤、重伤和折断三类。

1.钢轨轻伤和重伤标准

钢轨轻伤和重伤标准如表1.2、表1.3所示。探伤人员、线路（检查）工长认为钢轨有伤损时，也可判为轻伤或重伤。

更换伤损钢轨，应根据钢轨的伤损程度及其位置而定。重伤钢轨应立即更换，轻伤钢轨应加强检查。