軌道阻力
軌道阻力(trackresistance)當軌道的鋼軌或軌排沿著軌道縱向或橫向移動時所受到的抵抗阻力。把鋼軌和軌枕用扣件連接在一起構成軌排,把它鋪設在道床中組成的整體稱為軌道。軌道阻力包括鋼軌接頭阻力、道床阻力和扣件阻力等。
鋼軌接頭阻力無縫線路長軌條兩端接頭的夾板和鋼軌接觸面間阻止鋼軌伸縮的摩擦阻力。接頭阻力與聯結螺栓個數、螺帽擰緊程度和螺栓抗拉強度有關。根據鋼軌接頭結構形式進行理論分析計算,接頭上一枚螺栓產生的夾板和鋼軌間的摩阻力與它承受的拉力近似相等,螺帽擰得越緊,螺栓受的拉力越大,則接頭阻力越大。目前中國采用高強度螺栓,應用測力扳手測定螺帽的扭力矩大小來反映螺帽的擰緊程度,從而確定接頭阻力的大小。扭力矩與螺栓拉力的關系可用以下經驗公式表示:
T=K×D×P
式中,T為擰緊螺帽時的扭力矩(N·m);K為扭矩系數,K=018~0.24;P為螺栓拉力(kN),D為螺栓直徑(mm)。參見高強度螺栓連接。
列車通過鋼軌接頭時所產生的振動會使扭力矩下降,接頭阻力降低。據測定,其阻力可下降到靜力測定值的40%~50%。所以,在長期運營過程中,定期檢測接頭螺栓扭力矩,并重新擰緊螺帽,保持一定的接頭阻力,是一項十分重要的措施。
道床阻力阻止軌枕移動的阻力。其大小取決于無縫線路軌道結構的狀態,它與道床材質、道碴粒徑、道床斷面形狀、搗固質量、臟污程度、軌枕類型和軌道框架重量等因素有關,此外尚與軌道鋪設年限和通過運量多少有關。道床阻力又分為縱向道床阻力和橫向道床阻力。
縱向道床阻力潮隨止軌枕沿軌道方向移動的阻力。經試驗知,縱向道床阻力隨位移的增加而增加,阻力與位移成非線性關系變化。當位移達到某一定值時,軌枕盒內的道碴棱體被破壞,阻力驟降。通常把位移量為2mm時相應的阻力值作為常量進行有關計算。
橫向道床阻力道床抵抗軌排橫向位移的阻力,它是防止無縫線路脹軌跑道,保證線路穩定的主要因素。橫向道床阻力由道床肩部阻力、軌枕兩側面自摩擦阻力和軌枕底部的摩阻力等三部分組成。根據試驗和現場經驗,道床肩部的加寬和堆高有助于提高橫向道床阻力,它是防止脹軌跑道,保持線路穩定的有效措施,在無縫線路設計中已被采用.
橫向道床阻力Qo與軌枕橫向位移量y的大小成非線性關系,當位移達到某一定值時,阻力接近常量,位移繼續增加,道床即被破壞。為了計算方便,一般把一根軌枕的橫向道床阻力Qo換算成軌道單位長度阻力q,換算公式為
式中,a為軌枕間距(cm)。
單位長度橫向道床阻力q與軌枕位移y的變化關系,根據試驗資料分析,其變化規律可用下列曲線方程表示:
q=q0+βyn
或q=q0-C1y+C2yn
式中,q為單位長度橫向道床阻力(N/mm);y為軌道橫向變形量(cm);q0,β,C1,C2,n為計算參數(n<1)。
扣件阻力中間扣件和防爬設備抵抗鋼軌沿軌枕面滑動的阻力。無縫線路設計時,為充分發揮縱向道床阻力的作用,減少長軌端的伸縮量,要求扣件(包括防爬設備)阻力大于縱向道床阻力。另參見鋼軌扣件。扣件阻力與鋼軌和墊板面之間的摩阻力有關。摩阻力的大小取決于扣件的扣壓力和摩擦系數的大小,而扣壓力又與擰緊螺帽的扭矩密切相關。在生產實踐中,由于墊板被壓縮或扣件磨損和列車通過時的振動,會使螺帽松動,扭矩下降,導致扣件阻力下降,所以《鐵路線路維修規則》(鐵運〔2001〕23號)規定:扣板扣件扭矩應保持在80~140N·m;彈條扣件扭矩應保持在80~150N·m。


