有砟軌道
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有砟軌道的視頻教程
abaqus腳本插件058-有砟道床（參振質量法）五參數法建立有砟道床曲線軌道（2024-01-06）
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有砟軌道的實例教程
中國高鐵之所以快速平穩，一個重要的原因是我國無砟軌道鋪設技術世界領先。超級建筑以前給大家介紹過，無砟軌道就是指采用混凝土、瀝青混合料等整體基礎取代散粒碎石道床的軌道結構。無砟軌道是當今世界先進的軌道技術，避免了飛濺道砟，平順性好，穩定性好，使用壽命長，耐久性好，維修工作少，列車運行時速可達350千米以上。
但無砟軌道也有缺點，剛性太大，韌性不足，一旦地質發生沉降或者位移，后期維修的時間成本比較大，并不適用于像斷裂層這樣的特殊地段。
12月10日，濟青高鐵聚氨酯固化道床段時速350公里速度級實車試驗順利實施，最高試驗速度達到385公里/小時，取得重大成功。這項技術克服了傳統有砟軌道的許多不足，甚至十分接近無砟軌道的性能。本次試驗結果表明，安全性指標滿足標準要求，舒適性指標等級達到優良，車內噪聲及車外輻射噪聲指標均低于無砟軌道地段。
大家可以看到上面的照片，彩色的道床看起來很奇特。
聚氨酯固化道床是有砟軌道和無砟軌道之外的第三種軌道結構型式，既具有有砟軌道高彈性和可維護性好的優點，又具有無砟軌道整體性及穩定性好、維修工作量少的特點。
上面照片從外觀上看起來非常像是有砟軌道，其實這是聚氨酯固化道床，一種有別于有砟軌道和無砟軌道的新的、第三種、具有創新意義、具有廣泛的應用前景的新型軌道結構。
那么，聚氨酯固化道床怎樣建設呢？超級建筑給大家介紹下專用的設備和工藝。請看下面的超級機械。
上方列車就是聚氨酯固化道床施工設備，白色的儲料罐中裝載的是聚氨酯液體。接下來就是用這種設備把聚氨酯材料噴注到有砟軌道上，通過聚氨酯發泡黏連使碎石路基能夠固化成一個整體，在保證了原來有砟軌道彈性的的基礎上提高路基的剛性。
▲聚氨酯固化道床施工設備，正在向無砟軌道上噴涂聚氨酯。設備采用自動澆筑系統，基本是自動化的，只需要幾名工人監控調整。
展開 普通鐵路采用的是有砟軌道，而沒有“碎石子”（鐵路上稱為“道砟”）的高鐵采用的是無砟軌道。
道砟的作用
承受枕木、鋼軌和列車的重量，將重量分散到路基上，以避免路基損壞。
傳統有砟軌道的優點、缺點
優點
鋪設簡便、透水性好。
缺點
（1）需要經常維護（這里的“經常”是相對于無砟軌道而言）。換道砟和清篩等等是工務維護的重要工作之一。列車經過時會帶來震動，長期的震動會使路基上的泥土摻入道砟當中。不好理解的話，下完雨找塊泥地，用腳快速地踩兩分鐘，看是不是有水溢上來。摻入道砟的泥土會削弱路基的強度，導致軌面沉降、不平。因此，干線鐵路上，每年都需要進行清篩或換道砟、搗固作業。
（2）平順度和道砟飛濺問題。道砟再平整，也不可能達到混凝土整體道床的水平。并且，由于枕木不是剛性地固定在道床上，列車駛過時，車輪之間的鋼軌會帶動枕木一起向上彎曲，這一彎曲在重載鐵路上肉眼可見。另外列車高速駛過時會出現道砟飛濺的問題。
高速鐵路不（大范圍）使用有砟軌道的原因
就是為了克服傳統有砟軌道的缺點。之所以括號中注明“大范圍”，是因為一些出站后的非高架區段等低速、地面區段，仍有少量采用有砟軌道的。
（1）鐵路維護的時間稱為“開天窗”，普通鐵路可以開在白天，利用運行線的間隙進行，期間一些列車可能限速。
春末夏初，有時候坐火車可以看到路邊的養護人員。車一來，立刻撤下線路；車一過，繼續上。高鐵由于運行線密集，且幾乎全部是客運，調整運行線或限速運行影響很大，并且速度高，傳統作業方式不安全，因此需要易于維護的路基。（有的人可能會問為什么不夜間檢修？夜間施工畢竟不方便，高鐵的夜間檢修主要是信號、車輛、供電什么的，既然現在無砟軌道技術已經可以承受，就別再來給施工添亂了）。
展開 ls-dyna在軌道上使用的資料太少了，上網查相關資料也少之又少，而且相關ls-dyna的書都成了絕版不好買，只能買復印版的。文章開頭先說一說ls-dyna遇見的奇葩事也是經驗總結：
用ls-dyna的combin165做的簡單的彈簧小例子發現出來的結果不對，所以用了梁彈簧關鍵字
在修該k文件時輸入6e8和輸入600e6算出來的結果不一樣
修該好的k文件有時在ls-prepost上打開顯示很奇怪
在ls-prepost做前處理時重力往下，在k文件修該時重力往上
在關鍵字*rail_track和*rail_train上加軌道不平順時要注意格式
先說說ls-dyna動態仿真。首先用ansys建立了簡單的有砟軌道模型，模型共29870個節點，19844個單元，其中鋼軌采用60型號鋼軌，軌枕采用實際尺寸的三型有擋肩軌枕（模型從CAD導入）如圖，軌枕采用*MAT_ELASTIC實體單元，其中扣件和道床采用*MAT_LINEAR_ELASTIC_DISCRETE_BEAM（66）彈簧梁關鍵字。輪子采用*MAT_RIGID剛體。為了保證模型的準確性，輪對的part部分采用*PART_INERTIA關鍵字。
車體方面先建立了一個輪對，輪對采用剛體重1t，在輪對兩側加一對平行的力，使軸重達到14t。如圖，
其中輪軌連接采用*rail_track和*rail_train關鍵字。
展開 圖2 粗糙度驗收標準的確定方法
結果
根據上述方法，作者首先調查了車內噪聲對鋼軌粗糙度波長的敏感度，結果顯示，并非所有波長的鋼軌粗糙度對車內噪聲都有相同的貢獻，當運行速度為60km/h時，噪聲敏感波長為16-31.5 mm范圍內，隨著速度的提高，敏感波長段向更長波方向移動。然后，作者分別計算了不同運行速度下，基于車內噪聲的鋼軌粗糙度限值，分別研究不全波長段、噪聲敏感波長段以及地鐵線路中的常見波長段三種波長范圍，結果顯示，隨著列車運行速度的提高，對鋼軌粗糙度的控制要求越來越嚴格，當列車運行速度小于100 km/h時，基于車內噪聲的鋼軌粗糙度限值比ISO 3095規定的限值更加寬松，當速度大于100 km/h時，則更為嚴苛，因此在不同的運行速度線路中，按照統一的限值標準，會造成嚴重的噪聲問題（欠打磨）或者運維成本增加（過打磨）。除此之外，地鐵線路中鋪設了大量的不同形式的軌道結構，文章針對不同軌道結構的聲輻射特性進行了仿真計算，結果顯示除有砟軌道外，其余板式軌道的聲輻射特性僅在低頻有所差別，對噪聲顯著頻段內以及總的聲壓級影響很小，因此除了有砟軌道外，其余板式減振軌道可以不用單獨考慮。
圖3 仿真模型:(a)彈性短軌枕軌道;(b)有砟軌道
結論
本文采用測試和仿真相結合的方法研究鋼軌粗糙度對車內噪聲的影響。建立并驗證了輪軌噪聲預測模型以及內部噪聲與鋼軌粗糙度之間的關系。當輪軌噪聲在整個地鐵噪聲中占主導地位時，車內噪聲計算方法是可靠的。此外，輪軌噪聲預測模型的動態特征與實測結果吻合良好。
利用預測模型和所提出的計算方法，研究了噪聲對粗糙度波長的敏感度。該參數與運行速度和顯著的輪軌噪聲頻率范圍有關。
展開 (South Africa) 開發了應用于采礦工程的梯式軌枕軌道。
STS梯式軌枕軌道示意圖
STS梯式軌枕軌道實物
（3） Railway Technical Research Institute of Japan (日本鐵研) 開發了無砟和有砟梯式軌枕軌道 (RTRI Japan laddertrack)。
RTRI梯式軌枕軌道由兩根鋼筋混凝土縱梁及三根鋼管制的橫向聯接桿構成。下設彈性減振裝置，彈性墊層有板形、球形、角形等多種形式。能大幅度提高荷重的分散能力，又可補充鋼軌本身的剛性和質量的性能特點。適用于整體道床，不但能充分發揮復合軌道高剛性的特點，還使軌道構造具有充分的彈性。應用于地下線可減小隧道開挖斷面，應用于高架線可減少軌道自重和橋梁恒載。
RTRI無砟梯式軌枕軌道
RTRI有砟梯式軌枕軌道
RTRI梯軌是在傳統橫向軌枕、雙塊式軌枕、雙向預應力的板式軌道和框架板軌道的基礎上綜合演變而來，將板式軌道的雙向預應力結構改進成由PC制的縱梁和鋼管制的橫向聯接桿構成，從而消除了枕中負彎距，取消橫向預應力，形成獨特的“縱向預應力梁+橫向鋼連桿”框架結構，消除了橫向預應力，簡化了結構和制造工藝。
RTRI梯式軌枕軌道被引入中國，并在近十年得到大量應用。
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除此之外，地鐵線路中鋪設了大量的不同形式的軌道結構，文章針對不同軌道結構的聲輻射特性進行了仿真計算，結果顯示除有砟軌道外，其余板式軌道的聲輻射特性僅在低頻有所差別，對噪聲顯著頻段內以及總的聲壓級影響很小，因此除了有砟軌道外，其余板式減振軌道可以不用單獨考慮。
首先用ansys建立了簡單的有砟軌道模型，模型共29870個節點，19844個單元，其中鋼軌采用60型號鋼軌，軌枕采用實際尺寸的三型有擋肩軌枕（模型從CAD導入）如圖，軌枕采用*MAT_ELASTIC實體單元，其中扣件和道床采用*MAT_LINEAR_ELASTIC_DISCRETE_BEAM（66）彈簧梁關鍵字。輪子采用*MAT_RIGID剛體。
這大大降低了有砟軌道的維修成本。另一個方面，由于梯式軌枕軌道額外的縱向支撐和剛度，提高了道砟被沖刷和退化的能力。
Leeds and Selby Railway的梯式軌枕軌道
梯式軌枕軌道隨后產生了三種不同的型式：
（1）1989年，TubularTrack (Pty.)
聚氨酯固化道床是有砟軌道和無砟軌道之外的第三種軌道結構型式，既具有有砟軌道高彈性和可維護性好的優點，又具有無砟軌道整體性及穩定性好、維修工作量少的特點。
上面照片從外觀上看起來非常像是有砟軌道，其實這是聚氨酯固化道床，一種有別于有砟軌道和無砟軌道的新的、第三種、具有創新意義、具有廣泛的應用前景的新型軌道結構。
那么，聚氨酯固化道床怎樣建設呢？超級建筑給大家介紹下專用的設備和工藝。
由于不同設計行車速度對軌道平順度要求不同，有砟和無砟軌道鋪設對控制網的精度要求也有所不同，因此，鐵路的線路平面、高程控測量制網的測量精度等級是根據設計行車速度和軌道結構類型進行設計相應設計的。
一般而言，在短隧道內，微氣壓波與列車進入隧道速度的3次方成正比；在長大隧道內，無砟軌道結構的微氣壓波比有砟軌道結構的微氣壓波要大。為了解決微氣壓波問題，在車體設計上要減小車體的橫截面積，使得列車橫截面積與隧道橫截面積的比值（阻塞比）減小，并對車頭流線型進行優化設計，調整列車頭部截面變化率，列車頭部的截面呈線性變化，進隧道時形成的壓力梯度較低，可以有效減小微氣壓波。
組合道床這種方式也在韓國高速鐵路有所應用，軌道型式為采用有砟軌道組合側置式鋼彈簧浮置道砟槽。
高速鐵路不（大范圍）使用有砟軌道的原因
就是為了克服傳統有砟軌道的缺點。之所以括號中注明“大范圍”，是因為一些出站后的非高架區段等低速、地面區段，仍有少量采用有砟軌道的。
（1）鐵路維護的時間稱為“開天窗”，普通鐵路可以開在白天，利用運行線的間隙進行，期間一些列車可能限速。
春末夏初，有時候坐火車可以看到路邊的養護人員。車一來，立刻撤下線路；車一過，繼續上。
