2各國(guó)客運(yùn)專(zhuān)線和高速鐵路的軌道結(jié)構(gòu)
客運(yùn)專(zhuān)線和高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)除應(yīng)具有比重載鐵路軌道結(jié)構(gòu)更高的可靠性和穩(wěn)定性以外，的區(qū)別在于它應(yīng)具有極高的平順性。法國(guó)、德國(guó)為提高行車(chē)速度在軌道方面采取了許多技術(shù)措施，其中大部分是圍繞提高和保持軌道的平順性進(jìn)行的。當(dāng)機(jī)車(chē)車(chē)輛確定之后，輪軌間動(dòng)力作用和振動(dòng)隨軌道的不平順?lè)导安ㄩL(zhǎng)的變化而成倍變化。從法國(guó)高速鐵路的實(shí)測(cè)資料分析，軸重160～170kN的高速客車(chē)在平順性很好的軌道上以300 km/h的速度行駛時(shí)，輪軌間作用力并不比200 kN軸重貨車(chē)在中等平順軌道上以100km/h的速度運(yùn)行時(shí)的作用力大。國(guó)外高速鐵路運(yùn)營(yíng)實(shí)踐表明，采用60kg/m鋼軌軌道結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制軌道平順性，可以滿足高速行車(chē)的需要。
2.1法國(guó)
法國(guó)高速鐵路一般采用由UIC60鋼軌、雙塊式混凝土枕、NABLA彈性扣件組成的有碴軌道。長(zhǎng)軌條長(zhǎng)280 m或396m，采用鋁熱焊焊接，鋪設(shè)跨區(qū)間無(wú)縫線路。道碴級(jí)配35/50，枕下道碴厚度最小為30cm。長(zhǎng)大工程結(jié)構(gòu)物端頭設(shè)溫度調(diào)節(jié)器。根據(jù)側(cè)向通過(guò)速度230 km/h、170 km/h和70 km/h的需要確定道岔號(hào)碼。每20～25 km設(shè)渡線，側(cè)向過(guò)岔速度160km/h,可反向行車(chē)。20多年的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐表明，法國(guó)高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)是成功的，適應(yīng)了高速行車(chē)，當(dāng)試驗(yàn)速度達(dá)到400km/h時(shí)，各種輪軌力都低于導(dǎo)致線路塑性變形的限值。在軌道實(shí)際運(yùn)行中有如下情況值得重視：
2.1.1在1983年開(kāi)通的巴黎－里昂TGV東南客運(yùn)專(zhuān)線（長(zhǎng)度388km,速度270 km/h,最小曲線半徑4 000m、曲線超高180 mm、最小豎曲線半徑25 000 m、坡度35‰）上，盡管軸重較?。?60～170kN），但是平均通過(guò)總重僅4000萬(wàn)噸（約2年）就要進(jìn)行一次線路大修。
2.1.2對(duì)鋼軌要定期進(jìn)行打磨，以消除因列車(chē)高速運(yùn)行時(shí)道碴旋流造成的鋼軌踏面缺陷，這種缺陷會(huì)因動(dòng)力作用增大而造成軌道狀態(tài)迅速惡化。如果不及時(shí)進(jìn)行鋼軌打磨，就會(huì)增加線路大修工作量。
2.1.3線路大修會(huì)造成道碴損壞（道碴破碎）。法國(guó)對(duì)TGV東南客運(yùn)專(zhuān)線從1986年（僅通車(chē)3年）開(kāi)始就在37%的線路（硬基礎(chǔ)的路段）上增加15cm厚的道碴，以便對(duì)受到嚴(yán)重?fù)p壞的道床上層補(bǔ)充道碴，為此還必須提升接觸網(wǎng)。
2．1．4線路通過(guò)總重達(dá)到2.5～3.0億噸后，要對(duì)道床的道碴進(jìn)行更換。與旅客列車(chē)速度為120~140km/h的客貨混運(yùn)線路相比，高速線路道碴使用期僅為道碴正常使用期的25%。
2.2德國(guó)
德國(guó)高速鐵路采用UIC60鋼軌，鋼軌在工廠用閃光對(duì)接焊焊成180m長(zhǎng)的軌條，再在工地用鋁熱焊焊成無(wú)縫線路鋼軌。鋼軌出廠前進(jìn)行超聲波探傷，廠焊及工地焊的焊接接頭也要進(jìn)行超聲波探傷。鋼軌及焊縫的平直度都要求達(dá)到0.3 mm/m,有碴軌道采用B70型混凝土枕，長(zhǎng)度為2.6 m，軌枕間距為60 cm，軌枕中間部分50cm長(zhǎng)不承受支承。由于其支承面積大，從而大大降低了道床頂面的軌枕壓應(yīng)力；又由于軌枕的抗彎剛度大，從而保證了在高速條件下軌距和軌底坡的穩(wěn)定性。采用SKL1和SKL4型ω彈條扣件。道床最小厚度為30cm，道床肩寬為50 cm。
2.2.1德國(guó)為改善道床工作條件采取的措施
德國(guó)高速鐵路為提高有碴軌道結(jié)構(gòu)的承載能力，曾分別采取過(guò)下列改善道床工作條件的措施，有力地提高了道床抗力：
2.2.1.1采用長(zhǎng)2.6 m甚至2.8 m的混凝土枕，以擴(kuò)大枕底支承面積，降低道床頂面壓力。
2.2.1.2增加軌下膠墊彈性，使膠墊剛度從普通線路的800 kN/mm降低到高速線路的80kN/mm，以降低軌枕作用到道床頂面的準(zhǔn)靜態(tài)荷載、沖擊荷載和振動(dòng)荷載。
2.2.1.3增加碎石道床厚度，從普通線路道床厚度30 cm增加到高速鐵路的35cm，以提高道床的彈性，降低碎石道碴層傳遞到路基保護(hù)層的壓應(yīng)力。
2.2.1.4鋪設(shè)碴下膠墊，特別是在高架結(jié)構(gòu)的有碴線路及10m長(zhǎng)度范圍內(nèi)的路橋過(guò)渡段上，在道床下鋪設(shè)減振膠墊，以減少道碴的破碎和粉化，碴下墊層的剛度為0.1N/mm。
2.2.1.5在碴肩的邊坡涂刷塑膠，以提高道床碴肩和邊坡的穩(wěn)定性。
正是由于有碴軌道存在的不足，為提高有碴軌道的工作性能還要采取如此多的措施，增加了不少投資，所以德國(guó)高速鐵路現(xiàn)在正大力推廣并采用無(wú)碴軌道。
2.2.2德國(guó)高速鐵路應(yīng)引起重視的問(wèn)題
從德國(guó)早期修建的2條以有碴軌道為主的高速鐵路（1987年開(kāi)通的運(yùn)行速度為250km/h的曼海姆－斯圖加特高速鐵路和1991年開(kāi)通的運(yùn)行速度為270km/h的漢諾威－維爾茨堡高速鐵路）運(yùn)營(yíng)實(shí)際情況看，有如下問(wèn)題應(yīng)引起重視：
2.2.2.1由于這2條高速鐵路實(shí)行客貨混運(yùn)，為避免有碴軌道軌向的迅速變化，一般情況下只容許采用60 mm的欠超高，因此與法國(guó)TGN相比、德國(guó)的曲線半徑比較大。
2.2.2.2盡管這2條線橋梁比例不大．似在橋梁上道碴損壞嚴(yán)重，通過(guò)總重不到2億噸就討漢諾威－維爾茨堡高速鐵路大部分橋梁上的道床道碴進(jìn)行了更換，分析原因是橋梁端部和道碴硬墊層的變形
2.2.2.3為強(qiáng)化軌道結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)道床底面墊層和B75型混凝土枕（長(zhǎng)度2.8 m），并配合使用Ioan300型高彈性鋼軌扣件。
2.2.2.4為嚴(yán)格控制路基沉降，必須對(duì)路基和軌道防凍層充分夯實(shí)，對(duì)這種增大了剛度的軌道可能需要提前更換道碴。
2.3日本
1964年，在日本投人運(yùn)營(yíng)的長(zhǎng)515 km、速度為220km/h的東海道新干線客運(yùn)專(zhuān)線（最小曲線半徑2500m、超高180 m、最小豎曲線半徑10000 m,坡度20%c）是有碴軌道，雖然軸重較輕（僅為160kN），但在運(yùn)營(yíng)15年后，高架線路和橋梁上的線路己不能保持符合高速運(yùn)輸要求的良好狀態(tài)，必須進(jìn)行線路大修。
2.3.1東海道新千線出現(xiàn)的問(wèn)題
東海道新于線有碴軌道出現(xiàn)以上情況的原因是：
2.3.1.1軌道結(jié)構(gòu)薄弱：東海道新干線是日本第一條離速鐵路，考慮到其是客運(yùn)專(zhuān)線，軸重較輕，所以采用搶軌道結(jié)構(gòu)比較薄弱：鋼軌斷面小（54kg/m）、混凝土枕短（2. 4 m）、道床厚度?。?0～25 cm）。
2.3.1.2軌道彈性不良：由于道床厚度不足，而作為基礎(chǔ)的橋面板剛度又太大，在高速列車(chē)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生了浪大的道碴應(yīng)力，加速了軌道整體結(jié)構(gòu)的變形和軌道部件的折損。
一方面是結(jié)構(gòu)薄弱、抗力不足，一方面是動(dòng)力響應(yīng)．急劇增大，東海道新干線曾被迫限速運(yùn)行，直到更換為60kg/m鋼軌和增設(shè)了道碴墊層后，才恢復(fù)了正常運(yùn)行。此后，日本在修建高速鐵路時(shí)尋求新的途徑，這就是無(wú)碴軌道。
2.3.2日本無(wú)碴軌道的特點(diǎn)
日本把無(wú)碴軌道稱(chēng)作板式軌道，它具有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
2.3.2.1板式軌道由軌道板和鋼軌組成，由扣件將其聯(lián)9．軌道板由水泥瀝青砂漿層（CA砂漿）整體支承。
2.3.2.2軌道板為鋼筋棍凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，考態(tài)到運(yùn)輸、鋪設(shè)作業(yè)及曲線地段軌道中心和軌道板中心錯(cuò)位等因素，軌道板標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為5m。
2.3.2.3為防止軌道板沿軌道縱、橫向移動(dòng)，要把軌道板固定在整體道床上，因此在隧道及高架橋的整體道床上設(shè)置圓柱形混凝土凸臺(tái)。
2.3.2.4軌道的高低誤差可通過(guò)在軌道板襯墊和鋼軌墊板之間插人可調(diào)高襯墊進(jìn)行調(diào)整，而軌道的方向誤差則可通過(guò)調(diào)節(jié)鋼軌扣件及移動(dòng)軌道板進(jìn)行校正。
2.3.2.5在軌道板和整體道床之間采用自然重力法填充瀝青
客運(yùn)專(zhuān)線和高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)除應(yīng)具有比重載鐵路軌道結(jié)構(gòu)更高的可靠性和穩(wěn)定性以外，的區(qū)別在于它應(yīng)具有極高的平順性。法國(guó)、德國(guó)為提高行車(chē)速度在軌道方面采取了許多技術(shù)措施，其中大部分是圍繞提高和保持軌道的平順性進(jìn)行的。當(dāng)機(jī)車(chē)車(chē)輛確定之后，輪軌間動(dòng)力作用和振動(dòng)隨軌道的不平順?lè)导安ㄩL(zhǎng)的變化而成倍變化。從法國(guó)高速鐵路的實(shí)測(cè)資料分析，軸重160～170kN的高速客車(chē)在平順性很好的軌道上以300 km/h的速度行駛時(shí)，輪軌間作用力并不比200 kN軸重貨車(chē)在中等平順軌道上以100km/h的速度運(yùn)行時(shí)的作用力大。國(guó)外高速鐵路運(yùn)營(yíng)實(shí)踐表明，采用60kg/m鋼軌軌道結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制軌道平順性，可以滿足高速行車(chē)的需要。
2.1法國(guó)
法國(guó)高速鐵路一般采用由UIC60鋼軌、雙塊式混凝土枕、NABLA彈性扣件組成的有碴軌道。長(zhǎng)軌條長(zhǎng)280 m或396m，采用鋁熱焊焊接，鋪設(shè)跨區(qū)間無(wú)縫線路。道碴級(jí)配35/50，枕下道碴厚度最小為30cm。長(zhǎng)大工程結(jié)構(gòu)物端頭設(shè)溫度調(diào)節(jié)器。根據(jù)側(cè)向通過(guò)速度230 km/h、170 km/h和70 km/h的需要確定道岔號(hào)碼。每20～25 km設(shè)渡線，側(cè)向過(guò)岔速度160km/h,可反向行車(chē)。20多年的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐表明，法國(guó)高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)是成功的，適應(yīng)了高速行車(chē)，當(dāng)試驗(yàn)速度達(dá)到400km/h時(shí)，各種輪軌力都低于導(dǎo)致線路塑性變形的限值。在軌道實(shí)際運(yùn)行中有如下情況值得重視：
2.1.1在1983年開(kāi)通的巴黎－里昂TGV東南客運(yùn)專(zhuān)線（長(zhǎng)度388km,速度270 km/h,最小曲線半徑4 000m、曲線超高180 mm、最小豎曲線半徑25 000 m、坡度35‰）上，盡管軸重較?。?60～170kN），但是平均通過(guò)總重僅4000萬(wàn)噸（約2年）就要進(jìn)行一次線路大修。
2.1.2對(duì)鋼軌要定期進(jìn)行打磨，以消除因列車(chē)高速運(yùn)行時(shí)道碴旋流造成的鋼軌踏面缺陷，這種缺陷會(huì)因動(dòng)力作用增大而造成軌道狀態(tài)迅速惡化。如果不及時(shí)進(jìn)行鋼軌打磨，就會(huì)增加線路大修工作量。
2.1.3線路大修會(huì)造成道碴損壞（道碴破碎）。法國(guó)對(duì)TGV東南客運(yùn)專(zhuān)線從1986年（僅通車(chē)3年）開(kāi)始就在37%的線路（硬基礎(chǔ)的路段）上增加15cm厚的道碴，以便對(duì)受到嚴(yán)重?fù)p壞的道床上層補(bǔ)充道碴，為此還必須提升接觸網(wǎng)。
2．1．4線路通過(guò)總重達(dá)到2.5～3.0億噸后，要對(duì)道床的道碴進(jìn)行更換。與旅客列車(chē)速度為120~140km/h的客貨混運(yùn)線路相比，高速線路道碴使用期僅為道碴正常使用期的25%。
2.2德國(guó)
德國(guó)高速鐵路采用UIC60鋼軌，鋼軌在工廠用閃光對(duì)接焊焊成180m長(zhǎng)的軌條，再在工地用鋁熱焊焊成無(wú)縫線路鋼軌。鋼軌出廠前進(jìn)行超聲波探傷，廠焊及工地焊的焊接接頭也要進(jìn)行超聲波探傷。鋼軌及焊縫的平直度都要求達(dá)到0.3 mm/m,有碴軌道采用B70型混凝土枕，長(zhǎng)度為2.6 m，軌枕間距為60 cm，軌枕中間部分50cm長(zhǎng)不承受支承。由于其支承面積大，從而大大降低了道床頂面的軌枕壓應(yīng)力；又由于軌枕的抗彎剛度大，從而保證了在高速條件下軌距和軌底坡的穩(wěn)定性。采用SKL1和SKL4型ω彈條扣件。道床最小厚度為30cm，道床肩寬為50 cm。
2.2.1德國(guó)為改善道床工作條件采取的措施
德國(guó)高速鐵路為提高有碴軌道結(jié)構(gòu)的承載能力，曾分別采取過(guò)下列改善道床工作條件的措施，有力地提高了道床抗力：
2.2.1.1采用長(zhǎng)2.6 m甚至2.8 m的混凝土枕，以擴(kuò)大枕底支承面積，降低道床頂面壓力。
2.2.1.2增加軌下膠墊彈性，使膠墊剛度從普通線路的800 kN/mm降低到高速線路的80kN/mm，以降低軌枕作用到道床頂面的準(zhǔn)靜態(tài)荷載、沖擊荷載和振動(dòng)荷載。
2.2.1.3增加碎石道床厚度，從普通線路道床厚度30 cm增加到高速鐵路的35cm，以提高道床的彈性，降低碎石道碴層傳遞到路基保護(hù)層的壓應(yīng)力。
2.2.1.4鋪設(shè)碴下膠墊，特別是在高架結(jié)構(gòu)的有碴線路及10m長(zhǎng)度范圍內(nèi)的路橋過(guò)渡段上，在道床下鋪設(shè)減振膠墊，以減少道碴的破碎和粉化，碴下墊層的剛度為0.1N/mm。
2.2.1.5在碴肩的邊坡涂刷塑膠，以提高道床碴肩和邊坡的穩(wěn)定性。
正是由于有碴軌道存在的不足，為提高有碴軌道的工作性能還要采取如此多的措施，增加了不少投資，所以德國(guó)高速鐵路現(xiàn)在正大力推廣并采用無(wú)碴軌道。
2.2.2德國(guó)高速鐵路應(yīng)引起重視的問(wèn)題
從德國(guó)早期修建的2條以有碴軌道為主的高速鐵路（1987年開(kāi)通的運(yùn)行速度為250km/h的曼海姆－斯圖加特高速鐵路和1991年開(kāi)通的運(yùn)行速度為270km/h的漢諾威－維爾茨堡高速鐵路）運(yùn)營(yíng)實(shí)際情況看，有如下問(wèn)題應(yīng)引起重視：
2.2.2.1由于這2條高速鐵路實(shí)行客貨混運(yùn)，為避免有碴軌道軌向的迅速變化，一般情況下只容許采用60 mm的欠超高，因此與法國(guó)TGN相比、德國(guó)的曲線半徑比較大。
2.2.2.2盡管這2條線橋梁比例不大．似在橋梁上道碴損壞嚴(yán)重，通過(guò)總重不到2億噸就討漢諾威－維爾茨堡高速鐵路大部分橋梁上的道床道碴進(jìn)行了更換，分析原因是橋梁端部和道碴硬墊層的變形
2.2.2.3為強(qiáng)化軌道結(jié)構(gòu)，鋪設(shè)道床底面墊層和B75型混凝土枕（長(zhǎng)度2.8 m），并配合使用Ioan300型高彈性鋼軌扣件。
2.2.2.4為嚴(yán)格控制路基沉降，必須對(duì)路基和軌道防凍層充分夯實(shí)，對(duì)這種增大了剛度的軌道可能需要提前更換道碴。
2.3日本
1964年，在日本投人運(yùn)營(yíng)的長(zhǎng)515 km、速度為220km/h的東海道新干線客運(yùn)專(zhuān)線（最小曲線半徑2500m、超高180 m、最小豎曲線半徑10000 m,坡度20%c）是有碴軌道，雖然軸重較輕（僅為160kN），但在運(yùn)營(yíng)15年后，高架線路和橋梁上的線路己不能保持符合高速運(yùn)輸要求的良好狀態(tài)，必須進(jìn)行線路大修。
2.3.1東海道新千線出現(xiàn)的問(wèn)題
東海道新于線有碴軌道出現(xiàn)以上情況的原因是：
2.3.1.1軌道結(jié)構(gòu)薄弱：東海道新干線是日本第一條離速鐵路，考慮到其是客運(yùn)專(zhuān)線，軸重較輕，所以采用搶軌道結(jié)構(gòu)比較薄弱：鋼軌斷面小（54kg/m）、混凝土枕短（2. 4 m）、道床厚度?。?0～25 cm）。
2.3.1.2軌道彈性不良：由于道床厚度不足，而作為基礎(chǔ)的橋面板剛度又太大，在高速列車(chē)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生了浪大的道碴應(yīng)力，加速了軌道整體結(jié)構(gòu)的變形和軌道部件的折損。
一方面是結(jié)構(gòu)薄弱、抗力不足，一方面是動(dòng)力響應(yīng)．急劇增大，東海道新干線曾被迫限速運(yùn)行，直到更換為60kg/m鋼軌和增設(shè)了道碴墊層后，才恢復(fù)了正常運(yùn)行。此后，日本在修建高速鐵路時(shí)尋求新的途徑，這就是無(wú)碴軌道。
2.3.2日本無(wú)碴軌道的特點(diǎn)
日本把無(wú)碴軌道稱(chēng)作板式軌道，它具有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
2.3.2.1板式軌道由軌道板和鋼軌組成，由扣件將其聯(lián)9．軌道板由水泥瀝青砂漿層（CA砂漿）整體支承。
2.3.2.2軌道板為鋼筋棍凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，考態(tài)到運(yùn)輸、鋪設(shè)作業(yè)及曲線地段軌道中心和軌道板中心錯(cuò)位等因素，軌道板標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為5m。
2.3.2.3為防止軌道板沿軌道縱、橫向移動(dòng)，要把軌道板固定在整體道床上，因此在隧道及高架橋的整體道床上設(shè)置圓柱形混凝土凸臺(tái)。
2.3.2.4軌道的高低誤差可通過(guò)在軌道板襯墊和鋼軌墊板之間插人可調(diào)高襯墊進(jìn)行調(diào)整，而軌道的方向誤差則可通過(guò)調(diào)節(jié)鋼軌扣件及移動(dòng)軌道板進(jìn)行校正。
2.3.2.5在軌道板和整體道床之間采用自然重力法填充瀝青