[科普中国]-长轨枕

制造材料

轨枕起先采用木材制造，木材的弹性和绝缘性较好，受周围介质的温度变化影响小，重量轻，加工和在线路上更换简便，并且有足够的位移阻力。经过防腐处理的木枕，使用寿命也大大延长，在15年左右。所以，世界上90%的铁路都使用木枕。随着森林资源的减少和人们环保意识的增强，当然也因为科学技术的发展，上世纪初，有些国家开始生产钢枕和钢筋混凝土轨枕，以代替枕木。然而，因为钢枕的金属消耗量过大，造价不菲，体积也笨重，没有推广开来，只有德国等少数国家还在使用。而许多国家从上世纪50年代起，开始普遍生产钢筋混凝土轨枕。1

分类钢筋混凝土轨枕使用寿命长，稳定性高，养护工作量小，损伤率和报废率比木枕要低得多。在无缝线路上，钢筋混凝土轨枕比木枕的稳定性平均提高15~20%，因此，尤其适用于高速客运线。如日本的新干线、俄罗斯的高速干线都铺设它。当然，钢筋混凝土轨枕也有缺点，尤其是重量比木枕大得多。比如，矿用水泥轨枕英国的钢筋混凝土轨枕每根重达285公斤，美国的重达280公斤，德国的较轻也有230公斤。所以，在不稳固的路基及新填路基等处不宜采用；在冬季有冻胀的地段，一般不允许采用；在大量运输煤炭和矿石及线路道床严重脏污的地段，最好不采用。使用木枕最多的美国如今使用一种塑料轨枕。这种采用回收的聚乙烯制造的塑料轨枕的耐腐蚀性高于木枕三倍以上，而且在加工时更容易使其表面变“毛”，安装在路基上不会滑动。第三个优点是安装方便，可以直接使用与木枕相同的设备和紧固件。当然，塑料轨枕就是成本要大于木枕，一旦成本降下来，将会迅速推而广之。轨枕因应用范围不同，长度也不同。在我国，普通轨枕长度为2.5m，道岔用的岔枕和钢桥上用的桥枕，长度有2.6~4.85m多种。每公里线路上铺设轨枕的数量是根据铁路运量和行车速度等运营条件来确定的，一般而言，在1520~1840根之间。不言而喻，轨枕数量越多，轨道强度越大。1

木材制成轨枕木枕（wood sleeper）由木材制成的轨枕。又称枕木，防腐木枕，也叫注油枕木。制作木枕须选用坚韧而富有弹性的木材。木枕按用途可分为普通木枕、岔枕、桥枕。普通木枕标准长度为2 .5 m，其断面形状分为I、Ⅱ两类，用于不同等级的线路上。用于道岔上的岔枕，其断面较木枕宽，长度从2600mm至4 800mm，共分12种，每种长度相差200mm，使用时根据道岔的实际宽度分组选用。用于桥梁上的桥枕，其截面尺寸因主梁（或纵梁）中心间距的大小而异。木枕具有弹性好、易于加工、使用方便等优点。自有铁路以来，木枕就是轨枕的主要类型。但是，由于取材的原因，木枕的弹性、强度和耐久不够均匀，会加大轮轨动力作用，并且要使用大量的优质木材。木枕的使用寿命短，其失效原因很多，主要是腐朽、机械磨损和开裂。木枕由于易腐朽，在上道前要经过防腐处理。未经防腐处理的木枕称为素枕。中国木材资源较缺乏，价格贵，在主要干线上已逐渐被混凝土枕取代。1

混凝土轨枕第二次世界大战后，世界各国由于木材资源短缺，逐渐使用钢筋混凝土轨枕；后改进为预应力混凝土轨枕。中国铁路自1957年起也大量采用预应力混凝土轨枕，截至1983年底已铺设约6445万根。1983年年产量400万根以上，约占世界预应力混凝土轨枕年产量（约为1500万根）的四分之一。预应轨枕力混凝土轨枕除了能大量节约优质钢材外，还有使用寿命长、轨道稳定性好，能满足高速、大运量要求等优点。对推广无缝线路起了很大的作用。其缺点是刚度大、弹性差，致使道床承受的压力和振动加速度增大，从而加剧道碴的粉化,造成轨道的下沉增大，对机车车辆走行部分产生不利影响。为此，要求使用质地坚韧的道碴和在轨枕上设置弹性垫层。各国铁路的混凝土轨枕构造不同，大多数采取连续整根式，有些国家的铁路采用分别支撑钢轨的两块混凝土连以型钢的构造。此外，许多国家还重视改善扣件的性能。中国的ω型弹条式扣件，英国的潘德罗尔（Pandrol）型扣件以及瑞士的菲斯特（Fist）型扣件都是为此目的而设计和制造的。1

钢枕在联邦德国和瑞士铁路上，钢枕曾被广泛使用。但由于钢枕易于锈蚀，用钢量大，维修费用高，使用量逐渐减少。1

特种混凝土轨枕特种混凝土轨枕（concrete sleeper of special type） 包括混凝土宽枕和钢纤维混凝土枕。混凝土宽枕用钢筋混凝土制成，外形类似混凝土枕，但比混凝土枕宽，薄一些，也称轨枕板。混凝土宽枕外观整齐美观，一般长2.5m，宽55～60cm，密排铺设在压实的清洁的碎石道床上。混凝土宽枕每公里铺设1760块，每块宽枕上装一对扣件，由钢轨传来的荷载对宽枕的偏心小、稳定性好。由于支承面积大，与混凝土枕比较，轨道下沉量明显减小，能减缓道床永久变型的积累，线路平顺，减少了维修工作量。由于混凝土宽枕轨道的弹性、断面尺寸、排水方式等方面与其他结构形式的轨道不同，因此，与其他轨道连接时必须设置过渡段，使其均匀变化。钢纤维混凝土轨枕是指在混凝土中掺入一定量的钢纤维制成的混凝土枕。钢纤维混凝土是一种增加强度和韧性的新型复合材料。钢纤维混凝土轨枕可以提高轨枕的抗冲击韧性和抗裂、抗拉、抗剪、抗弯、抗疲劳强度，以延长轨枕的使用寿命，适用于小半径曲线和接头部位，可较好解决钉孔纵裂、挡肩损坏等问题。1

我国轨枕目前发展水平混凝土枕存在问题扣件与轨枕连接，目前采用硫磺锚固。由于硫磺锚固有缓慢膨胀的特性以至形成预埋道钉孔裂纹，而且污染环境。现在城轨交通已用预埋尼龙套管取代。轨枕的各类损伤如混凝土疏松、剥离、劈裂、龟裂等一般与制造质量不良有关，如混凝土水灰比、外掺剂、钢筋位置、钢筋张拉、养生温度等，应加强制造的质量管理。由于轨枕是放置在不均匀弹性基础(碎石道床)的梁，在列车荷载作用下产生不同程度的残余变形，将引起轨枕支承条件变化，同时又引起轨枕受力的改变。因此，正确的捣固作业，是改善轨枕受力条件，降低轨枕损伤率的主要影响因素。1

混凝土宽枕在运营中存在路基基床或道床发生翻浆时整修困难;缺乏维修配套机具;宽枕易产生纵裂和龟裂等缺陷，应加强对制造、施工和养护的严格管理，从而发挥混凝土宽枕优越性。混凝土岔枕由于受力更加复杂，在辙叉等特殊部位，承受冲击力大，更容易发生裂纹;每组道岔的岔枕规格繁多，当个别岔枕损坏，很难配备更换;当道岔更换钢轨轨型时，岔枕不能通用，造成未达到使用寿命的岔枕提前拆除下道，不能充分发挥混凝土岔枕的优越性。1

轨枕新技术、新材料的开发复合式弹性轨枕有关部门利用再生橡胶粉、废塑料、废油漆混合塑化，化废为宝研制出新材料轨枕，该轨枕具有强度高、弹性好、耐腐蚀、易加工，优于木枕，比混凝土枕自重轻。可适用于高速、重载线路。目前已列入“国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护260项技术”，进一步研究开发。1

纤维混凝土枕在混凝土中掺入一定量的纤维(按材质分钢纤维、碳纤维、玻璃纤维等，按形状分有平直型、波浪型、钩型等)，以提高轨枕的抗冲击韧性和抗裂、抗拉、抗剪、抗弯、抗疲劳等性能。目前有关部门经研制、试铺已取得一定结果。1

轨道板我国秦沈客运专线铺设双向预应力混凝土轨道板的无碴轨道，其优点是具有良好的稳定性、平顺性和舒适性，并且可减少维修工作量，是我国铁路工作者开发具有自主知识产权的板式轨道技术。1

玻璃长纤维强化塑料发泡体合成轨枕该轨枕为玻璃长纤维强化塑料发泡体，通过压缩粘结成型。具有重量轻、弹性好、耐腐蚀、绝缘性能好、抵抗机械损坏、便于现场锯切、施工简便等特点。该型式轨枕因成本较高，仅在特殊情况下选用。1

安全规程1、轨枕公路运输应使用带有固定架的车辆，运输车应与轨枕尺寸相适应，装车层数不多于6层，装车后应绑扎牢固，严防运输途中发生位移。

2、轨枕铁路运输应按铁路部门批准的装车方案进行装车。

3、装车时，每摞轨枕之间塞两块三角楔木，防止轨枕运输过程中碰撞、损坏。

4、扛运轨枕应符合下列规定：

（1） 抬运混凝土枕应4人一根；桥枕、岔枕等应增加扛抬人员。

（2） 抬运轨枕时，挂枕应牢靠，抬运应平稳，放置时步调应一致。

（3） 单人扛运木枕应有固定人员搭肩。到达指定地点放置时，应先将木枕一端着地，使木枕竖立，然后放下，不应耸肩摔掷，避免碰撞他人。

5、轨枕卸车时，严禁碰、撞、摔、扭，避免危及设备及人身安全。

6、扣配件装卸搬运过程中不应抛掷，避免伤人。2