2008年，根据我国综合交通体系建设的需要，对《中长期铁路网规划》进行了调整，确定到 2020年，全国铁路营业里程达到12万km以上，建设高速铁路1.6万km以上。 在对既有铁路干线实施提速的同时，从2008年开始，一大批新建的高速铁路陆续投入运 营。时速350km的高速铁路如北京至天津城际、武汉至广州、郑州至西安、上海至南京城际、 上海至杭州高速铁路；时速250km的高速铁路，如合肥至南京、青岛至济南、合肥至武汉、石 家庄至太原、宁波至台州至温州、温州至福州、福州至厦门、南昌至九江、成都至都江堰等高速 铁路。中国铁路提速后，运输效率和服务水平大幅度提高。统计资料显示，2009年，全国铁路 客运量、货运量、总换算周转量分别达到15.25亿人、33.2亿吨、33118亿换算吨公里，比2002 年分别增长44.4%、62.6%、60.6%。目前，中国是全世界高铁运营里程最长的国家，运营状 兄总体很好。 （二）钢轨探伤设备的发展 铁路是国内最早开展无损检测的部门之一，从1950年引进瑞士生产的共振式超声波探伤 仪检查钢轨开始，60多年来，钢轨探伤仪电子元件经历了电子管一一晶体管一一集成电路三 个发展阶段，钢轨探伤仪信号处理方式由模拟向数字方式转变，钢轨探伤显示方式由A型显 示向B型显示发展，钢轨探伤设备发展过程主要有以下几个阶段： 1.连续波式的钢轨探伤仪。1950年，铁道部引进瑞士生产的共振式探伤仪，1952年从前 苏联引进52型手杖式探伤仪。1960年开始武汉电子仪器厂自行研制、生产电子管共振式手 探伤仪（图1一1），该探伤仪以调频连续波工作方式进行探测，探头发出经低频调制的连续 超声波，超声波频率随时间而作周期性的变化，因面发射波和接收波之间有一频率差，利用拍 预效应分离出音频信号，经过放大后，由耳机或喇叭或电表显示出来，当钢轨内部有伤损时，调 预后的超声波受到反射和衰减，拍频分离出的音频强度降低，探伤人员可根据听到的音频信号 强度变化或电表指示的读数变化来判别钢轨内部伤损。 2.脉冲波式钢轨探伤仪。1968年4月上海无线电22厂生产出首台晶体管式脉冲反射式 钢轨探伤仪（图1一2），该探伤仪以脉冲反射式方式进行探测，探头发出脉冲超声波，当钢轨 内部有伤损时，反射波经过放大后，由示波屏显示出来。探伤仪一个发射和接收通道，配两个 30人射角）探头、一个50（入射角）探头，三个探头共用一个通道进行探伤

3.两通道钢轨探伤仪。1972年上海超声波仪器厂生产出首台晶体管两通道钢轨探伤仪 图1一3），该探伤仪具有两个独立发射和接收电路，可采用脉冲反射式和穿透两种工作方式 进行探测。探伤仪配两个组合探头（两个35探头、0十35探头）、一个50（入射角）探头，

铁路探伤工（钢轨探伤

轨道是线路设备的重要组成部分，一般由钢轨、轨枕、联结零件和道床（图1一6），以及轨 道加强设备和道岔所组成。 （一）钢轨 钢轨是轨道最重要的组成部件，它直接承受列车的荷载，引导列车运行，把机车车辆荷载 传递给轨枕。由于机车车辆轴重的逐渐增大，钢轨所承受的荷载也越来越大，对钢轨的材质和 强度有更高的要求

三层标准规范范本图1一6轨道的基本组成

（二）轨枕 轨枕的作用是一方面承受钢轨传下来的机车车辆的各种荷载，并把它分布给道床；另一方 面是通过扣件把钢轨固定在规定的正确位置上，以保持轨距、轨底坡、曲线超高等，防止钢轨产 生位移和爬行。 （三）联结零件 联结零件分接头联结零件和中间联结零件。 1.接头联结零件 包括钢轨夹板和螺栓等。用于钢轨和钢轨、钢轨和道岔之间的联结。 2.中间联结零件（又称扣件） 中间联结零件作用是将钢轨紧扣在轨枕上，以固定钢轨的正确位置，阻止钢轨的纵向爬行 和横向位移，防止钢轨倾翻，同时还能提供必要的弹性、绝缘性能等。 （四）道床 道床的作用是固定轨枕的位置，防止轨枕纵、横向位移并把轨枕所承受的压力传递给路 基，同时道床还起到排水的作用，可防止路基翻浆冒泥和木枕腐朽。 （五）道 岔 道岔作用主要是引导列车从一条线路转向另一条线路。

（一）钢轨接头 在轨道上，钢轨之间的连接部位称为钢轨接头。钢轨接头是线路的薄弱环节之一，由于机 车车辆动荷载作用，使接头低塌、道床翻浆、钢轨鞍形磨耗、轨枕断裂，大量增加线路的维修费 用。钢轨接头的形式很多，从基本结构分为普通接头和尖轨接头两种。 1.普通接头 普通接头按其相对于轨枕位置的不同分悬空式和双枕承垫式两种（图1一7）；按两股接头 相互位置的不同分为相对式和相错式两种；按其用途的不同可分为普通接头、异形接头、导电 接头、绝缘接头（图1一8）、冻结接头、胶结绝缘接头等。 2.尖轨接头 又称伸缩接头，是用尖轨和弯折基本轨组成的联结接头（图1一9），它允许接头处钢轨随 轨温变化有较大的伸缩，多用于特大钢桥上无缝线路的连接

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图1一8绝缘接头（单位：mm）

图1一9尖轨接头（单位：mm）

钢轨接头联结零件包括夹板（鱼尾板）、螺栓、螺母、垫圈等，钢轨接头结构的作用是保持轨 线的连续性，并传递和承受弯矩与横向力，部分满足钢轨伸缩要求。 （1）接头夹板：承受弯矩、传递纵向力、阻止钢轨伸缩的重要部件（图1一10），要求有较好 的垂直和水平刚度，并有足够的强度。 我国铁路广泛采用双头夹板，双头夹板的上下头有斜面分别与轨头额部斜面、轨底上部斜 面相接，每块夹板有三个圆孔和三个长圆孔，由于是斜面相接，增加了接头弹性，接触面有一定 磨损后，还可以保持良好接触，并具有较大的垂直及水平刚度，适合于行车的需要。 （2）接头紧固件：接头紧固件主要有螺栓（图1一11）、螺母及垫圈、接头螺栓。螺母是在钢 轨接头处用以夹紧夹板及钢轨的配件，并部分阻止钢轨的伸缩；为保证足够的强度，螺栓多用 高碳钢制造，并经热处理，在无缝线路上均采用高强度螺栓，垫圈是用以为了防止螺母松动， 般包括弹簧垫圈及平垫圈

图11060kg/m钢轨夹板（单位：mm）

图1一1060kg/m钢轨夹板（单位：mm） (二)扣件

1.混凝土枕扣件 常用的有扣扳式扣件、I型弹条扣件

图1一1160kg/m钢轨夹板螺栓（单位：mm）

（1）扣板式扣件 扣板式扣件的结构形式和安装方式如图1一12所示。在用硫磺浆液锚固的螺纹道钉上， 安装一块特制扣板，一端扣稳钢轨，另一端则支承在铁座上。铁座主要传递水平力，并保持轨 距。扣板有不同的种类和号码以适应不同类型的钢轨和不同的轨距

图1一12扣板式扣件（单位：mm）

为了适应高速重载铁路的发展和提高轨下基础的轨底绝缘缓冲垫板弹性的要求，目前我 国主要干线上都大量使用弹条扣件（图1一13）。因为弹性扣件具有扣压力大、联结牢固和良 好的弹性，能保持钢轨处于正确位置和稳定状态，延长轨道各部件使用寿命，减少线路的养护 维修工作量等优点。我国弹条扣件分I型和Ⅱ型。弹条Ⅲ型扣件是为高速重载而研制的无 螺栓式扣件，其优点是零件少、装卸方便、养护工作量小。 弹条呈w形，用13mm直径的弹簧圆钢制成。配合使用10mm厚的橡胶垫板，使钢轨与 轨枕联结牢固。根据不同的钢轨类型和轨距，采用不同号码的轨距挡板和挡板座。

2.木枕扣件 木枕扣件分为分开式和混合式两种 (1)分开式 分开式是将垫板分别与轨枕和钢轨 况。其特点是扣压力大，可以防止线路变

2.木枕扣件 木枕扣件分为分开式和混合式两种。 （1）分开式 分开式是将垫板分别与轨枕和钢轨单独扣紧，如图1一14所示为K型分开式扣件联结情 况。其特点是扣压力大，可以防止线路变形：但用钢量大，结构复杂，更换困难

铁路探伤工（钢轨探伤）

铁路探伤工（钢轨探伤）

（2）混合式 混合式是先用道钉将垫板与木枕扣紧，再用道钉将钢轨、垫板与木枕一同钉连在一起 （图1一15）。其特点是结构简单，安装方便，但当钢轨受力后向上挠曲时会将扣紧道钉拔起。

组单开道岔主要由转辙器、连接部分、辙叉及护轨以及岔枕等组成（图1一16）。 有害空间

转辙器是引导列车进人道岔不同方向的设备，其作用是将尖轨扳动到不同位置，使列车沿 直线或侧线运行。转辙器的主要部件有基本轨和尖轨，联结零件，跟端结构以及辙前垫板、辙 后垫板等（图1一17）。此外，转辙器中还包括有转辙机械等设备。

（1）基本轨 基本轨的作用除承受车轮的垂直压力外，还与尖轨共同承受车轮的横向水平力，并保持尖 轨位置的稳定。基本轨一般多用12.5m或25m的标准轨制成，并在尖轨尖端前后相应的范 围内进行液火，增加钢轨的强度，以提高其耐磨强度。 （2）尖轨 尖轨是用与基本轨同类型的标准钢轨或特种断面钢轨刨制而成。尖轨的作用是依靠其被 刨尖的一端与基本轨紧密贴靠，以正确引导车轮的运行方向，列车靠它引进直股或侧股线 路上。 ①尖轨按平面形状分为：直线尖轨和曲线尖轨两种（图1一18），直线尖轨工作边与基本 轨工作边所成的夹角β称为转辙角，也是尖轨的冲击角。冲击角较大时，尖轨所受冲击力也 较大，限制了列军侧向通过道岔的速度。由于直线尖轨制造加工简单，更换使用方便，左、 右开道岔皆可互换使用，尖轨尖端刨削部分短，横向刚度大，故目前大部分道岔多采用直线 尖轨。

三种。 a.普通断面尖轨：采用钢轨制作而成，将尖轨尖端轨头两侧及轨底内侧（靠基本轨之一 则)进行刨切，并使尖轨覆盖在基本轨轨底之上，尖轨轨底未刨切的部分，则放在高出基本轨底 面6mm的垫板平台上（图1一19），为使尖轨尖端不承受车轮重量，将尖轨顶面刨切，在尖轨顶 面宽35mm处，刨切成与基本轨项面齐平，在尖轨项面宽20mm以下的断面不会受到车轮竖 向压力.其结构如图1一20所示

图1一19尖轨断面（单位：mm）

图1一20轨尖尺寸（单位：mm）

b.高型特种断面尖轨：一般指用与基本轨同类型等高的特种断面钢轨制作的尖轨 图1一21），这种尖轨无论竖向或横向的刚度都很大，宜辅设在列车运行速度较高、轴重较大 的线路上。 c.矮型特种断面尖轨：一般指较同类型基本轨高度低的特种断面钢轨制作的尖端 图1一22），须配合较高的滑床平台使用。由于尖轨断面高度比较小，所以稳定性好，但它的 竖向和横向刚度都较高型特种断面尖轨小

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眼面拍购按大 尖轨跟端结构是转辙器中的一个重要连接点，应保证尖轨由一个位置扳动至另一个位置 时摆动灵活，还要保证与基本轨的连接牢固可靠，并且构造简单，维修方便。我国的单开道岔 上所采用的尖轨跟端结构大多为夹板间隔铁式（图1一23），这种结构是由间隔铁、弯折夹板、 撤跟外轨撑、辙跟内轨撑和异径螺栓（或螺栓套管）等组成。 在列车高速通过的道岔上，为了加强尖端结构，可配合特种断面尖轨采用弹性可弯式跟端 结构（图1一24）。

图1一24弹性可弯式跟端结构

（4）其他零件 ①连接杆：连接杆的作用是将两根尖轨联结成一个框架式整体一起摆动，同时保持两尖轨 在平面上的相对位置。连接杆多用扁钢制成，安装在尖轨最前面转辙连接杆须用方钢制造。 ②顶铁（轨距卡）：为了保持尖轨在列车通过时不被车轮横向压力所挤弯，应在尖轨轨腰上 安装顶铁，这样，车轮作用于尖轨的横向力便会通过顶铁传递于基本轨，共同抵靠。顶铁有多 种形式，有用铁板制成的半圆形，有锥体螺栓形；也有用铁板弯成等腰梯形。 ③轨撑：为了增强转辙器的横向稳定性，在基本轨外侧安装轨撑，它的作用是承受横向力 和防止基本轨产生横向移动。轨撑用铸钢制成，有双墙式、单墙式两种，通过水平螺栓与基本 轨连接，用垂直螺栓与垫板连接。 滑床板：单开道岔的床板是用厚度不少于20mm的钢板制成，其长度为570mm，在板 面上有凸出高6mm、宽80mm的滑床平台。滑床板的作用是承托由尖轨与基本轨传来的压 力，并传递到岔枕上去，同时应保证尖轨在滑床台上能正常的左右平滑摆动。 ③辙前垫板（轨撑垫板）：辙前垫板铺设在尖轨尖端前面的一段基本轨下面，与轨撑共同配 合起防止基本轨向外横向移动的作用。 ③辙后垫板（顺坡垫板、支距垫板）：为了使尖轨高出基本轨的轨面高差逐渐顺坡降低下 来，并保持尖轨跟后导曲线支距的准确，在尖轨跟后一段长度内，应铺设辙后垫板。 平垫板：平垫板是铺设在转辙器最前面的两块垫板，其平面形状与普通木枕垫板相同， 但没有轨底坡，故称平垫板。 （5）转辙机械（扳道器） 转辙机械的作用是扳动尖轨到不同的位置上，使道岔准确地向直线或侧线开通。常用的

转辙机械基本上可分为手动式与电动式两类。手扳动的有带柄道岔表示器和弹簧扳道器，电 动的有ZD型电动转辙机和DFH型电动转辙机。 2.辙叉及护轨 辙叉及护轨包括辙叉、护轨、主轨（安装护轨的基本轨）及其他联结零件图1一25)。

（1）辙叉 辙叉是道岔中两股线路相交处的设备，其作用是使列车能够按确定的行驶方向，跨越线 路，正常通过道岔。辙叉是由翼轨和心轨组成，冀轨的始端称辙叉趾端；叉心末端称为辙叉跟 端；叉心两个工作边的交点称为辙叉理论中心（理论尖端）；叉心实际尖端处有6～10mm的宽 度称为实际尖端；叉心两个工作边的夹角α称为辙叉角（道岔角）。辙叉趾端处两个工作边之 间的宽度称为前开口；辙叉跟端两个工作边之间的宽度称为后开口；两根翼轨之间的最窄处称 为辙叉咽喉；由趾端至跟端沿一股轨道线量取长度称为辙叉全长。 辙叉按构造材料分为锰钢整铸式和钢轨组合式；按翼轨与心轨的固定关系分为固定式和 可动心轨式。其中锰钢整铸式辙叉具有较高的强度，良好的冲击韧性，优良的整体性和稳定 性，且表面有良好的耐磨性，是现在广泛使用的一种辙叉。 （2）护轨 护轨设于固定辙叉的两侧，用以控制车轮的运行方向，使之正常通过“叉心”而不错入轮缘 槽，并且能保护辙叉尖端不被轮缘冲击撞伤其平面结构如图1一26所示

图1一26护轨平面结构（单位：mm）

之面形状，在中间的一段应为与主轨平行的直线，其长度为由咽喉至叉心顶宽之

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50mm处之间的距离，两端再附加100300mm，该直线段内护轨与主轨轮缘槽宽度为 42mm。然后两端各向轨道内侧弯折一段长度，称为过渡段或缓冲段，护轨是用普通钢轨经过 刨切弯折而成，并用间隔铁、螺栓等零件与主轨连接。 3.连接部分 连接部分是转辙器和辙叉之间的连接线路。它包括四股钢轨，即两股直线钢轨和两股曲 线（导曲线）钢轨重叠组成。连接部分的钢轨长度及根数，应根据道岔号数及导曲线半径的大 小计算确定，但最短不应小于4.5m。 导曲线的平面形式一般采用圆曲线，大号码的道岔也可采用对称三次抛物线型；导曲线半 径的大小，取决于道岔号数或侧向过岔的速度，道岔号数大，则相应导曲线半径也大。导曲线 起点一般位于尖轨跟端处，终点位于辙叉理论尖端前一段直线长度处，为了保持导曲线的位置 和圆顺度，除铺设支距垫板和平垫板外，还在导曲线钢轨内外侧设置一定数量的轨撑，必要时 可增设轨距拉杆。 （二）可动心轨道岔 可动心轨辙叉单开道岔（简称可动心轨道岔），对提高直向过岔速度是一种有效的措施 它保证列车过岔时轨线连续，从根本上消灭了有害空间，并使道岔的强度大大提高。 1.构造特点 为了改善列车进入侧线的运行条件，道岔侧向尖轨采用复曲线形切线式曲尖轨。为保证 道岔跟端有足够的整体性与稳定性，道岔终端向后延长了一根标准轨的长度。道岔各部轨距， 除尖轨尖端因构造特点需加宽2mm为1437mm外，其余各处皆为1435mm。岔枕布置的 特点是全部岔枕均按与直股垂直铺设。 2.道岔组成 可动心轨道岔主要由转辙器、连接部分和辙叉部分组成，见图1一27。 （1)转撤器部分：采用可弯式AT尖轨，尖轨与基本轨顶面同高，尖轨尖端为藏尖式，跟端 结构为普通接头夹板联结，并且用高滑床台和可调式轨撑联结。 （2）连接部分：主要起转撤器部分与辙叉部分连接作用，由标准钢轨和异型钢轨组成。 （3）辙叉部分：辙叉为AT轨组合式（图1一28），辙叉直股方向的趾端及跟端采用斜接头： 其中跟端尖轨既有调节钢轨爬行的作用，又可调节因温差而引起的钢轨伸缩。长心轨前端及 短心轨后端均为藏尖式，长心轨设弹性可弯段，心轨扳动时短心轨后端可沿辙叉跟座纵向滑 动：护轨为防止短心轨侧面磨耗，侧线方向仍需设置护轨，它不与基本轨连接

图1一27对称可动心道岔

图1一27对称可动心道岔

图1一28可动心道岔辙叉部分

（三）交分道岔 交分道岔是两条轨道在平面上的相交处，使机车车辆跨越轨道运行的设备。按平面交分

交分道岔是两条轨道在平面上的相交处，使机车车辆跨越轨道运行的设备。按平面交分

道岔的形式可分为直线与直线交分道岔（图1一29）、直线与曲线交分道岔（图1一30）以及曲线 与曲交分道岔；按构造类别可分为固定型与可动心轨型；按使用情况又可分为单独使用与组合 使用两种。 交分道岔的优点：一是可以缩短咽喉区长度；二是缩短站场长度，减少用地面积；三 是改善行车条件，减少道岔和机车车辆的磨损；四是使列车直向跨过股道，走行平稳， 望方便；五是减少道岔组数和道岔维修工作量。但是交分道岔结构复杂，通路多，且各股 钢轨彼此互相牵连制约，各部尺寸技术要求较高，若养护不当，极易造成撞伤叉尖或发生 脱轨事故

图1一29直线与直线交分道岔

图1一30直线与曲线交分道盆

一组菱形交分岔，基本上由网组同型号的锐角撤义和网组钝角撤义组成，其中锐角撤义 的结构与单开道岔中的辙叉基本相同，仅是号数的差别，钝角辙叉的构造则有固定型与可动心 轨型两种，固定型有拼装式和锰钢整铸式两种。 （1)固定型钝角辙叉：由弯折基本轨、长心轨、短心轨、护轨、帮轨及联结零件等组成 （图1一31）。钝角辙叉与锐角辙叉共同组成固定型菱形交叉，既可单独使用，更多的是用于交 叉渡线中。

（2)可动心轨型钝角辙叉：由弯折基本轨、两根等长的可动心轨（或称短尖轨）、帮轨、扶轨、 防跳铁及连接杆等组成（图1一32）。可动心轨钝角辙叉的特点，是利用心轨贴靠基本轨消灭 “有害空间”，保证车轮通过钝角辙叉的安全。心轨的摆动是靠电动转撤机械的联动装置，扳动 一次只向一股轨道开通。这种辙叉多应用于复式交分道岔中。

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图1一32可动心轨型钝角辙叉

2.复式交分道岔 如果在菱形交分道岔内再增设四组转辙器和两条侧向曲线，便构成了复式交分道岔（图 1一33）。复式交分道岔的构造是由两组双转辙器、两组锐角辙叉及护轨、两线钝角辙叉和全套 岔枕所构成。复式交分道岔的号码是以其锐角辙叉的号数为特征表示的。复式交分道岔按其 尖轨的转动方式有两种，即对称式转动与不对称式转动。由于对称式转动同时有两个方向开 通，不能保证安全，较少采用。一般多采用不对称式。

钢轨的使用条件十分复杂，所处环境非常苛刻，所以不可避免会产生各种伤损，造成其伤 损的原因很多，既有钢轨在冶炼过程中出现的缺陷，又有在运输、使用过程中出现的损伤，其中 钢轨在使用中所受各种荷载作用与钢轨的伤损有密切关系，因此分析钢轨的受力对减轻钢轨 的伤损，延长钢轨的使用寿命均有帮助。 钢轨由于与车轮的相互作用、钢轨本身的温度变化及其他原因，而产生三个方向上的力： 垂直作用于轨面的竖向力；侧向垂直于钢轨的横向水平力；沿钢轨轴向的纵向水平力。其中竖 向力是主体，计算轨道的强度和变形时，一般以竖向力为主，其对钢轨伤损的影响也最大。侧 向垂直于钢轨的水平力及沿钢轨轴内的纵向水平力，在某些特定的条件下，经过荷载叠加后也 能达到一个非常大的值，对钢轨也有较天的伤损。 由于钢轨受力的复杂性，完全依靠严格的力学方法去计算钢轨的破坏与伤损，其计算过程 繁琐，计算结果也未必与实际情况相符，这里只是对受力与伤损做些简单的定性分析。 （一）竖向力的产生、大小及与钢轨伤损的关系 1.竖向力的产生 竖向力由静轮载和静轮载动力附加值组成（图1一34）。静止在轨道上的机车车辆，其车

上力称为静轮载。行驶中的车辆， 上的力称为动轮载。动转 的部分称为静轮载的动力附加

载比静轮载大的部分称为静轮载的动力附加值，产生动轮载动力附加值 （1）蒸汽机车蒸汽机工作时的蒸汽压力（活塞、摇杆和曲拐等）运动 时的惯性力，以及过量平衡锤的离心力，这些力对电力机车和内燃机车 来说是不存在的。 （2）车轮踏面上因制动或其他原因被擦伤而形成扁瘢。有扁瘢的 车轮每转动一周要撞击钢轨一次，产生具有冲击性质的轮载，使动力附 加值增加。 （3)车轮轮箍和轮心因圆周不同心而形成偏心。有偏心的车轮在 行驶过程中对钢轨施加冲击力，犹似蒸汽机车的过量平衡锤那样，使动 胜加信地如

图1—34钢轨受竖向 力作用示意

（4）机车车辆通过曲线轨道时，因未被平衡的外轨超高而产生的轮载偏载，使一股钢轨上 的轮载增加，另一股钢轨上的轮载减小。 （5）机车车辆通过钢轨接头时，由于轨缝、错牙和折角的影响而产生的冲击附加力。 （6）机车车辆通过钢轨顶面有类似擦伤那样的短波不平顺时，产生与扁瘢车轮完全相同的 冲击性轮载，使动力附加值增加。 （7）机车车辆通过不平顺轨道时，由于簧上结构（轮对弹簧装置以上部分）和簧下部分（轮 对弹簧装置以下的部分）作复杂的空间振动，使作用于轨道上的动轮载有所增加。 （8）机车车辆在平直轨道上因蛇行运动使同一轮对上左右两滚动圆半径不同而引起的轮 我偏载。 （9）机车车辆通过曲线轨道时，作用于转向架上的横向力，使同一轮对上左右两车轮的轮 载偏载。 2.竖向力的大小 静轮载的值可由各种型号的机车车辆构造性能表中查取有关数据，动轮载附加值随机车 车辆和轨道的构造及其状态以及运动形态的改变而变动，规律十分复杂。当圆顺的车轮在平 顺的轨道上行驶时，轮载的动力附加值一般不超过20%，但在钢轨接头、轨道单独不平顺处和 车轮有扁瘢、偏心等冲击作用的情况下，有时可达数倍之多。 3.竖向力与钢轨伤损的关系 钢轨受竖向力作用时，会在接触面产生很大的接触应力。一般认为，由接触应力引起的轨 面下的剪应力是竖向力造成钢轨伤损的主要原因。由于轮轨的互相作用，轨顶面反复出现接 触应力，使轨面出现塑性变形，疲劳磨耗及疲劳裂纹等情况。 （1）轨头塑性变形和磨耗 钢轨塑性变形与接触应力成正比，与钢轨硬度成反比。当接触压应力接近钢轨的剪切屈 服极限时，接触面开始塑性变形，当接触应力达到4倍剪切屈服极限时，接触面出现连续积累 的塑性变形，使轨头压宽或镶边，出现压溃。同时，使轨项表面金属加工硬化，硬度提高，在表 面出现疲劳裂纹，导致薄片状剥离，这也是接触应力作用的表面疲劳磨耗。 （2）轨面剥离掉块 受接触应力引起的接触剪应力作用时，塑性流动变形层较深，表面疲劳裂纹沿流变方向倾 斜料向下发展，当疲劳裂纹扩展速率大于磨耗时，在接触应力较大的轨顶内侧小圆弧处出现鱼鳞 状剥离裂纹，剥离裂纹深度与塑性变形对应，在小半径曲线外轨处，一般可达2mm以上。在

（4)机车车辆通过曲线轨道时，因未被平衡的外轨超高而产生的轮载偏载，使一股钢轨上 的轮载增加，另一股钢轨上的轮载减小。 （5）机车车辆通过钢轨接头时，由于轨缝、错牙和折角的影响而产生的冲击附加力。 （6）机车车辆通过钢轨顶面有类似擦伤那样的短波不平顺时，产生与扁瘢车轮完全相同的 冲击性轮载，使动力附加值增加。 （7）机车车辆通过不平顺轨道时，由于簧上结构（轮对弹簧装置以上部分）和簧下部分（轮 对弹簧装置以下的部分）作复杂的空间振动，使作用于轨道上的动轮载有所增加。 （8）机车车辆在平直轨道上因蛇行运动使同一轮对上左右两滚动圆半径不同而引起的轮 我偏载。 （9）机车车辆通过曲线轨道时，作用于转向架上的横向力，使同一轮对上左右两车轮的轮 载偏载。

铁路探伤工（钢轨探伤）

曲线外轨轮轨的黏着螨滑作用下，促进了裂纹发展，前后鱼鳞裂纹贯通而出现掉块，由于轨道 不平顺，增加了轮轨冲击力，加速了裂纹发展，如果钢中有非金属夹杂物，会更加快裂纹的萌生 和发展。 （3）钢轨的核伤 核伤天多起源手轨头踏面下5～12mm范围内，属轨头内部疲劳裂纹，该范围内是接触剪 应力最天的分布区域，如果在这范围内存在氧化物夹杂物，就会形成条状疲劳裂纹。横向疲劳 裂纹发展到较大尺寸后，在车轮动荷载作用下有可能横向断裂。 （4）钢轨的波磨 波磨是指在钢轨踏面上出现周期性高低不平的波状变形。形成波磨原因很多，一般认为 当车轮行驶在曲线上时，有“摩擦自激振动”作用，使一侧车轮产生重复黏着与滑动，在滑动过 程中使钢轨表面有塑性变形和磨耗，形成波谷，黏着过程处出现波峰。波谷处接触应力急剧增 加，金属塑性流动性变形增大，加剧了波磨发展。 （二）横向水平力的产生、大小及与钢轨伤损的关系 1.横向水平力的产生 在轮轨接触点上，除作用着垂直于轨面的竖向力外，还存在车轮轮缘作用于轨头侧面上的 横向水平力（图1一35）。产生横向水平力的原因：

由线外轨轮的黏看端消作用下，促进了袋纹发展，前后鱼瞬袋纹！ 不平顺，增加了轮轨冲击力，加速了裂纹发展，如果钢中有非金属夹 和发展。 （3）钢轨的核伤 核伤大多起源于轨头踏面下5～12mm范围内，属轨头内部疲 立力最天的分布区域，如果在这范围内存在氧化物夹杂物，就会形厅 裂纹发展到较大尺寸后，在车轮动荷载作用下有可能横向断裂。 （4）钢轨的波磨 波磨是指在钢轨踏面上出现周期性高低不平的波状变形。形厅 当车轮行驶在曲线上时，有“摩擦自激振动”作用，使一侧车轮产生 程中使钢轨表面有塑性变形和磨耗，形成波谷，黏着过程处出现波邮 加，金属塑性流动性变形增大，加剧了波磨发展。 （二）横向水平力的产生、大小及与钢轨伤损的关系 1.横向水平力的产生 在轮轨接触点上，除作用着垂直于轨面的竖向力外，还存在车车 横向水平力（图1一35）。产生横向水平力的原因： （1）机车车辆在直线轨道上运行时，因机车车辆蛇行运动使车 轮轮缘时而接触钢轨，时而离开钢轨，由此而产生往复周期性的横 向水平力。 （2）机车车辆在方向不平顺的轨道上运行时（方向错乱、接头 死弯、道岔上尖轨、辙叉翼轨和护轨等处所），因车轮轮缘或车轮内 侧面冲击钢轨而引起的横向水平力。 （3）机车车辆通过有未被平衡外轨超高的曲线轨道时，因离心 力与向心力不能相互抵消而引起的横向水平力。 （4）机车车辆通过曲线轨道时，因车架或转向架转向，使车轮 轮缘作用于钢轨侧面上的横向水平力。 2.横向水平力的大小 分析水平横向力时，因不确定因素很多，理论分析比较复杂，常 料进行估算。横向水平力在直线地段一般约为静轮载的10%15 载的50%以下，最大可达80%左右。 3.横向水平力与钢轨伤损的关系 钢轨受横向水平力作用时，由于轮轨间的摩擦作用，会造成钢 弯矩作用。此外，当不利因素重叠组合时，可能使列车脱轨，严重景 损主要有： （1）轨头侧磨 轮轨作用时，如果钢轨受横向水平力作用轮轨的接触点位于圆 与钢轨侧面发生相对滑动，导致轮缘研磨钢轨侧面，使钢轨发生侧 （2）轨腰的伤损 由于钢轨轧制时的材质原因、钢轨热处理遗留的缺陷或使用中 横向冲击力作用下，轨腰部承受巨大的弯矩，加速轨腰缺陷的发展

黄向水平（图1一35）。产生横可水平力的原因： （1）机车车辆在直线轨道上运行时，因机车车辆蛇行运动使车 车轮 轮轮缘时而接触钢轨，时而离开钢轨，由此而产生往复周期性的横 向水平力。 （2）机车车辆在方向不平顺的轨道上运行时（方向错乱、接头 死弯、道岔上尖轨、辙叉翼轨和护轨等处所），因车轮轮缘或车轮内 侧面冲击钢轨而引起的横向水平力。 （3）机车车辆通过有未被平衡外轨超高的曲线轨道时，因离心 力与向心力不能相互抵消而引起的横向水平力。 （4）机车车辆通过曲线轨道时，因车架或转向架转向，使车轮 图1一35钢轨受横向力 作用示意图 轮缘作用于钢轨侧面上的横向水平力。 2.横向水平力的大小 分析水平横向力时，因不确定因素很多，理论分析比较复杂，常用经验公式或借助实测资 料进行估算。横向水平力在直线地段一般约为静轮载的10%～15%，在曲线地段一般为静轮 载的50%以下，最大可达80%左右。 3.横向水平力与钢轨伤损的关系 钢轨受横向水平力作用时，由于轮轨间的摩擦作用，会造成钢轨的侧面磨耗，并使轨腰受 弯矩作用。此外，当不利因素重叠组合时，可能使列车脱轨，严重影响行车安全。其对钢轨伤 损主要有： （1）轨头侧磨 轮轨作用时，如果钢轨受横向水平力作用轮轨的接触点位于圆角附近，车轮滚动时，轮缘 与钢轨侧面发生相对滑动，导致轮缘研磨钢轨侧面，使钢轨发生侧磨。 （2）轨腰的伤损 由于钢轨轧制时的材质原因、钢轨热处理遗留的缺陷或使用中由外力冲击造成的裂纹，在 横向冲击力作用下，轨腰部承受巨大的弯矩，加速轨腰缺陷的发展，造成轨腰的伤损。

图1—35钢轨受横向力 作用示意图

（三）纵向水平力的产生、大小及与钢轨伤损的关系 1.纵向水平力的产生 在机车车辆作用下和环境条件影响下，轨道上产生纵向水平力，其中主要有： （1）爬行力 轨道爬行主要是因为钢轨在动荷载作用下的波浪挠曲。为防止轨道爬行，通常需要在每 股钢轨上安装一定数量的防爬器。这样虽能有效地防止轨道的爬行，但钢轨内部将不可避免 地会出现相当于这个爬行力的纵向水平力。 （2）纵向分力 列车运行至坡道地段，由列车重力形成的纵向分力，其值随坡度的大小而定。 （3）制动力 行驶列车停车或减速时，因操纵制动闸瓦对车轮施加强大的压力而在轮轨接触点上产生 制止列车前进的力称制动力。制动时，钢轨的纵向应力可达9.8MPa。 （4）纵向摩擦力 列车通过曲线轨道时，因转向架转向使车轮踏面作用于钢轨顶面上的摩擦力的纵向分力 其值可用计算方法求取。 （5）温度力 钢轨受阻力约束，不能随轨温变化而自由伸缩，故在钢轨内产生温度力，其值随温差的大 小而变化。 2.纵向水平力与钢轨伤损的关系 一般认为纵向水平力对钢轨伤损的影响较竖向力及横向水平力要小，但在某些情况 下，纵向水平力会使钢轨爬行，严重时会造成轨道的变形，影响行车安全。其对钢轨的伤 损有： （1）螺栓孔裂纹 钢轨夹板螺栓孔裂纹形成的原因很多，如竖向力、横向水平力的作用，当纵向水平力过大 时，加之钻孔质量不良，会形成或扩大夹板螺栓孔的裂纹，造成钢轨伤损。 （2）钢轨折断 无缝线路在低温季节或锁定轨温过高时，低温季节钢轨承受着巨大的温度拉力，在列车冲 击力的作用下，加速钢轨的疲劳伤损，如果钢轨的低温性能不良，或钢轨轧制中存在质量缺陷， 温度应力及其他纵向水平力叠加组合后形成过大的拉应力，造成钢轨的横向折断。

1.轨道由哪些部分组成？ 2.钢轨接头联结零件由哪些部分组成？连接形式有几种？ 3.目前我国的弹性扣件有哪几种？弹性扣件具有哪些优点？ 4.单开道岔的辙叉有几种类型？并试述锰钢整铸式辙叉的优点。 5.钢轨与车轮的相互作用、钢轨本身的温度变化及其他原因，会产生哪三个方向上 的力？ 6.钢轨折断的原因有哪些？造成断轨的钢轨疲劳外因是什么？

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第二节常用法定计量单位

日常生活和生产经营中经常碰到计量单位的使用，由于对我国的法定计量单位不清楚，企 业产品在其设计、生产、检验、销售和宣传过程中用到的一些资料，如各种标准、图样、工艺卡 片、操作规程、检验规程、检验指导书、说明书、铭牌、报表、合同、刊物等，常常出现一些错误的 计量单位。如果计量单位不统一，同时并用几种计量单位制，生产、科技、商贸、文化交流就会 遇到一系列的困难，也会给实际工作和生活带来种种不便，浪费很多人力、物力、财力和时间， 而且容易产生混乱和差错。 保证计量单位制的统一是我国计量立法的重要宗旨。法定计量单位就是由国家法律承 认、具有法定地位的计量单位。凡属法定计量单位，在一个国家的任何地区、任何部门、任何机 构和任何人，都必须毫无例外地采用。 国际单位制是在米制的基础上发展起来的一种单位制，其国际通用符为“SI”。它是由SI 基本单位（7个）、SI导出单位（21个，含专门名称与组合形式两部分）以及SI单位的倍数单位 （其词头符号20个）构成。国家选定的其他非SI计量单位（16个）。国际单位制的计量单位 和国家选定的其他计量单位，以及他们构成的组合形式的单位，成为我国法定计量单位。SI 基本单位如表1一1所示

长度计量单位为“米”，用“m”符号表示。在“米”前加十进制词头构成长度单位的其他表 示方法。如常用有毫米（mm）、微米（um）、千米（km）等。“米”定义为：“光在真空中于（1/ 299792458)s时间间隔内所经路径的长度”。国际计量委员会推荐了三种实现这个新定义的 方法，即时间法、频率法和辐射波长法。它们都是建立在真空中光速℃为确定值，（即C= 299792458m/s）的基础上，而当前主要实现途径是以辐射稳定波长的激光为基准。 （一）长度计量单位的特点 1.基本性 长度单位“米”在SI中被列为第一个基本单位，许多导出单位都含有长度单位因子，如：速 度（m/s）、密度（kg/m"）、磁场强度（A/m）等天然气标准，因此不少导出单位计量基准的准确度在很大程 度上取决于长度单位量值的准确度。 2.多维性 物体的形状和位置都可以用坐标空间（如三维空间）中的若干点表示。但用若干点的坐标 值来表示某些物体的几何特性会十分烦琐，所以，为了简化，在几何量中除了使用长度和角度

两个基本参量外，还必须引入一些工程参量，如锥度、渐开线、螺旋线等。这些参量都是多维的 复合参量，又称之为工程参量。 3.广泛性 几何量是客观世界中最广泛的物质形态，绝大部分物理量（如力学、热学、电磁学的一些量 等）都是以几何量信息的形式进行定量描述的 （二）长度计量单位换算 1米=10分米=100厘米=1000毫米=1000000微米

二、电工、电磁计量单位

电阻计量单位为“欧姆”，用“Q”符号表示；电势计量单位为“伏特”，用“V”符号表示；电流 计量单位为“安培”，用“A”符号表示，；电量计量单位为“库仑”，用“C”符号表示；电容计量单位 为“法拉”，用“F”符号表示。 （一）电工、电磁计量单位之间的关系式 1安培1伏特电势差加在1欧姆电阻上产生的电流强度 1库仑=1安培×1秒。 （二）电工、电磁计量单位换算 在“电阻、电势、电流、电量、电容”计量单位前加十进制词头构成电阻、电势、电流、电量、 由空单位的甘仙麦示方注

声学计量是声学的重要组成部分，也是声学发展的基础，可分为空气声计量、水声计量和 超声计量。 （一）基本声学量 1.声压（P） 声压定义为在有声波时，介质中的压力与静压的差值安全网标准，单位为Pa。静压为没有声波时媒 质中的压力。 2.质点振速（u） 质点振速定义为因声波通过而引起的媒质中质点相对于其平衡位置的振动速度。单位为 n/s。如不加说明，通常指的是有效值。 3.声强（1） 声强定义为声扬中某点处，在单位时间内从与质点振动方向垂直的单位面积上通过的声 能。单位为erg/（cms）或W/cm。 4.声阻抗（Z） 介质中某一点的声压与该点的振动速度之比称为声阻抗。单位为kg/（m·s）。 5.声功率（W） 声功率定义为单位时间内通过某一面积的声能。单位为W

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