DB使用y钢枕木的经验

永久性的方式需要吸收铁路交通荷载在垂直(z)、横向(y)和纵向(x)方向上产生的静动力，并有效地分布它们，并将它们以较小的强度转移到路基中。在这些外力的基础上，还叠加了温度荷载产生的附加内力，这些内力会影响直线轨道和曲线轨道的轨道位置稳定性，在设计永久路径时必须考虑这些内力。

以下永久道路特性对于主轨道和道岔应用至关重要:

• 极好的轨道位置稳定性
• 生命周期长
• 高性价比

轨道位置稳定性是车辆与轨道系统安全交互的前提，对车辆动力学有重要影响。耐久性对于高可靠性和可用性以及长使用寿命至关重要。除了永久性道路的建设成本外，长期行为在决定成本效益方面起着关键作用。因此，先进的永久道路结构必须展示出长寿命和低维护。

DB Netz AG设备标准中y型钢轨枕的意义

在铁路技术方面，DB Netz AG通过应用标准化和低维护组件来优化其设施的成本效益。最广泛使用的永久道路形式是交叉轨枕轨道，安装在镇流器中，每隔60厘米至67厘米使用混凝土单块轨枕。在时速超过120km/h，载重超过30000 Lt/d的情况下，使用UIC 60轨道和2.60米长的B70混凝土枕木已成为标准。枕木的压舱距离其末端40厘米。镇流器层的厚度至少延伸至轨枕支撑面以下30cm。在路基条件较差的情况下，由路基保护层提供额外的支撑。30厘米厚。这种类型的轨道系统，也被称为“重型永久道路”，已经证明了它对高达200公里/小时的客运和轴载达25公吨的货运交通的有效性。在DB Netz AG系统上，压实永久方式也已成功应用于更高的速度。对于载重较轻的轨道，在空间受限的情况下，使用长度为2.40米的缩短B70轨枕，以及S54和S49型轨道。 Endless welded rails are standard all over the DB network.

混凝土轨枕永久轨道具有轨道位置稳定性好、生产维护费用低等优点。混凝土轨枕固有重量大，支撑面大，抗横向位移大，压载物负担小。通过机械化的工作程序，轨道可以不受限制地安装和维护。

自20世纪80年代中期以来，特别是在空间有限的情况下，y型钢轨枕已被证明是相对轻负荷的有效替代缩短混凝土轨枕。到目前为止，DB AG网络中约有400-600公里的轨道安装了y型钢轨枕。

y钢轨枕由两条ib100s主梁组成，向外弯曲了185mm(轨枕间隔为60cm)或210mm(轨枕间隔为65cm)。对于一个y型钢轨枕，一根向右弯曲的主梁和一根向左弯曲的主梁在底部弦上用l型截面连接，在上部弦上用方形交叉构件连接。这就产生了y钢轨枕的特色叉形。主梁的连接在一侧形成双支撑面。为了在分叉区域为轨道提供类似的支撑面情况，主梁在该区域由一根短次梁补充。

y型枕木以左右交替的方式安装。这就产生了具有格子图案的轨道面板，其特点是框架刚度大，抗横向移动能力强。

主梁和副梁两端呈斜角，上弦长2.032.00m。在下弦处测量，枕木的总长度为2.3米。轨枕上弦处的长度用于规划轨枕两端镇流器的安装。巨大的框架稳定性意味着镇流器区域可以从40cm减小到30cm，镇流器波峰从3.20m(对于B70-2.4m轨枕)依次减小到2.632.60m。y钢轨枕的结构高度降低了10cm，进一步减小了镇流器横截面，并可以观察到标准镇流器层厚度:尤其有利于限制结构高度。

对于其轨道系统，DB Netz AG通常批准使用St 98 y型y型轨枕和S 15 401/402轨道紧固件，用于速度≤120公里/小时和负载< 20,000 Lt/d的直线轨道，以及r > 350米的弯道。y型钢枕木不用于回转。由于与混凝土枕木相比，y钢枕木的采购成本更高，因此LCC分析形式的成本效益证据是其应用的先决条件1。

y型钢轨枕轨道安装和维护的特殊措施

安装y型钢轨枕的轨道有多种施工程序。可以使用挖掘机放置个人卧铺，也可以使用轨道面板和轨道更新列车的装配线方法进行安装。100到200米/小时的进度是可能的。轨枕间隔为60厘米，每公里共需要803个y型钢轨枕。

由于y钢枕木的格子状结构刚度大，在流水线生产过程中对其生产提出了特殊的要求。为了安装带有轨道更新列车的y型钢轨枕轨道，部件铺设在压实的压载基础上。在安装之前，可消耗的夯实程序产生的轨道定位与未来所需位置的偏差不超过±20mm。

履带更新机工作完成后，履带应不深于要求标高以下-60mm，并在要求方向±20mm的公差范围内。

如果轨道更新需要清理压载物，则必须在安装y型钢轨枕之前进行清理。
为了确保轨道板在障碍物附近(如车站站台或桥梁上)的准确放置，在轨道更新列车工作之前，必须符合公差要求。如果不可能实现这种一致性，则需要手动铺设单个轨枕。在安装轨道后，立即根据所需的高度和方向重新测量和记录轨道位置。在紧固紧固件之前，需要测量和调整轨枕间隔。

用特制的捣固机捣固和对正y钢枕木。由于每个y型轨枕的一端相对于另一端交错排列，而不是像传统的交叉轨枕轨道那样直接交叉，因此使用双线填料夯实机(交错系统)。

由于其巨大的框架刚度，完全夹紧的y轨枕轨道不能像交叉轨枕轨道一样对齐。实践证明，已有的方向性误差在纠正后又会再次出现。为了在轨道更新工作期间提供最佳的轨道位置，必须在轨道压实和稳定之前减少轨道和轨枕的紧固。对于压实步骤，在任何情况下，轨道方向的参考轨道线(在曲线上，总是只有上轨道线)必须收紧，以便高度安全。相反的导轨必须以较小的扭矩紧固到轨枕上:大约80…100牛米。或者，两条钢轨线都可以通过减小扭矩进行紧固。

压实步骤应限制在30mm提升和20mm移动(定向工作)。压实后，用全扭矩(最大200nm)完全紧固紧固件。对于初始稳定，提升值不应超过15mm，移位值不应超过10mm。如果最终需要更大的位移，则只有在初始稳定后才施加全扭矩。对于第二次稳定，提升值不应超过15mm，移位值不应超过5mm。在第二次稳定后，规定的镇流器截面必须在轨枕的两端提供至少0.3m的镇流器。

在每个夯实和校准步骤之前，轨道必须填满足够的镇流器。枕木末端区域的压实机必须与夯实机在同一阶段运行，以防止压载物横向滑动。

在填充和分级压舱物时，重要的是不要移动轨枕。

在第二稳定步骤后，通过收紧补偿和钢轨无缝焊接等步骤完成连续轨道。在轨道更新完成后，最大允许速度将受到类似于传统交叉轨枕轨道的限制，作为轨道负载与列车总负载的函数。

经验

德国联邦铁路公司研究了5段Y钢轨枕轨道与采用B70轨枕轨道的轨道位置变化情况。对过去几年的检查结果进行了分析，总结结果如下:

• 在不同荷载条件下运行数年，y型钢轨枕轨道与常规B70混凝土轨枕轨道的轨道位置变化无显著差异
• 到目前为止，调查的两个永久道路系统几乎不需要维护费用
• y型钢轨枕轨道的现有位置已被评为良好至很好;所有被调查的轨道断面状况良好。在个别情况下，纵向高度和相对高度位置的测量值越来越不利，与水平方向的偏差可达10mm
• 在所有测试路段中，轨距和方向的参数都显示了均匀的测量值，以及轨道曲线和直线路段的精确几何形状
• 在过去的几年里，y型钢枕木的运输和安装已经实现自动化，夯实性能也得到了提高。因此，安装和维护费用已进一步接近混凝土枕木的费用

2.3米y型钢枕木的优势体现在:

• 由于与2.40米长的混凝土枕木轨道相比，镇流器横截面更小，因此路权扩展和提供边缘路径的成本更低，因此有当地限制安装条件的轨道区段。
• 由于不可避免的点(如平交道口、站台、道路立交桥和接触网线)而导致坡度上升的轨道部分是不可能的，或者由于半可变成本而成本过高
• 保留夯实层和敏感混合区域，或仅在轨道更新期间清洁压载物，都不具有成本效益，因为在深层开挖安装混凝土轨枕会导致软的、不稳定的路基受损。
• y钢枕木的完全回收能力。

总结与展望

除了混凝土轨枕，y钢轨枕已被证明是一种具有成本效益的替代方案，可以避免半可变成本，速度可达120km/h，运行负荷可达20,000吨/天。

目前还不能完全实现半径小于170m的y钢轨枕的顺利安装和无止尽焊接，特别是在有不可避免的障碍点的无缝焊接曲线上。需要进一步研究和测量相关部分的曲线呼吸，以及所需的计算证据。

在组件采购及其维护的成本效益方面，德国联邦铁路将系统地进一步实现永久性方式的标准化。运输市场对铁路轨道不断增加的需求将鼓励对永久性道路的各个组成部分进行进一步的改进。

参考文献

1. DB指令820.2010“Grundlagen des Oberbaus, Ausrüstungsstandard für Gleise und wechen”，自2007年1月1日起生效
2. DB指令824.2060 " Oberbauarbeiten durchführen;乌姆巴乌·冯·格雷森;自2007年1月1日起生效
3. DB AG 2007年8月7日的测试报告“Beurteilung der Gleislageentwicklung der Y-Stahlschwellengleise auf Schotter im Vergleich zum konventionellen Betonschwellengleis b70”

关于作者

安德烈亚斯•贝克

Andreas Beck先生于1997年毕业于慕尼黑工业大学，获得土木工程学位。1997年至2001年，Beck先生就职于DE-Consult - Deutsche Eisenbahn-Consulting GmbH，自2001年11月起担任DB Netz AG总部的轨道技术管理专家。

托马斯·亨佩博士

Thomas Hempe博士于2000年获得汉诺威大学结构工程学位。2000年至2006年，Hempe博士是汉诺威大学运输铁路建设和运营研究所(IVE)的科学助理。Hempe博士于2006年获得工程学博士学位，并在DB AG担任工程/采购培训生。Hempe博士自2007年6月起担任DB Netz AG总部的轨道技术管理学科专家。