Transcript 成功大學郭振銘老師攝
鐵路工程 Railroad Engineering 軌道(三) 承托系統-軌枕 1 軌道承托系統 目的 承載鋼軌下傳壓力，保護路基或高架結構 確保列車行駛安全舒適 傳統道渣式軌道 力的傳遞 輪軌接觸 鋼軌 軌枕 道渣 點 線 小面積 大面積 2 成功大學 郭振銘老師 攝 3 軌枕功能 固定鋼軌，保持軌距，防止軌條側移、爬行 承載車重分布至道渣，減少沈陷及喪失幾何線形 抵抗側向、縱向力 軌枕材質 木枕：彈性、輕便。但壽命較短、阻抗力較低 混凝土枕：堅韌、抗磨損、抗老化、材質均勻、抗溫 濕伸縮、形狀多樣。缺乏彈性、易斷 鋼枕：重(阻抗力高)。價高、鏽蝕、絕緣養護不易 合成塑膠：服務年限長、質輕易搬運。太貴 4 Source: http://www.gmt.co.uk/560H-1a-2.jpg/560H-1a-2-full.jpg 5 Source: http://www.gmt.co.uk/560H-1a-2.jpg/560H-1a-2-full.jpg 6 種類 Pre ten sio n ed m o n ob lo ck 單塊枕 雙塊枕 形狀與功能 plain tie joint tie bridge tie switch tie Po st ten sio n ed m o n ob lo ck Tw in blo ck Source:軌道工程技術講義, 高速鐵路籌備處, 1993 7 Source:軌道工程技術講義, 高速鐵路籌備處, 1993 8 成功大學 郭振銘老師 攝 9 成功大學 郭振銘老師 攝 10 為什麼鋼軌座相鄰、或間距不同？ 成功大學 郭振銘老師 攝 11 成功大學 郭振銘老師 攝 12 成功大學 郭振銘老師 攝 13 軌枕支承力 新鋪軌道 反覆作用、震動壓實後，中央道渣較兩側緊密 中央bending 斷裂 14 軌枕底部反力 Source:軌道工程技術講義, 高速鐵路籌備處, 1993 假設0.4—0.5N/m2均佈載重 正常較集中於鋼軌座下，枕中央反力小 通常最大正彎矩發生於慢速重軸載重 最大負彎矩隨動力載重增加而增加 15 P L2 P L1 L2 w L L 2 0 PL1 P(L1 - 2L2 ) Mc wxdx 2 4 Mr L2 0 PL2 wxdx L 2 Mallow = allowI/c , where I = bh3/12, c = h/2 Mallow = allow(bh2/6) If reduce the tie length L from 2591mm to 2438mm Pallow 33% less 16 依經驗觀察， 理想枕木長 約為軌距兩 倍； 太長 先 斷 1. 中央 2. 鋼軌座下 3. 同時 Source: Hay, William W., Railroad Engineering，John Wiley & Sons，1982 17 0.0 0.10 0.20 0.30 P : 25000 lb Load on one rail 125 lb Rail 85 lb Rail Distribution of Rail Force to Sleepers (from Talbot). 18 軌枕底部臨界應力 上部因素 下部因素 軸重 道渣支承狀況 輪軌衝擊效應(鋼輪 鋼軌、軌枕、道 完整程度、鋼軌接縫、焊 接品質、鋼軌表面平整、 避振系統) 渣之相對勁度 車軸間距 最大車速 本身因素 最小彎道半徑 軌枕長度 扣件系統之彈性 軌枕間距 19 軌枕尺寸 底面積、側斷面都與道碴間的摩擦力有關 側斷面﹕斷面積需提供最大側向阻抗力 寬度 支承面積 ，但較難使枕下道渣有效支承 高度 抗彎強度、軌枕重量、側向抵抗力 以提供足夠的斷面係數以抵抗彎矩為度 底面 ﹕降低下傳道渣壓力 務使鋼軌與枕木的接觸面積壓力小於枕木抗壓強度 重覆載重的沈陷量與軌枕底面積成反比 鋼軌座﹕1:40 – 1:20向中央傾斜 20 預力混凝土軌枕之生產 精度要求﹕ 先拉預力混凝土早期強度要求﹕ 軌枕本身 — 3 mm 埋設扣件零件 — 0.8mm 14 — 15小時高溫養治達到35 — 40 MPa 生產方式 先拉法﹕長生產線(long line method)、短生產線(short line method) 後拉法﹕立即脫模(instant demoulding method) 21 成功大學 郭振銘老師 攝 22 成功大學 郭振銘老師 攝 23 枕木配置 影響軌道的承載能力 以不影響砸道之最小間距為原則(間距30cm以上為 理想) 荷重大時可縮小枕木間距 一般以每公里根數表示 一般區間約自1,400至1,800根左右 曲線地段、上下坡地段、路基軟弱處所，及列車載重大、 速度快及輪送量大的路線，枕木配置須較密。 24