引言

铁路基本技术政策要求，新建重轨设计时速不得超过120公里，轴重不得小于30吨，列车牵引质量万吨级及以上。为研究开发30吨轴重铁路的公共工程技术，中国铁道总公司组织中国铁路研究院和中国铁道第二研究院对国内外铁路轨道的现状进行了研究，对30吨轴重铁路进行了关键技术研究，提出了30吨轴重有砟和无砟轨道结构设计的主要参数，开发了新型重轨胶垫、紧固件、非轨结构部件，制定了相应的临时技术条件，初步建立了30吨轴轨轨道结构技术体系。

1、国内外重载铁路总体现状

由于运行条件和技术设备水平不同，世界各地的铁路都有不同形式的重型列车运输。国外重轨运输的主要特点是：轴重大、组长、体积大、密度小，我国现有重轨运输的主要特点是运输量大、组长大、密度大、速度快、轴重小。目前，国内外重轨运营回顾见表1。美国、加拿大、澳大利亚、南非、瑞典、巴西等国重轨轴重一般达到30吨以上，最大质量为40吨，运输密度小，保证了更充足的维护保养时间。从国际铁路的发展趋势看，提高货运量是提高重轨线运输能力和效率的最有效途径之一。

我国的铁路数量少，运能低，仅能满足运输需要的50%，因此，客观上必然要求采用加大列车重量组织重载运输．以同等数量的列车对数换取更大的输送能力，以此来带动铁路现代化改造，这是在我国国情、路情条件下的必然趋势。但是大轴重、高密度的运输不但会大大加剧对轨道结构的破坏，还会大大增加设备养护和维修的成本。因此，我们需要根据重载铁路的运输特点，强化轨道结构。中国铁路为适应国民经济的发展，扭转运输紧张和滞后的被动局面，学习和借鉴国外经验，根据中国铁路运营特点和实际需求，在货物运输方面以发展重载运输作为主攻方向，以研究和采取不同类型的重载列车运输方式作为铁路扩能、提效的重要手段。

2、道床结构形式

铁路砾石层在结构上分为双层和单层。在中国，两层道床主要铺设在非导电土质路基地段，单层道床位于岩石、观水土质路基地段。双层地面道床结构是将道床分为土面层和砂、砾石层的道床垫层。砾石床双结构的混凝土铺设形式分为铺床的双层结构和铺床的双层结构（见图1（a）、图1（b））。双层道床的结构是下道床覆盖土路基，道床的肩部不铺道床，所以它的肩部高度离道床表面的高度是一条路。双层装饰层结构是覆盖路基整个表面的路垫材料，而肩部的上表面是下部路基的表面。单层土路结构是直接铺设在岩石道床上或凹陷道床表面的土道床。图 1 （c） 中显示了典型的单层床结构。

图1道床结构(单位:cm)

近年来， 我国铁路建设发展迅速，铁路结构与以往大不相同。为了全面考虑路基结构和道床设计的选择，路基采用层层搬运材料，为保证转移到地基表面的压力符合要求，需要较厚的道床，建议采用双层道床结构；路基采用承重能力较高的级配碎石作为基层面层时，宜按单层路面设计。

3、大轴重重载铁路路基基床结构设计原则及技术标准

结合现有实验，分析高周期负荷下主填料的累计塑料变形状况，根据基于ⅠQO值获得的相应填料动态力参数指数或动态承重力，以及基于基础结构中多个地层累计塑料变形条件的长期稳定负荷是否合适。实验获得的变形形式通过变形和循环加载进行校正，以获得路径基础实际工作状态的循环变形形式，从而解释填充状态的设计参数。根据工程结构的分析设计原理，构建了大型重轨床架结构的设计控制原理和计算方法， 基于高常年强度、支撑刚度和长期稳定性，提出了额定砾石加固基面厚度应随地面基底填料变化、地基结构垂直多层结构优化、额定砾石重（30吨）而获得的五层结构负荷的建议。建议用混凝土代替砾石分级，作为地表改善填料的优化处理措施，因为混凝土具有高强度、良好的隔水性能。为了实现路基顶部排水保护功能的良好要求，建议在地基表面上加两层结构型上边缘驱动，上部表面填充松散的防帧Ⅰ型颗粒，渗透系数为L（R2CM/S），下部表面填充有松散框架，渗透系数为l（r2cm/s填充物）。

4、30t轴重荷载作用下道床实车试验

4.1安全性分析

（1） 大型轴重卡车通过重型道路结构时， 脱轨系数的最大测量值为0.27，车轮超载系数的最大值为0.21，车轮横向功率的最大值为37.1KN，脱轨系数、车轮超载系数和车轮横向功率均低于安全评价值。

（2） 在机器侧停止实际测试之前测试了一种新型的重Ⅳ型轨枕，测试结果见表1。可以看出，它满足无缝线路稳定性所需的12KN的要求。

4.2不同道床厚度轨道结构受力分析

中国铁路总公司通过30t轴重列车(1.2万吨)试验，对垂直力、支点压力、道床底面应力进行了测试。

通过对垂直力和支点压力取总体平均值进行比较。两种轨道结构实测垂直力和支点压力无明显区别，分配系数基本相当。

通过对道床应力的总平均值进行比较。其中，现有铁路轨道结构厚度为300mm，新型轨道结构厚度为350mm，新轨道结构较既有轨道结构厚50mm。路基下部应力分别为：现有轨道结构为206.4千帕，新型轨道结构126.2千帕,试验列车通过时道床底面的应力新轨道结构较既有轨道结构小80.2千帕。可见，350mm厚度的路基道床底面应力可比300mm厚度的路基降低38.8%，效果明显。

5、我国30t轴重重载铁路轨道结构技术发展思考

为测试和验证30t重载铁路线路工艺，中国铁路总公司决定在一定程度上修建重载试验段，组织30t重载铁路联合试验，其中30t轴重载铁路结构试验的主要内容包括新型重载轨道结构试验、隧道无缝轨道结构试验、过渡试验、分岔试验等。这项试验将进一步优化30t铁路的关键技术和产品。根据30t轴重型铁路体系结构的技术创新实践，建议今后的研究应包括: 一是加强对不同轨道类型和焊缝、不同关键参与部分、不同紧固件类型和三个无载荷轨道结构的观测，以确保数据的可靠性；二是在试验运行期间，维修部门应建立一个观测分析系统，以便及时分析研究中发现的问题，找出原因，提出对策；三是根据实际情况，及时提出关于临时技术条件的修正和建议；四是加强总结分析科研成果的实践，优化30t轴重载铁路结构完善的技术标准体系。

结束语

30t轴重重载铁路在我国尚处于初级阶段，需要系统总结和深入分析，结合即将进行的试验验证，特别是在维修技术的运行和维护方面，进一步研究技术经济可行性，并作出努力。30t轴重以上重载铁路的技术创新任重道远，需要广大科技人员加大努力，为我国重载铁路产业做出更大贡献。

参考文献

[1]李明.30t轴重重载铁路有砟轨道动力性能试验研究[J].铁道建筑,2020,60(06):123-127+135.

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[3]傅丽霖.40t轴重重载铁路有砟轨道关键设计参数研究[D].西南交通大学,2018.