從20世紀(jì)50年代起,中國鐵路科研人員就開始研發(fā)配套鋼筋混凝土軌枕的扣件系統(tǒng),1953年開始螺栓扣板式扣件的研發(fā),60年代初研發(fā)了以硫磺、水泥和砂子作為錨固劑的硫磺錨固扣板式扣件。到70年代,為適應(yīng)中國六大干線鐵路改造的需要,科研和設(shè)計人員經(jīng)過長達(dá)10年的研究和改進(jìn),研發(fā)了彈條I型扣件,并編制了彈條型扣件鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。彈條I型扣件使用鋼軌距擋板和尼龍擋板座,彈條彈性好,扣壓力大、保持軌距能力強(qiáng),受到現(xiàn)場的普遍歡迎,很快成為中國干線鐵路的主型扣件。

90年代,為滿足鐵路重載的要求,又相繼研發(fā)了彈條Ⅱ型扣件和彈條Ⅲ型扣件。進(jìn)入21世紀(jì)后,高速鐵路的建設(shè)迫在眉睫,為滿足高速鐵路的需求,原立項“客運專線扣件系統(tǒng)研制”課題,由鐵科院主持研發(fā)。經(jīng)過3年的研究和實驗,2007年自主研發(fā)的無砟軌道WJ-7型扣件和WJ-8型扣件通過的技術(shù)審查,廣泛用于中國高速鐵路。經(jīng)過幾十年的努力,中國鐵路扣件已形成了分別適用于普速、重載、高速鐵路,以及適應(yīng)有砟、無砟不同軌道結(jié)構(gòu)的成套體系,在鐵路建設(shè)和運營養(yǎng)護(hù)中發(fā)揮重要作用。

鋼軌扣件是軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部分,對減輕支承結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)的、保證軌道電路的正常工作和行車安全起著重要的作用。自20世紀(jì)50年代以來,鋼軌扣件的發(fā)展促進(jìn)了混凝土枕軌道的發(fā)展。日本有些學(xué)者甚至認(rèn)為,日本條高速鐵路東海道新干線的成功運營,部分歸功于102型扣件良好的性能。隨著具有彈性好,鋼軌左右和高低位置調(diào)整能力大等性能的鋼軌扣件研發(fā),促進(jìn)了高速鐵路無砟軌道的推廣使用,鋼軌扣件的研發(fā)和制造也成為一個大產(chǎn)業(yè)。

我國早在1953年就開始了鋼筋混凝土軌枕和配套扣件的研究,從早的剛性扣件到20世紀(jì)80年代末所有正線軌道均采用彈性扣件,扣件的研發(fā)水平和制造水平有了很大的提高。我國也是研發(fā)無砟軌道及其配套扣件早的國家之一,1956年開始研發(fā),1965年先后在成昆線、京原線、太焦線、枝柳線、南疆線等長度超過1km的隧道內(nèi)鋪設(shè)無砟軌道及其配套扣件。進(jìn)入21世紀(jì)后,隨著高速鐵路的發(fā)展,適應(yīng)無砟軌道的新型鋼軌扣件的發(fā)展進(jìn)入了一個新的時期。

鋼軌扣件是軌道結(jié)構(gòu)的主要組成部分,是聯(lián)結(jié)鋼軌與支承結(jié)構(gòu)(俗稱軌下基礎(chǔ))的重要部件。近半個多紀(jì)以來,由于鋼軌扣件的發(fā)展,大大促進(jìn)了混凝土枕和無砟軌道的推廣應(yīng)用。系統(tǒng)介紹有關(guān)扣件的基本知識、國外和我國混凝土枕和無砟軌道用鋼軌扣件的發(fā)展、我國干線鐵路和高速鐵路的主型扣件,扣件的設(shè)計和計算、扣件的室內(nèi)試驗和運營試驗以及扣件參數(shù)的現(xiàn)場測試等。

7.剛性扣件rigitfastenings除軌下墊板外無其他彈性部件的扣件。注:完全壓緊的彈簧墊圈不屬于彈性部件。

8.彈性扣件elasticfastenings扣壓件和軌下墊板(或鐵墊板下墊板)均為彈性部件的扣件。

9.有擋肩扣件fasteningsusedforthesupportingstructurewithshoulders與設(shè)有擋肩的支承結(jié)構(gòu)配用的扣件,扣件橫向力主要由支承結(jié)構(gòu)的擋肩承受。

10.無擋肩扣件fasteningsusedforthesupportingstructurewithoutshoulders與不設(shè)擋肩的支承結(jié)構(gòu)配用的扣件,橫向力主要由扣件部件本身承受。

11.有螺栓扣件fasteningswithclipsfixeddownbythreadedparst用螺栓一螺母或螺旋道釘一預(yù)埋套管緊固扣壓件的扣件。

12.無螺栓扣件fasteningswithclipsfixeddownwithoutthreadedparts不需用螺栓一螺母或螺旋道釘一預(yù)埋套管緊固扣壓件的扣件。

13.鐵墊板baseplate

支承鋼軌并被固定于支承結(jié)構(gòu)上的金屬部件。

14.鐵墊板下墊板baseplatepad鋪設(shè)在鐵墊板和軌枕之間的非金屬墊,具有一定的彈性和絕緣性能。其中彈性好的也稱彈性墊板,彈性差的稱絕緣緩沖墊板。

15.軌下墊板railpad鋪設(shè)在鋼軌和鐵墊板之間或鋼軌和軌枕之間的非金屬墊,具有一定的彈性和絕緣性能。彈性好的軌下墊板稱軌下彈性墊板。

四、鋼軌扣件的部件組成

鋼軌扣件由扣壓鋼軌的部件(扣壓件)、緊固扣壓件和鐵墊板的部件、保持和調(diào)整軌距的部件、提供彈性的部件、提供絕緣的部件、傳遞和分布荷載的部件和調(diào)整鋼軌高低位置的部件組成。

1.扣壓件

如前所述,扣壓件是指扣壓鋼軌的部件,可分為剛性扣壓件和彈性扣壓件。剛性扣壓件彈性很差,為使緊固剛性扣壓件的螺栓不松動,往往在剛性扣壓件上加墊彈簧墊圈。彈性扣壓件用彈簧鋼制造,用彈簧鋼棒材制造的稱為彈條,而用彈簧鋼板材制造的稱為彈片。彈條扣壓件既可利用鋼材的彎曲變形,又可利用扭轉(zhuǎn)變形,一般而言彈性更好,在世界上廣為采用。

2.緊固扣壓件和鐵墊板的部件

對于不分開式扣件,為同一套緊固件,通常為螺旋道釘和預(yù)埋于軌枕中的套管,對于分開式扣件,為兩套不同的緊固件,緊固扣壓件的通常為T形螺栓和螺母,緊固鐵墊板的通常為錨固螺栓和預(yù)埋套管。