基于轨枕结构的高速铁路飞砟防治措施探讨

井国庆 杜文博 付琪璋

1.北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044；2.中国铁路设计集团有限公司，天津300142；3.中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安710043

传统的轨道结构形式主要包括有砟轨道和无砟轨道，均适用于高速铁路［1］。其中，有砟轨道因其造价低、灵活性高、维修方便得到广泛使用。法国高速铁路大部分采用有砟道床，最高运营速度已达320 km∕h，东部线最高测试速度达574.8 km∕h；英国HS2（High Speed 2）运营速度360 km∕h；德国也通过有砟道床实现最高速度超过310 km∕h。同时，非洲第一条高速铁路以及摩洛哥、土耳其等也开始应用有砟道床［2］。

有砟道床最严重的问题是道砟飞溅（飞砟）。飞砟现象分布广泛，危害大，直接影响有砟道床的发展［3-4］。我国的秦沈（秦皇岛—沈阳）客运专线曾在试车时发生飞砟现象；意大利的罗马—那不勒斯高速铁路也发生过飞砟现象。飞砟机理如图1所示。其中，绿色箭头表示道砟加速度方向，红色箭头表示轨枕振动。列车运行时，在列车风荷载和道床振动的共同作用下，道砟击打车体，遗留在钢轨表面，对车体、钢轨产生损伤，严重时甚至危及乘客安全，增加养护维修成本，给运营管理带来困难［1］。在严寒地区，速度较低的列车也会因为冰雪而出现飞砟现象［4-5］。飞砟主要受道砟粒径、密度、级配及列车车速、轨枕的形状和分布方式、道床断面形式等因素影响［6］。目前对飞砟现象的研究方法主要包括现场试验、风洞试验及流体力学模拟，但针对飞砟的防治措施不足以应对列车提速和复杂运营环境的要求，还须进一步研究。……