1.轨道结构概述
国内外的轨道结构有两种形式：有砟轨道和无砟轨道。有砟轨道建设技术相当成熟，随着高速铁路的发展，对无砟轨道的结构我国已进行了长期系统的研究，初步形成了较为完善的技术体系。
国内对无砟轨道的研究始于20世纪60年代，与国外的研究几乎同时起步。初期曾试铺过支撑块式、短木枕式、整体灌注式等整体道床以及沥青道床等几种形式，正式推广应用的仅有支撑块式整体道床。在成昆线、京原线、京通线、南疆线等长度超过1km的隧道内铺设，总铺设长度约300km。
20世纪80年代曾试铺过沥青整体道床，由沥青混凝土铺装层与宽轨枕组成的整体道床，以及由沥青灌注的固化道床等，在大型客站和隧道内试铺，总长约10km，但并未正式推广。此外，在桥梁上试铺过无砟无枕结构。在此20多年期间，我国在无砟轨道的结构设计、施工方法、轨道基础的技术要求以及出现基础下沉等伤损的整治等方面积累了宝贵的经验，并吸取了教训，为近年来无砟轨道新技术的发展打下了基础。
无砟轨道研究在中断了10年后，于20世纪90年代中期，随着高速铁路可行性研究的进程，无砟轨道的研究在我国重新得以关注。通过近十多年对无砟轨道在结构设计参数、动力学仿真计算分析、室内实尺模型试验、无砟轨道部件的研制以及设计、施工技术条件的编制、现场试铺、动力测试等一系列试验研究，使我国无砟轨道的应用技术前进了一大步。
（1）有砟轨道结构特点 有砟轨道作为传统轨道结构形式，在国内外已获得广泛应用。在已开通运营的6497km高速铁路线路上，有砟轨道比例为75%，无砟轨道比例为25%。
有砟轨道结构具有建设费用低、噪声传播范围小、建设周期短、破坏时修复时间短、自动化及机械化维修效率高、轨道超高和几何状态调整简单等优点，但随着铁路运营速度的不断提高，对有砟轨道适应性问题，特别是有砟轨道临界速度、桥上道床稳定性、维修工作量、道砟飞散以及道砟资源等问题需进行技术经济分析。有砟轨道出现的问题主要是不规则沉降、轨道几何状态恶化以及道砟破碎与粉化，特别是在钢轨伤损处、焊缝处、胶结绝缘接头处及桥隧过渡段处问题更为突出，从而大大增加了维修工作量，降低了轨道使用寿命。
一般认为，在高速条件下，有砟轨道应满足以下要求：
1）轨道下沉应大于1.2mm。
2）道床系数≤0.1N/mm2。
4）轨底应力≤60N/mm2。
（2）无砟轨道结构特点 无砟轨道结构的出现是为了解决传统有砟轨道结构稳定性差、维修工作量大的缺点，为高速度、高密度的铁路运输提供一种少维修、免维修的轨道结构形式，因此，稳定性好、少维修是无砟轨道结构对于有砟轨道结构最突出的优点。随着运用经验的积累，无砟轨道在设计和施工中存在的技术问题正在逐步解决，在运营过程中出现的病害已得到有效的预防和治理。无砟轨道的修建造价在大幅度下降，与有砟轨道相比较，无砟轨道修建时所增加的投资，一般可望在一至两个轨道大修周期内依靠节省轨道维修投入得到收回，无砟轨道的经济效应日渐突出。
无砟轨道结构是用耐久性好、塑性变形小的材料代替道砟材料的一种轨道结构形式。由于取消了碎石道砟道床，轨道保持几何状态的能力提高，轨道稳定性相应增强，维修工作量减少，成为高速铁路轨道结构的发展方向。无砟轨道突出的优势有：
1）结构的整体性强。
2）结构高度低，横向轨道阻力大，稳定性好。
3）结构的连续性和平顺性好。
4）轨道支承的刚性大，轨道变形小，提高了列车运营的舒适性。
5）消除了列车高速运行条件下的道砟飞溅，提高了安全性。
6）超高和坡度设置灵活。
7）耐久性强，轨道使用寿命长（60年以上，但是目前使用最长时间的无砟轨道为40年），生命周期成本低。
8）延长维护周期，综合经济效益好。
2.有轨电车对轨道的基本要求
（1）高平顺性 高平顺性是无论高速铁路还是城市的轨道交通都对轨道的最根本的要求，也是建设轨道的控制性条件。这是因为轨道不平顺是引起列车振动、轮轨动作用力增大的主要原因。因此，为保障高速行车的平稳、安全和舒适，必须严格控制轨道的平顺性。
要达到高速铁路轨道高平顺性，必须满足以下条件：
1）路基设计和施工必须满足路基的工后沉降小、不均匀沉降小，在动力作用下变形小、稳定性高等要求。高平顺性、高稳定性的路基是确保轨道高平顺性的前提条件。
2）桥梁的动挠度等变形必须满足高平顺的要求。
3）道床必须选用硬质、耐磨的道砟，并在铺枕前整平压实。近十多年来国外重载、高速铁路均已采用。
4）严格控制轨道的初始不平顺。
（2）高可靠性，长寿命 高可靠性主要是指轨道结构保持平顺性，维持线路正常运营的能力。长寿命，指的是轨道结构有较长的维修和大修周期。由于城市有轨电车的行车密度大，速度较高，因此其维修工作量必须少，维修周期必须长，才能保证不中断行车，维持列车正常运行。
（3）高稳定性 采用跨区间无缝线路是提高轨道结构连续性、均匀性的重大举措。在跨区间无缝线路中，道岔的连续焊接会使道岔区基本轨产生附加的温度力，从而使结构、受力和变形更为复杂的道岔区成为高速铁路稳定性的控制区。
3.两种轨道的结构形式
铁路轨道结构由钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔等部分组成。这些力学性质截然不同的材料承受来自列车车轮的作用力，它们的工作是紧密相关的。任何一个轨道零部件的性能、强度和结构的变化都会影响所有其他零部件的工作条件，并对列车运行质量产生直接的影响，因此轨道结构是一个系统，要用系统论的观点和方法进行研究。(www.xing528.com)
铁路轨道结构主要类型：有砟轨道和无砟轨道。砟：岩石、煤等碎片，在铁路上作路基用的小块石头。传统的铁路轨道通常由两条平行的钢轨组成，钢轨固定放在枕木上，之下为小碎石铺成的路砟。路砟和枕木均起加大受力面、分散火车压力、帮助铁轨承重的作用，防止铁轨因压力太大而下陷到泥土里。此外，路砟小碎石还有几个作用：减少噪声、吸热、减震、增加透水性等。
轨道整体结构（某工程的道床结构）如图3-13所示。图中钢筋型号的选择、混凝土强度等级的选择、填料的选择及各部位的厚度均由设计单位根据不同路况、线路、土质、荷载、水文等信息设计得出。
图3-13 轨道整体结构
4.轨道的技术要求
（1）有砟轨道的技术要求
1）钢轨 钢轨是轨道的主要结构之一。为保证列车高速运行的平顺性，线路下部基础、轨道上部结构以及各轨道部件，都要为钢轨的正常工作提供良好条件。而钢轨本身，其内在质量、材质性能、断面公差、平直程度等都是十分重要的特性。钢轨在技术上要能保证足够的强度、韧性、耐磨性、稳定性和平顺性，在经济上要能保证合理的大修周期，减少养护维修工作量。
2）轨枕 由于混凝土轨枕使用寿命长，维修工作量少，由混凝土制品厂生产的轨枕形状、尺寸、性能都比较标准、均一，为钢轨支撑的均匀性和轨面的动态平顺性提供了更可靠的条件，因而世界各国高速铁路有砟轨道均采用混凝土轨枕。
3）扣件 高速铁路的扣件除要求具有足够的扣压力以确保线路的纵、横向稳定之外，还要求弹性好，以保证良好的减震、降噪性能；扣压力保持能力好，以降低日维修工作量；绝缘性能好，以提高轨道电路工作的可靠性，延长轨道电路长度，降低轨道电路投资。
4）道床 道床是轨道结构的重要组成部分。散粒体道床不仅要承受轨枕传递的各种力的作用，保持轨道结构的稳定性，而且要便于进行养护。
（2）无砟轨道的技术要求
1）钢轨 钢轨在极其复杂的受力条件下工作，钢轨状态又直接影响行车安全和平稳，因此，对钢轨提出以下要求：
①具有较高的强度和承载能力，在车辆荷载及其他荷载作用下，不会发生伤损和破坏。
②具有良好的抗磨耗性能，在车辆荷载长期作用下，能保持良好的断面形状，维持轮轨良好的接触状态。
③具有良好的韧性，适应较高的动力作用，获得较长的疲劳寿命。
④具有良好的焊接性能，以便采用无缝线路。
⑤具有良好的加工性能，以获得良好的道岔质量。
⑥化学成分便于热处理，以提高钢轨的强韧性。
⑦严格的尺寸公差及高平直度，保持轨道结构高精度和平顺性。
一般来说，无砟轨道结构和有砟轨道结构对钢轨的要求没有本质区别，都要求钢轨在外形及其尺寸上的高精度，满足高平顺的要求；在内部质量上的高纯净度，满足高安全性和高稳定性的要求。但是，无砟轨道相对于有砟轨道来说，可以采用较小的曲线半径和较大的实设高超与欠高超，钢轨将承受较大的横向力；无砟轨道刚度要大于有砟轨道刚度，钢轨产生波浪磨耗概率增大。因此，无砟轨道结构要求钢轨应具备良好的耐磨性能。
2）扣件 无砟轨道结构中，用耐久性混凝土或沥青材料代替有砟轨道中的道砟材料以后，轨道弹性和调整轨道几何形态的功能必须由扣件来完成。因此，除需满足上述要求外，还应满足以下要求：
①合理、均衡、稳定的弹性。
②足够的调高能力。
③足够的纵向节点阻力。
④足够的绝缘电阻。
⑤方便施工。
3）上部结构层 无砟轨道上部结构层包括道床板/轨道板、隔离/调整层、底座或支承层及连接结构等，其功能类似于有砟轨道的轨枕和道床，起到支承和传递荷载的作用。上部结构层的设计和制造一般应遵循以下原则：
①应具有足够的承载能力和抵抗变形能力，以适应高速列车长期动荷载作用，维持轨道结构稳定和几何状态良好。
②应具有合理的几何尺寸，尤其是合理的结构高度，既保证结构承载能力和抵抗变形能力，又满足谐振式的轨道电路要求。
③应具有良好的施工性和修复性，便于组织快速施工和安装，便于配套设备和机械的应用，便于保证施工质量和提高施工进度；对于混凝土道床的局部损坏应考虑有修复的可能性，在出现破环性伤损时，能尽快恢复线路，减少运输中断时间。
④预制结构具有成熟的制造工艺和材料。
⑤保持与下部基础工程的协调，与路基、桥梁、隧道结构具有相当的使用耐久性。
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