高速铁路扣件系统的类型与应用
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【摘要ｌ介绍了国内外主要应用的高速铁路扣件系统的分类及其零部件的性能，简要分析了Ｖｏｓ ｓｌｏｈ３００￣、 直结４Ｋ型和直结８Ｋ型、Ｐａｎｄｒｏｌ Ｆａｓｔｃｉｉｐ型及我国弹条ＩＶ型、Ｖ型、ｗＪ一７型和ｗＪ一８型扣件系统的组成和特点。
扣件是连接钢轨和轨枕使之形成轨排的部件，对
保证轨道稳定性、可靠性起到重要作用。无砟轨道的弹
性基本上取决于钢轨扣件系统，无砟轨道的精度也要靠
扣件系统来调整和保持。因此，扣件在高速铁路线路中
的重要性以及对运输安全的直接影响显而易见，是关系
到无砟轨道成败的关键技术。
一、高速铁路扣件系统类型
高速铁路扣件系统由扣压件、紧固件和弹性基板
三大部件组成。高速铁路采用弹性扣件系统。随着高速
铁路的发展，日本、德国、法国、英国等国家分别开发
了相适应的扣件系统。高速铁路扣件系统可以按不同的
方法分类。
按扣压件形式，可以分为弹条式和弹片式两种类
型。弹条式扣件有德国Ｖｏｓｓｌｏｈ￣Ｈ件，英国Ｐａｎｄｒｏｌ￣件
和我国弹条Ⅳ型、Ｖ型、ｗＪ一７型和ｗＪ一８型扣件。弹
片式扣件有Ｅｌ本直结型扣件、法国Ｎａｂｌａ￣Ｈ件。
按承受水平力方式，可划分为有挡肩和无挡肩两
种类型。有挡肩扣件类型需要在轨枕或轨道板上设承轨
槽，承受钢轨传递过来的轮轨横向力。无挡肩扣件类型 不需要在轨枕或轨道板上设承轨槽，钢轨传递过来的轮
轨横向力由锚固螺栓和摩擦力承受。前者的代表产品有
德国Ｖｏｓｓｌｏｈ３００型扣件，日本直结４型扣件，法国Ｎａｂｌａ
扣件和我国弹条Ｖ型、ｗＪ一８型扣件。后者有日本直结
８型扣件，英国Ｐａｎｄｒ０１扣件，德Ｉ￣Ｋｒｕｐｐ ＥＣＦ￣ｆｌ件和我
国弹条Ⅳ型、ｗＪ一７型扣件。 按扣件紧固形式，可分为有螺栓和无螺栓两种类
型。除了英国Ｐａｎｄｒｏｌ￣ｌｌ件和我国弹条Ⅳ型扣件采用无
螺栓紧固方式，其余类型扣件均采用有螺栓紧固方式。
按与道床联接方式，可以分为分开式和不分开式
两种类型。分开式扣件有铁垫板，扣压件将钢轨牢固固
定在铁垫板上，铁垫板由锚固螺栓和预埋于轨枕或轨
道板中的预埋绝缘套管联接。不分开式扣件一般没有
铁垫板（德国Ｖｏｓｓｌｏｈ３００型扣件和我国ｗＪ一８型扣件除
外），钢轨与轨枕或轨道板之间只有一层轨下垫板，扣
件系统的紧固件直接联接到混凝土轨枕或混凝土轨道板
中的预埋绝缘套管。Ｅｔ本直结８型扣件，英国Ｐａｎｄｒｏｌ公
司的Ｆａｓｔｃｌｉｐ：￣件，德国Ｋｒｕｐｐ ＥＣＦ￣Ｈ件和我国ｗＪ一７型
扣件为分开式扣件类型。德国Ｖｏｓｓｌｏｈ３００型扣件，日本
直结４型扣件，法国Ｎａｂｌａ￣Ｄ件和我国弹条Ｖ型、ｗＪ一８
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型扣件为不分开式扣件类型。
按轨距调整方式，可以分为有级调整和无级调
整。日本直结８型、直结８Ｋ型和我国ｗＪ一７型扣件系统
为无级调整，其他扣件系统为有级调整。
二 高速铁路扣件系统及其零部件的 性能
扣件系统的弹性特性对高速铁路无碴轨道的降
噪、钢轨的冲击起至关重要的作用。
１．扣压件
高速铁路弹性扣压件具有追随钢轨变形、不易松
弛和耐疲劳等特征。就其弹性性能而言，弹片式扣压件
工作时主要利用材料弯曲变形性能，形状比较简单，
加工相对简易，造价也较低。但由于为满足螺栓紧固
要求而开孔，在该部位容易出现应力集中，而且弯矩
最大处恰恰是截面削弱最大处，因此容易产生损坏，
扣件的扣压力和弹性均显不足。而弹条式扣压件工作
时既利用材料的弯曲变形性能又利用材料的扭转变形
性能，因而弹性一般比较好，材料利用率较高。扣压
件性能要求如下： （Ｉ）扣压件的前端刚度要小。
（２）扣压件的应力变化应在弹簧钢的疲劳极限
内。
（３）扣压件的可调性要好，扣压力可控制。
（４）扣压件的固有频率与铁垫板的固有频率不能
一致，避免扣压件受振动而造成松动。
德国Ｖｏ Ｓ ＳｌＯｈ３００型扣压件——弹条原材料为
１ ５ｒａｍ的３８Ｓ ｉ７淬火和回火热轧弹簧钢，其化学成分如
表１所示，弹条热处理后硬度要求为４００－４６０ＨＶ。
表１ ３８Ｓｉ７主要化学成分（质量分数） （％）
Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ ０－３５～０．４２ １．５～１．８ ０．５～０．８ ≤０．０２５ ≤０．０２５
我国弹条Ⅳ型、弹条Ｖ型、ｗＪ一７型和ｗＪ一８型扣
压件的弹条材料均为６０Ｓｉ２ＭｎＡ，其化学成分如表２所
示。弹条Ⅳ型材料为 ２０ｒａｍ热轧弹簧钢，热处理硬度
要求为４４～４８ＨＲＣ，表面脱碳层不超过０．２５ｒａｍ；弹条
Ｖ型、ｗＪ一７型和ｗＪ一８型扣件中的Ｗ１型；￣ＮＷ２型弹条
为 １４ｍｍ热轧弹簧钢，Ｘ２型和ｘ３型弹条为 １３ｒａｍ热
轧弹簧钢，热处理硬度要求为４２～４７ＨＲＣ，表面脱碳
层不超过０．２５ｍｍ。
表２ ６０Ｓｉ２ＭｎＡ主要化学成分（质量分数） （％）
Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｃｒ Ｎｉ ＣＵ
Ｏ．５６～０．６４ １．６０～２．０Ｏ ０．６～０．９ ≤０．０３０ ≤０．０３０ ≤０－３５ ≤０－３５ ≤０ｌ２５
２．弹性基板
弹性基板是指铁垫板和弹性垫板的统称。其性能
要求如下：
（１）能承受钢轨的垂向力、横向力和纵向力的作
用。 （２）有足够的弹性，降低钢轨的冲击振动。
（３）具有适当的绝缘性能。
３．紧固件
紧固件主要由锚固螺栓或螺旋道钉、预埋套管或
预埋铁座组成。其作用是将弹性基板固定干混凝土轨枕
或轨道板上，不仅承受一定的荷载，还需具有绝缘功
能。
三 高速铁路扣件系统的特点
当前新建的高速铁路主要采用无砟轨道结构，
ｌ囝型 笪 垫竺堡堡 箜丝 参莴 工热加工 ｗｗｗ．ｍｅｔａｌｗｏｒｋｉｎｇ１９５０．ｃｏｍ 。 ’ 国外高速铁路无砟轨道应用最为广泛的扣件有德国
Ｖｏｓｓｌｏｈ３００型和Ｋｒｕｐｐ ＥＣＦ型、日本直结４型和直结８型
及英ＮＰａｎｄｒｏｌ的Ｆａｓｔｃｌｉｐ￣Ｄ件，国内高速铁路无砟轨道
主要应用德国Ｖｏｓｓｌｏｈ３００型、英［￣Ｐａｎｄｒｏｌ的Ｆａｓｔｃｌｉｐ４Ｄ件
及铁科院设计的ｗＪ一７型和ｗＪ一８型扣件。
１．Ｖｏｓｓｌｏｈ３００型扣件系统
ＶｏＳＳｌｏｈ３００型扣件系统总成及零件名称如图１所
示。该扣件系统结构简单，联接紧密，弹性优良，扣压
力大，钢轨防爬阻力大，装卸方便，养护维修少，使用
安全可靠，寿命长，适用于无砟轨道。
Ｖｏｓｓｌｏｈ３００型扣件系统为双层弹性结构，即具有轨
垫和弹性底板垫两层弹性层。设置有承轨槽，利用轨距
挡板固定和调整轨距，轨距挡板不仅具有保持轨距的作
用，还起绝缘作用。轨枕螺栓和预埋于轨枕或轨道板内
的绝缘套管将【ｉ）形弹条扣压在绝缘垫片和轨距挡板上。
Ｖｏｓｓｌｏｈ３００型扣件系统通过更换不同宽度的轨距挡
板，实现±８ｒａｍ范围内的横向调节，每步调节ｌｍｍ，
轨距调整范围为±１６ｒａｍ。
Ｖｏｓｓｌｏｈ３００型扣件系统有三种高度调整方式，分别
通过嵌入塑料调整垫、轨垫和钢制调节板实现，高度调
整范围为一４～５６ｍｍ。利用轨垫调节一４～２ｒａｍ的高度
调节，每步调节ｌｍｍ，并根据高度调节量选择正确的
轨枕螺栓。通过嵌入塑料调整垫和轨垫实现３～２８ｒａｍ
的高度调节。通过嵌入塑料调整垫、钢制调节板和轨垫
实现２９～５６ｒａｍ的高度调节。
Ｖｏｓｓｌｏｈ３００型扣件系统静态刚度为２０～３０ｋＮ／ｍｍ，
纵向钢轨防爬阻力／＞９ｋＮ，扣压力≥１８ｋＮ，弹条的弹程
＞１５ｒａｍ
图１ Ｖｏｓｓｌｏｈ３００型扣件系统总成
１．轨枕螺栓２．弹条３绝缘垫片４．轨距挡板 ５．轨垫６底板７弹性底板垫８．绝缘套管
目前，国内铺设Ｖｏｓｓｌｏｈ３００型扣件的线路有北京一
天津城际高铁、武汉一广州高铁大部分线路及北京一上
海高铁等线路。
２．直结４Ｋ型和直结８Ｋ型扣件系统
日本从２０世纪６０年代开始研究无砟轨道，主要应 Ｒｅｓｅａｒｃ矗＆铆 ”ｌ 窒皇壁里
用的是直结８型和直结４型扣件系统。目前，无砟轨道主
要应用改进的直结８Ｋ型和直结４Ｋ型扣件。
带铁垫板、分开式结构的直结８Ｋ型扣件系统（如
图２所示）用预埋塑料（绝缘）套管替代预埋金属套
管，在铁垫板上开设椭圆形螺栓孔，用来挪动铁垫板
以调整轨距，轨距调整范围为±１０ｍｍ；通过轨垫、
铁垫板和可调衬垫调整上下高度，高度调整量为０～
７０ｍｍ
图２直结８Ｋ型扣件系统
１．盖板２弹簧垫圈３平垫圈Ｂ ４．弹片５平垫圈Ａ ６．螺母７．螺栓８．轨垫９．轨下胶垫１Ｏ可调衬垫 １１．锚固螺栓１２．铁垫板１３．绝缘垫板１４．绝缘套管
直结４Ｋ型扣件系统为单弹性层结构，无铁垫板，
弹片直结扣压钢轨。当螺栓未拧紧时，只以弹片的下肢
扣压钢轨，螺栓拧紧后，上肢与钢轨也接触。系统调高
量为０～１０ｒａｍ，轨距调整量为±６ｒａｍ。
改进型直结４Ｋ型扣件系统，采用球座六角螺栓和
球状垫圈及双层调整垫板，系统调高量为０～５０ｍｍ，
轨距调整量为±１０ｒａｍ。
３．Ｆａｓｔｃｌｉｐ型扣件系统
Ｐａｎｄｒｏｌ公司研发的Ｆａｓｔｃｌｉｐ型扣件系统由铁垫板、
螺栓、平垫块、绝缘套管、∞形弹条、绝缘轨距块、弹
性垫板和绝缘缓冲垫板等组成（如图３所示）。
铁垫板通过嵌入轨枕或轨道板中的预埋绝缘套管
和锚固螺栓固定在轨枕或轨道板上。铁垫板上部为Ｆａｓｔ
Ｃｌｉｐ＠ｌ件结构，采用（｜）形弹条扣压钢轨，为无螺栓扣
压、自锁扣紧方式，通过铁垫板上的椭圆孔左右移动铁
垫板实现轨距调节。Ｆａｓｔｃｌｉｐ型扣件系统靠轨下弹性垫
板、绝缘轨距块、绝缘套管和绝缘缓冲垫板实现扣件系
统的绝缘。
绝缘套管预埋在轨枕或轨道板中一同供货，出厂
时扣件预先安装在轨枕或轨道板上，在现场将预先安装
参珈…旺—
