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摘要：我国混凝土轨枕的研究和应用的时间超过60年，从早期的探索阶段到目前分别适用高速铁路和重载铁路的各型轨枕的研发应用，轨枕成套技术体系不断丰富完善。总结我国混凝土轨枕的研究与发展的详细历程，并分析不同阶段混凝土轨枕的结构特点及设计条件。基于我国铁路有砟轨道预应力混凝土轨枕的研究与发展总结，分析得出混凝土轨枕在当前和可见的未来仍是我国有砟轨道首选的结构形式；未来我国混凝土轨枕的设计需融入轨道结构的整体设计中并与其他相关技术的进步紧密结合；特殊的运营需求以及信息化、智能化等技术的进步将会推动我国混凝土轨枕技术不断进步。
关键词：预应力混凝土；混凝土轨枕；轨枕生产工艺
引言
轨枕是有砟轨道结构中关键部件，其主要功能包含两方面：一方面承受着来自钢轨的各向荷载并传递于下部道床；另一方面有效保持铁路线路的轨距、轨向等几何形态。轨枕按其材质分为木枕、混凝土枕、钢枕和复合材料轨枕等。轨枕按照支承钢轨的方式可分为：横向轨枕、纵向轨枕和短轨枕等。轨枕按照外观特征可分为：整体式轨枕、双块式轨枕、梯子形轨枕和Y形轨枕等。轨枕按其使用特征可分为普通轨枕、桥枕、岔枕、伸缩调节器枕等。目前铁路线路中应用最为广泛的轨枕为整体式混凝土轨枕，并以钢轨横向支承的方式最为普遍。混凝土轨枕的特点是强度高、刚度大、稳定性好、保持轨道几何能力强，且混凝土枕不受气候、腐朽、虫蛀及火灾的影响，使用寿命长。目前，世界铁路网中，每年约需5亿根混凝土轨枕，除北美由于自身资源条件不同的原因仍普遍采用木枕外，混凝土已成为世界上绝大多数轨枕生产制造的首选材料。我国自1956年研制出预应力混凝土轨枕以来，目前整体式混凝土轨枕已经大量使用。本文将回顾和总结我国有砟轨道混凝土轨枕研究和发展的历史，并结合当前情况，展望混凝土轨枕的研究与发展的方向。
1、我国混凝土轨枕发展阶段划分
我国早在1910年广九铁路上就曾试用普通钢筋混凝土轨枕，1921年至1926年间在杭州、上海、常州等地方线路上也试铺过少量普通钢筋混凝土轨枕。以上仅开展的是局部普通混凝土轨枕的试铺工作，真正意义上混凝土轨枕的研制工作则要到新中国成立后的1953年才开始。在开展大量研究工作后，我国于1956年研制出第一种预应力混凝土轨枕，1957年在北京丰台建立第一条预应力混凝土轨枕生产线，此后预应力混凝土轨枕开始在我国逐步推广使用，因此，通常以1956年作为我国混凝土轨枕发展的开始年代。如果按照大类型轨枕的研究与发展时段来划分，我国混凝土轨枕的研究与发展大致可划分为五个阶段：早期研究探索阶段；Ⅰ型轨枕研制和发展阶段；Ⅱ型轨枕研制和发展阶段；Ⅲ型轨枕研制和发展阶段；Ⅳ型轨枕研制和发展阶段。
2、预应力混凝土轨枕生产流程
预应力混凝土枕生产工艺流程图
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（1）在生产当中，借助于辊道形成的闭环流水线作业，让轨枕生产工艺变得更有节奏性、连续性。在这类生产流程之外，在混凝土宽枕、岔枕、窄长形预应力混凝土制品方面，也具备相关模型。（2）预应力混凝土轨枕流水机组传送法。在工艺流程方面，先利用定长调直下料机进行预应力钢筋下料，然后将高强螺旋肋钢丝穿进挂板以及挡板中，使用拉伸分板机进行分板，依靠端头机完成墩头作业然后入模。入完模，利用辊道传输至张拉工位，使用自动张拉机张拉预应力钢丝，张拉完毕，辊道输送至配件安装工位，采用人工的方法将橡胶隔板螺旋筋和箍筋进行安装。（3）配件工位完毕，进行混凝土灌注，在高频率振动台上进行振动，保证混凝土密实度满足要求，然后利用悬臂吊装加压盖板进行二次加压振动，保证压花纹理、深度符合要求（如需压花工艺），并人工进行模型周边多余混凝土的清理。在蒸汽养护池运行中，采用自动温控设备按照设定曲线进行池中轨枕的养护，养护期结束，轨枕达到脱模强度等要求后，利用放张机缓慢放张预应力，然后运用翻转脱模机从模型中将轨枕成品脱出，取下端挡板，逐根检查外形外观。在成品辊道上移动轨枕，采用无齿摩擦锯将轨枕间的钢丝进行切断，再使用码垛机将成品轨枕进行码垛，利用出库小车将成品轨枕输送至成品库加以存放，并且随机对成品轨枕利用静载试验机进行静载抗裂强度检验，包括轨枕的具体尺寸等。
3、混凝土轨枕技术未来发展
3.1混凝土轨枕在当前和可见的未来仍是我国有砟轨道中首选结构形式
当前轨枕采用了木材、钢材以及相关复合材料等多种材料类型，但混凝土仍然是轨枕的首选材料。混凝土材料环境适用性好、性能稳定、可塑性强、配制方法简单，制作的构件强度和刚度可根据不同的设计条件进行调整，因此能够适用于不同的铁路运营条件。目前，大量的工程实践验证了混凝土轨枕的适用性与可靠性，作为应用广泛的一种轨道部件，短期内还没有其他任何一种材料能在全国乃至世界范围内全面替代混凝土来制作轨枕。
3.2混凝土轨枕的设计将于不断融入轨道结构的整体设计中
目前，世界各国混凝土轨枕仍主要作为一个单独的轨道部件来进行设计，随着铁路技术的不断发展进步，将来结构的整体性能将是衡量轨道技术优劣的首要指标，而不是单纯去评价扣件、轨枕或道床自身[1]。这就要求混凝土轨枕在设计的过程中要与扣件、道床乃至下部基础统一考虑，不仅要考虑不同部件之间接口的需要，还要将轨道结构的强度、刚度、稳定性、耐久性、可维修性及经济性等方面因素，开展系统设计，同时开展RAMS分析。设计的轨枕可能不是强度最高、生产成本最低的，但需要其与配套的扣件和道床结构组合在一起以后是最适用于设计运营条件、综合性能最优的。
3.3混凝土轨枕的技术发展未来与材料技术的发展密不可分
由我国铁路混凝土轨枕的发展历程可以看出，预应力钢丝技术的提高、硫磺锚固工艺的研发都是对轨枕技术的发展提供了巨大推动作用，可以预见未来随着其他新材料的研发和应用，混凝土轨枕的技术还将不断进步[2]。作为混凝土轨枕的研究和设计者也应紧密关注相关材料领域的最新进展情况，将相关技术吸收引进到轨枕设计过程中。
3.4特殊运营条件仍将会对混凝土轨枕技术的进步提出更高的要求
我国混凝土轨枕现在是标准化、体系化的产品，这有利于制订统一的生产制造、检验测试和养护维修标准。但对于小半径曲线、减振特殊需求及轨道超常规调整等特殊区段，仍然需要混凝土轨枕结合其他轨道部件进行特殊设计，以便满足现场的运营条件。
3.5信息化、智能化技术进步将推动混凝土轨枕生产技术的革新
随着互联网技术的迅猛发展，信息化和智能化等相关技术也在工程中逐步推广应用[4]。我国目前混凝土轨枕的生产技术总体而言，仍然相对落后，各工厂在改善产品生产质量、提高产品生产效率、加强产品检测等方面都具有较大的提升空间，信息化、智能化技术的引入将会带来轨枕生产技术的革新。
结束语
目前，我国轨枕生产多采用流水形式。采用流水机组工艺及钢模进行有挡肩预应力混凝土轨枕生产时，张拉过程中会产生预应力的损失，钢丝切断过程中由于机械间摩擦使钢丝高频振动，减弱了钢丝与混凝土间的黏结，降低了包裹力。生产用的模具长度长短不一，如何选择既能满足技术、质量要求，又能满足经济合理的需求，成为人们研究的热点。
参考文献：
[1]李振杰，张华，王玉江，茹晓红.生产工艺参数对C60预应力混凝土轨枕脱模强度的影响[J].混凝土与水泥制品，2018（06）：45-47.
[2]王健.浅论预应力混凝土轨枕生产工艺[J].科技经济导刊，2018，26（12）：61.
[3]贺锐.先张法预应力混凝土轨枕挡肩裂缝的成因及其防治[J].工程技术研究，2018（02）：170-171.
[4]李忠继，林红松，颜华，杨吉忠.重载预应力混凝土轨枕放张破坏及对策研究[J].铁道建筑，2016（02）：136-138.