軌枕作為軌道結構的重要組成部分，位于鋼軌和道床之間，主要功能為：承受來自鋼軌的各向壓力并均勻分布于道床，保持軌道幾何形位，抵抗縱橫向位移。傳統的軌枕因材料不同可分為木枕、鋼枕和預應力鋼筋混凝土軌枕。其中木枕很早開始使用，全..已鋪設超過25億根。木枕具有彈性高、易于加工、使用方便，但易腐蝕、難以保持軌道幾何形位等特點。鋼枕出現于19世紀80年代，質量輕、壽命長，但絕緣性差、振動噪聲大。1943年第1根鋼筋預應力混凝土軌枕開始使用，因縱橫向阻力大、使用壽命長而得到推廣，但具有質量大、彈性差等缺點。為了增強軌枕的使用壽命，降低軌枕生產支出，減少軌枕生產過程中的環境污染，逐漸開始研究復合軌枕。
科研人員已通過優化軌枕材料使其不斷滿足鐵路發展過程中對軌枕傳統功能的需求。為使得線路運營安穩，減少養護維修費用，對軌枕提出了特殊功能需求。結合國內外研究現狀，對各種特殊功能軌枕進行介紹。

1、防風沙軌枕：
該軌枕主要利用文丘里效應，通過增加承軌部位距離道床表面高度，使鋼軌與承軌臺組合而成的過流斷面面積增大，有利于風沙通過間隙流動，..風沙沉積；同時，鋼軌抬高，即使出現風沙沉積，掩埋鋼軌的速率也得到降低；承軌臺兩端為圓臺形，可減少風阻系數、道床積沙量，不影響搗固維修。在此軌枕基礎上開發出防風沙軌道板，但當風向與軌道結構非正交時，文丘里效應減弱。南非于1989年開發出T型軌道結構，2008年應用于比亞沙漠和沙特阿拉伯。該系統安裝和維修費用低，無道床臟污問題。

2、防飛砟軌枕：
在高速列車運行過程中，道砟在列車風荷載和道床振動共同作用下會離開道床，擊打轉向架、車體，導致兩者損傷。同時，遺留在鋼軌表面的道砟會在列車荷載作用下引起鋼軌損傷。飛砟主要受列車車速、道砟粒徑、密度、級配、軌枕的形狀和布置影響。需要指出的是，在嚴寒地區，速度較低的列車因冰雪原因出現飛砟現象。目前，國內外針對飛砟采用的主要措施包括：優化道床斷面、聚氨酯固化道床、優化道砟級配等。
通過對軌枕結構優化也能達到飛砟的效果。西班牙鐵路管理局通過流體力學原理，研制出空氣動力學軌枕。該軌枕頂部與側面緩和過渡，無棱角，軌枕中部圓潤凸起，道砟不易遺留在軌枕表面；軌枕與道床平順過渡，減少臺階空腔繞流效應，降低風壓分布30%以上。寬軌枕通過減少軌枕間距也可降低飛砟概率。

3、Y字型鋼軌：
齒軌鐵路是一種爬坡鐵路，與普通鐵路不同的是，在軌道中部鋪設與鋼軌平行的齒條，同時在列車下部安裝與齒條相匹配的齒輪。該結構可克服黏著力不足的問題，增強爬坡能力，減少展線長度。

齒軌鐵路軌道由齒條、鋼軌、軌枕、道床、道岔、聯結部件等組成，多應用于困難復雜的山地鐵路。因此要求軌道結構在滿足強度、剛度、穩定性的基礎上，還要構造簡單，維修工作量少。在列車運行過程中，齒條將縱向力傳遞到軌枕中部，然而普通預應力混凝土軌枕中部為薄弱環節，不適用于齒軌鐵路。鋼枕憑借輕質、便于運輸、壽命長、有良好耐久性等特點，可應用于齒軌鐵路。除常見的普通鋼枕外，可采用其他形式鋼枕。Y字型鋼枕見下圖，該軌枕結構由2根主鋼梁和2根副鋼梁組成；在1個扣件內，主鋼梁與副鋼梁相平行；主副鋼梁由底部表面焊接的L型鋼和頂部表面焊接的矩型鋼連接。較傳統鋼軌枕，該軌枕縱橫向阻力大，抗彎剛度大，適用于齒軌鐵路。
4、阻力增強軌枕：
道床橫向阻力是無縫線路穩定性的重要影響因素，主要靠道砟顆粒滑移錯動、重新排列并與軌枕表面摩擦產生。軌枕底部、側部、端部均是提供橫向阻力的重要部件，通過優化底部、側部、端部外形可增加橫向阻力，框架型、摩擦型軌枕因此應運而生。井國慶設計了3種框架型軌枕、付豪設計了3種摩擦型軌枕，并對框架型軌枕和摩擦型軌枕進行了橫向阻力試驗。試驗結果表明：與普通條形軌枕相比，框架型軌枕很高可提高橫向阻力37.8%；摩擦型軌枕可增加橫向阻力10%～20%。

5、自動補砟軌枕：
軌道在未加載情況下，軌枕處于懸空狀態，稱為空吊板現象。日本為減少空吊板現象，研發出自動補砟軌枕。在軌下安裝“沉降補償裝置”，該裝置具有2個嵌套的盒子（即內盒、外盒）內盒的上表面與軌枕連接固定，外盒下部與道砟相接觸。內盒中充滿直徑2 mm的鋼球，當外盒下沉，在內、外盒之間形成空隙，鋼球進入空隙使得軌枕（外盒）與道砟保持接觸。

隨著鐵路的不斷發展，要求軌枕在滿足傳統功能的基礎上具有特殊功能，從而使得線路在復雜環境中的運行安穩，如防風沙軌枕可延緩風沙地區風沙沉積和道床板結；同時，軌枕結構設計可處理線路運行中常見的安穩性問題，如防飛砟軌枕可降低飛砟風險和幾率，Y字型鋼枕應用于齒軌鐵路，可提高齒軌鐵路縱橫向阻力等。隨著未來鐵路所面臨的安穩問題和環境問題更加復雜，材料技術和軌道研究更加深入，將會出現更多的特殊功能軌枕。結合運營環境，對軌枕結構、材料進行優化使其滿足所需功能，是未來軌枕設計的重要方向。

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