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BS EN 13146——铁路应用轨道扣件系统试验方法标准系列
Railway Applications — Track — Test Methods for Fastening Systems（BS EN 13146 系列）
🚆 BS EN 13146（批次编号 BS EN 13146） 是欧洲铁路轨道扣件系统试验方法的标准系列，由 CEN/TC 256 制定，BSI 采纳为英国国家标准。该系列以”铁路应用—轨道—扣件系统试验方法”为主题，通过统一的试验装置与加载程序，评价扣件系统在钢轨约束、扭转、冲击、重复加载、电气绝缘与环境作用下的性能，为轨道设计、扣件选型与运营维护提供定量依据。英国方面由 BSI 技术委员会 RAE/2（Railway Applications – Track，铁路应用—轨道）负责，ICS 分类号为 93.100（部分 45.080）。
💡 扣件是轨道”看不见的关键件”：它把钢轨固定在轨枕上，吸收冲击、提供绝缘并约束钢轨位移。BS EN 13146 系列用标准化的台架试验，把扣件的”抗滑、抗扭、抗疲劳、抗拔”能力量化成可验收的指标。
一、系列结构与适用范围 📌
BS EN 13146 系列由多个部分构成，每个部分对应一种（或一组）扣件性能的试验方法。标准适用于有砟与无砟轨道上使用的各类扣件系统，包括弹性扣件、刚性扣件以及承受钢轨纵向力的特殊扣件，其试验结果用于型式鉴定、质量验证与产品比较。系列主要部分包括：
- 第 1 部分（EN 13146-1）：纵向钢轨约束（纵向抗滑移阻力）的测定——考核钢轨在轨枕上发生纵向滑移的阻力。
- 第 2 部分（EN 13146-2）：扭转阻力（抗扭转）的测定——考核扣件抵抗钢轨绕垂直轴转动的能力。
- 第 3 部分（EN 13146-3）：冲击荷载衰减的测定——模拟车轮通过时对扣件系统的冲击作用。
- 第 4 部分（EN 13146-4）：重复荷载效应——考核扣件在循环荷载下的疲劳性能与性能保持。
- 第 5 部分（EN 13146-5）：电阻的测定——考核扣件系统的电气绝缘性能，对轨道电路信号系统尤为重要。
- 第 6 部分（EN 13146-6）：恶劣环境效应——如温度、湿度、盐雾等环境因素对扣件性能的影响。
- 第 7 部分（EN 13146-7）：扣压力（夹紧力）的测定——考核扣件施加在钢轨上的夹紧力。
- 第 8 部分（EN 13146-8）：服役条件下的性能——在接近实际运营条件下验证扣件行为。
- 第 9 部分（EN 13146-9）：刚度的测定——考核扣件系统的竖向刚度与动刚度特性。
- 第 10 部分（EN 13146-10）：抗拔（拉拔）阻力验算试验——2017 年发布，考核扣件锚固点在拉力作用下的可靠性。
⚠️ 系列各部分试验方法必须”按序配套”使用：例如重复荷载试验（第 4 部分）通常作为耐久性前提，在其后进行纵向约束、扭转等性能复测，以得到扣件在”服役后”的真实性能。单独一项试验结果不能完整代表扣件质量。
二、纵向钢轨约束与抗滑移试验（第 1 部分）🛤️
纵向钢轨约束是扣件最重要的功能之一：钢轨在温度变化与列车制动/牵引纵向力作用下会产生纵向位移趋势，扣件必须将其限制在规定范围内，否则将导致轨缝异常、爬行与线路几何失稳。第 1 部分规定了在试验台上对钢轨施加纵向荷载、测定”荷载-位移”曲线并确定抗滑移阻力（临界滑动荷载）的方法。
试验要点包括：钢轨与轨枕按标准工况组装、施加规定的扣压力、以规定速率施加纵向力、记录滑移起始点与最大阻力。试验结果通常表示为每根钢轨锚固点可承受的纵向力（kN），是确定”温度应力型无缝线路”允许温度跨度与爬行控制设计的重要输入。
三、扭转阻力与冲击衰减试验（第 2、3 部分）🔩
扭转阻力试验（第 2 部分）考核扣件抵抗钢轨绕其垂直轴线（或轨枕平面内）转动的能力。钢轨扭转主要由轮轨横向力与曲线通过时的不对称受力引起，若扣件扭转阻力不足，钢轨会发生”翻转趋势”，在扣压端部产生附加应力。试验中施加扭转力矩，测定发生转动的临界力矩。
冲击荷载衰减试验（第 3 部分）模拟车轮扁疤（踏面损伤）或轨道接头冲击，在扣件上施加规定脉冲荷载，测定力的传递与衰减特性。冲击衰减能力直接影响轨道结构损伤、道砟劣化与轮轨噪声，是弹性扣件设计的重要评价指标。
💡 弹性优良的扣件往往在冲击衰减上表现突出，但弹性的增加也可能降低扭转阻力与纵向约束。设计中需要在”弹性缓冲”与”约束刚度”之间取得平衡，这正是系列试验要共同回答的问题。
四、重复荷载、电阻与环境试验（第 4、5、6 部分）⚡
重复荷载试验（第 4 部分）在规定循环次数内反复施加竖向与纵向荷载，考核扣件在疲劳作用下的变形、力矩保持率与零部件损坏情况。它是型式试验的核心环节，模拟扣件的全寿命服役荷载谱。
电阻试验（第 5 部分）测定钢轨—轨枕—扣件系统之间的电气绝缘电阻。在采用轨道电路（信号）的线路上，扣件必须保证足够的绝缘阻抗，防止漏电导致信号错误；试验考核绝缘垫板、螺栓绝缘套管等在干湿条件下的电阻值。
恶劣环境试验（第 6 部分）将扣件置于规定的温度、湿度、盐雾或化学介质环境中，考核金属件锈蚀、橡胶/塑料件老化后性能的保持率，确保扣件在沿海、隧道、高寒等严酷环境中仍能可靠工作。
| 试验内容 | 对应部分 | 主要考核指标 | 工程意义 |
|---|---|---|---|
| 纵向钢轨约束 | 第 1 部分 | 抗滑移阻力 | 无缝线路爬行控制 |
| 扭转阻力 | 第 2 部分 | 临界抗扭力矩 | 钢轨翻转与侧向稳定 |
| 冲击衰减 | 第 3 部分 | 冲击力传递率 | 减振降噪、结构保护 |
| 重复荷载 | 第 4 部分 | 疲劳性能保持率 | 全寿命可靠性 |
| 绝缘电阻 | 第 5 部分 | 绝缘阻抗值 | 轨道电路信号安全 |
| 环境效应 | 第 6 部分 | 老化后性能保持 | 严酷环境适用性 |
五、夹紧力、刚度、服役性能与抗拔试验（第 7～10 部分）🛠️
夹紧力（扣压力）试验（第 7 部分）直接测定扣件施加于钢轨上的夹紧力，它是保证纵向约束与防止钢轨在垫板上滑动的基础。
刚度试验（第 9 部分）测定扣件的竖向静刚度与动刚度；橡胶垫板的刚度值决定了荷载分配、减振效果与轨道几何保持能力。
抗拔验算试验（第 10 部分，2017 年发布）通过证明荷载试验考核扣件锚固（如采用预埋套管、螺栓锚固的扣件）的抗拉拔能力，防止钢轨在意外抬升力下脱出锚固。
这些试验共同构成了扣件型式试验与批次验证的完整体系，其结果也常被用于缝隙连接扣件（如弹条扣件与螺栓扣件）的对比选型。
✅ 正确使用 BS EN 13146 的收益：制造商可凭完整试验报告获得型式批准；设计院可依据关键指标（抗滑阻力、动刚度、绝缘电阻）选择扣件；运营方按重复荷载与环境试验结果制定检修更换周期。
六、试验实施与报告要点 📋
- 试样组装：扣件应按制造厂规定扭矩/预紧力安装，轨枕（或模拟轨枕）与钢轨应符合试验标准要求。
- 环境条件：按规定温度湿度进行，环境敏感项目（如绝缘电阻）须注明试验条件。
- 数据记录：完整记录荷载-位移曲线、力矩-转角曲线、循环次数与失效模式。
- 报告要求：试验报告应注明试样、试验条件、结果数值与判定结论，并附照片/曲线以便审核。
七、常见问题解答 ❓
❓ 问：BS EN 13146 与扣件产品标准（如 BS EN 13481）有什么关系？
答：BS EN 13481 是扣件系统的产品规范，规定了性能等级与要求值；BS EN 13146 提供验证这些要求所采用的试验方法。二者配套使用：产品标准引用本系列方法进行型式试验。
答：BS EN 13481 是扣件系统的产品规范，规定了性能等级与要求值；BS EN 13146 提供验证这些要求所采用的试验方法。二者配套使用：产品标准引用本系列方法进行型式试验。
❓ 问：为什么一个扣件要做那么多项试验？
答：因为扣件同时承担约束、减振、绝缘、锚固等多重功能，任何一项短板都可能引发爬行、翻转、信号故障或疲劳破坏。系列试验就是为了全面覆盖这些功能风险。
答：因为扣件同时承担约束、减振、绝缘、锚固等多重功能，任何一项短板都可能引发爬行、翻转、信号故障或疲劳破坏。系列试验就是为了全面覆盖这些功能风险。
❓ 问：绝缘电阻试验为什么重要？
答：在采用轨道电路的线路上，扣件绝缘电阻过低会导致信号电流泄漏、区段占用误判，直接危及行车安全。因此信号区段的扣件必须通过第 5 部分的绝缘要求。
答：在采用轨道电路的线路上，扣件绝缘电阻过低会导致信号电流泄漏、区段占用误判，直接危及行车安全。因此信号区段的扣件必须通过第 5 部分的绝缘要求。
❓ 问：重复荷载试验多少个循环？
答：循环次数按产品规范与线路等级确定（通常为数十万至数百万次量级）。次数、荷载幅值与合格判据应查阅对应的产品标准条款，不同等级扣件要求不同。
答：循环次数按产品规范与线路等级确定（通常为数十万至数百万次量级）。次数、荷载幅值与合格判据应查阅对应的产品标准条款，不同等级扣件要求不同。
🔍 问：试验结果可以直接用于实际线路吗？
答：试验台架结果反映扣件在标准化条件下的性能，可作为设计与选型依据，但实际线路还需考虑道床支承状态、钢轨弯矩、温度与养护条件，通常需要结合仿真与现场验证。
答：试验台架结果反映扣件在标准化条件下的性能，可作为设计与选型依据，但实际线路还需考虑道床支承状态、钢轨弯矩、温度与养护条件，通常需要结合仿真与现场验证。
