轨道承受着多变化的垂直、横向、纵向的
静荷载和
动荷载,荷载从
钢轨通过
轨枕和
道床传递到
路基。通过力学理论,分析研究在各种荷载条件下,轨道各组成部分所产生的应力和应变,而确定其承载能力和稳定性。
轨道力学分析轨道结构在机车车辆作用下的受力和变形,以及轨道结构病害对轨道破坏及列车运行的影响,为设计轨道结构、制定
轨道管理标准提供依据。
轨道由
道床、
轨枕、钢轨、联接零件、防爬设备及道岔组成。最初
钢轨为铸
铁轨,再发展为工字形钢轨,20世纪80年代,世界上多数
铁路采用的标准
轨距(见
铁路轨道几何形位)为1435毫米(4英尺8½英寸)。较此窄的称
窄轨铁路,较此宽的称宽轨铁路(见
铁路工程)。
道床直接铺在路基面上,
道床采用碎石、卵石、矿渣等材料。钢轨、
轨枕、道床是一些不同力学性质的材料,以不同的方式组合起来的。一般而言,轨道的底部为道床,是为轨道提供弹性及排水功能。铁轨也可以铺在混凝土筑成的基座上(在桥上就相当常见),甚至嵌在混凝土里。
道砟铺设于路基上,
轨枕下,用以藏护轨枕的对象。依铺设的位置可分上下两层,上层为顶层道渣,下层为底层道渣。
现代
轨道工程为了保障高速铁路运行安全,并且提高路基的强度,减少道渣的清筛维护,以混凝土地基取代道渣、枕木及路基,称之为“无渣轨道”。可以降低维修时间,维持良好的质量及行车安全。
钢轨是供列车车轮滚动行驶其上的铁路构建,主要功用如下:
铁路道钉的作用在于将
钢轨扣接在
轨枕上,并维持两轨间的固定
轨距,最常用的铁路道钉有普通道钉、钩道钉和螺旋道钉品种。
轨条连接零件在于维持接缝处的强度及劲度,使轨条具有均匀的弹性。一般以两块鱼尾版贴于钢轨两侧的腰部,而以附有
弹簧垫圈的螺栓旋紧。鱼尾版有60厘米和90厘米两种,使用60厘米版需旋以4螺栓,使用90厘米者需旋以6螺栓。
现代化轨道为彻底改善轨道连接零件的缺点,采取连续焊接的方式,以
连续焊接钢轨取代钢轨接头,借以减少轨道之维修工作,并可增加使用年限,此称为长焊钢轨。
用以支撑
钢轨外侧的腰部,以抵抗钢轨头部所受之侧向力,防止因钢轨倾斜而导致之道钉松动。
嵌入
轨枕扣住钢轨底部之上的金属夹或柄,除可抵抗车轮垂直滚压及侧向推力外,也可防止钢轨纵向爬行。
装设于钢轨底下,以其一侧顶住
轨枕(及垫钣),除用防止钢轨因车轮滚动所造成的纵向爬行,并可控制钢轨因温度升高而产生的延伸现象。
所有的高速铁路都是采用
标准轨距(1435mm)兴建的。(唯一的例外是俄罗斯和芬兰采用的1520毫米
宽轨高速铁路)。普通铁路一般笼统的把轨距分为三种
宽轨、
标准轨、
窄轨。中国早期的铁路大多由英国及比利时工程师承建加上当时的亲西方政策因此其轨距沿用英国标准,为标准轨所以中国大部分地区采用标准轨(1435mm),在云贵地区、河南省及东北林场有解放前和解放初期修建的窄轨铁路,也称米轨,因为轨距为一米,还有部分地方铁路和厂矿自营铁路也采用米轨,近年来已经在逐步改造了。