轨枕作为轨道结构的重要组成部分，位于钢轨和道床之间，主要功能为：承受来自钢轨的各向压力并均匀分布于道床，保持轨道几何形位，抵抗纵横向位移。传统的轨枕因材料不同可分为木枕、钢枕和预应力钢筋混凝土轨枕。其中木枕很早开始使用，全..已铺设超过25亿根。木枕具有弹性高、易于加工、使用方便，但易腐蚀、难以保持轨道几何形位等特点。钢枕出现于19世纪80年代，质量轻、寿命长，但绝缘性差、振动噪声大。1943年第1根钢筋预应力混凝土轨枕开始使用，因纵横向阻力大、使用寿命长而得到推广，但具有质量大、弹性差等缺点。为了增强轨枕的使用寿命，降低轨枕生产支出，减少轨枕生产过程中的环境污染，逐渐开始研究复合轨枕。
科研人员已通过优化轨枕材料使其不断满足铁路发展过程中对轨枕传统功能的需求。为使得线路运营安稳，减少养护维修费用，对轨枕提出了特殊功能需求。结合国内外研究现状，对各种特殊功能轨枕进行介绍。

1、防风沙轨枕：
该轨枕主要利用文丘里效应，通过增加承轨部位距离道床表面高度，使钢轨与承轨台组合而成的过流断面面积增大，有利于风沙通过间隙流动，..风沙沉积；同时，钢轨抬高，即使出现风沙沉积，掩埋钢轨的速率也得到降低；承轨台两端为圆台形，可减少风阻系数、道床积沙量，不影响捣固维修。在此轨枕基础上开发出防风沙轨道板，但当风向与轨道结构非正交时，文丘里效应减弱。南非于1989年开发出T型轨道结构，2008年应用于比亚沙漠和沙特阿拉伯。该系统安装和维修费用低，无道床脏污问题。

2、防飞砟轨枕：
在高速列车运行过程中，道砟在列车风荷载和道床振动共同作用下会离开道床，击打转向架、车体，导致两者损伤。同时，遗留在钢轨表面的道砟会在列车荷载作用下引起钢轨损伤。飞砟主要受列车车速、道砟粒径、密度、级配、轨枕的形状和布置影响。需要指出的是，在严寒地区，速度较低的列车因冰雪原因出现飞砟现象。目前，国内外针对飞砟采用的主要措施包括：优化道床断面、聚氨酯固化道床、优化道砟级配等。
通过对轨枕结构优化也能达到飞砟的效果。西班牙铁路管理局通过流体力学原理，研制出空气动力学轨枕。该轨枕顶部与侧面缓和过渡，无棱角，轨枕中部圆润凸起，道砟不易遗留在轨枕表面；轨枕与道床平顺过渡，减少台阶空腔绕流效应，降低风压分布30%以上。宽轨枕通过减少轨枕间距也可降低飞砟概率。

3、Y字型钢轨：
齿轨铁路是一种爬坡铁路，与普通铁路不同的是，在轨道中部铺设与钢轨平行的齿条，同时在列车下部安装与齿条相匹配的齿轮。该结构可克服黏着力不足的问题，增强爬坡能力，减少展线长度。

齿轨铁路轨道由齿条、钢轨、轨枕、道床、道岔、联结部件等组成，多应用于困难复杂的山地铁路。因此要求轨道结构在满足强度、刚度、稳定性的基础上，还要构造简单，维修工作量少。在列车运行过程中，齿条将纵向力传递到轨枕中部，然而普通预应力混凝土轨枕中部为薄弱环节，不适用于齿轨铁路。钢枕凭借轻质、便于运输、寿命长、有良好耐久性等特点，可应用于齿轨铁路。除常见的普通钢枕外，可采用其他形式钢枕。Y字型钢枕见下图，该轨枕结构由2根主钢梁和2根副钢梁组成；在1个扣件内，主钢梁与副钢梁相平行；主副钢梁由底部表面焊接的L型钢和顶部表面焊接的矩型钢连接。较传统钢轨枕，该轨枕纵横向阻力大，抗弯刚度大，适用于齿轨铁路。
4、阻力增强轨枕：
道床横向阻力是无缝线路稳定性的重要影响因素，主要靠道砟颗粒滑移错动、重新排列并与轨枕表面摩擦产生。轨枕底部、侧部、端部均是提供横向阻力的重要部件，通过优化底部、侧部、端部外形可增加横向阻力，框架型、摩擦型轨枕因此应运而生。井国庆设计了3种框架型轨枕、付豪设计了3种摩擦型轨枕，并对框架型轨枕和摩擦型轨枕进行了横向阻力试验。试验结果表明：与普通条形轨枕相比，框架型轨枕很高可提高横向阻力37.8%；摩擦型轨枕可增加横向阻力10%～20%。

5、自动补砟轨枕：
轨道在未加载情况下，轨枕处于悬空状态，称为空吊板现象。日本为减少空吊板现象，研发出自动补砟轨枕。在轨下安装“沉降补偿装置”，该装置具有2个嵌套的盒子（即内盒、外盒）内盒的上表面与轨枕连接固定，外盒下部与道砟相接触。内盒中充满直径2 mm的钢球，当外盒下沉，在内、外盒之间形成空隙，钢球进入空隙使得轨枕（外盒）与道砟保持接触。

随着铁路的不断发展，要求轨枕在满足传统功能的基础上具有特殊功能，从而使得线路在复杂环境中的运行安稳，如防风沙轨枕可延缓风沙地区风沙沉积和道床板结；同时，轨枕结构设计可处理线路运行中常见的安稳性问题，如防飞砟轨枕可降低飞砟风险和几率，Y字型钢枕应用于齿轨铁路，可提高齿轨铁路纵横向阻力等。随着未来铁路所面临的安稳问题和环境问题更加复杂，材料技术和轨道研究更加深入，将会出现更多的特殊功能轨枕。结合运营环境，对轨枕结构、材料进行优化使其满足所需功能，是未来轨枕设计的重要方向。

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