文档道岔论文

兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）第6页共24页1道岔的定义和基本形式1.1道岔的基本概念道岔是机车车辆从一条线路转向另一条线路的轨道连接设备道岔具有数量多、构造复杂、使用寿命短、限制列车速度、行车安全性低、养护维修投入大等特点，与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。它的基本形式有三种：即线路的连接、交叉、连接与交叉的组合。常用的线路连接有各种类型的单式道岔和复式道岔；交叉有直交叉和菱形交叉；连接与交叉的组合有交分道岔和交叉渡线等。道岔是个大家族，最常见的是普通单开道岔。它由转辙器、连接部分、辙叉及护轨三个单元组成。转辙器包括基本轨、尖轨和转辙机械。当机车车辆要从A股道转入B股道时，操纵转辙机械使尖轨移动位置，尖轨1密贴基本轨1，尖轨2脱离基本轨2，这样就开通了B股道，关闭了A股道，机车车辆进入连接部分沿着导曲线轨过渡到辙叉和护轨单元。这个单元包括固定辙叉心、翼轨及护轨，作用是保护车轮安全通过两股轨线的交叉之处。大家可能已经发现，车轮在通过辙叉时，从两根翼轨的最窄处到辙叉心的最尖端之间有一段空隙，这就是道岔的有害空间。车轮通过此处时，有可能因走错辙叉槽而引起脱轨。设置护轨的目的也就在此，它要强制引导车轮的运行方向。尽管如此，这个有害空间存在限制了列车通过道岔的速度，对开行高速列车十分不利。解决道岔有害空间的根本之道，当然是消灭有害空间。既然普通道岔做不到，就必须研制特殊道岔——活动心轨道岔。活动心轨最主要的特点是辙叉心轨可以板动。当我们要开通某一方向股道时，活动心轨的辙叉心轨就与开通方向一致的翼轨密贴，与另一翼轨分开，这样一来，普通道岔的有害空间就不存在了。实践证明，消灭了道岔有害空间，行车更加平稳，过岔速度限制较小，因而特别适合运量大，需要开行高速列车的线路使用。1.2道岔的种类道岔分为：单开道岔(singleturnout)，就有(equilateralturnout)、三开道岔(three-wayturnout)以及多开道岔（复式交分道岔）等。双开道岔为Y形，即与道岔相衔接的两股道向两侧分岔。三开道岔如同Ψ形，同时衔接三股道，由两组转辙机械操纵两套尖轨。复式交分道岔像X形，实际上相当于四组单开道岔和一副菱形交叉的组合。除此而外，还有一种交叉设备，通常使用的叫做菱形交叉。它由两组锐角辙叉和两组钝角辙叉组成，但没有转辙器，所以股道之间不能转线。如果将复式交分道岔的X形的上面两点和下面两点分别连接起来，就是交叉渡线。它不仅能开通较多的方向，而且占地不多，所以经常在车站采用。1.2.1单开道岔单开道岔构成转辙器部分:基本轨，尖轨，转折机械辙叉及护轨部分：辙叉芯，翼轨及护轨的中心线，列车通过时无直向及侧向之分。尖轨长度相同时，尖轨作用边和主线方向所形成的交角约为单开道岔之半；导曲线半径相等时，对称道岔的长度要比单开道岔短，其他条件相同时，导曲线半径约为单开道岔的两倍；在曲线半径和长度保持不变时，克采用比单开道岔更小号数的辙叉。因此在道岔长度固定的条件下，使用对称道岔可获得较大的导曲线半径，能提高过岔速度；在保持相同的过岔速度条件下，对称道岔能缩短道岔长度。对称道岔的这些特点使得它在驼峰下，三角线上获得应用，并被使用于工业铁路和城市轻轨线上。如（图1-3，图1-4）图1-3图

图1-41.对称道岔的结构特点：（1）左右导曲线皆为侧线，并且半径相同，无直线,侧线之分;（2）整个道岔对称于辙叉角的中心线。（3）导曲线半径较同号单开道岔导曲线半径大一倍，侧线方向与主线方向转角为同号单开道岔的一半。2.运用特点：(1)两侧线以较小角度偏离主线方向，加大导曲线半径;(2)缩短线路连接长度。线间距及有效长相同，道岔长度缩短：侧向过道岔速度可选用较小号码的对称道岔。对称道岔与单开道岔相比具有哪些特点：曲线轨L全R0aV侧单开2长小大低对称4短大小高1.2.3三开道岔三开道岔，又称复合式异侧对称道岔，是复合式道岔中较常见的一种形式，它相当于两组异侧顺接的单开道岔，但其长度却远比两组单开道岔的长度之和为短。因此，常用于铁路渡桥头引线，驼峰编组场以及地形狭窄又有特殊需要的地段，三开道岔有一组转辙器一组中间辙叉和两组同号数的后端辙叉所组成。该道岔构造比较复杂，维修较困难，运行条件较差，非十分困难时，不轻易使用。1.结构特点：（1）为两个道岔合成，共有三个辙叉；（2）可开通三个方向。2.运用特点：（1）缩短用地；（2）尖轨寿命短。（3）两普通辙叉部分不能设置护轨，并且存在有害空间，车辆沿主线方向运行速度低。1.2.4交分道岔交分道岔有单式、复式之分。复式交分道岔相当于两组对向铺设的单开道岔，实现不平行股道的交叉，但具有道岔长度短，开通进路多及两个主要行车方向均为直线等优点，因而能节约用地，提高调车能力并改善列车条件。交分道岔有菱形交叉、转辙器和连接曲线等部分组成。菱形交叉一般是直线与直线的交叉，由两副锐角辙叉、两副钝角辙叉和连接钢轨组成。1.结构特点：（1）两单开道岔合成； （2）产生4个辙叉。（3）产生2个尖轨受两个转辙机控制；（4）可开通4个方向。2．运用特点：（1）缩短了线路的连接长度；（2）两钝角辙叉处存在无护轨的有害空间。（3）两车轮同时进入有害空间有脱轨的可能，辙叉越大，有害空间越长。复式交分道岔 单式交分道岔3.渡线交叉渡线有4组类型和号数相同的单开道岔和一组菱形交叉，以及连接钢轨组成，用于平行股道之间的连接，仅在个别特殊场合下使用。单渡线双渡线1.3道岔实物图单开道岔对称道岔三开道岔交叉道岔2道岔结构2.1转辙器2.1.1基本轨基本轨是用一根12.5m或25m标准断面的普通钢轨制成，主股为直线，侧股按转辙器各部分的轨距在工厂事先弯折成规定的折线或采用曲线型。通常，道岔中不设轨底坡，为改善钢轨的受力条件，提速道岔中基本轨设有1:40轨底坡。基本轨除承受车轮的垂直压力外，还与尖轨共同承受车轮的横向水平力。为防止基本轨的横向移动，可在其外侧设置轨撑。为了增加钢轨表面硬度，提高耐磨性并保持与尖轨良好的密贴状态，基本轨头顶面一般还进行淬火处理。正线上的道岔，其轨型应与正线轨型一致。站线上的道岔，其轨型不应低于各该线路的轨型，当其高于该线路轨型时，则应在道岔前后各铺设长度不小于6.25M与道岔同类型的钢轨或异型轨，在困难条件下不应小于4.5M，并不应连续插入两根及以上短轨。跨区间无缝线路上的道岔应采用无缝的单开道岔。2.1.2尖轨尖轨是转辙器中的重要部件，依靠尖轨的扳动，将列车引入正线或侧线方向。尖轨在平面上可分为直线型和曲线型。我国铁路的大部分12号及12号以下的道岔，均采用直线型尖轨。直线型尖轨制造简单，便于更换，尖轨前端的刨切较少，横向刚度大，尖轨的摆度和跟端轮缘槽较小，可用于左开或右开，但这种尖轨的转辙角较大，列车对尖轨的冲击力大，尖轨尖端易于磨耗和损伤。我国新设计的12、18号道岔直向尖轨为直线型，侧向尖轨为曲线型。这种尖轨冲击角较小，导曲线半径大，列车进出侧线比较平稳，有利于机车车辆的高速通过。尖轨可用普通断面钢轨或特种断面钢轨制成。用普通断面钢轨制成的尖轨，一般在尖轨前端加补强板以增加其横向刚度。用特种断面钢轨制成的尖轨，其断面粗壮、整体性强、刚度大，稳定性比普通断面钢轨好。与基本轨高度相同的称为高型特种断面，较矮者称为矮型特种断面，如图所示（图2-1）。特种断面尖轨还有对称与不对称、设轨顶坡和不设轨顶坡之分。为便于在跟端与连接部分联结，特种断面尖轨跟部要加工成普通钢轨断面。我国已广泛推广使用矮型特种断面钢轨(简称AT轨)，取消了普通钢轨尖轨6mm抬高量，减小了列车过岔时的垂直不平顺，有利于提高过岔速度，同时可采用高滑床台扣住基本轨轨底，增加基本轨的稳定性和道岔整体性。尖轨的长度随道岔号数和尖轨的型式不同而异。在我国铁路上，9号道岔的尖轨长度为6.25m，12号道岔直线型尖轨长度为7.7m，曲线型尖轨长度为11.3～11.5m，18号道岔的尖轨长度为12.5m。为使转辙器正确引导列车的行驶方向，尖轨尖端必须细薄，且与基本轨紧密贴合。从尖轨尖端开始，尖轨断面逐渐加宽，其非作用边一侧与基本轨作用边一侧应紧密贴合，保证直向尖轨作用边为一直线，侧向尖轨作用边与导曲线作用边为一圆曲线。图2-1尖轨分类尖轨按平面形状分为：直线尖轨和曲线尖轨两种。（如下图2-2）冲击角β越大，列车侧向过岔速度越低。图2-2按断面形状特征分为普通断面尖轨、高型断面尖轨、矮型断面尖轨(图2-3)。普通断面尖轨尖端轨头两侧及轨底内侧（靠基本轨侧）进行刨切，轨底为刨切部分，放在高基本轨地面6mm的垫板平台上。尖轨单薄，外形尖锐，耐冲击力差。高型断面尖轨用与基本轨同类型等高的特种断面钢轨制作尖轨，竖向和横向的刚度都很大，宜铺设在列车运行速度较高，轴重较大的线路上。矮型断面尖轨用比基本轨同类型较低的特种断面钢轨制作的尖轨，配合较高的滑床平台使用。尖轨断面高度较小，稳定性好，竖向和横向刚度都较高型特种断面坚固小。图2-3按轨与基本轨的贴靠方式通常有两种：贴尖式与藏尖式。贴尖式尖轨（图2-4）藏尖式尖轨（图2-5）单位mm1—基本轨2—尖轨3—滑床板4—轨撑5—岔枕2.1.3跟端结构（活接头）尖轨与导曲线钢轨连接的一端称尖轨跟端。尖轨的跟部结构必须保证尖轨能根据不同的转辙要求，在平面上左右摆动，又要坚固稳定，制造简单，维修方便。我国的道岔主要采用间隔铁鱼尾板式和弹性可弯式跟端结构。间隔铁鱼尾板式结构主要由间隔铁、跟端夹板及联结螺栓等组成。1—基本轨2—尖轨3—间隔铁图2-64—夹板5—套管6—轨撑在跨区间无缝线路中，为限制尖轨尖端的伸缩位移，在尖轨跟部的基本轨和尖轨轨腰上可安装图2-7所示的限位器结构，将过大的温度力传递给外侧基本轨。图2-7 2.1.4转辙机械最常用的道岔转换设备的种类有机械式和电动式。若按操纵方式分类，则有集中式和非集中式两类。机械式转换设备可为集中式或非集中式，电动式转换设备则为集中式。道岔转换设备必须具备转换(改变道岔开向)、锁闭(锁闭道岔，在转撤杆中心处尖轨与基本轨之间不允许有4mm以上的间隙)和显示(显示道岔的正位或反位)等三种功能。转辙器上的零、配件

(1)滑床板

在整个尖轨长度范围内的岔枕面上，有承托尖轨和基本轨的滑床板。滑床板有分开式和不分开式两类。不分开式用道钉将轨撑、滑床板直接与岔枕联结；分开式是轨撑由垂直螺栓先与滑床板联结，再用道钉或螺纹道钉将垫板与岔枕联结。尖轨放置于滑床板上，与滑床板间无扣件联结。

(2)轨撑

轨撑可以防止基本轨倾覆、扭转和纵横向移动，安装在基本轨的外侧。它用螺栓与基本轨相连，并用两个螺栓与滑床板连结。轨撑有双墙式和单墙式之分。提速道岔中由于扣件扣压力足够大，未设轨撑。

(3)顶铁

尖轨刨切部位紧贴基本轨，而在其它部位则依靠安装在尖轨外侧腹部的顶铁，将尖轨承受的横向水平力传递给基本轨，以防止尖轨受力时弯曲，并保持尖轨与基本轨的正确位置。（4）各种特殊形式的垫板如铺设在尖轨之前的辙前垫板和之后的辙后垫板；铺设在尖轨尖端和尖轨根端的通长垫板；为保持导曲线的正确位置而设置的支距垫板等。（5）道岔拉杆和连接杆道岔拉杆连接两根尖轨，并与转辙设备相连，以实现尖轨的摆动，故又称为转撤杆。连接杆为连接两根尖轨的杆件，其作用是加强尖轨间的联系，提高尖轨的稳定性。（6）转辙机械一、转辙机的作用1、转换道岔的位置，根据需要转换至定位或反位。2、道岔转换到所需的位置并密贴后，实现锁闭，防止外力转换道岔。3、正确反映道岔的实际位置，道岔尖轨密贴于基本轨后，给出相应的表示。4、道岔被挤或因故处于“四开”位置时，及时给出报警和表示。二、对转辙机的基本要求1、足够的拉力，以带动尖轨作直线往返运动；当尖轨受阻不能运动到底时，应随时通过操纵使尖轨回复原位。2、作为锁闭装置，当尖轨与基本轨不密贴时，不应进行锁闭，一旦锁闭，应保证道岔不因列车通过的震动而错误解锁。3、作为监督装置，应正确反映道岔的状态。4、道岔被挤后，在未修复之前不应再使道岔转换。三、转辙机的分类1、按动作能源和传动方式：电动ZD、电动液压ZY、电空转辙机ZR2、动作速度：普通动作：3.8s以上，大多数属于此类快动：0.8s以下，驼峰调车场3、按锁闭道岔的方式：内锁闭：依靠转辙机内部的锁闭装置锁闭道岔的尖轨，是间接锁闭方式外锁闭：依靠外锁闭装置直接将基本轨与尖轨密贴，将斥离轨锁于固定位置。直接锁闭方式。锁闭可靠，列车对转辙机几乎无冲击。4、按是否可挤，可分为可挤型和不可挤型转辙机:可挤型：设有道岔保护（挤切或挤脱）装置，道岔被挤时，动作杆解锁，保护整机。不可挤型：道岔被挤时，挤坏动作杆与整机的连接结构，应整机更换。四、转辙机的设置（一）未提速区段1、未提速之前，每一组道岔岔尖处均设一台转辙机，称谓单机牵引。2、12号AT道岔，尖轨加长且有弹性，需两台转辙机3、可动心轨道岔心轨需单独设置一台转辙机(二)提速区段（采用S700K及钩式外锁闭）1、提速18号道岔，需5台（3+2），30号需9台（6+3）实现牵引。两台以上的称谓多机牵引。2、提速12号道岔，2+2或2图2-81基本轨；2尖轨；3跟部结构；4辙前垫板；5--通长垫板6辙后顺坡垫板；7拉杆；8—连接杆；9顶铁；10轨撑； 转辙器（图2-9）2.2辙叉与护轨辙叉（图2-11）是使车轮由一股钢轨越过另一股钢轨的设备。辙叉由叉心、翼轨和联结零件组成。按平面型式分，辙叉有直线辙叉和曲线辙叉两类；按构造类型分，有固定辙叉和活动辙叉两类。单开道岔上，以直线式固定辙叉最为常用（图2-10）。固定辙叉活动辙叉图2-10（1）钢轨组合式辙叉:翼轨、心轨都是用普通钢轨经过弯折、刨切加工与连接零件拼装组合而成，各种组成部分联系性差，零件多，不易维护。（2）高锰钢整铸式辙叉：辙叉主要材料用含锰量为11%-14%和含碳量为1.0%-1.4%的高锰合金钢，把翼轨和心轨铸成一个整体。具有使用寿命长，零件少，结构坚固，能经常保持轮缘槽及控制尺寸的准确，提高行车的平稳和安全性。（3）可动心轨辙叉：利用心轨可以摆动并与翼轨紧密贴靠，来消灭“有害空间”，这种辙叉直股可以不设护轨，心轨贴靠翼轨使轨线连续不断，避免了车轮对翼轨和心轨的冲击，大大提高了列车直向过岔速度。活动心轨最主要的特点是辙叉心轨可以板动。当我们要开通某一方向股道时，活动心轨的辙叉心轨就与开通方向一致的翼轨密贴，与另一翼轨分开，这样一来，普通道岔的有害空间就不存在了。实践证明，消灭了道岔有害空间，行车更加平稳，过岔速度限制较小，因而特别适合运量大，需要开行高速列车的线路使用。（4）曲线辙叉：一股轨线保持直线（直向），另一股轨线为曲线或两股轨线皆为曲线，可以缩短道岔长度或加大导曲线半径，以提高道岔过岔速度，缺点是制造工艺负责，不能左右侧互换使用。图2-11护轨（图2-12）设于固定辙叉的两侧，用于引导车轮轮缘，使之进入适当的轮缘槽，防止与叉心碰撞。目前我国道岔的护轨类型主要有钢轨间隔铁型、H型和槽型三种。护轨的防护范围，应包括辙叉咽喉至叉心顶宽50mm的一段长度，并要求有适当的余裕。辙叉护轨由中间平直段、两端缓冲段和开口段组成，如图所示。护轨平直段是实际起着防护作用的部分，缓冲段及开口段起着将车轮平顺地引入护轨平直段的作用。缓冲段的冲击角应与列车允许的通过速度相配合。图2-122.3连接部分连接部分是转辙器和辙叉之间的连接线路，包括直股连接线和曲股连接线(亦称为导曲线)。直股连接线与区间线路构造基本相同。导曲线的平面形式可以是圆曲线、缓和曲线或变曲率曲线。我国目前铁路上铺设的道岔导曲线均为圆曲线，当转辙器尖轨或辙叉为曲线型时，尖轨或辙叉本身就是导曲线的一部分，确定导曲线平面形式时应将尖轨或辙叉平面一并考虑。圆曲线两端不设缓和曲线。导曲线由于长度及限界的限制，一般不设超高和轨底坡。连接部分一般配置8根钢轨，直股连接线4根，曲股连接线4根。（图2-13）图2-132.4岔枕在我国铁路上，岔枕以使用木枕为主，近年来还设计和试铺了混凝土岔枕及钢岔枕。木岔枕断面和普通木枕基本相同，长度分为12级，其中最短的为2.60m，最长的为4.80m，级差为0.20m，采用螺纹道钉与垫板联结。钢筋混凝土岔枕最长者为4.90m，级差为0.10m。混凝土岔枕与Ⅲ型混凝土枕具有相当的有效支承面积，采用无挡肩形式，岔枕顶面平直，岔枕中还预埋有塑料套管，依靠扣件摩擦及旋入套管中的道钉承受横向荷载，按7mm配筋。为了不让转换设备占用枕木空间，适应大型养路机械设备的需要，提速道岔中还设计并采用了钢岔枕。钢岔枕内腔应满足电务转换设备的安装要求，同时考虑允许尖轨或心轨±15mm的伸缩量。钢岔枕外宽要控制，以保证与相邻岔枕间形成足够的捣固空间钢岔枕自身还应有足够的刚度，在轮载作用下尽可能减小挠度，保证为上部构件及转换设备提供良好的支承条件。钢岔枕与垫板、外锁闭设备间设有绝缘部件。钢岔枕底部焊有不规则条块，增大与道床间的摩擦系数。为了不让转换设备占用枕木空间，适应大型养路机械设备的需要，提速道岔中还设计并采用了钢岔枕。钢岔枕内腔应满足电务转换设备的安装要求，同时考虑允许尖轨或心轨±15mm的伸缩量。钢岔枕外宽要控制，以保证与相邻岔枕间形成足够的捣固空间。钢岔枕自身还应有足够的刚度，在轮载作用下尽可能减小挠度，保证为上部构件及转换设备提供良好的支承条件。钢岔枕与垫板、外锁闭设备间设有绝缘部件。钢岔枕底部焊有不规则条块，增大与道床间的摩擦系数。为使道岔的轨下基础具有均匀的刚性，岔枕的间距应尽可能保持一致。转辙器和辙叉范围内的岔枕间距，通常采用(1～0.9)倍区间线路的枕木间距。设置转辙杆的一孔，其间距应适当增大。道岔钢轨接头处的岔枕间距应与区间线路同类型钢轨接头处轨枕间距保持一致，并使轨缝位于间距的中心。铺设在单开道岔转辙器及连接部分的岔枕，均应与道岔的直股方向垂直。辙叉部分的岔枕，应与辙叉角的角平分线垂直，从辙叉趾前第二根岔枕开始，逐渐由垂直角平分线方向转到垂直于直股的方向。3道岔辙叉号码的选用3.1道岔号数的规定道岔的辙叉号码可以用道岔辙叉角的余切（即辙叉的跟端长和跟端支距的比值）来确定。辙叉号码N越大，辙叉角a越小，导曲线半径R越大，侧向过岔允许速度越高。但N越大，则道岔全长L越大，占地长度也越长，工程费用相应增加。18号、24号辙叉转角分别为9号。12号辙叉的一半。故18号、24号道岔辙叉转角的余切值大于18、24。在直角△ABC中在直角△ACD中又△ACD与△ADE全等，所以CD=DE，而DE<BD，故3.3道岔号数的选用道岔号数选用：（1）道岔直向、侧向容许通过的速度P11；（2）提高侧向过岔速度的措施；⑴采用大号码道岔（18、24），以增大导曲线半径；⑵采用对称道岔。道岔号数相同时，对称道岔导曲线半径较原单开道岔半径可增加一倍左右，可提高速度约为30%-40%；⑶采用可动心辙叉；（3）道岔号数选择规