高速铁路无碴道岔讲义（第一部）.ppt

1、高速铁路无碴道岔维修技术,防撞墙,型轨道板,C型挡碴块,D型挡碴块,钢轨 轨道板 CA砂浆 底座板 两布一膜 桥面,京津城际无碴轨道,道岔区,过渡段,京津城际无碴道岔,做好道岔维修，要了解道岔结构特点，掌握部件性能，知道哪些件易损，哪里是薄弱处所，要重点检查哪些部位，控制哪些几何状态和线型；检查后如何分析病害产生原因，采取什么方法和手段进行修理，发现了那些规律和在道岔设计铺设中应如何改进，等等。下面围绕京津城际无碴道岔技术我和大家从下几个方面共同探讨。 一、道岔概述 二、高速道岔技术 三、我国客运专线道岔的设计与引进技术 四、高速道岔的铺设施工简介 五、京津城际高速道岔结构 六、京津城际高速道

2、岔的维修技术,1、道岔及其组成,道岔是机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道的线路设备，是铁路轨道的重要组成部分。 道岔是线路上的薄弱环节，是影响列车行车速度和安全的关键设备之一，在高速铁路中占有十分重要的特殊地位。 道岔是轨道技术的集成、是机电一体化设备。 道岔组成： 转辙器、辙叉、导曲线 、 岔枕、扣件 转换系统、监测系统、融雪设备,一、概述,转辙器部分 辙叉部分 导曲线部分 转辙机及连杆 锁闭系统 监测系统,基本轨 尖轨 岔枕 扣件 融雪装置 过渡段,心轨 翼轨 铰接岔枕,2、道岔的功用及特点 道岔作用是使机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道。 特点：道岔具有数量多、构造复杂、使用寿命

3、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。,股道连接与跨越设备,上越新干线联络线道岔,渡 线 道 岔,藏尖式,尖轨与基本轨的贴靠方式通常采用藏尖式，可保护尖轨尖端不被车轮扎伤，并使尖轨在动荷载作用下保持良好的竖向稳定性,在与尖轨密贴区段，基本轨轨头下腭作1：4或1：3的斜切，配合尖轨相应剖面构成藏尖式结构，以提高列车逆向运行的安全性及加强尖轨尖端附近断面。,轮载转移,顶宽50mm以上部分方能完全受力 顶宽20mm以下部分完全由基本轨受力 顶宽20mm50mm的部分，为车轮轮载转移的过渡段。,3、高速道岔分类,以道岔功能分类： 站线道岔：直向高速

4、、侧向低速，用于列车进站停车 渡线道岔：直向高速、侧向中速，用于列车换线运行 联络线道岔：直向高速、侧向高速，用于上下高速线,以道岔辙叉类型分类： 固定型辙叉 可动心轨辙叉 以道岔号数分类： 9、12、18、38、65等。 道岔号数N=ctg15（辙叉角） 侧向速度越高，道岔号数越大。 以道岔号数分类： 单开、交叉渡线、复式交分,三种基本形式,连接：单开道岔,交叉：交分道岔,交叉连接：交叉渡线,单开道岔构造,具有高速道岔业绩的国家有： 德国：无碴道岔技术先进，以BWG为代表 法国：拥有道岔世界速度纪录，以COGIFER为代表 日本：道岔技术自成体系，以铁道机器（株）公司为代表 英国：重载客货混

5、运，时速250km/h经验，以Balfoue Beatty为代表 中国：拥有200km/h提速道岔技术，以中铁山桥、宝桥为代表 奥地利：拥有200km/h固定辙叉先进技术，如锰钢辙叉焊接技术 前苏联：拥有200km/h固定辙叉先进技术，如爆炸硬化技术,二、高速道岔技术,1 、高速道岔的系统化设计 以系统论的观念来进行高速道岔的设计： 1）电务与工务是两个相互影响的一体化系统。 2）道岔为高精密的机械设备而不是简单粗糙的工程结构物。 3）岔枕影响着工务及电务系统正常工作状态的，与钢轨件同等重要，其制造误差标准应大幅度提高。 4）道岔监控系统及融雪设备是工务及电务系统能否正常工作的可靠保证，进行养

6、护维修的依据。 5）道岔应考虑与高速铁路轨道结构的整体性与一致性。无论多在号码的道岔，均要以高速的理念来进行设计。,2、 高速道岔应具有与区间线路相同的行车舒适性 在保证高速行车安全性的前提下，高速道岔设计应重视旅客列车在道岔中的舒适性，使之能尽量与区间线路相同，列车通过道岔时和区间运行感觉一样。 1）平面线型 除日本采用复合圆曲线设计38号道岔外，德国和法国都在高速道岔设计中采用了缓和曲线，与圆曲线相比，随着曲率半径增大降低了未被平衡的离心加速度及其增量，有利于提高旅行舒适度。 2）结构设计 法国从理论和试验上研究了轨底坡的量值以获得最优的等效锥度，旨在减缓列车蛇行运动与摇摆。此外法国还通过

7、优化尖轨降低值以提高列车运行平稳性。 德国研究在尖轨尖端附近将轨距扩大15mm的技术（FAKOP），一方面可以增加采用缓和曲线后尖轨的顶面宽度，另一方面可消除部分横向不平顺，减缓列车的蛇行运动。实践证明可使尖轨使用寿命提高一倍以上。德国为了降低岔区的轮轨动力作用对道床的破坏，采用了高弹性的硫化橡胶基板，可大大降低车体的竖向振动加速度。同时合理设置道岔前后过渡段长度和刚度，可保证道岔区各部位的轨道整体刚度一致，以减缓列车在道岔内的竖向振动。,3、 高速道岔应具有可靠的安全性 道岔是轨道结构中的薄弱环节，安全性相对较低，但高速铁路从未在高速道岔中发生一起脱轨事故，这与高速道岔设计中采用了多项安全保

8、证措施有关。 1）高速道岔的试验检算速度按设计速度增加10%，进行理论检算及试验考核，以保证道岔在设计速度（运营速度）时的绝对安全。 2）可靠的锁闭、密贴检查设备 除日本采用内锁闭系统外，德法两国均采用外锁闭系统，同时三国在尖轨及心轨牵引点间设置密贴检查器，进行尖轨与基本轨、心轨与翼轨的密贴状态检查。 3）合理的无缝道岔技术 日本在车站咽喉区两端设置伸缩调节器，而德法是在道岔结构通过心轨跟端结构加强、扣件扣压力保证、设置限位器（德国）等措施限制尖轨及心轨伸缩位移；转换系统的锁闭机构能在锁闭及解锁状态下允许尖轨及心轨有一定范围的自由伸缩。 4）可动部分等薄弱环节的强度保证 除日本38号道岔尖轨采

9、用焊接外，德法两国为了安全，长大尖轨均不焊接，防止因焊接质量而导致尖轨折断等潜在问题出现；尖轨制造过程中不允许发生扭曲，避免在尖轨中产生过大的残余应力。,4、 高速道岔应具有高平顺性及低维修工作量 无论从列车安全还是从降低养护维修工作量角度看，高平顺性一直是贯穿于高速道岔设计、制造、组装、运输、铺设、养护等各个环节中的最为重要的指导思想。 1）控制不足位移及可动件部分的线型 优化牵引点布置，减小尖轨及心轨长度，采用减摩装置等是消除不足位移的有效措施。 2）十分严格的制造与组装公差 3）道岔定期打磨及机械化铺设维修 为了在使用过程中也要随时保持高平顺性，在吊装、运输及铺设中均采用大型设备，预防其

10、产生变形；定期检测道岔的几何形位，定期对钢轨进行打磨。,5、完善的道岔动力学计算及试验 德法除在线型、轨距扩大技术等模拟方面采用了仿真软件外，在道岔结构设计、刚度设计和转换计算方面均采用了准静态轨道强度计算理论或有限元结构分析程序。部件性能和道岔整体动力性能都分别在室内和现场进行了大量的试验，道岔性能也是通过试验反馈和现场应用经验的不断完善、成熟起来的。,1、我国道岔发展 （1）75型道岔：钢轨组合式固定辙叉，刚性扣件，最高速度100km/h。 （2）92型道岔：高锰钢整铸式固定辙叉，弹性扣件，最高速度120km/h。 （3）提速道岔：可动心轨辙叉，最高速度160km/h。 （4）99定型道岔

11、：混凝土岔枕，高锰钢及合金钢组合式固定辙叉，最高速度120km/h。 （5）秦沈线道岔：最大号码38号，最高速度200km/h。 （6）提速型道岔：可动心轨辙叉，最高速度200km/h。 （7）客运专线道岔：可动心轨辙叉，最高速度250km/h，正在研制。 （8）高速道岔：最高速度350km/h，引进德国技术。,三、我国客运专线道岔与技术引进,2、我国道岔的差距 96年以前，道岔设计采用几何加经验，静力强度设计为主； 96年至今，我校发展了道岔动力学、无缝道岔、道岔转换设计、部件强度动力设计、道岔刚度设计理论，建立了时速200km/h设计理论体系。在国内处于领先地位。在提速道岔研制方面与国际先

12、进水平同步。 在高速道岔研究方面，存在着较大差距： （1）工电一体化存在较大差距 （2）轮轨关系及道岔动力学、轨道刚度匹配等研究尚有待深化 （3）精品道岔意识尚待树立 （4）提高道岔组装精度 （5）缺少道岔监控系统 （6）缺乏双肢弹性可弯、无碴道岔、桥上无缝道岔应用经验 （7）尚存在转换不足位移及无缝线路卡阻现象 （8）尚需大幅度提高道岔制造标准与工艺水平 （9）研究力量分散，缺乏道岔试验系统。,高速道岔的每个环节均需保证道岔的高精度要求。 理论研究 设计 关键结构室内试验与分析 试制 厂内组装 运输 现场试铺与安装 动测试验 维修保养,四、高速道岔的铺设与施工,德国道岔分块式运输,BWG公司

13、道岔专用铺架设备,道岔铺设施工验收标准 对轨道几何精度的要求 轨距： 1 mm 纵向高程： 1 mm 对于 10 m 距离内的点 方向： 1 mm 对于 10 m 距离内的点 目前BWG公司所要求的用于道岔钢轨扣件的钻孔在道岔板铺设后的精度 a.横向： 0.5 mm b.纵向： 2 mm 在锁定件附近 5 mm 在其他区域 c.承轨台的平整度： 0.5 mm 用于BWG公司道岔的钢轨扣件的最大调整量 a.横向： 9 mm b.竖向：+ 24 mm, - 4 mm 运营商将来用于运营的储备 对于钢轨扣件通常的德铁要求： a.横向： 4 mm 竖向：+ 20 mm 验收依据：客运专线无砟轨道铁路工

14、程施工质量验收暂行标准（铁建设200785号） 验收工具：道尺、塞尺等专用检查工具,道岔各部验收标准表,京津城际高速道岔是引进德国BWG公司的整体道床道岔技术。德国BWG公司是专业生产道岔的公司，其产品除本国使用外，还大量出口至西班牙、荷兰以及台湾。该公司每年可以生产2500组组装好的道岔，并拥有100多项专利。 德国高速铁路80年代中期研制的高速道岔线型采用复合圆曲线组合方式，有碴道床，随着使用经验的积累，以及研究、试验和道岔动力仿真分析的深入发展，当发现锁闭装置有问题后发展了滚轮的减磨措施，同时固定心轨跟端，零部件也不断更新，并发现采用小半径大半径的复合圆曲线方案尖轨磨耗严重。从1996年开始，逐步采用了缓圆缓的线型方案，并研究高弹性的橡胶垫板系统，其技术含量非常高。 BWG公司道岔的发展方向就是不断完善整体道床道岔的技术，