對(duì)提高列車過岔速度的思考

1、 對(duì)提高列車過岔速度的思考 1. 概述本文將主要講述部分影響道岔直向速度的因素及相應(yīng)的解決方法并介紹我國(guó)高速道岔的一些特點(diǎn)。結(jié)合課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容，本小組查找了大量的資料文獻(xiàn)，下面是所查找的資料。1.1 道岔的概念道岔是鐵路線上決定列車行車速度和安全最關(guān)鍵的設(shè)備之一。 道岔除了要保證車輪導(dǎo)向及輪緣順利通過之外， 還需要滿足與鐵道車輛相互作用的可靠性、穩(wěn)定性、舒適性、較長(zhǎng)的使用壽命以及較低的養(yǎng)護(hù)維修工作量。 但道岔區(qū)間內(nèi)的沖擊振動(dòng)遠(yuǎn)大與一般正線， 這些激烈沖擊振動(dòng)不僅是引起列車部件疲勞傷損的主要因素， 且還造成了尖軌和心軌嚴(yán)重磨損、岔枕裂縫、墊板開裂等多種道岔病害。1.2 過岔速度過岔速度主要有側(cè)向

2、過岔速度及直向過岔速度制約列車速度。下面分別簡(jiǎn)要說明其兩者的制約條件。對(duì)一組單開道岔來說，側(cè)向過岔速度受轉(zhuǎn)轍器、導(dǎo)曲線、轍叉和護(hù)軌以及道岔后連接線路四個(gè)部分的通過速度來制約。其中每一部分的允許通過速度都影響整個(gè)道岔的通過速度。其中轍叉部分按目前的結(jié)構(gòu)形式、強(qiáng)度條件和平面設(shè)計(jì)來看，其側(cè)向過岔允許速度?？筛哂谵D(zhuǎn)轍器和導(dǎo)曲線的允許速度，道岔后的連接線路按規(guī)定其允許通過速度可高于道岔導(dǎo)曲線的允許通過速度。影響側(cè)向過岔速度的主要因素有：導(dǎo)曲線不設(shè)超高和緩和曲線以及導(dǎo)曲線半徑小，列車未被平衡的離心加速度較大等。一般用下列三個(gè)參數(shù)表達(dá)列車運(yùn)行在道岔側(cè)線上所產(chǎn)生的橫向力的不利影響：動(dòng)能損失、未被平衡的離心加速

3、度、未被平衡的離心加速度增量。而提高側(cè)向過岔速度的途徑有：采用大號(hào)碼道岔，增大導(dǎo)曲線半徑、采用對(duì)稱道岔、在道岔號(hào)數(shù)固定的條件下，改進(jìn)平面設(shè)計(jì)、采用變曲率的導(dǎo)曲線、減小車輪對(duì)側(cè)線各部位鋼軌的沖擊角等。 車輛直向通過道岔時(shí)，雖然不存在未被平衡離心加速度和加速度變化率的問題，但仍然有車輪對(duì)護(hù)軌和翼軌的撞擊問題，作為輔助性的理論分析，也要控制輪軌撞擊時(shí)的動(dòng)能損失，限制不同條件下供比較用的動(dòng)能損失不超過容許限值。由于列車直向過岔時(shí)，不存在迫使其改變運(yùn)動(dòng)方向的問題，因而參與撞擊的列車質(zhì)量較側(cè)向過岔時(shí)小很多。另外，當(dāng)列車逆向過岔時(shí)，車輪輪緣將與轍叉上的護(hù)軌緩沖段的作用邊以及轍叉咽喉至岔心尖端的緩沖段作用邊相

4、撞。而當(dāng)順向過岔時(shí)，車輪則將與護(hù)軌及翼軌的另一緩沖段所用邊相撞。因此直向過岔速度主要取決于撞擊時(shí)的動(dòng)能損失值。機(jī)車車輛由直線進(jìn)入道岔側(cè)線時(shí)，在開始迫使其改變運(yùn)行方向的瞬間，將發(fā)生車輪與鋼軌的撞擊。這時(shí)，車輛的一部分動(dòng)能將轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)鋼軌的擠壓和機(jī)車車輛走行部分橫向彈性變形的位能，這就是動(dòng)能損失值。2. 影響因素結(jié)合上述原因分析，影響道岔直向速度的因素主要為1.首先，轍叉部位存在有害空間，列車過岔時(shí)車輪將與道岔設(shè)備相撞，導(dǎo)致動(dòng)能的損失，進(jìn)而影響列車的過岔速度。2.再者是道岔制造原材料，道岔鋪設(shè)安裝的技術(shù)限制，運(yùn)營(yíng)過程中產(chǎn)生幾何型位的變化，道岔受力特性復(fù)雜等些外在方面因素。3.再次是道岔平面沖擊角的影

5、響，包括翼軌沖擊角的影響和護(hù)軌沖擊角的影響，機(jī)車動(dòng)能損失，速度減少。4.最后是道岔立面幾何不平順的影響，道岔的不平順會(huì)引起車體的振動(dòng)和搖擺影響過岔速度。2.1 轍叉部位存在著有害空間的影響車輪在通過轍叉時(shí)，從兩根翼軌的最窄處到轍叉心的實(shí)際尖端之間有一段空隙，這就是道岔的有害空間。這個(gè)有害空間存在限制了列車通過道岔的速度，對(duì)開行高速列車十分不利。這個(gè)空間是取決于道岔的構(gòu)造，早期的道岔必然存在的。在道岔發(fā)展的過程中出現(xiàn)了可動(dòng)心轍岔，這個(gè)空間的問題可以解決。但是基于可動(dòng)心轍叉的技術(shù)還不是非常的成熟，所以未大批量的在現(xiàn)實(shí)中使用。車輪通過有害空間時(shí)時(shí)，有可能因走錯(cuò)轍叉槽而引起脫軌。故設(shè)置護(hù)軌，護(hù)軌的目的

6、也就在此，它要強(qiáng)制引導(dǎo)車輪的運(yùn)行方向。護(hù)軌成為阻擋列車過岔直向速度的一個(gè)因素。以上文段結(jié)合所學(xué)知識(shí)由吉?jiǎng)P倫修改撰寫雖然有害空間及護(hù)軌帶來了一定的阻礙影響，經(jīng)過研究，通過設(shè)置輪軌間隙可起到優(yōu)化的作用，解決方案列舉如下。輪軌間隙對(duì)車輛順利通過道岔具有十分重要的作用。在車輛、道岔系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上，利用道岔區(qū)鋼軌空間布置和輪軌接觸幾何關(guān)系，分析了護(hù)軌對(duì)輪軌間隙的限制作用和對(duì)輪對(duì)沖擊心軌的防護(hù)機(jī)理，研究了道岔區(qū)輪軌間隙動(dòng)態(tài)變化特性，輪軌間隙與輪對(duì)橫移量、輪軌橫向沖擊力、輪軌接觸角之間的關(guān)系，以及輪軌間隙變化對(duì)車輛過岔運(yùn)行安全性和道岔系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響特性。結(jié)果表明,輪軌間隙不僅與軌距和鋼軌動(dòng)態(tài)橫移量有

7、關(guān)， 而且與輪對(duì)橫移量密切相關(guān)，且當(dāng)間隙過小時(shí)輪軌間將發(fā)生橫向沖擊振動(dòng); 設(shè)置護(hù)軌有利于防止輪對(duì)沖擊心軌， 并使得輪對(duì)能夠順利通過岔心; 另外，為使車輛能夠順利通過道岔，在允許的情況下可以適當(dāng)增大轉(zhuǎn)轍區(qū)軌距，但心軌區(qū)軌距最好保持標(biāo)準(zhǔn)值。本文段摘自北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)2007年2月 第31卷 第1期 道岔區(qū)輪軌間隙動(dòng)態(tài)變化特性研究2.2 幾何型位的變化的影響（原材料：道岔剛度不均勻）在鐵路道岔范圍內(nèi)，鋼軌有多種組合型式，軌枕、墊板的長(zhǎng)度是變化的，同時(shí)還有間隔鐵、滑床臺(tái)等多種區(qū)間線路所不具有的軌道部件，這些特有的軌道結(jié)構(gòu)使得鐵路道岔區(qū)軌道整剛度沿道岔縱向分布呈不均勻性。整體剛度不均勻，當(dāng)一定軸重的列車

8、通過道岔時(shí)，在不同部位，軌道的豎向位移將或大或小，當(dāng)列車通過道岔時(shí)，猶如列車通過了一段起伏不平的軌道，這將惡化輪軌相互作用，影響到列車過岔時(shí)的平穩(wěn)性、平順性、舒適性。隨著列車過岔速度的提高，道岔區(qū)整體剛度的不均勻性對(duì)列車運(yùn)行的平穩(wěn)性、舒適性影響越來越大，甚至危及行車的安全性，同時(shí)剛度的不均勻性加劇了列車對(duì)道岔沖擊，給道岔的養(yǎng)護(hù)維修增大了工作量，也縮短了道岔的壽命，所以道岔剛度均勻化對(duì)高速鐵路道岔的平順性、安全性、舒適性及使用壽命尤為重要。綜上所述，道岔剛度不均勻?qū)⒅苯佑绊懙啦韰^(qū)的軌道幾何位置不平順，從而影響過岔速度。本段摘自鐵道工程學(xué)報(bào) 2013年7月第7期(總178) 道岔區(qū)剛度均勻化方法的

9、研究 費(fèi)維周2.3 道岔平面沖擊角的影響護(hù)軌沖擊角的影響：當(dāng)列車逆岔直向過岔時(shí)，車輪輪緣將與轍叉上護(hù)軌緩沖段作用邊碰撞，而當(dāng)順岔直向過岔時(shí)，則將與護(hù)軌另一緩沖段作用邊碰撞。翼軌沖擊角的影響：同護(hù)軌一樣，翼軌緩沖段上也存在沖擊角，這樣在道岔直向過岔速度問題上，就會(huì)產(chǎn)生與護(hù)軌相類似的問題。在一般轍叉設(shè)計(jì)中，直向和側(cè)向翼軌多作成對(duì)稱的形式，沖擊角采用與護(hù)軌相同的數(shù)當(dāng)列車逆向通過轍叉，輪對(duì)一側(cè)車輪靠近基本軌運(yùn)行時(shí)，另一側(cè)的車輪則必然發(fā)生輪緣對(duì)翼軌的沖擊，其沖擊角與道岔號(hào)數(shù)有關(guān)，一般常見的道岔上，其值較其它幾個(gè)沖擊角為大，是一個(gè)起控制直向過岔速度的重要因素。2.4 道岔立面幾何不平順和影響車輪通過轍叉由

10、翼軌滾向心軌時(shí)，車輪逐漸離開翼軌，因輪踏面為一錐體，致使車輪下降，當(dāng)車輪滾上心軌后，車輪又逐漸恢復(fù)至原水平面。反向運(yùn)行也相同，車輪通過轍叉必須克服這種垂直幾何不平順，引起車體的振動(dòng)和搖擺。車輪由基本軌過渡到尖軌時(shí)，錐形踏面車輪也會(huì)出現(xiàn)會(huì)先降低隨后升高的現(xiàn)象，使車輪猶如在軌面高低不平順上行駛，產(chǎn)生附加動(dòng)力作用，限制著過岔速度的提高。 3. 提高直向過岔速度的途徑提高直向過岔速度的根本途徑是道岔部件須用新型結(jié)構(gòu)和新材料。其次，道岔的平面及構(gòu)造要采用合理的型式及尺寸，以消除或減少影響直向過岔速度的因素。具體有以下方法：1.轉(zhuǎn)轍器部分可采用特種數(shù)據(jù)面尖軌代替普通斷面鋼軌，采用彈性可彎式固定型尖軌跟部結(jié)

11、構(gòu)，增強(qiáng)尖軌跟部的穩(wěn)定性。避免道岔直線方向上不必要的軌距加寬。將尖軌及基本軌進(jìn)行淬火，增強(qiáng)耐磨性。2.采用活動(dòng)心軌型轍叉代替固定轍叉，保證列車過岔時(shí)線路連續(xù)，從根本上消滅有害空間，并使道岔強(qiáng)度大大提高。適當(dāng)加長(zhǎng)翼軌、護(hù)軌緩沖段長(zhǎng)度，減小沖擊角，或采用不等長(zhǎng)護(hù)軌，以滿足直向高速度的要求3.加強(qiáng)道岔的維修保養(yǎng)，及時(shí)修換磨耗超限的道岔零、部件，保持道岔經(jīng)常處于良好的技術(shù)狀態(tài)。這些均有助于提高直向過岔速度。4.為減少車輛直向過岔時(shí)車輪對(duì)護(hù)軌的沖擊，可以使用彈性護(hù)軌5. 使用高速道岔。在高速鐵路上使用的道岔仍以單開道岔為主。當(dāng)前高速道岔主要分為兩類：適用于直向高速行車的道岔。在改造客貨混流的既有線以提高

12、客車運(yùn)行速度時(shí)，多半保留原有車站的平面布置以避免較大的改造成工程量，這種情況下，道岔的長(zhǎng)度及轍叉角不宜有較大的改動(dòng)，由于高速列車很少甚至不進(jìn)入道岔側(cè)線。而在直向要求從局部改善道岔的幾何形狀、強(qiáng)化結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、增強(qiáng)穩(wěn)定性及延長(zhǎng)使用壽命等方面保證列車的直向通過速度與區(qū)間線路一致。這類道岔一般為常用號(hào)碼道岔。直向和側(cè)向都容許高速度通過的大號(hào)碼道岔，適用于新建高速客車專用線。這類道岔應(yīng)滿足高速列車側(cè)向通過時(shí)對(duì)運(yùn)行平穩(wěn)性及乘坐舒適性的要求，一般為大號(hào)碼道岔，它們的側(cè)向容許通過速度較高。6. 提高道岔設(shè)計(jì)技術(shù)水平。方法包括：采用全動(dòng)態(tài)道岔設(shè)計(jì)方法；改進(jìn)提速道岔平面線型；實(shí)現(xiàn)提速道岔軌道剛度均勻化；全面優(yōu)化提速道岔結(jié)構(gòu)(取消可動(dòng)心軌道岔心軌的轉(zhuǎn)換凸緣，采用軋制翼軌代替模鍛翼軌，采用新型扣件系統(tǒng)，減磨滾輪技術(shù)國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用及墊板，滑床板結(jié)構(gòu)強(qiáng)化，全面推廣應(yīng)用復(fù)合套管新技術(shù)；采用新型電務(wù)轉(zhuǎn)換裝置；融雪裝的置應(yīng)用等。以上文段結(jié)合所學(xué)知識(shí)由陳學(xué)音修改撰寫4. 我國(guó)的提速道岔的特點(diǎn) 為適應(yīng)我國(guó)干線的提速，1996年研制出了新型提速道岔，可以滿足旅客列車以160km/h的速度直向通過，軸重23t的貨物列車以90km/h的速度直向通過，各類列車以50km/h