鐵路道岔構(gòu)造及功用

鐵路道岔構(gòu)造及功用第一章鐵路道岔構(gòu)造一、 道岔類型道岔是一種使機(jī)車車輛從一股道轉(zhuǎn)入另一股道的線路連接設(shè)備， 通常在車站、編組站大量鋪設(shè)。有了道岔，可以充分發(fā)揮線路的通過能力。即使是單線鐵路，鋪設(shè)道岔，修筑一段大于列車長度的叉線，就可以對開列車。由于道岔具有數(shù)量多、構(gòu)造復(fù)雜、使用壽命短、限制列車速度、行車安全性低、養(yǎng)護(hù)維修投入大等特點(diǎn)，與曲線、接頭并稱為軌道的三大薄弱環(huán)節(jié)。它的基本形式有三種：即線路的連接、交叉、連接與交叉的組合。常用的線路連接有各種類型的單式道岔和復(fù)式道岔；交叉有直交叉和菱形交叉；連接與交叉的組合有交分道岔和交叉渡線等。雙開道岔為Y形，即與道岔相銜接的兩股道向兩側(cè)分岔。 三開道岔如同中形，同時(shí)銜接三股道，由兩組轉(zhuǎn)轍機(jī)械操縱兩套尖軌。 復(fù)式交分道岔像X形，實(shí)際上相當(dāng)于四組單開道岔和一副菱形交叉的組合。除此而外，還有一種交叉設(shè)備，通常使用的叫做菱形交叉。它由兩組銳角轍叉和兩組鈍角轍叉組成，但沒有轉(zhuǎn)轍器，所以股道之間不能轉(zhuǎn)線。如果將復(fù)式交分道岔的X形的上面兩點(diǎn)和下面兩點(diǎn)分別連接起來，就是交叉渡線。它不僅能開通較多的方向，而且占地不多，所以經(jīng)常在車站采用。二、 單開道岔構(gòu)造單開道岔由轉(zhuǎn)轍器、轍叉及護(hù)軌、連接部分和岔枕組成， 單開道岔以它的鋼軌每米質(zhì)量及道岔號數(shù)區(qū)分類型。目前我國的鋼軌有75kg/m、60kg/m、50kg/m、45kg/m和43kg/m等類型，標(biāo)準(zhǔn)道岔號數(shù)（用轍叉號數(shù)來表示）有6、7、9、12、18、24號等，并以9號及12號最為常用。在側(cè)線通過高速列車的地段，則需鋪設(shè) 18號、24號等大號碼道岔。目前我國鐵路干線上大量使用著60kg/m鋼軌固定型轍叉的12號單開道岔。為適應(yīng)既有線提速改造的要求，我國自行設(shè)計(jì)、制造的新型60kg/m鋼軌12號提速道岔已基本達(dá)到了國際先進(jìn)水平，是我國高速道岔的雛形。三、 轉(zhuǎn)轍器：轉(zhuǎn)轍器包括基本軌、尖軌和轉(zhuǎn)轍機(jī)械。當(dāng)機(jī)車車輛要從A股道轉(zhuǎn)入B股道時(shí)，操縱轉(zhuǎn)轍機(jī)械使尖軌移動位置，尖軌1密貼基本軌1，尖軌2脫離基本軌2,這樣就開通了B股道，

關(guān)閉了A股道，機(jī)車車輛進(jìn)入連接部分沿著導(dǎo)曲線軌過渡到轍叉和護(hù)軌單元。 這個(gè)單元包括固定轍叉心、翼軌及護(hù)軌，作用是保護(hù)車輪安全通過兩股軌線的交叉之處。1、 基本軌基本軌是用一根12.5m或25m標(biāo)準(zhǔn)斷面的普通鋼軌制成，主股為直線，側(cè)股按轉(zhuǎn)轍器各部分的軌距在工廠事先彎折成規(guī)定的折線或采用曲線型。通常，道岔中不設(shè)軌底坡，為改善鋼軌的受力條件，提速道岔中基本軌設(shè)有1:40軌底坡?；拒壋惺苘囕喌拇怪眽毫ν?，還與尖軌共同承受車輪的橫向水平力。為防止基本軌的橫向移動，可在其外側(cè)設(shè)置軌撐。為了增加鋼軌表面硬度，提高耐磨性并保持與尖軌良好的密貼狀態(tài)，基本軌頭頂面一般還進(jìn)行淬火處理。2、 尖軌尖軌是轉(zhuǎn)轍器中的重要部件，依靠尖軌的扳動，將列車引入正線或側(cè)線方向。尖軌在平面上可分為直線型和曲線型。我國鐵路的大部分12號及12號以下的道岔，均采用直線型尖軌。直線型尖軌制造簡單，便于更換，尖軌前端的刨切較少，橫向剛度大，尖軌的擺度和跟端輪緣槽較小，可用于左開或右開，但這種尖軌的轉(zhuǎn)轍角較大，列車對尖軌的沖擊力大，尖軌尖端易于磨耗和損傷。我國新設(shè)計(jì)的12、18號道岔直向尖軌為直線型，側(cè)向尖軌為曲線型。這種尖軌沖擊角較小，導(dǎo)曲線半徑大，列車進(jìn)出側(cè)線比較平穩(wěn)，有利于機(jī)車車輛的高速通過。3、 轉(zhuǎn)轍器上的零、配件滑床板在整個(gè)尖軌長度范圍內(nèi)的岔枕面上， 有承托尖軌和基本軌的滑床板?；舶逵蟹珠_式和不分開式兩類。不分開式用道釘將軌撐、滑床板直接與岔枕聯(lián)結(jié)；分開式是軌撐由垂直螺栓先與滑床板聯(lián)結(jié)，再用道釘或螺紋道釘將墊板與岔枕聯(lián)結(jié)。尖軌放置于滑床板上，與滑床板間無扣件聯(lián)結(jié)。⑵軌撐

軌撐可以防止基本軌傾覆、扭轉(zhuǎn)和縱橫向移動，安裝在基本軌的外側(cè)。它用螺栓與基本軌相連，并用兩個(gè)螺栓與滑床板連結(jié)。軌撐有雙墻式和單墻式之分。提速道岔中由于扣件扣壓力足夠大，未設(shè)軌撐。⑶頂鐵尖軌刨切部位緊貼基本軌，而在其它部位則依靠安裝在尖軌外側(cè)腹部的頂鐵，將尖軌承受的橫向水平。第二章鐵路道岔術(shù)語一、普通單開道岔1、 左開道岔：站在尖軌前端，面向尖軌，側(cè)線向左分支的道岔。2、 右開道岔：站在尖軌前端，面向尖軌，側(cè)線向右分支的道岔。3、 每米鋼軌的質(zhì)量：75、60、50、43；目前我們的鐵路線路所用鋼軌為50、43兩種。4、 轍叉號數(shù)：6、7、9、12、18、24、38、65；目前我們的鐵路線路所用鋼軌為7#、9#兩種。道岔號數(shù)與轍叉角的關(guān)系道岔號數(shù)N679121824轍叉角a9°27'44〃8°07'48〃6°20'25〃4°45'49〃3°10'47〃2°23'09〃5、 道岔的構(gòu)造分四部分：轉(zhuǎn)轍器、轍叉與護(hù)軌、連接部分和岔枕。5.1轉(zhuǎn)轍器部分：基本軌2根；尖軌2根；其他部件有滑床板、通長墊板、支距墊板、軌撐、道岔頂鐵、道岔拉桿和連接桿。5.2轍叉和護(hù)軌5.2.1整鑄轍叉和組合轍叉。6、 岔枕木岔枕：2.6-4.8米，0.2米一級。6.1.1木枕定義：是由木材制成的軌枕，又稱枕木。中國國家標(biāo)準(zhǔn)為： GB9221-88防腐木枕制作木枕須選用堅(jiān)韌而富有彈性的木材。6.1.2分類：木枕按用途可分為普通木枕、道岔木枕、橋梁木枕。6.1.3規(guī)格尺寸：普通木枕：標(biāo)準(zhǔn)長度為2.5m，其斷面形狀分為1、11兩類。I類：寬度22cm，厚度16cm；II類：寬度20cm，厚度14.5cm；用于不同等級的線路上。道岔木枕：用于道岔上的木枕。斷面尺寸為兩種標(biāo)準(zhǔn)：75型標(biāo)準(zhǔn)為：寬度22cm，厚度16cm；長度從260cm至485cm，每種長度相差15cm，共16個(gè)長度規(guī)格。92型標(biāo)準(zhǔn)為：寬度24cm，厚度16cm；長度從260cm至480cm，每種長度相差20cm，共12個(gè)長度規(guī)格。種使用時(shí)根據(jù)道岔的實(shí)際寬度分組選用。橋梁木枕：用于橋梁上的木枕。其截面尺寸因主梁（或縱梁）中心間距的大小而異。6.2混凝土岔枕：2.5米-4.9米，0.1米一級。6.2.1隨著鐵路高速、重載發(fā)展的需要，用混凝土枕代替已成為發(fā)展方向?；炷琳聿脑摧^多，并能保證尺寸，使軌道彈性均勻，提高了軌道的穩(wěn)定性?；炷琳聿皇軞夂?、腐朽、蟲柱及火災(zāi)的影響，使用壽命長。此外，混凝土枕還具有較高的道床阻力，這對提高無縫線路的橫向穩(wěn)定性是十分有利的?；炷琳淼奶攸c(diǎn)是自重大、剛度大，與木枕線路相比其軌底撓度較平順，故軌道動力坡度小。同時(shí)也存在列車通過不平順的混凝土線路時(shí)，軌道附加動力增大。故對軌下部件的彈性提出了更高的要求，以提高線路抗振能力。混凝土枕按使用部位的不同，可分為普通混凝土枕、混凝土岔枕及混凝土橋枕三種。按結(jié)構(gòu)型式分有整體式、組合式和半枕三種。整體式混凝土整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，制作簡便，是目前各國使用最多的一種類型。組合式混凝土由兩個(gè)鋼筋混凝土塊體用一根鋼桿連接而成。這種軌枕整體性不如整體式混凝土枕，但由于它用混凝土和鋼材組合而成，能充分發(fā)揮各自的力學(xué)性能優(yōu)勢。圖1-4為法國鐵路上采用的雙塊式混凝土枕。按配筋方式分有普通鋼筋混凝土枕和預(yù)應(yīng)力混凝土枕兩類。普通鋼筋混凝土抗彎能力很差，容量開裂失效，已被淘汰。預(yù)應(yīng)力混凝土枕，制作時(shí)給混凝土施加強(qiáng)大的預(yù)壓應(yīng)力，因而具有抗裂性能好，用鋼量少的優(yōu)點(diǎn)。我國主要采用整體式、預(yù)應(yīng)力混凝土枕，簡稱混凝土枕（Pc枕）。預(yù)應(yīng)力混凝土枕按照施工方法不同分先張法和后張法預(yù)應(yīng)力混凝土兩類。6.2.2混凝土枕外形及尺寸混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要決定于其受力狀況。軌枕為支承在彈性基礎(chǔ)上的短梁，在鋼軌傳來的荷載作用下，軌枕底面對軌枕產(chǎn)生反力，軌枕各截面則產(chǎn)生彎矩?；炷琳硎芰顩r與道床支承條件有密切關(guān)系，支承條件有中間不承、中間部分支承和全支承三種情況。在不同支承情況下，軌枕承受彎矩的情況是不同的。由圖中可以看出，軌下截面正彎矩以中間部分不支承時(shí)為最大，而枕中截面負(fù)糨矩則以全支承時(shí)為最大。6.2.2.1軌枕形狀 混凝土枕截面為梯形，上窄下寬。梯形截面可以節(jié)省混凝土用量，減少自重，也便于脫模。軌枕頂面寬度應(yīng)結(jié)合軌枕抗彎強(qiáng)度、鋼軌支承面積、軌下襯墊寬度、中間扣件尺寸等因素進(jìn)行綜合考慮加以確定。軌枕項(xiàng)面支承鋼軌的部分稱為承軌槽，做成1：40的斜面，以適應(yīng)軌底坡的要求。軌枕底面在其縱的方向上采用兩側(cè)為梯形、中間為矩形的形狀，兩端有較大的首床支承面積，以提高軌枕在道床上的橫向阻力。當(dāng)中產(chǎn)部分不支承時(shí)，能使鋼軌壓力R與道床反力q的合力晝靠攏，有利于防止中間斷面上出現(xiàn)過大的負(fù)彎矩。軌枕底面寬度應(yīng)同時(shí)滿足減少道床壓力和便于搗固兩方面的要求。底面上一般還作出各種花紋或凹槽，以增回軌枕與道床間的摩阻力。6.2.3.軌枕長度軌枕長度與軌枕受力狀態(tài)有關(guān)。根據(jù)圖1-6三種不同支承情況，對不同軌長進(jìn)行計(jì)算表明，長軌枕可以減少中間截面負(fù)彎矩，但軌下截面上正彎矩將增大，這是矛盾的，一般應(yīng)收軌下截面正彎矩與枕中截面負(fù)變矩保持一定比例來確定軌枕的合理長度?；炷琳韽亻L度一般在2.3~2.7m之間，我國I、II型枕均為2.5m。為適應(yīng)高速、重截的需要，國外向增加軌枕長度的方向發(fā)展，在主要干線上普通采用長度2.6m的軌枕。有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明，軌枕長度增加有以下優(yōu)點(diǎn)：可減少中間截面外荷載彎矩，以提高軌枕結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；提高縱橫向穩(wěn)定性和整體剛度，改善道床和路基的工況，對無縫線路的鋪設(shè)極為有利；提高了道床的縱橫向阻力，可適當(dāng)減少軌枕配置根數(shù)。我國新設(shè)計(jì)的III型軌枕長度有2.6m和2.5m兩種。6.2.3.軌枕高度混凝土枕的高度在其叢長是不一致的，軌下部分高些,中間部分矮些。這是因?yàn)檐壪陆孛嫱ǔＴ诤奢d作用下產(chǎn)生正彎矩，而中間截面則在荷載作用下產(chǎn)生負(fù)彎矩。而混凝土采用直線配筋，且各截面上的配筋均相同，所以配筋的重心線在軌下部分應(yīng)在截面形心之下,而在中間部分同應(yīng)在截面形心之上。這樣對混凝土施加的預(yù)壓應(yīng)力形成有利的偏心距，使混凝土的拉應(yīng)力不超過允許限度，防止裂縫的形成和擴(kuò)展。6.2.4我國混凝土枕現(xiàn)狀我國鐵路使用的混凝土畹，隨著軌道荷載（軸重、速度、通過總重）的增加，軌枕截面的顧載彎矩有所加強(qiáng)。在設(shè)計(jì)中，主要采用提高混凝土等級，增加預(yù)應(yīng)力的截面高度等措施。目前使用的I型和II型枕，其外型尺寸完全相同，主要尺寸見表所示。I型軌枕。當(dāng)前我國線路上I型軌枕還占有相當(dāng)比例，從線路上更換下來的軌枕，主要是螺栓孔間的縱裂及軌下正彎矩裂縫。產(chǎn)生的主要原因是：（1）使用條件與承載能力不相匹配;結(jié)構(gòu)薄弱，I型枕原先沒有設(shè)計(jì)箍筋及螺栓筋，因此抵抗縱裂及螺栓孔裂紋的能力較差；由于中間截面承載能力低，道床需要掏空，給養(yǎng)護(hù)維修帶來不便。II型軌枕。II型軌枕的設(shè)計(jì)是根據(jù)重載線路承受荷載大，重復(fù)次數(shù)多的特點(diǎn)，采用疲勞可靠性進(jìn)行設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是按年運(yùn)量60Mt，軸重機(jī)25t、貨車23t，最高行車速度120km/h，鋪設(shè)60kg/m的寬軌。與I型軌枕相比，軌下截面正彎矩的計(jì)算承載能力提高13%~25%，中間截面正彎矩提高約8.8%，中間截面負(fù)彎矩提高14%?41%。J-2型軌枕是采用4根直徑10mm的高強(qiáng)度鋼筋，C58級混凝土。III型軌枕，如圖1-8所示。III型軌枕是從1988年開始，由鐵道部專業(yè)設(shè)計(jì)院、鐵道部科學(xué)研究院等單位研制，現(xiàn)已正式出圖。III型軌枕分有擋肩和無擋肩兩種形式。(軌枕長度原設(shè)計(jì)為2.6m，為適應(yīng)不同線路的需要，同時(shí)有2.5m和2.6m兩種長度，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相同)。 III型軌枕適用范圍為：標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路，有擋肩軌枕適用于直線或R沱300m的曲線軌道；無擋肩軌枕適用于直線或R沱350m的曲線軌道。作用條件見表。III型枕的主要特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)合理，強(qiáng)化了軌道結(jié)構(gòu)。由于軌枕長度增加到2.6m，并適當(dāng)加寬了枕底，使枕下支承面積增加17%，端側(cè)面積約增加20%，軌枕重量增加31%，因此，可有效提高道床的縱、橫向阻力，減緩重載運(yùn)輸所產(chǎn)生的道床累積變形，提高線路的穩(wěn)定性；軌下和中間截面的設(shè)計(jì)承載力，較II型軌枕分別提高了43%和65%。提高了軌枕的強(qiáng)度；采用無螺栓扣件的扣壓力能保持線路穩(wěn)定。無縱橫向移動，有利于保持軌道的幾何尺寸，減少養(yǎng)護(hù)修工作量。7、道岔側(cè)向過岔的最高速度(km/h)尖軌類型道岔號數(shù)8910111218普通鋼軌尖軌2330354045808、尖軌是轉(zhuǎn)轍器中的重要部件，依靠尖軌的扳動，將列車引入正線或側(cè)線方向。尖軌在平面上可分為直線型和曲線型。我國鐵路的大部分12號及12號以下的道岔，均采用直線型尖軌。直線型尖軌制造簡單，便于更換，尖軌前端的刨切較少，橫向剛度大，尖軌的擺度和跟端輪緣槽較小，可用于左開或右開，但這種尖軌的轉(zhuǎn)轍角較大，列車對尖軌的沖擊力大，尖軌尖端易于磨耗和損傷。我國新設(shè)計(jì)的12、18號道岔直向尖軌為直線型，側(cè)向尖軌為曲線型。這種尖軌沖擊角較小，導(dǎo)曲線半徑大，列車進(jìn)出側(cè)線比較平穩(wěn)，有利于機(jī)車車輛的高速通過。尖軌可用普通截面鋼軌、高型特種截面鋼軌、矮型特種截面鋼軌（又稱 AT尖軌）制成。特種截面尖軌截面粗壯，穩(wěn)定性好。尖軌長度隨道岔號數(shù)不同而不同，在我國9號道岔尖軌長6.25M，12號尖軌長7.7M，曲線形尖軌為11.3-11.5M，18號尖軌長12.5M。9、 圖號專線9838，木枕50Kg/m鋼軌7號單開道岔。這個(gè)圖號的單開道岔的尖軌采用50AT尖軌。其主要尺寸和圖號叁標(biāo)線4082的尺寸相同。道岔全長22967mm，前長10897mm,后長12070mm，尖軌長度5000mm，基本軌12500mm,高錳鋼轍岔的全長3035mm，曲線半徑150717.5mm，護(hù)軌形式43Kg/h鋼軌分開式可調(diào)，允許通過速度直線W80Km/h，曲線W25Km/h?？奂愋褪强郯澹碚?3根?？傊?.33噸。7號道岔是鋼廠等地方企業(yè)常用的道岔。10、 木枕43Kg/m鋼軌7號單開道岔，圖號：叁標(biāo)線4076。道岔全長22967mm，道岔前長10897mm，后長12070mm。尖軌長5000mm（叁標(biāo)線4077-4、5），基本軌長12500mm（叁標(biāo)線4077-3），轍叉長3035mm（叁標(biāo)線4091-3），護(hù)軌長3100mm（叁標(biāo)線4091