铁路线路及站场第34章.ppt

2020 4 12 1 2020 4 12 2 第三章道岔 第一节单开道岔第二节其他类型道岔第三节道岔辙叉号数及允许过岔速度第四节禁止使用的道岔复习思考题 2020 4 12 3 第一节单开道岔 铁道线路相连接或交叉设备的总称为道岔 道岔是铁道轨道的重要组成部分 它可以使机车车辆由一条线路转入另一条线路或越过另一条线路 道岔种类很多 常见的有普通单开道岔 对称道岔 三开道岔 交分道岔 交叉设备等 2020 4 12 4 一 单开道岔 各种类型道岔中 用得最多的是单开道岔 单开道岔是将一条铁路线分为两条 主线为直线 侧线由主线的左侧或右侧岔出 站在道岔前部面向尖轨尖端 凡侧线由主线左侧岔出的称为左开道岔 侧线由右侧岔出的称为右开道岔 单开道岔主要由转辙器部分 连接部分 辙又及护轨部分组成 如图3 1所示 图3 1单开道岔 2020 4 12 5 一 转辙器部分转辙器部分是由基本轨 尖轨 跟端结构 联结零件 拉杆 连接杆 顶铁 滑床板 轨撑 辙前垫板 辙后垫板 及转辙机械等所组成 如图3 2所示 图3 2转辙器1 基本轨 2 辙前垫板 3 尖轨 4 拉杆 5 滑床板 6 连接杆 7 轨撑 8 顶铁 9 尖轨跟部 10 辙后垫板 2020 4 12 6 基本轨位于尖轨外侧 其作用除承受车轮的垂直压力并经垫板将其传递于岔枕上外 还与尖轨共同承受车轮的横向水平推力 并保持尖轨位置的稳定 基本轨一般多用12 5m或25m的标准轨制作 由于尖轨与基本轨密贴时 产生一个转辙角 因此转辙部分的轨距必须加宽 以满足机车车辆固定轴距和车轮与钢轨良好接触的需要 2020 4 12 7 尖轨是用与基本轨同类型的标准钢轨或特种断面钢轨刨制而成 按其平面状态分为直尖轨和曲线尖轨两种 如图3 3所示 直尖轨左右开道岔可通用 加工制造简单 尖轨尖端刨削部分短 横向刚度大 尖轨动程与跟端轮缘槽小 我国现场许多道岔都采用此种尖轨 曲线尖轨左右开道岔不能通用 加工较复杂 但与同号直线型尖轨道岔相比 可缩短道岔长度 增大导曲线半径 提高列车侧向过岔速度 两根尖轨用连杆连接在一起 通过转辙机械 使两尖轨可以开通直线或侧线 引导机车车辆的运行方向 图3 3直线 曲线尖轨 2020 4 12 8 尖轨跟端结构要求以跟部为轴 保证尖轨由一个位置扳动至另一个位置时摆动灵活 常见的有间隔铁式尖轨跟端结构与弹性可弯式尖轨跟端结构 间隔铁式尖轨跟端结构 如图3 4所示 它由间隔铁 夹板 辙跟轨撑以及用于联结的套管 螺栓等组成 间隔铁可保持尖轨跟端处与基本轨有固定的间隔宽度 保证车轮正常通过 夹板与螺栓相配合可保证跟端连接牢固和尖轨摆动灵活 辙跟轨撑可固定跟端结构的位置 这种跟端结构简单 零件少 尖轨转动灵活 但稳定性较差 易发生病害 一般用在辙岔号数较小的道岔上 图3 4尖轨跟端结构1 基本轨 2 尖轨 3 间隔铁 4 夹板 5 套管 6 轨撑 2020 4 12 9 弹性可弯式尖轨跟端结构是在尖轨跟端前1 5 2 0m处 把尖轨轨底两侧边缘切掉 使之与钢轨头部宽度相同 形成柔性点 尖轨可绕该处弹性弯曲 如图3 5所示 这种跟端结构坚固 稳定 简单 易于保养 在我国一些高速行车线上的大号码道岔上广泛采用 图3 5可弯式尖轨 2020 4 12 10 顶铁是保证基本轨与尖轨共同承受车轮横向压力而设于尖轨轨腰处的 顶铁的长度应按安装顶铁处尖轨与基本轨工作边的支距计算确定 以尖轨尖端靠贴基本轨时 顶铁刚好与基本轨腹部靠贴为好 连接杆是将两根尖轨联接成一个框架式整体一起摆动 同时保持两尖轨在平面上的相对位置 一般设2 3根 安装在尖轨最前面与转辙机械梧连的一根为拉杆 用以转换尖轨位置 图3 2转辙器1 基本轨 2 辙前垫板 3 尖轨 4 拉杆 5 滑床板 6 连接杆 7 轨撑 8 顶铁 9 尖轨跟部 10 辙后垫板 2020 4 12 11 滑床板设在尖轨范围的轨枕上 支承尖轨和基本轨 保证尖轨在滑床板顶部的滑床平台上能左右平滑摆动 为此 对滑床平台要经常清扫并涂以润滑剂 轨撑设于基本轨外侧 以防止基本轨横向移动并保持轨距 通常由基本轨始端第二根岔枕至跟端前一根岔枕范围内每根岔枕上的基本轨外侧都安设轨撑 图3 2转辙器1 基本轨 2 辙前垫板 3 尖轨 4 拉杆 5 滑床板 6 连接杆 7 轨撑 8 顶铁 9 尖轨跟部 10 辙后垫板 2020 4 12 12 辙前垫板又称轨撑垫板 设于尖轨尖端前部一段基本轨下面 用以固定轨撑的位置 并与轨撑共同防止基本轨向外横向移动 辙后垫板设于尖轨跟后一段长度内 用以保持尖轨跟后导曲线支距的准确 转辙机械用于扳动尖轨到不同的位置 使道岔能准确地开通直线或侧线 常用的转辙机械有手动和电动两大类 手动转辙机械多用于非集中操纵的道岔上 电动转辙机械用于集中操纵的道岔上 图3 2转辙器1 基本轨 2 辙前垫板 3 尖轨 4 拉杆 5 滑床板 6 连接杆 7 轨撑 8 顶铁 9 尖轨跟部 10 辙后垫板 2020 4 12 13 二 辙叉及护轨辙叉设于道岔中两条线路相交处 由翼轨和心轨及联结零件等组成 如图3 6所示 图3 6辙叉构造示意图 2020 4 12 14 辙叉心轨两工作边所夹的角a 称为辙叉角 其交点称为辙叉理论尖端 由于制造工艺的缘故 实际上的辙叉尖端有6 8mm的顶面宽度 叫辙叉实际尖端 两翼轨间的最小距离处 称为辙叉咽喉 从辙叉咽喉至辙叉实际尖端之间有一段轨线中断地带 车轮有失去引导误入异线而发生脱轨事故的可能 所以此处被称为有害空间 为保证车轮在有害空间处进入正确的轮缘槽 防止进入异线 通常在辙叉两侧相对应位置的基本轨内侧设护轨 护轨是用普通钢轨经过刨切弯折而成 并用间隔铁 螺栓等零件与基本轨联接 2020 4 12 15 我国目前单开道岔上常用的辙又有 1 锰钢整铸式辙叉如图3 7所示 它是用含锰量10 14 的高锰钢把心轨和翼轨铸成整体的辙叉 此种辙叉不仅整体性 稳定性好 而且使用寿命长 维修工作量小 广泛用于干线铁路线上 图3 7整体铸造式辙叉 2020 4 12 16 2 钢轨组合式辙叉如图3 8所示 它是由长心轨 短心轨和用普通钢轨经弯折 刨切加工而成的翼轨 用不同尺寸的间隔铁和螺栓联接拼装紧固而成整体的辙叉 图3 8钢轨组合式辙叉 2020 4 12 17 3 可动心轨辙叉如图3 9所示 可动心轨辙叉是由长心轨 短心轨拼装成的可动心轨和翼轨 叉跟基本轨 帮轨等组合而成 此种辙叉利用心轨可摆动与翼轨密贴的特征 消除了有害空间 不仅避免了车轮对心轨和翼轨的冲击 而且还提高了列车直向过岔速度 广泛用于高速行车的铁路线上 图3 9可动心轨辙叉 2020 4 12 18 三 连接部分在单开道岔中连接部分主要包括四根钢轨 主线上的为两根直线轨 侧线上为两根曲线轨 导曲线 导曲线一般采用圆曲线 其半径的大小决定于道岔的号数及列车侧向过岔的速度 连接部分将转辙器部分与辙叉部分连接起来构成一组完整的道岔 单开道岔的导曲线 一般不设外轨超高和轨底坡 为保持导曲线的位置和圆顺 在导曲线部分大多铺设有垫板 轨距杆 轨撑及防爬设备 目前 我国许多铁路干线已改铺60或50kg m的at型弹性可弯尖轨道岔 它的结构特点是 尖轨采用矮型特种断面钢轨制造 尖轨跟部为弹性可弯式结构 辙叉采用高锰钢整体铸造 扣件采用分开式可调刚性扣件 垫板与轨枕的连接全用螺旋道钉 因此 at型弹性可弯尖轨道岔刚度大 稳定性好 各部连接紧固可靠 几何尺寸易于保持 是较理想的道岔 2020 4 12 19 我国铁路为适应社会主义市场经济发展的需要 铁道部于1995年将繁忙干线的旅客列车运行速度从80 100km h提高到140 160km h 货物列车的运行速度提高到80 90km h 实现这一目标时 大力强化了线路设备 尤其是强化了道岔这一轨道结构中的薄弱环节 使用了提速道岔 所谓提速道岔 就是为了提高列车运行速度而装设的道岔 影响列车运行速度的线路因素主要是道岔的长度与曲线半径 原来的普通道岔因尖轨较短 曲线半径小 限制了过岔速度 不利于提速列车的运行安全 因此需将正线上的道岔逐步改为提速道岔 提速道岔 2020 4 12 20 二 提速道岔 1 提速道岔的类型提速道岔的类型主要有以下四种 预应力钢筋混凝土岔枕固定型辙叉 预应力钢筋混凝土岔枕可动心轨辙叉 木枕固定型辙叉和木枕可动心轨辙叉 2 新型提速道岔应满足的使用条件 1 列车直向允许过岔速度 旅客列车为160km h 货运列车23t轴重时 为120km h 货运列车25t轴重时 为90km h 2 列车侧向允许过岔速度 各类列车均为50km h 2020 4 12 21 3 提速道岔的构造特点提速道岔的基本构造与普通道岔相似 也是由转辙器 辙叉及护轨和连接部分所组成 但由于提速道岔需满足列车高速过岔的要求 因此与普通道岔相比 提速道岔有以下特点 1 提速道岔的尖轨比普通道岔的尖轨长 60kg过渡型12号道岔尖轨长7 7m at型12号道岔尖轨长11 3m 而60kg提速12号道岔的尖轨长为13 88m 2 普通道岔的尖轨与辙叉连接为普通活动连接 而提速道岔的尖轨与辙叉连接为非活动连接 这样可减小车轮过岔时的冲击和振动 3 提速道岔尖轨上设有两处牵引点 心轨处亦设两处牵引点 其目的是为增强其密贴性 2020 4 12 22 4 普通道岔尖轨均采用内锁闭装置 而提速道岔尖轨则采用分动外锁闭装置 外锁闭装置能有效保证列车过岔的安全 减少转辙机转换力和尖轨密贴力 并可大大提高转辙机的使用寿命及可靠性 道岔外锁闭装置是指其锁闭地点在转辙机的外部 而国内传统的道岔锁闭是在转辙机内部实现的 尖轨与基本轨的锁闭方式属于间接锁闭 不适于提速的需要 外锁闭装置是将道岔的密贴尖轨与基本轨在线路上直接进行锁闭 外锁闭装置有连动与分动两种方式 所谓连动 是指道岔两尖轨通过连接杆连在一起 构成框架结构进行转换 所谓分动 是指道岔两尖轨间无连杆 靠外锁闭装置进行转换 5 提速道岔的转辙机采用三相交流大功率的转辙机 这样可减少电缆投资及转辙机引起的道岔故障 2020 4 12 23 4 提速道岔的作用由于提速道岔相对普通道岔在构造上有诸多改进 因而提速道岔除了能起到和普通道岔相同的作用外 还有以下作用 1 与普通道岔相比 提速道岔导曲线半径大 能提高列车直向或侧向通过道岔的容许速度 满足高速列车安全运行的要求 2 提速道岔的尖轨长度延长 并且尖轨与辙叉间采用了非活动式连接 这样可减小车轮对尖轨及连接部分的冲击和振动 延长尖轨使用寿命 3 提速道岔在尖轨和心轨上设有两处牵引点 并采用了分动外锁闭装置 因此能有效保证列车过岔的安全 减轻转辙机的负荷 增加尖轨与基本轨的密贴 4 提速道岔采用了s700k型三相交流电动转辙机 由于这种转辙机设备精良 故障率低 转换力大 且采用导线截面较小的电缆 因此能减少电缆投资及现场维修工作量 并大大延长转辙机的使用寿命 2020 4 12 24 第二节其他类型道岔 一 对称道岔 对称道岔是单开道岔的一种特殊形式 它的结构和单开道岔基本相同 只是连接部分没有直轨 而只有导曲线轨 如图3 10所示 图3 10对称道岔 对称道岔与单开道岔相比具有以下特点 1 对称道岔的左右导曲线均为侧线 且侧线对称于辙叉角的平分线 2 对称道岔的尖轨长度与单开道岔的相同时 其尖轨工作边与直线方向基本轨所成的转辙角仅为单开道岔转辙角的一半 2020 4 12 25 3 对称道岔的辙叉号数与单开道岔的相同时 其辙叉工作边与直线中心线之间的夹角为单开道岔辙叉角的一半 导曲线半径将比单开道岔的约大一倍 4 对称道岔的导曲线半径与单开道岔的相同时 对称道岔的长度比单开道岔的短 由于对称道岔与同号数的单开道岔相比 具有增大导曲线半径和缩短道岔长度的特征 所以它常被铺设于驼峰调车场头部 三角线 货物线及高速行车线上 2020 4 12 26 二 三开道岔 在站场线路布置中 当需要连接的线路较多且又受场地限制不能在主线上连续铺设两组单开道岔时 可把一组道岔纳入另一组道岔中 形成三开道岔 图3 11为对称三开道岔 这种道岔有两对尖轨 一长一短为一对 每对由一组转辙机控制 决定尖轨的位置 连接部分有两根直轨 两对导曲线轨 辙又及护轨部分有三副辙又 四根护轨 三开道岔的优点是道岔长度短 缺点是结构复杂 尖轨削弱较大 使用寿命短 后辙叉无法在主线内设护轨 主线行车速度受到限制 它一般只用于尽端式车站线路及驼峰调车场头部 图3 11对称三开道岔 2020 4 12 27 三 菱形交叉 一条线路与另一条线路在同一平面上相交 使机车车辆能跨越运行 交叉角度小于90 的连接设备 称菱形交叉 菱形交叉由两组相同角度的锐角辙又和两组相同角度的钝角辙叉所组成 如图3 12所示 图3 12菱形交叉 2020 4 12 28 锐角辙又的结构与单开道岔中的辙叉结构基本相同 钝角辙叉分为固定型和可动心轨型两种 固定型钝角辙又是由弯折基本轨 长心轨 短心轨 护轨 帮轨及联结零件等组成 如图3 13所示 图3 13固定型钝角辙叉1 基本轨 2 帮轨 3 短心轨 4 长心轨 5 护轨 2020 4 12 29 可动心轨型钝角辙叉是由弯折基本轨 可动心轨 帮轨 扶轨及连接杆等组成 如图3 14所示 菱形交叉可以单独使用 也可以与四条曲钢轨组合成复式交分道岔 或与四组单开道岔组成交叉渡线 如图3 15所示 图3 14活动型钝角辙叉1 基本轨 2 帮轨 3 拉杆 4 可动心轨 5 扶轨 图3 15交叉渡线 2020 4 12 30 四 交分道岔 交分道岔分为复式和单式两种 在菱形交叉一侧增添两副转辙器和一对连接曲线 即构成单式交分道岔 在菱形交叉两侧各增添一对连接曲线 则构成复式交分道岔 一组复式交分道岔相当于两组对向铺设的单开道岔 可以开通四个方向八条通路 占地长度短 广泛用于地面狭窄而又繁忙的站场咽喉区 复式交分道岔义分为固定式和活动式两种 如图3 16和图3 17所示 图3 16固定式交分道岔 图3 17活动式交分道岔 2020 4 12 31 固定式复式交分道岔由下列几部分组成 1 转辙器部分主要包括两组转辙机八条尖轨 每端的四条尖轨固定在一根拉杆上与转辙机相连 操纵转辙机 四条尖轨同时动作 2 辙又及护轨主要包括两组固定式钝角辙叉和两组锐角辙叉 3 连接部分主要包括两组导曲线 活动式复式交分道岔主要是将固定式复式交分道岔的两组同定钝角辙义 改为阿圳活动钝角辙叉 增设了两组转辙机控制可动心轨的摆动 消除了此处的 有害审问 活动式交分道岔与固定式交分道岔拉杆位置与线路开通方向的关系 见表3 1 2020 4 12 32 表3 1复式交分道岔拉杆位置与线路开通方向 2020 4 12 33 第三节道岔辙叉号数及允许过岔速度 一 道岔的辙叉号数 辙叉号数也称道岔号数 我国规定以辙又角 的余切值表示辙叉号数 n 如图3 18所示 式中bc 辙叉心 工作边任意一点至另一工作边的垂直距离 ac 辙叉心理论尖端沿工作边至垂足的距离 辙叉两工作边的夹角 n 辙叉号数 图3 18辙叉号数表示图 2020 4 12 34 现场检测道岔号数的最简单方法是用脚量法 即先在辙叉心轨顶面上找出一脚长的宽度处 然后由此向前量至辙叉理论尖端处是几脚 就是几号道岔 从n cot 可以看出 辙叉角愈小 辙叉号数愈大 辙叉角愈大 辙叉号数愈小 我国常见道岔号数与辙叉角的对应关系见表3 2 表3 2道岔号数与辙叉角的对应关系 2020 4 12 35 二 允许使用的道岔 道岔是线路提高速度的主要控制因素之一 机车车辆通过道岔的速度分为直向过岔速度与侧向过岔速度两种 1 允许直向过岔速度机车车辆直向过岔速度主要受以下因素影响 1 车辆进入辙叉时 车轮轮缘对护轨缓冲段及翼轨的冲击 冲击角愈大 动能损失及震动愈大 旅客愈不舒服 2 道岔几何结构不平顺 如尖轨与基本轨的高差及尖轨部分轨距变化较大等 造成运行不平稳及摇晃 3 车辆通过有害空间时 车轮瞬间起落很大 造成车辆重心上下起伏 震动和强烈摇晃 列车速度愈大颠簸愈大 铁路线路维修规则 规定单开道岔直向过岔最高速度见表3 3 2020 4 12 36 表3 3允许直向过岔最高速度 km h 提高道岔允许直向过岔速度的主要办法是 1 采用可动心轨道岔 消灭有害空间 2 适当加长翼轨及护轨缓冲段 以减小冲击角 3 改善道岔结构 采用特种断面尖轨 严格控制道岔直向轨距变化 增强道岔各部分的耐磨性等 2020 4 12 37 2 允许侧向过岔速度允许侧向过岔速度主要受以下因素影响 1 机车车辆由直线进入侧线时 外轮轮缘对尖轨和导曲线外轨的冲击 迫使车辆不断改变运行方向 冲击角愈大 车轮对钢轨冲击愈大 动能损失愈大 旅客愈不舒服 2 导曲线半径的大小及导曲线不设超高 由于导曲线半径一般较小 导曲线外轨一般不设超高 直接限制了列车侧向过岔速度和影响了旅客的舒适度 铁路线路维修规则 规定单开道岔侧向过岔最高速度见表3 4 表3 4侧向过岔最高速度 km h 2020 4 12 38 提高允许侧向过岔速度的主要办法是 1 采用大号数道岔 以增大导曲线半径 减少冲击角 2 采用曲尖轨 曲辙叉 或加长的直线尖轨 以减小转辙角 加大导曲线半径 3 采用对称道岔 当对称道岔与单开道岔号数相同时采用对称道岔可增大导曲线半径 减小转辙角和辙叉角 因此可以提高过岔速度 目前 为了提高列车直向过岔速度中国 日本 英国等普遍采用了可动心轨辙叉 美国采用了可动翼轨辙叉 为了提高侧向过岔速度普遍采用大号数道岔 如法国铺设的64号道岔 长208 44m 辙叉角0 52 9 侧向过岔最高速度可达220km h 为适应我国繁忙干线提速需要 我国自行研制的30号道岔 侧向过岔速度可达140km h 2020 4 12 39 第四节禁止使用的道岔 道岔结构比较复杂 零件较多 在列车荷载作用下 如维修保养不及时极易发生病害 为保证列车运行安全 发现不正常情况应立即采取措施消除 技规 规定 道岔应经常保持良好状态 有下列缺点之一禁止使用 1 内锁闭道岔两尖轨互相脱离 分动外锁闭道岔两尖轨与连接装置 心轨接头铁与拉板相互分离或外锁闭装置失效 内锁闭道岔的两尖轨用转辙杆和连接杆联结在一起 转辙器动作时 两尖轨应同时动作 且一侧尖轨与基本轨密贴 另一侧尖轨与基本轨分开 并保持一定距离使车轮顺利地进入直股或侧股 2020 4 12 40 如果连接杆折损或有裂纹 连接杆螺栓松动 将会造成两尖轨互相脱离 扳动时一根尖轨移动 而另一根尖轨不动或移动距离未达到要求 如图3 19所示 此时 道岔成 四开 状态 列车通过将会脱轨 不能保证行车安全 图3 19两尖轨互相脱离 2020 4 12 41 2 尖轨尖端与基本轨静止状态不密贴尖轨与基本轨靠拢后 如果在第一根拉杆处 尖轨与基本轨间有缝隙 则属于不密贴 如图3 20所示 此时 迎尖过岔的车轮轮缘有可能轧伤尖轨或轮缘挤开尖轨使道岔成 四开 状态 导致脱轨 造成尖轨与基本轨不密贴的主要原因有 尖轨拉杆尺寸和尖轨的轨距不符合标准 尖轨靠基本轨的内侧有飞边 转辙机安装不正确 尖轨活动距离不够 尖轨与基本轨之间有杂物卡住或冬季有冻块塞住等 图3 20尖轨尖端与基本轨不密贴 2020 4 12 42 3 尖轨被轧伤 轮缘有爬上尖轨的危险因尖轨被轧伤后 尖轨顶面过低或尖轨成锯齿状 如图3 2l所示 此时 迎尖过岔的车轮轮缘有爬上尖轨造成列车脱线的危险 图3 21尖轨尖端轧伤 4 尖轨顶面宽50mm及其以上的断面处 尖轨顶面低于基本轨2mm及其以上迎尖过岔的车轮从基本轨被尖轨逐渐引离 至尖轨顶面宽50mm处 车轮将全部落于尖轨 此时若尖轨较基本轨过低 如图3 22所示 车轮就会突然降落 使车体剧烈振动 顺尖轨过岔的车轮又可能爬不上基本轨 挤压基本轨 甚至将基本轨挤翻造成列车脱线 图3 22尖轨顶面过低 2020 4 12 43 5 基本轨垂直磨耗过大因为钢轨垂直磨耗 断面积减小 强度削弱易折损 同时基本轨磨耗过低 会使尖轨尖端与基本轨的高度差减小 轮缘有可能轧伤尖轨 危及行车安全 因为各种线路的行车速度不同 作用在钢轨上的冲击压力不一样 所以垂直磨耗限度规定也不一样 50kg m以下钢轨 在正线上超过6mm 到发线上超过8mm 其他站线上超过10mm 60kg m及以上钢轨 在线路允许速度大于120km h的正线上超过6mm 其他正线上超过8mm 到发线上超过10mm 其他站线上超过11mm 禁止使用 2020 4 12 44 6 在辙又心宽40mm的断面处 辙叉心垂直磨耗超限因辙叉心顶宽40mm处恰为车轮压力过渡的分界点 若此处垂直磨耗超限 如图3 23所示 不但强度减弱 且顶面低于翼轨太多 会使迎辙叉尖通过的列车发生剧烈振动 顺辙叉通过的车轮将向外挤压翼轨 危及行车安全 50kg m及以下钢轨 在正线上超过6mm 到发线上超过8mm 其他站线上超过10mm 60kg m及以上钢轨 在线路允许速度大于120km h的正线上超过6mm 其他正线上超过8mm 到发生线上超过10mm 其他站线上超过11mm 禁止使用 图3 23辙叉心垂直磨耗 2020 4 12 45 7 辙叉心作用面至护轮轨头部外侧的距离小于1391mm 或翼轨作用面至护轮轨头部外侧的距离大于1348mm 此项规定主要是控制护轮轨的正确位置 从图3 24可以看出 辙叉心与护轨工作边的距离若小于139lmm 会使最大内侧距的轮对撞击辙叉心或误人异线 即护轨不起作用 翼轨与护轨工作边的距离若大于1348mm 又会使最小内侧距 图3 24辙叉间隔 的轮对被翼轨 护轨卡住而不能顺利通过 这样 要求辙叉心与护轨工作边的距离大于或等于1391mm 但又不能太大 以保证翼轨与护轨工作边的距离小于或等于1348mm 根据生产实践 这个距离以保持在l39l 1394mm之间较为合适 2020 4 12 46 8 尖轨或基本轨损坏尖轨 基本轨损坏是指影响行车安全的钢轨裂纹 压溃 锈蚀 折损等 9 辙叉 辙叉心 翼轨 损坏此项规定是指辙叉心和翼轨的裂纹 压溃 折断及连接零件松动等 10 护轮轨螺栓折损因为护轨的作用是迫使车轮轮缘在护轨轮缘槽内通过 以引导对侧车轮沿着正确方向运行 保证对侧车轮轮缘不误人异线或撞击辙叉心 所以护轨与相邻钢轨必须牢固连接 除安装足够数量的连接螺栓外 在护轨内侧还加装轨撑 如图3 25所示 一旦发现护轨螺栓折断 应立即更换 图3 25护轨螺栓折损 2020 4 12 47 复习思考题1 何谓道岔 道岔的作用是什么 常见道岔有哪几种 2 试绘出钢轨作用边表示的单开道岔示意图 并在其上标注各组成部分及主要部件的名称 3 何谓有害空间 如何消除有害空间 4 何谓提速道岔 5 提速道岔的类型有哪几种 6 提速道岔的构造特点是什么 7 提速道岔的作用有哪些 8 对称道岔与单开道岔相比较有哪些特征 适用在什么地方 9 三开道岔 交分道岔主要优缺点及适用场合 2020 4 12 48 l0 试绘出钢轨作用边表示开通直线方向的三开道岔示意图 11 菱形交叉与交分道岔有何区别 12 试绘出钢轨作用边表示的活动式交分道岔示意图 13 试绘出钢轨作用边表示的交叉渡线示意图 14 试分析判断固定式和活动式交分道岔连杆位置与开通方向的关系 15 何谓辙叉号数 它与行车速度有何关系 16 影响机车车辆直向及侧向过岔速度的因素有哪些 17 提高机车车辆直向及侧向过岔速度的主要措施有哪些 18 道岔有哪十种状态禁止使用 2020 4 12 49 第四章线路平面与纵断面 第一节线路平面第二节线路纵断面第三节线路平面图和纵断面图第四节线路标志复习思考题 2020 4 12 50 第四章线路平面与纵断面 铁路线路在空间的位置是用它的中心线表示的 线路中心线是指距外轨半个轨距的铅垂线ab与两路肩边缘水平连线cd交点0的纵向连线 如图4 1所示 线路中心线在水平面上的投影 叫线路平面 它表明线路的直 曲变化状态 线路中心线纵向展直后在铅垂面上的投影 叫线路纵断面 它表明线路的坡度变化 图4 1线路横断面 线路的平面和纵断面不但确定了线路在空间的位置 同时也为路基 桥涵 隧道及站场等其他设备的设置提供依据 对铁路通过能力及输送能力的大小都有直接影响 2020 4 12 51 从铁路运营角度考虑 铁路线路最好是既平又直 这样可提高列车运行速度 增大牵引重量 节省运营费用 但由于地形 地物和地质条件等的限制 如将线路设计成既平又直 势必会增大土石方工程量和造价 所以 铁路线路平面与纵断面必须按线路等级和 铁路线路设计规范 规定的技术标准进行设计 并需结合线路的具体情况来设置 2020 4 12 52 第一节线路平面 线路平面由直线 圆曲线以及连接直线与圆曲线的缓和曲线组成 在线路平面设计时 为缩短线路长度和改善运营条件 应尽可能设计较长的直线段 但当线路遇到地形 地物等障碍时 为减少工程造价和运营支出 应设置曲线 一 曲线 铁路线路在转向处所设的曲线为圆曲线 其基本要素有 曲线半径r 曲线转角a 曲线长度l 切线长度t 如图4 2所示 图4 2圆曲线要素 2020 4 12 53 在线路设计时 一般是先设计出a和r 再按下式计算出t及l 曲线转角的大小由线路走向 绕过障碍物的需要等因素确定 圆曲线半径的大小 反映了曲线弯曲度的大小 圆曲线半径愈小 弯曲度愈大 一般情况下 曲线半径愈大 行车速度可以愈高 但工程量愈大 工程费用愈高 2020 4 12 54 因此 正确地选用曲线半径就显得十分必要 我国 铁路线路设计规范 提出曲线半径宜采用下列数值 10000 8000 6000 5000 4000 3000 2500 2000 l800 1600 1400 1200 1000 800 700 600 550 500 450 400m 特殊困难条件下 可采用上列半径间10m整倍数的曲线半径 设计线路时 可根据具体条件 因地制宜由大到小合理选用 客运专线铁路区间线路最小曲线半径为2800m 困难情况下 最小曲线半径为2200m 2020 4 12 55 为保证列车安全 使线路平顺地由直线过渡到圆曲线或由圆曲线过渡到直线 以避免向心力的突然产生和消除 需要在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径变化的曲线 这个曲线称为缓和曲线 图4 3为设有缓和曲线的铁路曲线 图4 3铁路曲线 缓和曲线的特征为 从缓和曲线所衔接的直线一端起 它的曲率半径p由无穷大逐渐减小到它所衔接的圆曲线半径r 它可以使离心力逐渐增加或减小 不至于造成列车强烈的横向摇摆 如图4 4所示 图4 4离心力变化示意图 2020 4 12 56 缓和曲线长度应根据曲线半径 结合该地段的行车速度和地形条件选用 有条件时 应尽量采用较长的缓和曲线 以便创造更有利的运营条件 二 夹直线 两相邻曲线 转向相同 称为同向曲线 转向相反称为反向曲线 两条相邻曲线间应设置一定长度的直线 以保证列车运行的平稳 如图4 5所示 图4 5相邻曲线间的夹直线 2020 4 12 57 车辆运行在同向曲线上 因相邻曲线半径不同 超高高度不同 车体内倾斜度不同 车辆运行在反向曲线上 因相邻曲线超高方向不同 车体时而向左倾斜 时而向右倾斜 这两种情况都会造成车体摇晃震动 夹直线愈短 摇晃振动愈大 根据运营实验 为保证旅客舒适 夹直线长度应保证2 3辆客车长度 困难条件下 也不应短于1辆客车长度 因此 铁路线路设计规范 规定的各级铁路线路两相邻曲线间夹直线最小长度 如表4 1所示 表4 1各级铁路线路两相邻曲线间夹直线最小长度 2020 4 12 58 在行车速度较高的线路上 为保证列车运行平稳 夹直线相应要求较长 如我国目前规定在最高行车速度140km h的区段 两相邻曲线间的夹直线最小长度 一般地段为90m 困难地段为60m 三 曲线附加阻力 当列车通过曲线时 由于惯性力的作用 外侧车轮轮缘紧压外轨 使其磨耗增大 又由于曲线外轨长于内轨 外轮在外轨上的滑行等原因 运行中的列车所受阻力比在直线上所受阻力大 两者之差称为曲线附加阻力 图4 6列车运行在曲线上 2020 4 12 59 曲线附加阻力与列车重量之比 叫单位曲线附加阻力 用 来表示 它的大小通常用试验公式求得 当曲线长度大于或等于列车长度 列车整列运行在曲线上 如图4 6 a 所示 时 n kn 或 n kn 当曲线长度小于列车长度 列车只有一部分运行在曲线上 如图4 6 b 所示 时 n kn 或 n kn 式中600 试验常数 r 曲线半径 m lr 曲线长度 m 列车长度 m 2020 4 12 60 同理 列车同时运行在几个曲线上时 n kn 根据可知曲线半径愈小 曲线附加阻力愈大 这会给运营工作带来以下不利影响 1 限制行车速度 从列车通过曲线的最大允许速度列车通过曲线的最大允许速度与曲线半径的平方根成正比 曲线半径愈小 列车通过曲线的速度受到的限制也愈大 2 增加轮轨磨耗 列车运行在曲线上时 由于内侧与外侧钢轨长度不等 使车辆的内轮与外轮在钢轨上产生相对纵向滑动 钢轨与轮箍磨耗增加 曲线半径愈小 这种磨耗愈严重 2020 4 12 61 3 增加轨道设备 列车运行在曲线上时 为防止外轮对外轨挤压而引起的轨距扩大 以及钢轨带动轨枕在道床上的横向移动 对小半径曲线地段的轨道应增加轨枕根数 加设轨距杆 轨撑 4 增加轨道养护维修费用 小半径曲线地段的轨距 水平 方向都极易发生变化 因此养护维修工作量较大 增加了养护维修费用 根据上述的小半径曲线对运营工作带来的不利影响 技规 规定 不同等级铁路区间线路最小曲线半径不宜小于表4 2 2020 4 12 62 表4 2各级铁路一般情况最小曲线半径 2020 4 12 63 第二节线路纵断面 线路纵断面由平道 坡道及设于变坡点处的竖曲线组成 一 坡道的坡度及竖曲线 坡度是一段坡道两端点的高差h与水平距离l之比 用i 表示 如图4 7所示 图4 7坡道坡度及坡道附加阻力示意图 2020 4 12 64 铁路线路根据地形的变化 可分为上坡 下坡和平道 上 下坡是按列车运行方向来区分的 通常用 号表示上坡 用 号表示下坡 平道用 o 表示 例如 6 是表示线路每1000m的水平距离升高6m 6 则表示线路每1000m的水平距离降低6m 线路纵断面上坡度的变化点 叫变坡点 相邻变坡点间的距离 叫坡段长度 从运营角度来看 纵断面坡段应尽量长些 以利行车平顺和减少变坡点 但也应考虑地形条件及工程量的大小 一般情况下 纵断面坡段长度不短于远期列车长度的一半 使一个列车长度范围内不超过两个变坡点 以减少变坡点附加力的叠加而引起列车运行的不平稳 由于车站远期到发线有效长是按列车全长加30m安全距离 并取50m整数倍确定的 所以 铁路线路设计规范 规定 纵断面坡段长度不宜短于表4 3的规定 2020 4 12 65 表4 3坡段长度 车辆经过变坡点时 将产生振动和竖向加速度 引起旅客不舒适 同时由于坡度变化 车钩会产生一种附加应力 车辆经过凸凹地点时 相邻车辆处在不同坡道上 易产生车钩上下错移 当相邻坡段坡度代数差过大 附加应力过大 两车钩上下错移量过大时 可能发生断钩 脱钩等事故 如图4 8所示 图4 8车辆经过变坡点的状态 2020 4 12 66 因此当相邻坡段的坡度代数差超过一定数值 为保证列车运行平稳 防止脱钩 断钩 应在相邻坡段间用一圆顺曲线连接 使列车顺利地由一个坡段过渡到另一个坡段 这个纵断面上变坡点处所设的曲线叫做竖曲线 铁路线路设计规范 规定 线路相邻坡段坡度代数差的绝对值 级铁路大于3 级铁路大于4 时 应以竖曲线连接 其竖曲线半径 级铁路r竖 10000m 级铁路r竖 5000m 2020 4 12 67 设置竖曲线其变坡点位置应满足以下要求 1 竖曲线不应与缓和曲线重叠如果在线路平面上缓和曲线范围内外轨超高以一定的递增 或递减 坡度升高 或降低 同时在线路纵断面上竖曲线范围内的轨顶也以一定的曲率圆顺地变化 这两种变化重叠在一起 不但轨道铺设和养护时外轨超高不易控制 而且影响行车的平顺 为了不使竖曲线与缓和曲线重叠 竖曲线的变坡点应距缓和曲线起点或终点不少于一个竖曲线的切线长度 如图4 9所示 图4 9变坡点距缓和曲线的距离 2020 4 12 68 2 竖曲线不应设在无砟桥面上无砟桥面上如设有竖曲线时 则需要用轨枕厚度来调整以满足竖曲线的形状 这就给施工和养护维修带来很大困难 所以 应使竖曲线的变坡点离开无砟桥两端各不少于一个竖曲线的切线长度 如图4 10所示 图4 10变坡点距无砟桥面的距离 2020 4 12 69 3 竖曲线不宜与道岔重叠道岔的辙叉与尖轨是轨道的薄弱环节 应尽量避免将道岔设于竖曲线上 以免影响道岔的正常使用和增加养护维修的困难 一般情况下 竖曲线的变坡点至道岔始端基本轨接缝和道岔末根岔枕中心的距离不应小于竖曲线的切线长 如图4 ll所示 困难条件下 竖曲线与道岔必须重叠时 竖曲线半径不应小于10000m 且尖轨与辙叉必须布置在竖曲线范围外 图4 11道岔对变坡点的要求 2020 4 12 70 二 坡遭附加阻力 从图4 7可以看出 列车在坡道上行驶时其重量q可以分解为f1和f2两个分力 f2平行于坡面即为坡道的坡度引起的坡道附加阻力 用wi来表示 根据三角函数关系得 因铁路线路坡度的夹角很小 30 的坡度 仅为1 44 而 很小时sin tan 则有 2020 4 12 71 坡道附加阻力与列车重量之比 叫做单位坡道附加阻力 用来表示 当列车整列位于坡道上时 当列车一部分位于坡道上 而另一部分位于平道上时 当列车同时位于几个不同坡道上时 列车在线路上运行 有时上坡 有时下坡 所以坡道附加阻力也有正 负 上坡时 坡道附加阻力与列车运行方向相反 坡道附加阻力为正 下坡时 坡道附加阻力与列车运行方向相同 坡道附加阻力为负 负阻力也就是加速力 2020 4 12 72 三 换算坡度 如果在坡道上有曲线 列车在坡道上运行时所遇到的单位附加阻力应为单位曲线附加阻力与单位坡道附加阻力之和 由于曲线附加阻力无正负值 而坡道附加阻力有正 负之分 所以总的单位附加阻力 根据前述的的对应关系 将总的单位附加阻力换算为坡度 则有 如此求得的坡度 称为换算坡度 又称加算坡度 由此可知 当坡道上有曲线时 列车上坡运行时坡道就显得更陡 而下坡运行时 坡道则显得缓了 2020 4 12 73 例4 l 试按图4 12所示资料 列车长800m 求列车运行在bc段的换算坡度 解 列车上坡运行时 图4 12某区段纵断面示意图 列车下坡运行时 答 bc段的换算坡度上坡时为6 3 下坡时为 5 7 2020 4 12 74 例4 2 技规 规定 进站信号机外 制动距离内 进站方向为超过6 的下坡道 而接车线末端无隔开设备时 禁止办理相对方向同时接车和同方向同时发接列车 试按图4 13所示 检算该站能否办理相对方向同时接车和同方向同时发接列车作业 图4 13某站线路平面图 zh 直缓点 hz 缓直点 k10里程标 2020 4 12 75 解 制动距离按800m考虑时制动距离内进站方向的单位坡道附加阻力为 制动距离内的单位曲线附加阻力为 制动距离内的换算坡度为 答 该站进站信号机外制动距离内 进站方向的换算坡度为5 711 的下坡道 没超过6 的规定 可以办理相对方向同时接车和同方向同时发接列车作业 2020 4 12 76 四 限制坡度 限制坡度是指用一台机车牵引规定重量的货物列车 以规定的计算速度作等速运行时所能爬上的最大坡度 它是铁路主要技术标准之一 一条铁路线路的限制坡度愈小 机车牵引重量将愈大 运营效率亦愈高 但采用过小的限坡 又可能造成土石方工程量的过大 提高线路造价 因此 按我国 铁路工程建设设计暂行规定 线路的限制坡度应根据铁路等级 地形类别和牵引种类比选确定 并应与其衔接铁路的限制坡度 牵引定数相协调 且其数值不应大于表4 4的规定 表4 4各级铁路限制坡度 2020 4 12 77 通常情况下 一条线路上下行方向以采用相同的限制坡度为好 但在上下行方向货流量相差悬殊的线路上 地形条件适合重车方向采用较缓的限坡 轻车方向采用比重车方向大的限坡 叫分方向限制坡度 i级铁路一般不宜采用 级铁路上 下行方向运量显著不同 预计将来也不会发生较大变化 且分方向采用不同限制坡度又可节省大量工程时 可按不同方向分别采用限制坡度 在个别越岭地段 采用限制坡度会引起巨大工程时 经过比选 也可以采用比限制坡度更陡的坡度 在牵引重量不变的条件下 采用两台或多台机车牵引 这种坡度称为加力牵引坡度 加力牵引坡度值应根据限制坡度 采用的机车类型和加力牵引方式计算确定 根据我国铁路运营经验 加力牵引坡度最大值 内燃机车牵引不超过25 电力机车牵引不超过30 客运专线铁路最大坡度应根据地形条件 列车牵引性能和运输要求比选确定 2020 4 12 78 第三节线路平面图和纵断面图 线路平面图和纵断面图是铁路勘测设计 施工和运营的重要文件 一 线路平面图 线路平面图是用一定的比例尺 1 2000或1 10000 和规定的符号 把线路中心线及两侧的地形 地物投影到水平面上绘出的图 如图4 14所示 图4 14线路平面图 2020 4 12 79 1 线路平面图中的粗实线为线路中心线 由图可看出线路的走向及直 曲线情况 该段线路范围包括三段直线 两段曲线 虚线为隧道 2 线路里程标和百米标线路自起点开始每整公里处注有线路里程标 如k10为设计的里程l0km处 在整百米处 注有百米标数 3 曲线要素及起 终点里程在各曲线内侧平行于线路注有衄线要素 曲线起点zh 直缓点 和终点hz 缓直点 以及hy 缓圆点 和yh 圆缓点 的里程数应垂直于线路标注在曲线内侧 4 各种主要建筑物铁路沿线的桥梁 涵洞 隧道 车站等建筑物 应以规定的图例符号表示 并注明其所在位置的中心里程 类型及有关尺寸等 2020 4 12 80 5 地形图中用等高线来表示铁路线经过地的地面起伏形状 地面上高程相等的各点的连线称为等高线 等高线在水平面上的投影 称为等高线地形图如图4 15所示 图4 15等高线 在等高线图上 两相邻等高线的高程差称为等高线间隔或等高距 图中的丘 两相邻等高线间的水平距离称为等高线的平距 图中的d 我国规定以黄海平均海水面为等高线高程的起算面 作为零点高程 在局部工作中 可任意假设一个高程起算面 由此测定其他点的高程 2020 4 12 81 典型地形的等高线的形状有 山头 如图4 16所示中部地面较四周高 山脊 如图4 17所示中部高两侧低 山谷 如图4 17所示中部低两侧高 鞍部 如图4 18所示沿山脊线出现的低凹部分 洼地 如图4 19所示四周高中部低 图4 16山头 图4 17山脊 山谷 图4 18鞍部 图4 19洼地 2020 4 12 82 等高线在图上的特征为 位于同一等高线上各点的高程相等 等高线越密 地面坡度越陡峻 等高线越疏 地面坡度越平缓 等高线平距相等的地方坡度均匀 山脊线和山谷线均与等高线垂直相交 几条等高线重叠处为峭壁 2020 4 12 83 由等高线的概念可知 图4 14中 k11 100以前为地势平坦的山坡 在此设一车站 k11 300至k1l 400为一山谷 山沟