铁道概论第二章铁路线路—轨道 PPT课件

铁路线路 轨道 天津铁道职业技术学院 铁道概论 钢轨 防爬设备 轨枕 道床 联结零件 道岔 铁路线路 轨道 一 轨道的组成及作用 作用 轨道起着机车车辆运行的导向作用 直接承受由车轮传来的巨大压力 并把它传递给路基或桥隧建筑物 轨道的基本组成 1 支承和引导车轮 2 为车轮滚动提供阻力较小的表面 3 承受车轮的作用力并传布于轨枕 4 在电气化铁路和自动闭塞区段 作为轨道电路使用 1 钢轨的功用 二 钢轨 二 钢轨 2 钢轨的特点 钢轨的作用要求它应当具备足够的刚度 韧度 硬度 顶面粗糙等特点 刚度 抵抗由动荷载引起的挠曲变形 韧度 防止动荷载引起钢轨折断 硬度 防止被车轮压陷或磨损太快 顶面粗糙度 适当的粗糙度有利于机车的牵引力 制动力的实现 钢轨采用 工 字形断面 由轨头 轨腰和轨底组成 为使钢轨更好承受来自各方面的力 钢轨应具有一定高度 轨头为适应轮轨接触 应大而厚 并具有足够面积 为保证稳定性 轨底应有足够宽度和一定厚度 3 钢轨断面 在我国 钢轨的类型以每米长度的大致质量的kg整数 kg m 表示 现行的标准钢轨类型有 75kg m 60kg m 50kg m 43kg m等 4 钢轨类型及长度 新建 改建铁路线路正线应采用60kg m钢轨 重载运煤专线线路应采用75kg m钢轨 我国标准钢轨长度为12 5及25m两种 对于75kg m钢轨只有25m一种 高速铁路上为100m定制长轨条 还有专供曲线地段铺设内轨用的标准缩短轨若干种 5 轨缝 普通轨道为适应钢轨热胀冷缩的需要 钢轨接头处必须留有一定的缝隙 预留轨缝不应太小 以免高温时钢轨伸长而无伸长余地 轨缝也不应太大 以免低温时钢轨缩短 缝隙过大 严重影响运行 式中 计算轨缝尺寸 mm L 钢轨长度 m 构造轨缝 38 43 50 60 75kg m钢轨均采用18mm t0 更换钢轨或调整轨缝时的轨温 oC 5 轨缝 1 承受钢轨的垂直力 水平力 2 传递这二力给道床和路基 3 保持钢轨方向 位置 轨距 三 轨枕 1 轨枕的功用 坚固耐久 具有弹性 造价合理 制造 铺设 养护及维修方便 2 轨枕的特点 按制作材料分 有钢筋混凝土枕和木枕两种 木枕 钢筋混凝土轨枕 3 轨枕的分类 按用途分 有普通轨枕 岔枕和桥枕 经过防腐处理的木枕一般可以使用15年 我国铁路所使用的主要是预应力混凝土枕 我国普通轨枕的长度为2 5m和2 6m 道岔用的岔枕长度有2 6m 4 8m 木岔枕 或2 4m 4 9m 混凝土岔枕 4 轨枕的长度 1 每千米配置轨枕根数 我国铁路规定 木枕轨道 1440 1920根 Km 混凝土枕轨道 1520 1840根 Km 配置轨枕数示意图 5 轨枕的布置 5 轨枕的布置 符合左下侧条件之一的地段 轨道应该加强 即每千米的轨枕数需要增加 2 轨枕间距 轨枕间距示意图 普通轨道上 钢轨接头处车轮的冲击动荷载大 接头轨枕间距 c 应该比中间轨枕间距 a 小一些 而且 从c向a过渡时 应该有一个过渡轨枕间距 b 以适应荷载的变化 三者大小为 a b c 5 轨枕的布置 两节钢轨的末端 用接头联结零件联结 四 钢轨联结零件 1 接头联结零件 联结零件分为接头联结零件和中间联结扣件 两节钢轨的末端 用接头联结零件联结 四 钢轨联结零件 1 接头联结零件 联结零件分为接头联结零件和中间联结扣件 钢轨的接头连接过程 两节钢轨的末端 用接头联结零件联结 接头联结零件 四 钢轨联结零件 1 接头联结零件 联结零件分为接头联结零件和中间联结扣件 可以分为 木枕联结扣件和混凝土枕联结扣件 2 中间联结扣件 把钢轨与轨枕牢固地联结起来 以确保钢轨位置稳定 我国木枕轨道地段中间联结方式主要有混合式和分开式 钢轨与木枕的混合式连接过程 1 混合式目前木枕大量采用的联结方式是混合式 先用道钉把垫板与木枕扣紧 然后再用道钉将钢轨 垫板和木枕三者同时联结 混合式扣件零件少 安装成本低 但扣紧力不如分开式 钢轨与木枕的混合式联结 钢轨与木枕的分开式联结 2 分开式将垫板分别与轨枕和钢轨单独扣紧 分开式扣压力大 能有效防止钢轨的横 纵向位移 同时便于安装与更换 但成本高 在特殊线路与桥上线路使用 钢轨与混凝土枕的联结 3 混凝土枕联结扣件及混凝土枕联结方式由于混凝土枕重量大 刚度大 因而混凝土枕扣件的性能也比木枕扣件好 主要表现为 扣压力足 当钢轨弯曲 转动时 不会导致钢轨沿垫板发生纵向移动 适当的弹性 混凝土枕的弹性比木枕差许多 其弹性主要由橡胶垫板提供 具有绝缘性能 道床铺设在路基面上的石碴 道碴 垫层 介于轨枕与路基之间 是轨道的重要组成部分 五 道床 1 道床的功用与材料选择 道床断面示意图 1 支撑轨枕 承受来自轨枕的压力 均匀的传递到路基 2 固定轨枕的位置 阻止轨枕纵向或横向移动 保持轨道的稳定 3 提供轨道弹性 缓和机车车辆轮对对钢轨的冲击 4 提供良好的排水性能 减少路基病害 便于轨道养护维修作业 碎石道床示意图 道床常用材料为碎石 卵石 矿渣 粗砂等 我国一般采用碎石道床 1 质地坚硬 耐压 耐磨 具有弹性 2 排水性能好 吸水度小 3 不易风化 侵蚀 2 道床应具备的性能 3 道床断面 道床断面为梯形 主要有三个要素 1 道床厚度 h 足够的厚度 确保轨道稳定 2 顶面宽度 b 一般为3米 3 边坡坡度 i 道床纵断面示意图 轨道爬行 因列车运行时纵向力的作用 使钢轨产生纵向移动 有时甚至带动轨枕一起移动 这种现象叫轨道爬行 六 轨道加强设备 在轨道受力大 几何尺寸 形状和空间位置易发生变化的位置进行强度加强的设备叫轨道加强设备 包括 防爬设备 轨距杆 轨撑等 防止爬行的措施 轨道爬行危害 往往引起轨缝不匀 轨枕歪斜等线路病害 对轨道的破坏性极大 严重时还会危及行车安全 因此 必须采用有效措施加以防止 防爬措施 一方面加强钢轨与轨枕间的扣压力和道床阻力 另一方面是设置防爬器和防爬支撑等防爬设备 六 轨道加强设备 在曲线地段 由于列车横向力的作用 很容易引起轨距扩大 预防方法是用轨距拉杆 轨撑进行加固 六 轨道加强设备 轨距杆 轨撑 机车车辆在运行过程中 常常需要由一条线路转入另一条线路 或跨越其它线路 在就需要设置线路的连接与交叉设备 即道岔 道岔是铁路轨道的重要组成部分 由于道岔数量多 使用寿命短 限制列车速度 行车安全性低 与曲线 接头并称为轨道的三大薄弱环节 七 道岔 道岔的功用 1 线路的连接设备引导铁路机车车辆由一条线路进入另一条线路 图线路连接道岔 道岔的功用 2 线路的交叉设备引导机车车辆由一条线路跨越另一条线路 图线路交叉道岔 3 连接与交叉设备既可以引导铁路机车车辆由一条线路进入另一条线路 也能够引导机车车辆由一条线路跨越另一条线路 图线路连接 交叉道岔 右开道岔 左开道岔 1 道岔的类型 单开道岔 是最简单 最常用的一种道岔 对称道岔 对称道岔增大导曲线半径 提高侧线通过速度 并可缩短站场长度 整个道岔对称于主线的中线或辙叉角的中分线 列车通过时无直向及侧向之分 三开道岔 三开道岔是将一个道岔纳入另一个道岔内构成 两顺向道岔 有三个辙叉 可开通三个方向 三开道岔可缩短用地 但尖轨寿命短 两普通辙叉部分不能设置护轨 且存在有害空间 车辆沿主线方向运行速度低 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 菱形交叉 交分道岔是将一个单开道岔纳入另一个道岔构成 两对向道岔 可开通四个方向 有两条直线和两条侧线 有2个钝角辙叉 2个锐角辙叉 交分道岔 交分道岔 交叉渡线 交叉渡线 由四组相同号数的单开道岔和一组菱形交叉所构成 即是两组方向相反的单渡线交叉重叠在一起的设备 供两条线路上的列车双向串线之用 交叉渡线 特殊道岔 两股侧线偏向同侧 2 道岔的组成 以单开道岔为例 三大组成 转辙器部分 辙叉及护轨部分 连接部分 组成部件 转辙器部分的基本轨 尖轨 连接部分的直轨 导曲线轨 辙叉及护轨部分的翼轨 护轨 岔心 心轨 请指出道岔的组成部分及组成部件 翼轨 岔心 尖轨 基本轨 导轨 直轨 护轨 1 转辙器部分的功用与组成功用 引导机车车辆的行驶方向 组成 两根基本轨 两根尖轨 各种联结零件 道岔转换设备 单开道岔的转辙器部分 尖轨是转辙器的主要部件 通过连接杆与转辙机械相连 操纵转辙机械可改变尖轨位置 2 辙叉与护轨部分 包括辙叉 护轨 主轨 安装护轨的基本轨 及其他联结零件 作用 保证车轮安全通过两股轨线的相互交叉处 翼轨和岔心是辙叉的主要构成部分 叉心两工作边的交点称为辙叉理论中心 理论尖端 叉心实际尖端处有6 10mm的宽度称为实际尖端 叉心两工作边的夹角称为辙叉角 两翼轨相距最近处称辙叉咽喉 从辙叉咽喉至辙叉心轨实际尖端之间称为 有害空间 这一段是轨线中断区段 机车车辆通过时 轮缘有走错辙叉槽而引起脱轨的可能 因此必须设置护轨 强制引导 护轨制约车轮走向 使之安全通过 有害空间 避免走向异侧或撞击心轨 护轨中间部分为平直线 与基本轨平行 为使车轮轮缘能顺利进入护轨轮缘槽 在护轨平直段的两端设置缓冲区 可动心轨辙叉消灭了固定辙叉的 有害空间 且直向无需设置护轨 提高列车运行的平顺性 提高列车直向速度 广泛用于高铁 3 连接部分 连接部分是转辙器和辙叉之间的连接线路 连接部分包括直连接线和曲连接线部分 曲连接线称导曲线 在导曲线上一般不设缓和曲线和超高 列车在侧向过岔时要限制速度 3 道岔号数 道岔因辙岔角大小的不同 有不同的道岔号N 道岔号数可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 18号 24号辙叉转角分别为9号 12号辙叉的一半 道岔号码N越大 辙叉角越小 侧向过岔允许速度越高 但N越大 则道岔全长越长 占地长度也越长 工程费用相应增加 道岔是线路提高速度的主要控制因素之一 列车通过道岔的速度分为直向过岔速度与侧向过岔速度两种 辙叉角 越小 N值越大 导曲线半径也就越大 侧线过岔速度越高 目前我国铁路上大多使用9 12 18号三个型号道岔 它们所允许的侧向通过速度分别为30 45 80公里 小时 高铁采用18号及以上道岔 常用道岔有关尺寸及侧向允许速度 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 道岔号测量法 八 无缝线路 无缝线路也叫长钢轨线路 将标准长度的钢轨焊接成为长钢轨的轨道 我国目前能生产25m的钢轨 先在焊轨厂焊成250m 或500m 的长轨条 然后再运到铺轨地点 焊成1000 2000m的长轨条或更长的长钢轨 无缝线路由于消除了钢轨接缝 因而具有行车平稳 机车车辆及轨道维修费用低 使用寿命长等优点 铺设无缝线路的关键是克服钢轨因热胀冷缩引起的内应力 温度力 克服的办法是在长钢轨的两端使用高强度钢轨连接零件和防爬设备进行强制性固定 其它部分也要采用高强度的中间联结零件和防爬设备 将钢轨紧紧的扣于轨枕之上 这叫 锁定钢轨 锁定钢轨时钢轨的温度称为锁定轨温 一般采用稍高于本地区中间轨温的温度作为锁定轨温 宽钢筋混凝土枕 又叫轨枕板 外形与普通钢筋混凝土轨枕类似 但比其宽 而又稍薄 它在线路上是连续铺设的 因与道床和轨道的接触面比较大 因此轨道的沉陷较小 也不宜发生坑洼不平和道床脏污现象 而且可以提高线路的稳定性 改善了钢轨的受力条件 有利于高速行车 我国在隧道内 大桥桥头 大客运站上采用 并在主要干线上逐步扩大使用 九 宽混凝土轨枕和整体道床 整体道床就是在坚实的路基上直接将轨枕和道床浇筑在一起的混凝土或钢筋混凝土结构 它具有坚固耐久 平顺稳定 维护工作量小等特点 适于高速行车 但造价贵 技术要求高 九 宽混凝土轨枕和整体道床 十 轨道的几何形位 轨道几何形位是指轨道各部分的几何形状 相对位置和基本尺寸 从轨道横断面上来看 轨道的几何形位包括轨距 水平 外轨超高和轨底坡 轨距 两根钢轨轨头内侧之间的距离称为轨距 我国规定 轨距应在钢轨头部内侧顶面下16mm处测量 我国铁路主要采用1435mm的标准轨距 世界各国铁路也普遍采用1435mm的轨距 轨距宽于1435mm的称为宽轨铁路 俄罗斯及其周边国家的1520 1524 mm轨距 西班牙 印度等国的1676mm轨距 轨距窄于1435mm的称为窄轨铁路 我国云南省尚有从昆明至河口的1000mm的窄轨铁路 在机车车辆不断运行的情况下 轨距可能产生一定的误差 我国规定标准轨距的误差宽不得超过6mm 窄不得超过2mm 为保证机车车辆顺利通过小半径曲线 曲线轨距应考虑加宽 一 直线部分的轨距和水平 轨距应大于轮对宽度 轮对的两轮缘外侧距 轮对的轮缘与钢轨之间应留有一定的活动间隙 称为游间 轨距轮对宽度活动量 式中 S为轨距 mm q为轮对宽度 mm 轮对与钢轨的相互位置 轨距示意图 钢轨与轮缘间留有游间是为了轮缘能在两根钢轨间自由滚动 而不会被卡住 并减少轮轨磨耗和运行阻力 但游间过大又会增加车辆运行时的横向摆动 即车辆蛇行运动幅度 我国规定游间正常值为14