第二章四五节

1、第四节 轨 道 在路基、桥隧建筑物修成之后，就可以在上面铺设轨道。它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，并把它传布给路基或桥隧建筑物。一、轨道的组成轨道由钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备和道岔等主要部件组成。（一） 钢轨 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2 钢轨的特点与钢轨断面 钢轨的作用是直接承受车轮的巨大压力并引导车轮的运行方向，因而它应当具备足够的强度、稳定性和耐磨性。 1.钢轨特点：四个“度”刚度抵抗由动荷载引起的挠曲变形；韧度防止动荷

2、载引起钢轨折断；硬度防止被车轮压陷或磨损太快；顶面粗糙度有利于机车的牵引力、制动力的实现。为了使钢轨具有最佳的抗弯性能，钢轨的断面形状采用“工”字形，如下图所示，由轨头、轨腰和轨底组成。钢轨断面图 在我国，钢轨的类型或强度以每米长度的大致质量（公斤数）表示，现行的标准钢轨类型有：75公斤米、60公斤米、50公斤米。 目前我国钢轨的标准长度有25米和12.5米两种，对于75公斤米钢轨只有25米长一种。此外，还有专供曲线地段铺设内轨用的标准缩短轨若干种。（二） 联结零件 联结零件分为接头联结零件和中间联结零件。 1、 接头联结零件： 两节钢轨的末端，用接头联结零件联结。先用两块鱼尾板夹住钢轨，然后

3、用螺栓拧紧。为防止螺栓松动，在螺帽与鱼尾板之间，加有弹簧垫圈。接头联结零件接头联结零件钢轨的接头连接2. 中间联结零件 中间联结零件的作用： 把钢轨与轨枕牢固地联结起来，以确保钢轨位置稳定。 根据轨枕的性质，中间联结零件可以分为：木枕联结零件和混凝土枕联结零件。 图1-19 钢轨与轨枕的联结（三） 轨枕1 轨枕的功用、特点 1.1功用 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。 1.2.特点 坚固耐久、具有弹性、造价合理、制造维修方便。 可以认为，轨枕是介于钢轨与道床之间，承受来自钢轨的各向压力，并将压力弹性地均布于道床的设施。2 轨枕的分类

4、轨枕按照制作材料分，主要有钢筋混凝土枕和木枕两种。我国铁路所使用的主要是预应力混凝土枕。木枕 钢筋混凝土轨枕 3 轨枕的布置我国普通轨枕的长度为2.5m，道岔用的岔枕和钢桥上用的桥枕，其长度有2.6-4.85m多种。 我国铁路规定： (1)木枕轨道，每千米轨枕数最多为1920根，最少为1440根； (2)混凝土枕轨道，每千米轨枕数最多为1840根，最少为1440根。图1-17 配置轨枕数示意图（四） 道床 道床介于轨枕与路基之间，是轨道的重要组成部分。道床是铺设在路基面上的石碴（道碴）垫层。主要作用是支承轨枕，把从轨枕上部的压力均匀地传递给路基；并固定轨枕的位置，阻止轨枕纵向或横向移动；缓和机

5、车车辆轮对对钢轨的冲击。道床断面道床断面图1-23 道床示意简图 道床的功用： 1）承受来自轨枕的压力，均匀的传递到路基； 2）提供轨道的横、纵向力，保持轨道的稳定； 3）提供轨道弹性，减缓、吸收轮轨的冲击、振动； 4）提供良好的排水性能，减少路基病害； 5）便于轨道养护维修作业。 图1-24 碎石道床示意图 以碎石、矿渣、沙子等为材质构成的碎石道床，满足以上5点要求，价廉物美，是我国目前使用最广泛的道床类型。 （五） 防爬设备 1.爬行的定义 列车运行时，车轮作用于钢轨上除产生竖直力和横向力外，还产生一个纵向水平推力，能引起钢轨的纵向移动，有时甚至带动轨枕沿着线路方向一起移动，此种现象称为轨

6、道的爬行。 1.防止爬行的措施 防止爬行，需要加强接头扣件、中间扣件的扣紧力。扣紧力的加强，是通过安装防爬设备实现的。 在直线地段，由于列车纵向力的作用，轨枕可能被拉斜。 预防方法是将防爬器与防爬支撑配合使用。 图1-26 石质防爬器 （a a）穿销式防爬器）穿销式防爬器 （b b）防爬器的安装）防爬器的安装（c）防爬器 在曲线地段，由于列车横向力的作用，很容易引起轨距扩大。预防方法是采用轨距拉杆进行加固。 图1-27 轨距拉杆（六） 道岔 什么是道岔？ 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。 道岔是铁路轨道的重要

7、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。2.3.1 道岔的分类2.3.1.1 单开道岔的概述 单开道岔是最简单、最常用的一种道岔。普通单式道岔的组成1基本轨；2尖轨；3翼轨；4护轨 1.单开道岔的组成 （1）三大组成部分：转辙器部分；辙叉及护轨部分；连接部分。 （2）8个组成部件：转辙器部分的基本轨、尖轨、转辙机械； 辙叉及护轨部分的翼轨、护轨、岔心； 连接部分的直轨、导曲线轨。图1-33 单开道岔结构与名称 转辙器：包括两根尖轨和两根基本轨，是引导机车车辆转线的部分。 连接部分：包括两根直轨和两根导曲线轨。它是将转辙器和翼轨联结

8、起来的部分。 辙叉及护轨：辙叉设在两条钢轨的交叉处，其作用是使运行在一条钢轨上的列车车轮的轮缘能越过另一条钢轨。1.单开道岔各组成部分的功能 从两翼轨最窄处到辙叉心实际尖端之间，存在着一段轨线中断的空隙，叫做辙叉的有害空间。当机车车辆通过辙叉有害空间时，轮缘有走错辙叉槽而引起脱轨的可能，因此，必须设置护轨，对车轮的运行方向实行强制性的引导。2.3.2 其他类型道岔与交叉设备 除了单开道岔以外，还有对称双开道岔、三开道岔、交分道岔和菱形交叉。 1、双开道岔特点是同道岔相衔接的两条线路各自向两侧分岔； 辙叉号码相同时，其导曲线半径较大；辙叉号码相同时，其道岔全长较短。 由于对称道岔的这些优点，常被

9、使用在驼峰编组场的头部或尾部，即工业企业的厂内线，组织不停车会车的双线插入段。 双开道岔 三开道岔的特点是同道岔相衔接的有三条线路。 优点：长度较短； 缺点：（尖轨削弱较多，转辙器使用寿命短；两普通辙叉在主线内方无法设置护轨，机车车辆沿主线不能高速运行。双开、三开道岔 2.三开道岔 3.交分道岔 交分道岔有单式、复式之分。 交分道岔具有道岔长度短，开通进路多以及两个主要行车方向均为直线等优点。 图1-42 交分道岔2.3.3.3 道岔号数 道岔因其辙叉角的不同，有不同的道岔号（N），道岔号数表明了道岔各部分的主要尺寸。对于道岔号我们习惯用辙叉角（）的余切值来表示，如上图，即：AEFEctgN式

10、中式中： N N道岔号数道岔号数 FEFE撤叉根端长撤叉根端长 AEAE撤叉跟端支距撤叉跟端支距辙叉角越小，N值越大，导曲线半径也就越大，侧线过岔速度越高。 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 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。 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。常用道岔有关尺寸及侧向允许速度二、 轨道上两股钢轨的相互位置 轨道几何形位是指轨道各部分的几

11、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。轨道的两股钢轨之间应保持一定的距离，位保证机车车辆顺利通过小半径曲线，曲线轨距应考虑加宽。两股钢轨的顶面应置于同一水平差。从轨道的纵断面上看，轨道的几何形位包括轨道的前后高低。钢轨顶面在纵向上应保持一定的平顺度，为行车平稳创造条件。（一） 直线部分的轨距和水平1.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1435 mm的称为宽轨铁路，如俄罗斯采用1524mm的

12、宽轨铁路 。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6 mm，窄不得超过2mm。 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0Sq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

13、mm，最小值为9 mm，最大值为47 mm。 2.水平 在线路同一断面处左右两股钢轨顶面的高度差，简称“水平”。 轨距和水平均用道尺来测量。通常每6.25m检查一处，即每节12.5m钢轨的接头及中间各检查一处。 直线地段两股钢轨的顶面应保持在同一水平，高差不允许超过4mm。 3.轨底坡 在直线上钢轨不是竖直铺设，而要向内倾斜1:40的坡度，称为轨底坡。轨底坡的设置是利用钢轨垫板做成1:40的坡度，钢轨安置在垫板上而形成内倾度。设置轨底坡的目的是为了钢轨能适应车辆的圆锥形踏面(车轮踏面接触轨头的主要部分为1:20的圆锥面) ， 使车轮压力集中于钢轨中轴线，减少轨头偏心磨耗。 （二） 曲线部分的轨

14、距和水平 1.轨距加宽 铁路车辆的轮对固定于转向架上，车辆在曲线上运行时，转向架对于车体可以转动，而转向架上的车轴是平行的不能作相互转动，其最外两根车轴之间的距离称为固定轴距。由于机车车辆具有固定轴距，在曲线上运行时转向架的纵向中心线与曲线轨道中心线并不一致，因而引起转向架钱一轮对外侧车轮轮缘和后一轮对的内侧车轮轮缘压挤钢轨，增加走行阻力。为了使机车车辆顺利地通过曲线，因此对小半径曲线的轨距要适当加宽。 轨距加宽原因示意图2.外轨超高 列车在曲线上运行时，由于离心力的作用使曲线外轨受到较大的压力，因而造成外轨比内轨磨耗大，出现两根钢轨磨耗不均匀的现象。同时，旅客受到离心力的作用也感到不舒适，如

15、果离心力过大还可能导致列车倾覆。因此，为了消除这些不良影响，通常是将曲线上的外轨抬高，使机车车辆向内倾斜，以抵消离心力的作用。外轨比内轨高出的部分称为超高。 超高的程度，应使超高后机车车辆的重力Qg与离心力f的合力正好作用于两根钢轨中心距离S的中点。 这样，两根钢轨的受力又相等了。 外 轨 超 高 原 理 图 曲线外轨超高量（h），通常用下式计算：Rvh2max8 .11（mm） 铁路技术管理规程规定，外轨超高的最大值单线不得超过125mm，复线地段不得超过150 mm。外轨超高原理图 为了确保机车车辆在铁路线路上运行的安全，防止机车车辆撞击邻近线路的建筑物和设备，而对机车车辆和接近线路的建筑

16、物、设备所规定的不允许超越的轮廓尺寸线，称为限界。铁路基本限界可分为机车车辆限界和建筑接近限界两种。 机车车辆限界是机车车辆横断面的最大极限，它规定了机车车辆不同部位的宽度、高度的最大尺寸和底部零件至轨面的最小距离。机车车辆的任何部位，在任何情况下都不得超出机车车辆限界规定的尺寸。 建筑接近限界是一个和线路中心线垂直的横断面，它规定了保证机车车辆安全通行所必需的横断面的最小尺寸。凡靠近铁路线路的建筑物及设备，其任何部分都不得侵入限界之内。 机车车辆限界及直线建筑接近限界（点击图片播放动画） 当货物装车后，货物任何部分的高度和宽度超过机车车辆限界，称为超限货物。按货物超限的程度，分为一级超限、二级超限、超级超限三个级别。 由图可知，在机车车辆限界和直线建筑限界之间，留有一定的空隙，称为安全空间。留有安全空间的目的：一是为组织“超限货物列车”运行；二是为适应运行中的列车横向晃动偏移和竖向上下振动，防止与邻近的建筑物或设备发生碰撞。 4800mm：机车车辆的中部最大高度，限界规定为4800毫米 ，因此机车车辆顶部的任何装置，如高烟囱、放置防火罩或天窗的开度等，均应保持在4800毫米以内，防止机车车辆顶部与桥梁、隧道上部相撞。 3400mm：机车车辆在钢轨水平面上部1250至3600毫米范围内 ，其