铁道工程第五章 道岔ppt课件.ppt

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1、一、道岔的功用及类型二、单开道岔的构造三、单开道岔的几何尺寸四、单开道岔的总布置图五、过岔速度和提高过岔速度的措施,第五章 道岔,内容提要,一、道岔的功用及类型,1.定义,道岔是使机车车辆从一股轨道分支进入另一股轨道、或跨越另一股轨道的线路设备。,2.主要功能,（1）实现线路的连接和交叉；,3.特点,构造复杂、寿命短、限制列车速度、行车安全性低、养护维修投入大等，与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。,（2）用于铁路列车的到发、会让、越行、调车、以及机车摘挂等作业的线路；,（3）用于铁路路网与厂矿、港口专用铁路的连接，以及在区间两线之间改变行驶线路的连接。,轨道结构三大薄弱环节：曲线、接头、道

2、岔,一、道岔的功用及类型,4.基本类型,线路的连接、交叉、连接与交叉的组合（1）线路连接单式道岔和复式道岔（2）线路交叉直交叉和菱形交叉（3）连接与交叉的组合交分道岔和交叉渡线,道岔按功能和用途分类：,单开道岔,渡线（单开道岔）,交叉渡线（菱形交叉）,一、道岔的功用及类型,是我国最常见的道岔类型，其数量占各类道岔总数的90以上其主线为直线，侧线由主线向左侧（左开道岔）或右侧（右开道岔）岔出单开道岔构造相对简单，具有一定代表性，了解和掌握这种道岔的基本特征，对各类道岔的设计、制造、铺设、养护均有十分重要的意义,一、道岔的功用及类型,5.单开道岔,是单开道岔的一种特殊型式，只是在两股都是正线轨道上

3、使用，但站场使用较多小号码的对称道岔，并被使用于工业铁路线和城市轻轨线上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。,单式对称道岔,单式不对称道岔,6.对称道岔,一、道岔的功用及类型,因此在道岔长度固定的条件下，使用对称道岔可获得较大的导曲线半径，能提高过岔速度；在保持相同的过岔速度条件下，对称道岔能缩短道岔长度，从而缩短站坪长度，增加股道的有效长度。,主要特点：尖轨长度相同时，尖轨作用边和主线方向所成的交角约为单开道岔的一半；导曲线半径相等时，对称道岔的长度要比单开道岔短，其他条件相同时，导曲线半径约为单开道岔的两倍；在曲线半径和长度保持不变时，可采用比单开道岔更小

4、号数的辙叉。,又称复式异侧对称道岔，是复式道岔中较常用的一种型式。他相当于两组异侧顺接的单开道岔，但其长度却远比两组单开道岔的长度之和为短。常用于铁路轮渡桥头引线、驼峰编组场以及地形狭窄又有特殊需要的地段三开道岔由一组转辙器、一组中间辙叉和二组同号数的后端辙叉所组成该道岔构造比较复杂，维修较困难，运行条件较差，非十分困难时，不轻宜采用,对称三开道岔,不对称三开道岔,7.三开道岔,一、道岔的功用及类型,有单式、复式之分。,单式交分道岔,复式交分道岔,8.交分道岔,一、道岔的功用及类型,复式交分道岔相当于两组对向铺设的单开道岔，实现不平行股道的交叉，但具有道岔长度短，开通进路多及两个主要行车方向均

5、为直线等优点，因而节约用地，提高调车能力并改善列车运行条件,交分道岔由菱形交叉、转辙器和连接曲线等部分组成。菱形交叉一般是直线与直线的交叉，由二副锐角辙叉、二副钝角辙叉和连接钢轨组成,由四组类型和号数相同的单开道岔和一组菱形交叉，以及连接钢轨组成。用于平行股道之间的连接，仅在个别特殊场合下使用,渡线,交叉渡线,9.交叉渡线,一、道岔的功用及类型,单开道岔由转辙器部分、连接部分、辙叉与护轨以及岔枕组成,二、单开道岔的构造,1.单开道岔构造,二、单开道岔的构造,1.单开道岔构造,单开道岔由转辙器部分、连接部分、辙叉与护轨以及岔枕组成,单开道岔由转辙器部分、连接部分、辙叉与护轨以及岔枕组成,Swit

6、ch blades,Stock rail,Check rail,Frog,二、单开道岔的构造,1.单开道岔构造,A,C,B,0,A,C,B,0,主线,岔线,道岔始端,道岔终端,道岔中心,逆向过岔,顺向过岔,二、单开道岔的构造,1.单开道岔构造,单开道岔以它的钢轨每米质量和道岔号数区分类别： （1）每米钢轨的质量：75、60、50、43kg/m； （2）标准道岔号数（用辙叉号数表示）：6、7、9、12、18、24、38、42。,普线上最常用的是60轨固定型辙叉12号单开道岔。,转辙器由两根基本轨、两根尖轨及各种联结零件和道岔转换设备组成，其作用是引导车轮从一线进入另一线。,1基本轨；2尖轨；3跟

7、部结构；4轨撑；5顶铁；6连接杆；7辙前垫板；8滑床板；9通长垫板；10辙后垫板,2.转辙器,二、单开道岔的构造,基本轨,尖轨,连接杆,二、单开道岔的构造,（1）基本轨,基本轨由标准钢轨断面的钢轨制成，一侧为直基本轨，一侧为曲基本轨。,二、单开道岔的构造,受力情况:(1)承受车轮的垂直压力；(2)与尖轨共同承受车轮的横向水平力。 为防止基本轨的横向移动，可在其外侧设置轨撑。 实现竖向轮载在基本轨与尖轨之间顺利过渡。,二、单开道岔的构造,直基本轨不进行弯折。曲基本轨应按转辙器各部分的轨距在工厂事先弯折成规定的折线或采用曲线，以保持转辙器轨距、方向的正确，以及尖轨和基本轨的密贴。,曲基本轨的弯折形

8、式,二、单开道岔的构造,通常，道岔中不设轨底坡，为改善钢轨受力条件，提速道岔中基本轨设有1：40轨底坡,车轮在转辙器区域运行,二、单开道岔的构造,a.尖轨是转辙器中的重要部件，依靠尖轨的扳动，将列车引入正线或侧线方向。,（2）尖轨,二、单开道岔的构造,我国铁路大部分12号及以下的道岔，均采用直线型尖轨。直线型尖轨制造简单，便于更换，尖轨前端的刨切较少，横向刚度大，尖轨的摆度和跟端轮缘槽较小，可用于左开或右开；但其转辙角较大，列车对尖轨撞击也大，尖端易于磨耗和损伤,b.尖轨在平面上可分为直线型和曲线型,我国新设计的12号道岔及以上的大号码道岔均采用曲线型尖轨。曲线型尖轨的工作边除尖轨尖端一小段直

9、线外，其余均为圆曲线，这种尖轨冲击角较小，导曲线半径大，列车进出侧线比较平稳；但制造较复杂，前端刨切较多，并且左右开不能通用,直线型尖轨的工作边为一直线，它与基本轨工作边所成的交角称转辙角，与尖轨尖端角0相等，也与车轮轮缘冲击尖轨工作边的角c相等。转辙角的大小决定了通过侧股速度的高低，并应与导曲线半径大小相匹配。,c.直线型尖轨,二、单开道岔的构造,直线尖轨可用于左开或右开单开道岔，加工制造简单，便于修换，是我国目前应用较广泛的一种尖轨。,其缺点是道岔长；尖轨尖端轨距加宽大，影响列车沿正线运行的平稳性；转辙角较大，列车逆向进入侧线时，轮缘对尖轨的冲击较大，列车摇晃，尖轨也较易于磨损。,曲线型尖

10、轨的工作边除尖端前部有一小段直线外，其余均为圆曲线，冲击角一般小于直线型尖轨，从而可提高列车运行平稳性与旅客舒适度。由于尖轨与导曲线的衔接较为圆顺，与同号码直线型尖轨道岔相比，可增大导曲线半径，缩短道岔全长。其缺点是左右开道岔不能通用，加工较为复杂。,d.曲线型尖轨,二、单开道岔的构造,曲线型尖轨又分为切线型、半切线型、割线型、半割线型四种。我国铁路主要采用半切线型和半割线型曲线尖轨。,尖轨可用普通断面钢轨或特种断面钢轨制成普通断面钢轨制成的尖轨，一般在尖轨前端加补强板以增加其横向刚度特种断面钢轨制成的尖轨，其断面粗壮、整体性强、刚度大，稳定性比普通断面钢轨好,二、单开道岔的构造,我国提速道岔

11、以广泛采用矮型特种断面钢轨。取消了普通钢轨断面尖轨6mm抬高量，消除了列车过岔的垂向不平顺，可提高道岔直股过岔速度；AT轨下设24mm高的滑床台，可设置扣压基本轨轨底的结构，增加基本轨的稳定性；较高的滑床台，可减少沙尘与冰雪的影响，提高行车的安全性。,矮型特种断面钢轨(简称AT轨),二、单开道岔的构造,基本轨,尖轨,滑床台,二、单开道岔的构造,为使转辙器正确引导列车的行驶方向，尖轨尖端必须细薄，且与基本轨紧密贴合。尖轨与基本轨的贴靠方式通常有两种，即贴尖式和藏尖式当采用普通钢轨刨切时，为避免对基本轨和尖轨刨切过多，一般将头部经过刨切的尖轨置于较基本轨高出6mm的滑床板上，使尖轨叠盖在基本轨的轨

12、底，即形成贴尖式尖轨。基本轨轨颚不刨切，加工简单，备品方便。 当采用矮型特种断面钢轨加工尖轨时，一般在轨头下颚轨距线以下作1：3的斜切，使尖轨尖端藏于基本轨的轨距线之下，形成藏尖式结构。因基本轨轨颚需要刨切，要求基本轨与尖轨的刨切接触面良好，加工要求严格，需备用曲、直基本轨。,二、单开道岔的构造,尖轨与导曲线钢轨连接的一端称尖轨跟端。尖轨的跟部结构必须保证尖轨能根据不同的转辙要求在平面上左右摆动，又要坚固稳定，制造简单，维修方便。我国道岔主要采用间隔铁鱼尾板和弹性可弯式跟端结构。间隔铁鱼尾板式结构主要由间隔铁、跟端夹板及联结螺栓等组成。这种结构零件较少，尖轨扳动灵活，但稳定性较差，容易出现病害

13、弹性可弯式尖轨在跟端前23根轨枕处，将轨底削去一部分，使与轨头同宽，形成柔性部位，使尖轨具有能从一个位置扳动到另一位置足够的弹性。其结构简单，易于保养,二、单开道岔的构造,尖轨的长度随道岔号数和尖轨的型式不同而异。在我国铁路上，9号道岔的尖轨长度为6.25m；12号道岔直线型尖轨长度为7.7m，曲线型尖轨长度为11.313.88m；客运专线18号道岔尖轨长度为21.45m。在跨区间无缝线路中，为限制尖轨尖端的伸缩位移，在尖轨跟部的基本轨和尖轨轨腰上可安装限位器结构，将过大的温度力传递给外侧基本轨。,限位器结构,限位器式尖轨跟端,二、单开道岔的构造,尖轨断面变化图,二、单开道岔的构造,滑床板轨撑

14、顶铁各种特殊形式的垫板道岔拉杆和连接杆转辙机械,（3）转辙器上的零、配件,二、单开道岔的构造, 滑床板,在整个尖轨长度范围内的岔枕面上，有承托尖轨和基本轨的滑床板。滑床板有分开式和不分开式两类。不分开式用道钉将轨撑、滑床板直接与岔枕联结；分开式是轨撑由垂直螺栓先与滑床板联结，再用道钉或螺纹道钉将垫板与岔枕联结。尖轨放置于滑床板上，与滑床板间无扣件联结。,二、单开道岔的构造,提速道岔滑床板结构,滑床板,二、单开道岔的构造,轨撑,用于防止基本轨倾覆、扭转和纵横向移动的轨撑，安装在基本轨的外侧。它用螺栓与基本轨相连，并用两个螺栓与滑床板连结。轨撑有双墙式和单墙式之分。提速道岔中由于扣件扣压力足够大，

15、未设轨撑。新近采用道岔轨撑为可调式轨撑，由轨撑、调整楔、垫板挡铁、一个或两个垂直螺栓和一个水平螺栓组成。通过拧紧调整楔的螺栓，可将基本轨固定在滑床板上。调整楔设有突出部分卡住轨撑，以防止基本轨爬行。,我国早期使用的轨撑,新近使用的道岔轨撑,二、单开道岔的构造,道钉,轨撑,滑床板,二、单开道岔的构造,二、单开道岔的构造,顶铁,道岔顶铁设置在尖轨轨头刨切起点之后的尖轨或基本轨轨腰上。其作用是将尖轨承受的横向水平力传递给基本轨，以防止尖轨受力时弯曲，并保持尖轨与基本轨的正确位置。,二、单开道岔的构造,各种特殊形式的垫板,有铺设在尖轨之前的辙前垫板和之后的辙后垫板；铺设在尖轨尖端和尖轨跟端的通长垫板；

16、为保持曲线的正确位置而设置的支距垫板等。,二、单开道岔的构造,道岔拉杆和连接杆,道岔拉杆连接两根尖轨，并与转辙设备相连，以实现尖轨的摆动，故又叫转辙杆。连接杆为连接两根尖轨的杆件，其作用是加强尖轨间的联系，提高尖轨的稳定性。,转辙设备,拉杆,连接杆,二、单开道岔的构造,转辙机械,最常用的道岔转换设备的种类有机械式和电动式。若按操纵方式分类，则有集中式和非集中式两类。机械式转换设备可以为集中式或非集中式，电动式转换设备则为集中式。道岔转换设备必须具备转换（改变道岔方向）、锁闭（锁闭道岔，在转辙杆中心处尖轨与基本轨之间，不允许有4mm以上的间隙）和显示（显示道岔的正位或反位）等三种功能。,二、单开

17、道岔的构造,辙叉是使车轮由一股钢轨越过另一股钢轨的设备。辙叉由叉心、翼轨及联结零件组成。按平面型式分：直线辙叉 曲线辙叉按构造类型分：固定辙叉 活动辙叉单开道岔上，以直线式固定辙叉最为常用,3 辙叉及护轨,叉心,翼轨,二、单开道岔的构造,叉心,翼轨,转辙设备,固定型辙叉,可动心轨辙叉,二、单开道岔的构造,辙叉中的名词术语,辙叉咽喉：两翼轨工作边距离最小处。叉心理论尖端：辙叉心轨两工作边的交点。叉心实际尖端：辙叉心实际加工成型的尖端，宽约610 mm。有害空间：固定型辙叉咽喉至叉心实际尖端的区域。,二、单开道岔的构造,辙叉趾及辙叉前开口：E、F点称辙叉趾，Pn为辙叉前开口。辙叉跟及辙叉后开口：A

18、、B点称辙叉跟，Pm为辙叉后开口。 辙叉前部长度n（辙岔趾距）：辙叉趾端至叉心理论中心C的距离。辙叉后部长度m （辙岔跟距） ：辙叉跟端至叉心理论中心C的距离。辙叉全长：辙叉趾端至辙叉跟端的长度，其值等于nm，EB，FA线段长度表示辙叉全长。,二、单开道岔的构造,道岔号数,直线辙叉,曲线辙叉,叉心两侧作用边之间的夹角称为辙叉角，其交点即为辙叉理论中心（理论尖端）。,曲线辙叉角则以其曲线工作边的切线与直线工作边的交角表示。,二、单开道岔的构造,我国铁路道岔号数系列（GB124676）规定，道岔号数N以辙叉角的余切值表示：,BC叉心工作边上任一点B至另一工作边的垂直距离,AC由辙叉理论尖端沿工作边

19、至垂足C的长度,道岔号数在现场可用下法测定：先在心轨顶面找出100mm和200mm两处顶宽位置，然后量出这两处间的垂直距离（mm），用其除以100，所得数即为道岔号数。,二、单开道岔的构造,按GB124676规定，我国标准轨距铁路道岔号数与辙叉角的对应关系见下表。,我国铁路主要采用的道岔号数为6、7、9、12和18、30、38号等，其中12号是我国主型道岔。道岔号数越大，辙叉角越小，有害空间越大。道岔号数越大，允许列车侧向通过道岔的速度越高。道岔号数的选用应符合有关设计规范的规定。,二、单开道岔的构造,辙叉类型,二、单开道岔的构造,钢轨组合式辙叉,用普通钢轨经过弯折、刨切加工而组成的辙叉称为钢

20、轨组合式辙叉。它由长心轨、短心轨、翼轨、间隔铁、垫板及联结零件组成。该结构易于取材，加工制造方便，但其结构零件多，整体性差，养护工作量大；在我国铁路干线上已很少使用，站线上组合式辙叉的比例也在减少。,（一）固定辙叉,二、单开道岔的构造,高锰钢整铸辙叉,高锰钢整铸辙叉采用含锰量11%14%和含碳量1.0%1.4%的高锰钢铸造而成，其翼轨和心轨成为一个整体。,二、单开道岔的构造,高锰钢整铸辙叉具有较高的强度和良好的抗冲击韧性，并具有坚韧耐磨、稳定性好、维修工作量少、使用寿命长等优点。此外，它的主要尺寸基本上和钢轨组合式辙叉相同，因而可以互换使用。目前，我国铁路正线上的道岔已基本上使用了高锰钢整铸辙

21、叉。先期使用的高锰钢整铸辙叉底板直接用螺纹道钉与枕木联结。因行车振动等原因，螺纹道钉与枕木的联结失效较多。新型辙叉将其改为分开式联结，辙叉下设垫板，辙叉与垫板用扣件联结，垫板与枕木用螺纹道钉联结，从而方便了辙叉的更换，也可防止螺纹道钉松动失效。,二、单开道岔的构造,高锰钢拼装辙叉,叉心与部分翼轨用高锰钢铸成一体，再与普通钢轨制造的翼轨及带部分翼轨的心轨等组成的辙叉称为高锰钢拼装辙叉。其优点是节省锰钢，铸造简单，易获得高质量的铸件，当某部件损坏时可以更换。其缺点是整体性差，零件多，组装加工困难，维修工作量大。,二、单开道岔的构造,固定型辙叉因其工作边的不连续性致使进入辙叉的车轮重心发生起伏。若车

22、轮逆向进岔（图中由左向右方向），随着锥形车轮踏面由翼轨驶向叉心，车轮滚动圆逐渐减小，致使车轮重心下降，直至车轮滚动至心轨，又回复至原有车轮重心高度,反之亦然 。为了避免车轮在翼轨与心轨之间过渡所产生的冲击，辙叉心轨端部轨面须适当降低，翼轨顶面相应提高。 翼轨顶面的提高值根据原型车轮和磨耗车轮的踏面坡度计算值和辙叉实际的磨耗情况确定。实践证明，翼轨的提高值在辙叉理论尖端至心轨顶面宽40mm的范围内提高3mm为宜。其两侧坡度，向前顺至咽喉，向后顺至心轨顶面宽50mm处。轨顶的横坡采用1:20。,二、单开道岔的构造,车轮逆向进岔示意图,二、单开道岔的构造,可动辙叉是指辙叉个别部分可以移动，以保证列车

23、过岔时轨线的连续，消除固定辙叉上存在的有害空间，并可取消护轨，同时辙叉在纵断面上的几何不平顺也可以大大减少，从而显著地降低辙叉部位的轮轨相互作用，提高运行的平稳性，延长辙叉的使用寿命。长期的运营实践表明，可动心轨辙叉的使用寿命为同型号高锰钢整铸辙叉的69倍，养护维修工作量减少40，大大减少了机车车辆通过时的冲击力，提高了过岔容许速度及旅行舒适度。,（二）可动辙叉,二、单开道岔的构造,可动心轨辙叉由翼轨及可动心轨组成，其长短心轨均采用60AT轨制造，长心轨与短心轨之间用间隔铁联结。长心轨为弹性可弯式，在理论弹性可弯部分轨底作刨切。长心轨跟端用模压成形工艺制成60kg/m钢轨断面，与岔后连接轨可采

24、用普通接头夹板联结或焊接，短心轨跟端为滑动端，与叉跟尖轨联结。,可动心轨式辙叉,京广线丝毛冲18号可动心轨辙叉道岔,二、单开道岔的构造,翼轨采用60kg/m钢轨制造，长心轨跟部设双孔间隔铁，用27高强螺栓与长翼轨联结，增强辙叉整体稳定性，阻止长心轨位移。,二、单开道岔的构造,可动心轨辙叉以其特殊的结构，保持其两个行车方向轨线的连续性，消除了固定辙叉中的有害空间，从而提高了列车运行的平顺性，并延长辙叉使用寿命，显著减小养护维修工作量；但其结构较复杂，辙叉后部长度大于固定型辙叉，主要用于高速客运线路的正线及渡线。广深准高速线及沪宁正线全线铺设60kg/m钢轨12号可动心轨辙叉单开道岔。秦沈客运专线

25、正线铺设60kg/m钢轨18号及38号可动心轨道岔。此外，我国线路上还铺有75kg/m钢轨12号及18号可动心轨单开道岔。,二、单开道岔的构造,这类结构中心轨固定，翼轨可动，又可分为单侧翼轨可动或双侧翼轨可动两种型式。这类辙叉可以设计成与既有固定式辙叉互换的尺寸，铺设时可以避免引起站场平面的变动，同时又满足了消灭有害空间的要求，缺点是可动翼轨的横向稳定性较差，翼轨的固定装置结构复杂。,可动翼轨式辙叉,如德国的UIC60型钢轨道岔，就是用滑动的滑块填塞辙叉轮缘槽。,其他消灭有害空间的辙叉,二、单开道岔的构造,护轨设于固定辙叉的两侧或道岔侧线的一侧，用于引导车轮轮缘，使之进入适当的轮缘槽，防止与叉

26、心碰撞。,（三）护轨,间隔铁型 H型 槽型,护轨,叉心,二、单开道岔的构造,护轨,叉心,二、单开道岔的构造,护轨的组成及防护范围,护轨的防护范围，应包括辙叉咽喉至叉心顶宽50mm的一段长度，并要求有适当的余裕。辙叉护轨由中间平直段、两端缓冲段和开口段组成，如图所示。护轨平直段是实际起着防护作用的部分，缓冲段及开口段的作用是将车轮平顺地引入护轨平直段。缓冲段的冲击角应与列车允许的通过速度相配合。,二、单开道岔的构造,间隔铁型护轨结构,二、单开道岔的构造,H型护轨结构,二、单开道岔的构造,槽型护轨结构,二、单开道岔的构造,槽型护轨结构,二、单开道岔的构造,二、单开道岔的构造,连接部分是转辙器和辙叉

27、之间的连接线路，包括直股连接线和曲股连接线（亦称为导曲线）。直股连接线与区间线路构造基本相同。导曲线的平面形式可以是圆曲线、缓和曲线及其组合。我国铁路道岔导曲线多为圆曲线，38号道岔采用圆曲线与三次抛物线组合的导曲线形式。导曲线由于长度及限界的限制，一般不设外轨超高和轨底坡，仅有提速道岔设有轨底坡。为防止导曲线钢轨在动荷载作用下的外倾及轨距扩大，其中应设置一定数量的轨撑或轨距拉杆。为防止道岔钢轨爬行应按规定设置一定数量的防爬器及防爬撑。,三 连接部分,二、单开道岔的构造,防爬器,二、单开道岔的构造,连接部分一般配置8根钢轨，直股连接线4根，曲股连接线4根。配轨时要考虑轨道电路绝缘接头的位置和满

28、足对接接头的要求，并尽量采用12.5m或25m长的标准钢轨。连接部分使用的短轨，一般不应短于6.25m；在困难的情况下，不短于4.5m。,我国标准的9、12及18号道岔连接部分的配轨,二、单开道岔的构造,二、单开道岔的构造,在我国铁路上，岔枕多使用木枕，客运专线及高速铁路设计使用混凝土岔枕。为便于安置道岔转辙机械，提速道岔的转辙牵引点采用钢岔枕。木岔枕断面高为160mm，宽为240mm，但断面尺寸160220 mm的岔枕仍多有使用。长度分为12级，其中最短为2.60m，最长为4.80m，级差为0.20m，采用螺纹道钉与垫板联结。,四 岔枕,木岔枕,二、单开道岔的构造,钢筋混凝土岔枕最长者为4.

29、90m，级差为0.10m。断面高度220mm，顶宽260mm，底宽300mm，与型混凝土枕具有相当的有效支承面积，采用无挡肩形式，岔枕顶面平直。,混凝土岔枕断面,混凝土岔枕,二、单开道岔的构造,为了适应大型养路机械设备的需要，提速道岔中还设计并采用了钢岔枕。钢岔枕内腔应满足电务转换设备的安装要求，同时考虑允许尖轨或心轨+15mm的伸缩量。钢岔枕与垫板、外锁闭设备间设有绝缘部件。,钢岔枕断面,二、单开道岔的构造,二、单开道岔的构造,二、单开道岔的构造,道岔直线轨道的轨距为1435mm，曲线轨道轨距应根据导曲线半径、运行速度及机车车辆的通过条件等因素确定。,一、道岔各部分轨距,单开道岔中，需考虑轨

30、距加宽部位有：基本轨前接头处轨距S1、尖轨尖端轨距S0、尖轨跟端直股及侧股轨距Sh、导曲线中部轨距Sc、导曲线终点轨距S。,三、单开道岔的几何尺寸,道岔各部位的轨距，按机车车辆以正常强制内接条件加一定的余量计算，即：,S=qmax+（f0-fi）+min/2-,式中：,qmax 最大轮对宽度；,f0 外轨作用边形成的矢距；,fi 内轨作用边形成的矢距；,min 轮轨间的最小游间；, 机车车辆轮轴对应的横动量之和。,三、单开道岔的几何尺寸,我国铁路标准道岔各部分的轨距值,三、单开道岔的几何尺寸,道岔各部分的轨距加宽，应有适当的递减距离，以保证行车的平稳性。尖轨尖端的轨距加宽，应按不大于6的递减率

31、向尖轨外方递减。S0与Sh的差数，应在尖轨范围内均匀递减。导曲线中部轨距加宽的递减距离，至导曲线起点方向为3m、至导曲线终点方向为4m。尖轨跟端直股轨距Sh的递减距离为1.5m。我国新设计的道岔中，如提速道岔及客运专线道岔，除尖轨尖端宽2mm处因刨切引起的轨距构造加宽外，其余部分均采用标准轨距1435mm。 道岔各部分的轨距管理标准较为严格，应符合标准规定。无论是正线、到发线、站线或专用线，一律不得超过+3mm或2mm，有控制锁的尖轨尖端不得超过1mm。同时还需要考虑道岔轨距在列车作用下将有2mm的弹性扩张，由此可计算出道岔各部分的最小、正常和最大轨距值。,三、单开道岔的几何尺寸,道岔各部分的

32、间隔尺寸必须与机车车辆走行部的尺寸合理匹配，以保证行车安全。为此需要控制各部分的间隔尺寸。转辙器部分需要控制的几何尺寸主要有最小轮缘槽tmin和尖轨动程d0。,二 、转辙器几何尺寸,三、单开道岔的几何尺寸,轮缘槽的宽度应满足以下最不利组合时的数值:,tminSmax(T+d)min,（一）尖轨的最小轮缘槽tmin,尖轨的最小轮缘槽应保证直向过岔的轮对，在最不利条件下，即具有最小宽度的轮对一侧车轮轮缘紧贴直股尖轨时，另一侧车轮轮缘能顺利通过而不冲击尖轨的非工作边，如图所示。此时，曲线尖轨在其最突出处的轮缘槽最小，称曲线尖轨的最小轮缘槽tmin。,三、单开道岔的几何尺寸,式中，Smax为曲线尖轨突

33、出处直向线路轨距的最大值，计算时应考虑轨道的弹性扩张与轨道不利公差。以提速道岔为例，采用车辆轮对数值，代入上式，求得:,tmin1435+3-(1350+22-2)=68mm,tmin是控制曲线尖轨长度因素之一。为了控制尖轨长度，根据运营经验，tmin可减少至65mm。直线尖轨的tmin处于尖轨跟端。尖轨跟端轮缘槽t0应不小于74mm。相应的跟端支距yg= t0+b。b为尖轨跟端钢轨头部的宽度。取b=70mm，代入，可得yg=144mm。,三、单开道岔的几何尺寸,（二）尖轨动程d0,尖轨动程为尖轨尖端非作用边与基本轨作用边之间的摆动幅度，在距尖轨尖端380mm的第一根连接杆中心处量取。尖轨动程

34、应保证尖轨扳开后，具有最小宽度的轮对不挤压尖轨非作用边。曲线尖轨的动程由tmin、曲线尖轨最突出处的钢轨顶宽、曲线半径R等因素确定。直线尖轨则要求尖轨尖端开口不小于（yg+S0Sh）。鉴于目前各种转辙机的动程业已定型，尖轨的动程应与之配合。目前大多数转辙机的标准动程为152mm，因此铁路线路维修规则规定：尖轨在第一连杆处的最小动程，直尖轨为142mm，曲尖轨为152mm。,三、单开道岔的几何尺寸,导曲线部分需要确定的几何尺寸，主要是导曲线外轨工作边上各点以直向基本轨作用边为横坐标轴的垂直距离即导曲线支距。它对正确设置导曲线并经常保持其圆顺度起着十分重要的作用。,三 导曲线几何尺寸,三、单开道岔

35、的几何尺寸,以圆曲线型导曲线直线尖轨转辙器为例说明导曲线支距的计算。,取直股基本轨上正对尖轨跟端轨缝中点后半个鱼尾钣长度的O点为坐标原点(即导曲线起点)。这时，导曲线始点的横坐标x0和支距y0分别为：,x0=0，y0=yg,在导曲线的终点，其横坐标xn和支距yn则分别为：,xn=R（sinnsin）,yn= yg+R（coscosn）,式中：R导曲线外轨作用边半径；尖轨的转辙角；n导曲线终点n所对应的偏角，n=,三、单开道岔的几何尺寸,令导曲线上各支距测点i点的横坐标为xi（自坐标原点O点开始，依次为2m的整数倍），则其相应的支距yi为：,yi=y0+R（coscosi） （i=1，2，）,式

36、中的i与xi有下列近似关系：,sini = sin + xi/R （i=1，2，）,最后，与xn对应的导曲线终点支距yn，可用下式校核：,yn=SKsin,式中，K为导曲线后插直线长。,三、单开道岔的几何尺寸,固定辙叉及护轨需要确定的几何位形主要是： 辙叉咽喉轮缘槽t1 查照间隔D1及D2 护轨轮缘槽tg 翼轨轮缘槽tw 有害空间lh。,四、辙叉及护轨几何尺寸,（一）固定辙叉及护轨,三、单开道岔的几何尺寸,1. 辙叉咽喉轮缘槽t1,辙叉咽喉轮缘槽应保证具有最小宽度的轮对一侧车轮轮缘紧贴基本轨时，另一侧车轮轮缘不撞击辙叉的翼轨。其最不利的组合应满足:,tmin Smax-（T+d）min,考虑到

37、道岔轨距允许的最大误差3 mm，及轮对车轴弯曲导致内侧距减小2 mm，取车辆轮计算，则:,t1（1 435+3）-（1350-2）-22=68 mm,为避免扩大有害空间，t1也不宜规定过宽。,三、单开道岔的几何尺寸,2. 查照间隔D1 及D2,护轨作用边至心轨作用边的查照间隔D1的确定原则是具有最大宽度的轮对通过辙叉时，其一侧轮缘受护轨的引导，而另一侧轮缘不冲击叉心或滚入另一线。此时，最不利的组合应满足:,考虑到车轴弯曲致使轮背内侧距增大2mm的影响，取（T+d）较车辆轮更大的机车轮计算，求得:,D1（T+d）max,D1（1356+2）+33=1391 mm,三、单开道岔的几何尺寸,护轨作用

38、边至翼轨作用边的查照间隔D2的确定原则是具有最小宽度的轮对直向通过时不被卡住，必须有：,D2Tmin,取T较机车轮更小的车辆轮计算，并考虑车辆轴上弯后轮对内侧距有2mm的减小值，则：,D21 350-2=1 348 mm,显然，D1只能有正误差，不能有负误差，容许变化范围为13911394mm。同样，D2只能有负误差，不能有正误差，容许变化范围为1 3461348mm。,三、单开道岔的几何尺寸,3. 护轨中间平直段轮缘槽tg1,如图所示，护轨中间平直段轮缘槽tg1应确保D1不超出规定的容许范围，并由下式计算:,tg1=S - D1 - 2,式中，2mm为护轨侧面磨耗限度。因S=1435 mm，

39、D1=13911394mm，可取tg1=3942mm。,三、单开道岔的几何尺寸,为使车轮轮缘能顺利进入护轨轮缘槽内，护轨平直段两端应分别设置缓冲段及开口段。缓冲段终端轮缘槽tg2应保证等同于辙叉咽喉轮缘槽的通过条件，即tg2=t1=68mm。在缓冲段的外端，再各设开口段，开口段终端轮缘槽tg3 应保证线路轨距最大的条件下，能顺利通过最小宽度的轮对，不撞击护轨的终端开口。由此得:,tg3=1 456-（1 350+22-2）=86 mm,现行采用tg3=90 mm，把钢轨头部向上斜切得到。,护轨平直部分长x，覆盖辙叉咽喉至叉心顶宽50mm处，外加两侧各100300mm的范围。缓冲段长x1按两端轮

40、缘槽宽计算确定，开口段长x2=150mm。,三、单开道岔的几何尺寸,4. 辙叉翼轨平直段轮缘槽tw,如图所示，辙叉翼轨轮缘槽tw应保证两查照间隔不超出规定的容许范围，并由下式计算:,tw=D1D2,采用不同的D1、D2组合，得到tw的变化范围为4348 mm。我国采用46mm，从辙叉心轨尖端至心轨顶宽50mm处，tw均应保持此宽度。辙叉翼轨轮缘槽也有过渡段与开口段，其终端轮缘槽宽度、缓冲段的转折角与护轨相同。辙叉翼轨各部分长度可比照护轨进行计算。,三、单开道岔的几何尺寸,5. 有害空间lh,如图所示，辙叉有害空间长度lh可采用下式计算：,式中，b1为叉心实际尖端宽度，可取为10 mm。在道岔中

41、可近似地取：,由此，上式可近似地表示为：,lh（t1+b1）N,取t1=68mm，b1=10mm， 9号、12号及18号道岔与之对应的有害空间长度分别为702mm、936mm及1404mm。,三、单开道岔的几何尺寸,可动心轨辙叉的主要几何形位有辙叉咽喉轮缘槽与翼轨端部轮缘槽。可动心轨辙叉与固定式辙叉不同，其咽喉宽度不能用最小轮背距和最小轮缘厚度进行计算，而应根据转辙机的参数来决定。现有电动转辙机的动程为152mm，调整密贴的调整杆的轴套摆度最小可达90mm，因此，可动心轨辙叉咽喉的理论宽度t1不应小于90mm，并不大于152mm。现已使用的60kg/m钢轨12号可动心轨辙叉中，该值采用120m

42、m。翼轨端部的轮缘槽宽度t2不应小于固定式的辙叉咽喉宽度（68mm），一般采用t290mm。若可动心轨辙叉中设有防磨护轨，护轨轮缘槽应确保心轨不发生侧面磨耗以保持心轨与翼轨的密贴。,（三）可动心轨辙叉及护轨,三、单开道岔的几何尺寸,在我国铁路提速工程中，道岔提速是其中的重要环节，在既有道岔类型不能满足提速要求的情况下，需要根据道岔通过速度的要求设计新型道岔。道岔设计包括道岔总布置图设计与结构设计。本节介绍单开道岔总布置图设计。道岔结构设计已超出本课程内容。,四、单开道岔的总布置图,道岔设计一般分两种情况：一种是：已知钢轨类型、侧向容许通过速度、机车类型等条件进行道岔设计。此时，必须按照规定的容

43、许离心加速度、加速度时变率及撞击动能损失的容许值来确定所需要的道岔号数、导曲线半径、各部分轨距，并进行整个道岔的设计另一种是在生产实际中大量遇到的情况，已知钢轨类型和道岔号数、导曲线半径、转辙器类型、辙叉类型及长度，来计算道岔布置总图。（*本课程内容） 单开道岔总图计算包括以下几项主要内容：道岔主要尺寸计算、配轨计算、导曲线支距的计算、各部分轨距的计算、岔枕布置、绘制道岔布置总图、提出材料数量表。,四、单开道岔的总布置图,曲线尖轨大多采用圆曲线型，其曲线半径由侧向过岔速度确定，通常与导曲线半径相同，以保持转辙器与导曲线的容许通过速度一致。以右图所示半切线型尖轨说明转辙器计算。,一、曲线尖轨、直

44、线辙叉单开道岔的计算,（一）转辙器计算,四、单开道岔的总布置图,半切线型尖轨曲线的理论起点O与基本轨相切，从尖轨顶宽为b处(通常为2040mm)开始，将曲线改为切线，为避免尖轨尖端过于薄弱，在顶宽35mm处再作一斜边。这种曲线尖轨比较牢固，加工也比较简单，侧向行车条件优于直线尖轨，是我国目前大号道岔的标准尖轨型式。曲线尖轨转辙器应确定的主要尺寸包括：曲线尖轨长度l0、直向尖轨长度l1、基本轨前端长q、基本轨后端长q、尖轨曲线半径R、尖轨尖端角1、尖轨转辙角和尖轨辙跟支距yg。,四、单开道岔的总布置图,设侧股轨道中心线的半径为R0，尖轨工作边的曲率半径为R，则R= R0+717.5 mm。尖轨尖

45、端始转辙角1是曲线尖轨或导曲线工作边实际起点B的半径与垂直线的夹角，由图可得：,图中，B点的切线为AB，理论切点O与A、B点所形成的三角形中，有OA=AB= A0 。由于始转辙角极小，可近似认为尖轨实际尖端至理论起点的距离与尖轨实际尖端至尖轨顶宽b 处的距离相等。则A0可采用下式计算：,四、单开道岔的总布置图,基本轨前端长 q是道岔与连接线路或与另一组道岔之间的过渡段。为使两组道岔对接时，道岔侧线的理论顶点能设置在道岔前端接头处之外，尖轨尖端前部基本轨的长度q应不小于A0/2（为基本轨端部轨缝）。同时，q值还应满足轨距递变的限值，即q（S0-S）/i ，S0为尖轨尖端处的轨距值，S为正常轨距值

46、i为容许的轨距递变率，i不应大于6，q值的长短还应考虑到岔枕的布置。我国在9号和12号标准道岔上，在满足岔枕合理布置的前提下，统一采用q=2646mm。 然后计算曲线尖轨的长度。尖轨跟部所对的圆心角为，称转辙角。,四、单开道岔的总布置图,则由图可知，曲线尖轨的长度为,式中所确定的l0值，应保证曲线尖轨扳开后，与基本轨之间所形成的最小轮缘槽位置在尖轨中部的某个位置上，并满足式（ tminSmax(T+d)min ）的宽度值要求。否则，应通过调整尖轨跟端支距yg，即改变值，重新计算l0，并校核轮缘槽宽度，直至符合要求为止。,四、单开道岔的总布置图,尖轨长度l0对应的轮缘槽最小宽度值可通过下述方法确

47、定。,首先确定最小轮缘槽的坐标位置xt（以尖轨理论切点为坐标原点）： 如右图所示，设尖轨跟端支距为yg，尖轨转辙杆安装在离尖轨尖端x0处，尖轨的动程为d0；尖轨扳开后，尖轨突出处距尖轨理论起点的距离为x，尖轨工作边与基本轨工作边之间的距离为T。利用曲边三角形的关系，有公式：,四、单开道岔的总布置图,令dT/dx=0，则可得到尖轨最突出点（即最小轮缘槽tmin位置）距尖轨理论起点的距离xt为,由此可计算尖轨非工作边与基本轨工作边之间的最小轮缘槽宽tmin,尖轨的长度还与跟部的构造有关。如间隔铁式尖轨跟端结构，其l0可按公式计算。而弹性可弯式尖轨跟端结构，则按公式求得的尖轨长度还需要增加1.02.

48、0 m，作为尖轨跟部的固定部分。,四、单开道岔的总布置图,转辙器中与曲线尖轨相对应的直向尖轨为直尖轨。直尖轨以曲线尖轨实际尖端与跟端在水平方向的投影长作为其长度，以保持两尖轨的尖端及跟端对齐。直尖轨长l0为：,基本轨后端长q主要决定于尖轨跟端联结结构、岔枕布置及配轨要求。,新设计的60kg/m钢轨12号提速单开道岔，转辙器中采用的是切线型尖轨，仅于尖轨尖端轨头宽b2=2 mm处作补充刨切，使尖端藏于基本轨轨线以内。其主要尺寸的计算原理与半切线尖轨相一致，基本参数如下：,R=350717.5 mm，q=2916 mm，b2=2 mm，yg=311 mm，l0=13880 mm， l0 =1388

49、0 mm，尖轨尖端轨距加宽值为2 mm，导曲线理论起点离尖轨实际尖端为886 mm，导曲线实际起点离尖轨实际尖端为298 mm。,四、单开道岔的总布置图,（二）锐角辙叉主要几何尺寸,锐角辙叉的主要尺寸包括趾距n、跟距m及辙叉全长nm。直线锐角辙叉的长度，应根据给定的钢轨类型、辙叉角或辙叉号数进行计算。首先，根据辙叉的构造要求，即夹板的孔型布置，以各个夹板螺栓顺利穿入为控制条件，计算辙叉的容许最小长度，再按岔枕布置及护轨长度等条件进行调整，最后确定其采用值。,四、单开道岔的总布置图,我国铁路标准9、12及18号道岔直线辙叉的长度可参见下表。新设计的60kg/m钢轨12号提速道岔，高锰钢固定式辙叉

50、的长度是n=2038 mm，m=3954 mm。,四、单开道岔的总布置图,（三）道岔主要尺寸计算,在转辙器及辙叉计算结果的基础上，应根据道岔平面几何尺寸协调性原则，进行道岔主要尺寸计算。以半切线型尖轨、直线辙叉单开道岔进行说明，其主要尺寸如图446所示，图中各项符号的意义如下：道岔号数N、辙叉角、轨距S、轨缝、转辙角、尖轨长l0、l0、尖轨跟端支距yg、基本轨前端长q；辙叉趾距n，辙叉跟距m；导曲线外轨半径R、导曲线后插入直线长度K。O点为道岔直股中心线与侧向线路中心线的交点，又称道岔中心。,四、单开道岔的总布置图,需要确定的尺寸,道岔前长a (道岔前轨缝中心至道岔中心的距离)，道岔后长b (