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陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 毕业设计（论文） （2014 ～2015 学年 第 一 学期） 题目：既有线道岔常见病害成因分析及整治 专 班 学 姓 业：级：
号：
名： 铁道工程系 高速铁道技术 03305120449 李 霞 指导老师： 朱 永 伟 起止日期：
2014 .12 .8－2015 .1 .16 1 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 本毕业设计（论文）是本人独立完成，没有任何抄袭行为， 如有不实，一经查出，本人自愿承担一切后果。 承诺人：
2014 年 12 月 8 日 2 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 陕西铁路工程职业技术学院 毕业设计（论文）总成绩评定表 班 级 高铁 3124 班 姓 名 李霞 学 号 03305120449 设计（论文）题目 既有线道岔常见病害成因分析及整治 答辩评分 总成绩 成 绩 指导教师评分 指导教师评语： 指导教师签名：
年 系毕业设计（论文）答辩小组评语：
月 日 答辩小组组长签名：
年 月 日 注：1.根据专业具体实际情况，如未安排答辩环节，答辩评分及答辩小组评语可不填写。 3 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 第一章 绪 论 1.1 我国铁路道岔结构的主要类型 1.1.1 道岔的概念 道岔是一种是机车车辆从一股轨道转入另一股轨道的线路连接设备。
通常在车站和编组 站使用。有了道岔，可以充分发挥线路的通过能力。当机车车辆要从 A 股道转入 B 股道时， 操纵转辙机械使尖轨移动位置，尖轨 1 密贴基本轨 1，尖轨 2 脱离基本轨 2，这样就开通了 B 股道，关闭了 A 股道，机车车辆进入连接部分沿着导曲线轨过渡到辙叉和护轨单元。这 个单元包括固定辙叉心、翼轨及护轨，作用是保护车轮安全通过两股轨线的交叉之处。车轮 在通过辙叉时， 从两根翼轨的最窄处到辙叉心的最尖端之间有一段空隙， 这就是道岔的有害 空间。车轮通过此处时，有可能因走错辙叉槽而引起脱轨。设置护轨的目的也就在此，它要 强制引导车轮的运行方向。 1.1.2 道岔类型 道岔的主要类型有单开、对称、渡线、交叉渡线、单式对称组合、复试交分、 菱形交叉、四轨套线等。
⑴单开道岔：单开道岔，其主线为直线，侧线由主线向左或向右岔出，也称 左开道岔和右开道岔，其数量占各类道岔总数的 90%以上。单开道岔的组成由转 辙器、 辙叉及护轨、 连接部分组成。
转辙器的作用是引导车轮从一线进入另一线， 它由两根基本轨、 两根尖轧及各种联结零件组成。转辙器与辙叉间的连接线路称 为连接部分。辙叉是使车轮由一股钢轨的轨线平面交叉设备，主要有翼轨、心轨 及联结零件组成。 4 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） ⑵单式对称道岔， 对称道岔是我国煤矿窄轨铁路道岔的一种类型，是窄轨道 铁路线路连接的基本设备。对称道岔标准化、系列化对煤矿或其他矿山的设计、 建设和生产也是非常重要的。煤矿窄轨铁路道岔铺设方便、迅速，具有严格的制 造、验收标准，其轨型、轨距、转辙角度系列化，适用于我国煤矿行业多变的使 用情况。 ⑶渡线道岔， 渡线道岔是我国煤炭系统使用的专用铁路道岔，是窄轨道铁路 线路连接的基本设备。有名窄轨渡线道岔、矿用渡线道岔。
⑷菱形交叉， 菱形交叉由两组锐角辙岔和两组钝角辙岔组成。
但没有转辙器， 所以股道之间不能转线。
⑸复试交分道岔（如图 e）像 X 形，实际上相当于四组单开道岔和菱形交叉 的组合。 5 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） ⑹交叉渡线， 将复式交分道岔的 X 形的上面两点和下面两点分别连接起来就 是交叉渡线。它不仅能开通较多方向，而且占地不多，所以经常在车站使用。 1.2 我国铁路道岔应用现状及发展方向 道岔是铁路轨道的重要组成部分， 其技术水平比较集中的反应了一个国家铁路轨道的发 展水平。
同时， 作为衡量道岔主要性能指标的直向过岔速度和侧向过岔速度从一个方面比较 集中的反应了铁路装备的整体水平。
我国道岔工业从无到有， 从小到大， 道岔品种从轻， 小， 老，杂发展到具有一定规模和水平，基本同步于或滞后于铁路轨道的发展。铁路的五次提速 有力地促进了道岔技术的发展， 随着客运专线建设的推进， 道岔的重要作用在一次凸显出来， 机遇极为难得，挑战空前严峻，道岔工作者要抓住这个有利时机，努力工作把我国铁路道岔 技术水平提高到新水平，为建设世界一流客运专线做出应有贡献。 1.2.1 我国铁路道岔现状及所存在的主要问题 我国铁路道岔大致经历了四个阶段，分别以 75 型道岔，92 型道岔，提速道 岔和 99 型道岔为代表。
⑴.75 型道岔及以前的各种道岔 75 型及以前各型道岔均为单一固定型道岔，尖轨采用普通钢轨剖切而成， 轨腰增设补强板。
与基本轨贴靠段改基本轨切底为尖轨爬坡式结构，尖轨跟端为 活接头方式。
道岔测股平面线型为割线型，尖轨尖端存在轨距加宽辙岔采用高锰 钢整铸，使用寿命一般为通过总重为 4000 万 t 到 5000 万 t。岔枕采用木枕，扣 6 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 件为勾头道钉，后来有的改为钢性扣板式扣件。
⑵92 型道岔 92 型道岔尖轨采用矮型特种断面钢轨制造，尖轨的长度加长，取消了尖轨 跟端的活接头。道岔测股平面线型采用半切线型，尖轨尖端的加宽值大大减小同 时把圆曲线半径由 330 米改为 350 米。加大了道岔后部的实际长度。高锰钢整铸 辙叉从化学成分，铸造工艺等方面进行了优化。护轨采用 H 型或槽型断面。扣件 采用钢性扣板型扣件，92 型道岔的平顺性以及结构强度与 75 型比较有了很大的 改善和加强。但 92 型道岔直、侧向过岔速度分别限制在 120 千米每小时和 45 千米每小时之内。
⑶提速道岔 1995 年为适应铁路提速的要求，针对我国既有繁忙干线 75 型 92 型钢轨 在设计、制造、养护中存在的问题，以及与国外同类道岔存在的差距，设计引入 我国高速道岔前期研究技术， 特别是广深线采用 60kg/m 钢轨 12 号可动心轨辙叉 单开道岔设计及使用经验， 提出了新型道岔的设计原则和技术标准。这种优化了 尖轨、心轨的断面设计，采用了预应力混凝土轨枕，调整了道岔的加工工艺，提 高了制造精度，基本适应了提速到 160km/h 的需要。
提速道岔有以下特点：
一时保留了道岔中心和辙叉交点理论位置不变的前题 下， 对道岔的平面布置进行了适当调整，道岔测股平面线型由半切线型改为切线 型； 二是尖轨由 11.3m 改为 13.8m， 固定辙叉长 5.992m， 可动心轨辙叉长 13.296m； 三是直、侧向护轨不等长，直向护轨长 6.9m，固定辙叉侧向护轨长 4.8m，可动 心轨辙叉道岔侧向护轨长 5.4m；四是从轮轨关系考虑，道岔设置了 1/40 的轨底 坡；五是轨枕采取木枕和预应力混凝土枕两种，并垂直于道岔直股布置，间距一 律 600mm；六是扣件采用与区间正线相同的 II 型或Ⅲ型弹条扣件；七是尖轨尖 端没有构造加宽， 轨距均为 1435mm， 固定道岔全长 37.80m， 可动心轨全长 43.20m。
随后又采用与提速 60kg/m 钢轨 12 号道岔相同的设计原则，研制了提速 60kg/m 钢轨 18 号和 60kg/m 钢轨 30 号可动心轨道岔。
提速道岔研制成功， 为我国铁路提速工程发挥了重要作用。提速道岔汇集了 我国多年来的科研成果， 代表了当时我国铁路道岔的最高水平。但在运营中也发 现了一些问题。例如，大量使用 60kg/m 钢轨 12 号道岔，顺向岔位的曲尖轨侧磨 严重； 尖轨固定端扣件的扣压力不足；钢轨枕下难以密实且顺线路方向爬行导致 卡阻；可动心轨辙叉的翼轨采用普通断面钢轨制造，由于轨底有切削，降低了结 7 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 构强度， 不得不采用栓接补强板，同时心轨牵引点处采用了 40mm 厚的补强桥板， 桥板占用了电务设备的安装空间， 使心轨转换不能采用和尖轨相同的钩型外锁闭 机构，高速行车时心轨开口量难以控制。
⑷99 型道岔 99 型道岔是在提速道岔的基础上，针对提速道岔存在的问题，对结构设计 进行了多方面优化，并采用了许多新的工艺研制成功的。值得一提的是，99 型 道岔研制过程中充分发挥了市场的杠杆作用，在国内首次采用了打破技术垄断、 以具有实力的道岔厂牵头、 联合有关设计单位进行设计的方式，不仅适应了提速 工程的需要，而且在道岔市场化运作方面进行了有益的探索，99 型 12 号道岔分 为 3 类：Ⅰ型为可动心轨道岔，适应直向过岔速度为 200km/h 的需求。这就是俗 称“325”的道岔。Ⅱ和Ⅲ型道岔是以预应力混凝土枕取代木枕道岔，两者结构 和平面布置完全相同。区别在于Ⅱ型道岔采用外锁闭方式，有轨底坡，适用于直 向过岔速度为 160km/h 的区段，俗称“330”型道岔。Ⅲ型道岔采用内锁闭方式， 无轨底坡，适用于直向过岔速度为 120km/h 的区段。这样，就使道岔系列化，简 统化。 但是，与工业发达国家相比，我国铁路道岔存在差距是明显的:首先，我国铁路道岔系 统的基础理论研究工作十分薄弱， 至今未能建立完整的道岔理论体系， 因此在设计工作中基 础还是以“几何+经验”的静态模式为主要手段，不免存在片面性；关键部件加工工艺落后， 特别是把每个部件作为道岔系统的一部分以及对整体结构应发挥的作用研究湿度不够， 无论 是工艺还是精度都满足不了运输的需求； 道岔研究、 设计、 制造、 标准各成体系，力量分散， 在市场经济的条件下显得群龙无首。
道岔管理上的松散型极大地限制了道岔技术的发展， 工 务、电务没有形成互相激励、共同推进的机制。客运专线道岔问题存在不少，大号码高速道 岔基本空白，已成为客运专线建设中的制约因素之一。 1.2.2 我国铁路道岔发展要点 铁路跨越式发展思路为铁路发展描绘了宏伟蓝图。
运能紧张的繁忙干线修建 四线或多线，实现客货分线运输，在大中城市间发展客运专线，在人口密集地区 发展城际铁路，加快形成覆盖我国主要城市的快速客运网。扩大西部铁路规模， 完善中东部铁路网结构。加强既有线提速、扩能和电气化改造。
客运专线的建设为道岔技术的发展开辟了广阔的前景。
从而以上分析可以看 出，我国铁路道岔与各工业发达国家相比，存在的差距是明显的。最近国家已经 批准 9 条客运专线，对道岔的需求已迫在眉睫，我们必须按照“先进、成熟、经 8 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 济、实用、可靠”的技术方针，引进先进技术，联合设计制造，打造中国品牌。 1）提高理论研究水平，全面推进动态设计 《铁路主要技术政策》提出的铁路技术发展的总原则是：
“在国家发展战略指导下，以市 场为导向、效益为中心、运输安全为前提，积极采用先进、成熟、经济、适用、可靠的技术， 强化专业基础理论的研究，重视技术的综合集成，坚持系统最优和综合效益最大的原则，立 足国产化，引进和吸收国外先进经验和技术，增强自主创新能力，推动新技术快速转化为生 产力。
”道岔是铁路运输的重要技术设备，技术要求很高、需绝对保证安全的特点决定了道 岔理论研究工作的重要性和前瞻性。
要通过客运专线的建设， 系统地建立我国铁路道岔设计 理论。目前至少应在以下几方面开展工作并取得实质性进展。
(1) 轮轨耦合动力学研究， 对各种不同运行条件下道岔各种平面线型、 各部位转移滚动及 轮对引导状况进行动力学评价， 对确定道岔参数的原则及参数选择提供依据， 提出科学确定 道岔直、侧向过岔速度的计算公式，建立完整的跨区间无缝线路道岔（包括桥上无缝线路道 岔）理论。
(2) 道岔区（包括道岔前后过渡段）轨道刚度合理匹配，从理论上研究道岔区轨道刚度不 均匀分布的规律及对行车平顺性的影响，从而制订道岔区刚度均匀的工程措施。
(3) 尖轨、心轨转换理论的研究，提出道岔尖轨和心轨牵引动程和转换阻力的计算公式， 确定科学合理的转换方式。
(4) 道岔区在跨区间无缝线路中的应力分布规律的研究， 拟订控制钢轨件位移和优化传力 部件的方案。
(5) 运用有限单元结构分析等理论，提出对道岔各零部件结构强度及刚度进行检算的方 法，优化道岔部件的途径。
2）引进国外先进技术，全面提高道岔水平 客运专线的建设为道岔技术的发展创造了极为有利的条件， 但挑战也是十分严峻的。
要 充分利用这个有利时机，引进国外先进技术，全面消化吸收，形成后发优势，促使我国道岔 技术提高到新水平。
(1) 设计。道岔设计包括平面设计、结构设计和零部件设计。平面设计就是平面参数选 择。
随着客运专线的建设， 我国铁路网道岔宜形成如下系列：
客运专线高速道岔 （时速 300km 及以上） ；客运专线道岔（时速 200km 及以上各类道岔） ；既有线改造所需道岔（时速 120～ 200km 各类道岔） ； 普通线路 （时速 120km） 道岔。
各类道岔设计中平面参数选择应该系列化、 模块化。要通过客运专线技术引进，联合设计适合我国需要的线型。同时， ? 0 （欠超高） 、 9 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） ? 0 （欠超高时变率）两项参数主要以旅行舒适度控制道岔侧向平面线型，随着道岔直向与 侧向速度的同时提高， 这两项指标是否能涵盖设计的需要以及合理取值都要认真研究。
结构 设计和零部件设计则要依托于道岔轨道动力学和道岔轨道强度理论， 这些都是需要补充和完 善的内容。
(2) 工艺。工艺是实现设计理论和设计思想的保证。目前，客运专线道岔需引进或尽快 研究完善的关键部件及其工艺有：尖轨及心轨外锁闭技术和装置，高锰钢整铸翼轨制造，双 肢弹性可弯心轨制造，心轨跟端固定技术及工艺，岔枕设计、制造、严格的上拱控制，弹性 垫板和滚轮滑床板制造，制造标准和制造工艺。
(3) 扣件。
扣件在道岔中的作用除扣结钢轨件于岔枕以形成轨道框架、 保持钢轨件正确 的几何状态外，也为道岔提供合理弹性及良好工作性能。扣件需要解决的问题是：双弹性垫 层滑床板技术，垫板整体化的结构设计和制造工艺，滑床板减磨技术（材料、工艺） ，道岔 专用窄型弹条扣件，扣件各部件的弹性等机械性能的匹配。
(4) 监控。建立计算机联网的道岔状态监控系统，对道岔尖轨、心轨的密贴状态、尖端 开口及其他关键参数进行 24h 不间断监控， 并对信号系统和轨道电路进行同步监测， 监测的 结果通过网络传送到控制室。这是安全行车必备的设备和技术。
3） 顺道岔管理体制，创造良好外部环境 (1) 建立高效的、真正服务于铁路运输市场的道岔管理体制。法国、德国、奥地利等国 铁路道岔的科研、设计、制造都是三位一体，道岔生产厂拥有很高的科学研究水平和很强的 产品开发能力，对铁路运输市场的需求反应迅速。我国铁路道岔要以道岔生产厂为主体，吸 纳科研、设计人员，建立统一的、高效的道岔制造体制。
(2) 建立道岔工务、电务合一的制造、管理体制。道岔工务、电务、车务的分割管理严 重阻滞了道岔技术的进步。
工务设备是保证列车以规定的最高速度安全、 不间断运行的基本 设备，其强度、平顺性、可靠性至关重要；电务设备是保证工务设备满足运行质量的设备， 两者密不可分又互相制约。
要通过引进国外管理技术和客运专线的建设， 实现工、 电一体化。
(3) 建立一支高素质道岔队伍。道岔技术涉及专业门类多、技术要求高，是技术含量很 高和精密的科技产品，要通过引进先进技术（包括产品技术和管理技术）并消化吸收，培养 一支责任心强、有奉献精神、技术水平高、有开发能力的，包括科研、设计、制造、管理各 方面人才的道岔队伍，使我国铁路道岔尽快达到世界先进水平。 1.2.3 世界铁路道岔发展的主要特点 世界各国铁路道岔经历了一个比较长的发展过程， 基本遵循与铁路正线运行速度相适应 10 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 的模式。
以日本新干线和法国 TGV 为代表的高速铁路的成功运营， 有力地促进了道岔技术的 发展，道岔总体水平才有了质的飞跃。从道岔直向过岔速度看，达到与区间正线完全相同的 水平， 法国和德国的高速道岔直向过岔速度都有超过 300km/h 的记录。
为了办理反向行车业 务时避免限速造成时间损失， 道岔侧向过岔速度较高的大号码道岔得到迅速发展， 目前道岔 侧向最高容许速度已达到 230km/h。
为适应列车高速行车的需要， 侧向导曲线半径逐渐增大， 平面线型由初期的圆曲线变为抛物线或更复杂的线型。道岔结构更加强化、紧凑、平顺，沿 线路方向的结构刚度均匀，运行效果平稳、舒适。道岔轨下基础由木枕发展到预应力混凝土 枕，又发展到无碴整体道床。道岔安装装置和转换设备更趋科学、合理、安全。安装了道岔 安全监测系统， 对尖轨密贴状态、 转辙机工作状态等各项直接关系行车安全的参数进行监测 并将数据通过网络传送到管理中心。
从各国铁路道岔的发展脉络和成功运用的实践可以看出 如下特点。
1）超前基础研究，坚持动态设计 法国和德国都十分重视道岔基础理论的研究工作， 而且把所有的道岔部件置于道岔结构 整体中进行研究， 各个部件的状态都会互为影响并直接影响道岔结构的技术性能。
如法国研 究了轨顶坡的合理量值以获得最优的等效锥度，减缓列车运行中的蛇行和摇摆;德国为了降 低岔区的轮轨动力作用对道床的破坏， 采用了高弹性的硫化橡胶基板， 实现了岔区弹性与区 间正线的一致性，大大降低了车体的竖向振动加速度；出于同样的考虑，德国铁路道岔为保 证道岔和区间正线轨道刚度的均匀过渡， 对道岔前后过渡段的合理刚度进行了深入研究， 设 置的过渡段长度和刚度满足了刚度均匀的要求等等。这些反映出国外在道岔区的轮轨关系、 轨道结构合理刚度等基础理论研究方面已达到相当的深度， 这是道岔技术发展的基础。
法国、 德国、 日本、 奥地利等国在道岔技术的发展中充分利用了道岔动力学的研究成果， 除在线型、 轮轨关系等模拟方面采用了仿真软件外， 还在道岔结构设计、 刚度设计和转换计算等方面采 用了准静态轨道强度计算理论或有限元结构分析程序， 对部件性能和道岔整体动力学性能都 分别在室内和现场进行了大量的试验， 道岔性能也通过试验反馈和现场应用经验的不断完善 逐渐成熟。
例如法国铁路道岔为了摸索合理的轨顶坡， 对各种不同轨顶坡时转向架重心运行 轨迹进行了数十万次的动态测试， 取得了可贵的第一手资料， 为确定科学的轨顶坡提供了依 据。
2）结构系统优化，制造质量精密 把道岔作为一个整体结构对各部分系统进行优化， 在各国道岔工作中体现得很充分， 主 要表现在三个一体化，即： 11 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） （1）研究、设计、制造、标准一体化。法、德、奥等国道岔工厂本身就负责新产品的 开发研究和设计制造， 其任务的承担和完成都取决于市场的需求， 产品的性能和质量由工厂 承担全部责任，因此，责任主体明确，工厂和使用部门界面清楚，工厂对市场的需求不仅有 很高的积极性， 而且对使用情况反应十分迅速。
这种管理模式对道岔技术的发展起到了很好 的促进作用。
（2）道岔各部件总成一体化。道岔各部件都对道岔结构有至关重要的作用，法、德两 国在这方面都做了很深入的工作。例如法国采用高锰钢整铸摇篮式翼轨，前、后用闪光焊与 钢轨焊接， 心轨第一牵引点电务装置从底部伸出牵引心轨， 另有两个 U 型托托住心轨并在滑 床板上滑动。使用结果表明，锰钢部位没有低塌现象，滑床台也没有出现影响转换的压痕。
德国对道岔基础刚度有深入的研究：
德国道岔扣件系统的刚度当列车速度 V<160km/h 时， 道 岔区仅轨下采用胶垫;当速度 160≤V<220km/h 时，刚度为 30kN/mm;当 V≥220km/h 时，无论 有碴道床还是无碴轨道，刚度均为 17.5kN/mm，轨下和垫板下均为橡胶垫板，轨下垫板厚度 6mm，铁垫板下通过整体硫化技术将橡胶件和钢板组合，这种合理垫层的设置完全不是一般 意义上的弹性垫板。
（3）工、电一体化。法、德都把道岔结构、轨下基础和电务转换设备看作是相互影响 的一体化系统。轨下基础（岔枕）设计技术和制造工艺为道岔结构保持几何线型提供精确、 可靠的安装平台。
电务系统一方面要保证正常的道岔转换与锁闭功能； 另一方面又要适应道 岔尖轨与心轨在无缝线路中伸缩， 保持尖轨与心轨转换后的正常工作线型。
而道岔结构也要 为电务设备提供良好的工作环境和安装条件。正所谓唇齿相依，互为提高，否则就会互相牵 制，阻碍道岔技术的进步。高速铁路最突出的特点之一就是高度的精密性和平顺性。对道岔 结构而言，包括两方面含义：一是把道岔作为精密的机械设备，而不是一般的工程结构，道 岔结构必须高精度、 高平顺， 道岔各部件间的精密配合是保证高速道岔具有高平顺性和良好 工作状态态的关键;二是道岔各部件应具有十分严格的制造精度。工业发达国家道岔工厂都 执行十分严格的制造公差， 例如道岔的轨下基础， 法国和德国的混凝土岔枕主要尺寸公差都 是执行 EN13230-4《铁路应用—轨道—混凝土轨枕和岔枕—预应力混凝土岔枕》标准，当控 制垫板的钉孔间距小于 500mm 时，钉孔间距公差为±0.5mm，当控制垫板的钉孔间距大于 500mm 时， 钉孔间距公差为±1.0mm， 岔枕拱度允许值为±1mm。
又如法国使用的减磨滑床板， 其滑床台面有一层 0.3mm 厚的镍铬镀层； 德国的滑床台面上有一层减磨材料， 表面还有一层 蜡样物质，起填充减磨材料的作用，都达到很高的制造精度。这种严格的制造和组装公差成 效明显。法国道岔在使用过程中轨距基本没有变化，无需调整轨距，而且钢轨也没有侧面磨 耗。 12 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 3）运行平稳舒适，严密监测安全 国外高速道岔的设计都十分重视旅客列车在通过道岔时的舒适性， 使之尽量与区间线路 相同。
因此在平面线型设计时都采用了适应高速行车的参数， 如侧向过岔速度 220km/h 的高 速道岔，法国的线型为圆缓（R7350+三次抛物线型） ，德国的线型为缓圆缓（R17000+R7300 圆 + 螺旋线） ，未被平衡的离心加速度分别达到 0.56m/s2 和 0.51m/s2，时变率分别达到 0.22m/s3 和 0.41m/s3，与圆曲线线型相比，随着曲率半径增大和线型的合理，降低了未被 平衡的离心加速度及其时变率，有利于提高旅行舒适度。
国外高速铁路道岔采取了一系列保证安全的措施。
高速道岔的设计检算和试验速度为设 计速度的 1.1 倍， 即当直向过岔速度为 350km/h， 侧向过岔速度为 80km/h、 160km/h、 220km/h 时，检算和试验速度分别为 385km/h、90km/h、180km/h 和 240km/h，以保证在设计速度运 行时的绝对安全。
高速道岔除采用可靠的锁闭系统外， 还在尖轨及心轨牵引点间设置密贴检 查器，安装调整标准第一牵引点为 0.5mm，其他点为 1mm，随时监控尖轨和心轨的密贴状态。
道岔无缝化是实现高速行车的重要措施，在跨区间无缝线路中，道岔也处在固定区。为适应 这种结构要求，法、德两国在道岔结构上通过心轨跟端结构加强、扣件扣压力保证、设置限 位器等措施限制尖轨及心轨的伸缩位移， 而转换系统的锁闭机构要能在锁闭及解锁状态下允 许尖轨及心轨有一定范围的自由伸缩。
为了保证道岔可动部分等薄弱环节的强度， 尖轨均采 用整根钢轨， 防止焊接尖轨由于焊接质量可能导致尖轨折断等潜在问题的出现， 而且尖轨在 制造过程中不允许发生扭曲，避免在尖轨中存在过大的残余应力。尖轨采用藏尖结构、心轨 设置防跳装置等都是有效的安全措施。 13 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 第二章 铁路道岔结构的组成及作用 2.1 简述道岔及组成 单开道岔由转辙器、辙叉、及护轨、连接部分和岔枕组成，单开道岔以它的 钢轨每米质量及道岔号数区分类型。
目前我国的钢轨有 75kg/m、 60kg/m、 50kg/m、 45kg/m、43kg/m 等类型，标准道岔号数（用辙叉号数表示）有 6、7、9、12、18、 24 号等，并以 9 号及 12 号最为常用。在侧线通过高速列车的地段，则需铺设 18 号、24 号等大号码道岔。目前我国铁路干线上大量使用着 60kg/m 钢轨固定型辙 叉的 12 号单开道岔。为适应既有线提速改造的要求，我国自行设计、制造的 60kg/m 钢轨 12 号提速道岔已基本达到了国际先进水平， 是我国高速道岔的雏形。 2.2 简述普通单开道岔及组成 目前我国铁路干线上大量使用着 60kg/m 钢轨固定型辙叉的 12 号单开道岔。
为适应既有 线提速改造的要求， 我国自行设计、 制造的新型 60kg/m 钢轨 12 号提速道岔已基本达到了国 际先进水平，是我国高速道岔的雏形。如图 2-1 为普通单开道岔。 图 2-1 普通单开道岔 2.2.1 转辙器的构造及作用 转辙器包括基本轨、尖轨、和转辙机械。当机车车辆要从 A 股道转入 B 股道 时，操纵转辙机械使尖轨移动位置，尖轨 1 密贴基本轨 1，尖轨 2 脱离基本轨 2， 这样就开通了 B 股道， 关闭了 A 股道，机车车辆进入连接部分沿着导曲线轨过渡 14 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 到辙叉和护轨单元。这个单元包括固定辙叉心、翼轨及护轨，作用是保护车轮安 全通过两股轨线的交叉之处。
（1） 基本轨 基本轨是用一根 12.5m 或 25m 标准断面的普通钢轨制成，主股为直线，侧股 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型。通常，道岔 中不设轨底坡，为改善钢轨的受力条件，提速道岔中基本轨设有 1:40 轨底坡。
基本轨除承受车轮的垂直压力外，还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。为了增加钢轨表面硬度，提高耐磨性 并保持与尖轨良好的密贴状态，基本轨头顶面一般还进行淬火处理。
（2） 尖轨 尖轨是转辙器的重要部件，依靠尖轨的扳动，将列车引入正线或侧线方向。
尖轨在平面上可分为直线型和曲线型。
我国铁路的大部分 12 号及 12 号以下的道 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，但这种尖轨的 转辙角较大列车对尖轨的冲击力大，尖轨尖端易于磨耗和损伤。我国新设计的 12 号、18 号道岔直向尖轨为直线型，侧向尖轨为曲线型。这种尖轨冲击角小， 导曲线半径大，列车进出侧线比较平稳，有利于机车车辆的高速通过。
尖轨可采用普通截面钢轨、高型特种截面钢轨、矮型特种截面钢轨（又称 AT 尖轨）制成，特种截面尖轨截面粗壮，稳定性好。
尖轨长度随道岔号数不同而不同，在我国 9 号道岔尖轨长 6.25 米，12 号尖 轨长 7.7 米，曲线形尖轨为 11.3-11.5 米，18 号尖轨长 112.5 米。
（3） 转辙器上的零、配件 a) 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。
b) 轨撑 轨撑可以防止基本轨倾覆、扭转和纵横向移动，安装在基本轨外侧。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，未设轨撑。 15 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） c) 顶铁 尖轨刨切部位紧贴基本轨，而其它部位则依靠安装在尖轨外侧腹部的顶铁， 将尖轨承受的横向水平传递出去。
2.2.2 辙叉构造及作用 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、翼轨和联结零件组成。
按平面型式分，辙叉有直线辙叉和曲线辙叉两类；按构造类型分，有固定辙叉和活动辙叉两 类。单开道岔上，以直线式固定辙叉最为常用直线式固定辙叉分两种，即整铸辙叉和 钢轨组合式辙叉。
整铸辙叉用高锰钢浇铸的整体辙叉。具有较高的强度、良好的冲击韧性，经 热处理后，在冲击荷载作用下，会很快产生硬化，使表面具有良好的耐磨性能， 同时，由于心轨和翼轨同时浇铸，整体性和稳定性好。
钢轨组合式辙叉用钢轨及其他零件经刨切拼装而成，由长心轨、短心轨、翼 轨、间隔铁、辙叉垫板及其他零件组成。它取材容易，无特殊工艺要求，加工制 造方便，但零件多，养护工作量大，已很少使用。 道岔号数：比如 9 号道岔、12 号道岔、18 号道岔等等。这个代号可不是随便排列的，它 实际上代表了辙叉角（α ）的余切值，也就是辙叉心部分直角三角形两条直角边 FE 和 AE 的比值，即 N=cogα =FE/AE，N 就是道岔号。如图 2-2 为道岔号数计算图。 图 2-2 道岔号数计算图 显而易见，辙叉角α 越小，N 值就越大，导曲线半径也越大，列车侧线通过道岔时就越 平稳，允许过岔速度也就越高。所以采用大号道岔对于列车运行是有利的。不过，事物总有 它的两面性，道岔号数越大，道岔越长，造价自然就高，占地也要多得多。因此，采用什么 号数的道岔要因地制宜，因线而异，不可一概而论。
翼轨与辙叉间形成必要的轮缘槽，引导车轮行驶。
翼轨作用边开始弯折处称为辙叉咽喉， 是两翼轨作用边之间的距离最窄处。
从辙叉咽喉 16 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 至心轨实际尖端之间，有一段轨线中断的空隙，称为道岔的“有害空间。
活动心轨最主要的特点是辙叉心轨可以板动。
当我们要开通某一方向股道时， 活动心轨 的辙叉心轨就与开通方向一致的翼轨密贴，与另一翼轨分开，这样一来，普通道岔的有害空 间就不存在了。实践证明，消灭了道岔有害空间，行车更加平稳，过岔速度限制较小，因而 特别适合运量大，需要开行高速列车的线路使用。 辙叉按钢轨型号区分有：
8kg/m、 12kg/m、 15kg/m、 18kg/m、 22kg/m、 24kg/m、 30kg/m、38kg/m、43kg/m 等型号。安辙叉号数区分有：2 号、3 号、4 号、5 号、 6 号、7 号、8 号、9 号、10 号等。按类型分为：低合金钢整铸和钢轨拼制两种。
2.2.3 护轨构造及作用 护轨设于固定辙叉的两侧，用于引导车轮轮缘，使之进入适当的轮缘槽，防止与叉心碰 撞。目前我国道岔的护轨类型主要有钢轨间隔铁型、H 型和槽型三种。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， 缓冲段及开口段起着将车轮平顺地引入护轨平直段的作用。
缓冲段的冲击 角应与列车允许的通过速度相配合。
如图 2-3 为辙叉护轨示意图: 图 2-3 辙叉护轨示意图 2.2.4 道岔连接部分构造及作用 连接部分是转辙器和辙叉之间的连接线路，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、 缓和曲线或变曲率 曲线。我国目前铁路上铺设的道岔导曲线均为圆曲线，当转辙器尖轨或辙叉为曲线型时，尖 轨或辙叉本身就是导曲线的一部分，确定导曲线平面形式时应将尖轨或辙叉平面一并考虑。 17 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 圆曲线两端不设缓和曲线。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。如图 2-4。 图 2-4 导曲线设置 道岔号码越大，导曲线半径越大，道岔号码一定时，曲线尖轨的导曲线半径比直线尖轨 的导曲线半径大。
与直线尖轨配合的圆曲线形导曲线， 其起点可选择在跟端或跟端后适当位 置上。
与曲线尖轨配合的圆曲线形导曲线， 其起点即尖轨曲线与基本轨工作边相切或相割点。
导曲线终点一般设在辙叉趾前 400-600mm 处。 2.2.5 岔枕 岔枕是用在铁路道岔上的专用轨枕。岔枕的结构与一般轨枕结构不同。道岔 处主要引导机车车辆从一股道转入另一股道导致此处的轨枕受力状况与产生的 应力会跟普通线路上的轨枕情况不同。在我国铁路上，岔枕以使用木枕为主，近 年来还设计和试铺了混凝土岔枕和刚岔枕。
（1）木岔枕 长度为 2.60～4.80m，级差 0.20m，共 12 级。
道岔木枕：用于道岔上的木枕。断面尺寸为两种标准： 18 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 75 型标准为：宽度 22cm ，厚度 16cm ；长度从 260cm 至 485cm ，每种长 度相差 15cm ，共 16 个长度规格。
92 型标准为：宽度 24cm ，厚度 16cm ；长度从 260cm 至 480cm ，每种长 度相差 20cm ，共 12 个长度规格。
在使用时根据道岔的实际宽度分组选用。
（2）钢筋混凝土岔枕 长度为 2.60m～4.90m，级差 0.10m，共 24 级。
随着铁路高速、重载发展的需要，用混凝土枕代替已成为发展方向。混凝土 枕材源较多，并能保证尺寸，使轨道弹性均匀，提高了轨道的稳定性。混凝土枕 不受气候、腐朽、虫柱及火灾的影响，使用寿命长。此外，混凝土枕还具有较高 的道床阻力，这对提高无缝线路的横向稳定性是十分有利的。
混凝土枕的特点是自重大、刚度大，与木枕线路相比其轨底挠度较平顺，故 轨道动力坡度小。
同时也存在列车通过不平顺的混凝土线路时，轨道附加动力增 大。故对轨下部件的弹性提出了更高的要求，以提高线路抗振能力。
混凝土枕按使用部位的不同，可分为普通混凝土枕、混凝土岔枕及混凝土桥 枕三种。按结构型式分有整体式、组合式和半枕三种。整体式混凝土整体性强， 稳定性好，制作简便，是目前各国使用最多的一种类型。组合式混凝土由两个钢 筋混凝土块体用一根钢杆连接而成。这种轨枕整体性不如整体式混凝土枕，但由 于它用混凝土和钢材组合而成， 能充分发挥各自的力学性能优势。图 1-4 为法国 铁路上采用的双块式混凝土枕。
按配筋方式分有普通钢筋混凝土枕和预应力混凝土枕两类。
普通钢筋混凝土 抗弯能力很差，容量开裂失效，已被淘汰。预应力混凝土枕，制作时给混凝土施 加强大的预压应力，因而具有抗裂性能好，用钢量少的优点。我国主要采用整体 式、预应力混凝土枕，简称混凝土枕（Pc 枕） 。
A. 混凝土枕外形及尺寸: 混凝土结构设计主要决定于其受力状况。轨枕为支承在弹性基础上的短 梁，在钢轨传来的荷载作用下，轨枕底面对轨枕产生反力，轨枕各截面则产生弯 矩。
混凝土枕受力状况与道床支承条件有密切关系，支承条件有中间不承、中间 部分支承和全支承三种情况。
在不同支承情况下， 轨枕承受弯矩的情况是不同的。
由图中可以看出， 轨下截面正弯矩以中间部分不支承时为最大，而枕中截面负糨 19 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 矩则以全支承时为最大。
B. 轨枕形状: 混凝土枕截面为梯形， 上窄下宽。
梯形截面可以节省混凝土用量， 减少自重， 也便于脱模。
轨枕顶面宽度应结合轨枕抗弯强度、钢轨支承面积、轨下衬垫宽度、中间扣 件尺寸等因素进行综合考虑加以确定。轨枕项面支承钢轨的部分 称为承轨槽， 做成 1：40 的斜面,以适应轨底坡的要求。轨枕底面在其纵的方向上采用两侧为 梯形、中间为矩形的形状，两端有较大的首床支承面积，以提高轨枕在道床上的 横向阻力。当中产部分不支承时，能使钢轨压力 R 与道床反力 q 的合力昼靠拢， 有利于防止中间断面上出现过大的负弯矩。
轨枕底面宽度应同时满足减少道床压 力和便于捣固两方面的要求。
底面上一般还作出各种花纹或凹槽，以增回轨枕与 道床间的摩阻力。
C. 轨枕长度 轨枕长度与轨枕受力状态有关。根据图 1-6 三种不同支承情况，对不同轨长 进行计算表明，长轨枕可以减少中间截面负弯矩，但轨下截面上正弯矩将增大， 这是矛盾的， 一般应收轨下截面正弯矩与枕中截面负变矩保持一定比例来确定轨 枕的合理长度。
混凝土枕彻长度一般在 2.3~2.7m 之间， 我国 I、 II 型枕均为 2.5m。
为适应高速、重截的需要，国外向增加轨枕长度的方向发展，在主要干线上 普通采用长度 2.6m 的轨枕。有关试验结果表明，轨枕长度增加有以下优点：可 减少中间截面外荷载弯矩， 以提高轨枕结构强度； 提高纵横向稳定性和整体刚度， 改善道床和路基的工况， 对无缝线路的铺设极为有利； 提高了道床的纵横向阻力， 可适当减少轨枕配置根数。我国新设计的 III 型轨枕长度有 2.6m 和 2.5m 两种。
D. 轨枕高度 混凝土枕的高度在其丛长是不一致的,轨下部分高些,中间部分矮些。这是 因为轨下截面通常在荷载作用下产生正弯矩 , 而中间截面则在荷载作用下产生 负弯矩。而混凝土采用直线配筋，且各截面上的配筋均相同，所以配筋的重心 线在轨下部分应在截面形心之下,而在中间部分同应在截面形心之上。这样对混 凝土施加的预压应力形成有利的偏心距，使混凝土的拉应力不超过允许限度， 防止裂缝的形成和扩展。
E. 我国混凝土枕现状 我国铁路使用的混凝土畹，随着轨道荷载（轴重、速度、通过总重）的增加， 20 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 轨枕截面的顾载弯矩有所加强。在设计中，主要采用提高混凝土等级，增加预应 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 尺寸见表所示。
F. I 型轨枕。当前我国线路上 I 型轨枕还占有相当比例，从线路上更换下来的 轨枕，主要是螺栓孔间的纵裂及轨下正弯矩裂缝。产生的主要原因是：
① 使用条件与承载能力不相匹配； ② 结构薄弱，I 型枕原先没有设计箍筋及螺栓筋 ，因此抵抗纵裂及螺栓 孔裂纹的能力较差； ③ 由于中间截面承载能力低，道床需要掏空，给养护维修带来不便。
G. II 型轨枕。II 型轨枕的设计是根据重载线路承受荷载大，重复次数多 的特点，采用疲劳可靠性进行设计的。设计标准是按年运量 60Mt，轴重机 25t、 货车 23t，最高行车速度 120km/h，铺设 60kg/m 的宽轨。与 I 型轨枕相比，轨下 截面正弯矩的计算承载能力提高 13%~25%，中间截面正弯矩提高约 8.8%，中间截 面负弯矩提高 14%～41%。J-2 型轨枕是采用 4 根直径 10mm 的高强度钢筋，C58 级混凝土。
H. III 型轨枕，如图 1-8 所示。III 型轨枕是从 1988 年开始，由铁道部专 业设计院、铁道部科学研究院等单位研制，现已正式出图。III 型轨枕分有挡肩 和无挡肩两种形式。
（轨枕长度原设计为 2.6m，为适应不同线路的需要，同时有 2.5m 和 2.6m 两种长度，其结构强度相同） 。
III 型轨枕适用范围为：标准轨 距铁路， 有挡肩轨枕适用于直线或 R≧300m 的曲线轨道；无挡肩轨枕适用于直线 或 R≧350m 的曲线轨道。作用条件见表。
III 型枕的主要特点：
①结构合理，强化了轨道结构。由于轨枕长度增加到 2.6m，并适当加宽了 枕底，使枕下支承面积增加 17%，端侧面积约增加 20%，轨枕重量增加 31%，因 此，可有效提高道床的纵、横向阻力，减缓重载运输所产生的道床累积变形，提 高线路的稳定性； ②轨下和中间截面的设计承载力，较 II 型轨枕分别提高了 43%和 65%。提高 了轨枕的强度； ③采用无螺栓扣件的扣压力能保持线路稳定。无纵横向移动，有利于保持轨 道的几何尺寸，减少养护修工作量。
(3).刚岔枕 21 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文） 提速道岔中还设计采用刚岔枕。钢岔枕内腔应满足电务转换设备的要求。钢 岔枕外宽要控制， 以保证与相邻岔枕间形成足够的捣固空间。钢岔枕自身还应具 有足够的刚度， 在轮廓作用下尽可能减小挠度，保证为上部构件及转换设备提供 良好的支承条件。
2.2.6 警冲标 警冲标是用来指示机车车辆停车时， 不准向道岔方面或线路交叉点方面越过， 以防止停 留在该线上的机车车辆与邻线上的机车车辆发生 侧面冲撞的标志。
警冲标设在两会合线路间距离为 4m 的中间。
线 比如一股线路停有车辆，另一股线路有调车 作业，如果前面车辆超过警冲标,极有可能和作业 车辆 发生挂擦而损坏车辆。图 2-5 为警冲标 图 2-5 警冲标 22
承诺人: 2014 年 12 月 8 日 2 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计(论文) 陕西铁路工程职业技术学院 毕业设计(论文)总成绩评定表 班 级 高铁 3124 班 姓 名 李霞 学 号 ...
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