第四章轨道结构

三. 道岔
车辆从一般轨道转向或越过另一股轨道的设备，称为 道岔。道岔有线路连接、线路交叉及线路连接与交叉三种 形式。常见的线路连接有普通的单开道岔，单式对称道岔 及三开道岔。线路交叉有直角交叉及菱形交叉。线路连接 与交叉设备有交分道岔及各种交叉渡线等形式。应用这些 道岔，可以把不同位置和方向的轨道相互连接起来。
第四讲 城市轨道交通线路及轨道结构
轨道结构
轨道是由钢轨、轨枕、连接零件、道床、道岔和其他 附属设备等不同力学性质的材料组成的构筑物。现代的轨 道通常用两根专门扎制的工字形截面的钢轨固定在轨枕上 而形成。轨枕一般横向铺设，用木材、钢筋混凝土或钢材 制成，通过道床将荷载传递到路基上去。
一. 钢轨
1.基本要求
长轨节，即无缝线路。高架线上的无缝线路需作特殊设计。 在曲线半径R小于300m地段，要铺设耐磨长钢轨，以减少 磨耗和接头振动。由于车轮踏面与钢轨顶面主要接触部分 是1/20斜坡，为了使钢轨轴心受力，钢轨亦要设置向内倾 斜的轨底坡。规范规定地下铁道轨底坡为1/40。 轨道焊接方法有三种：
1）接触焊又称电阻焊。该法焊接质量稳定，材质均匀， 其强度可达到母材的95%以上。
二. 轨枕
轨枕是轨下基础的部件之一。它的功能是支撑钢轨， 保持轨距和方向，并将钢轨对它的各向压力传递到道床上。 因此轨枕必须具有坚固性、弹性和耐久性。
轨枕依其构造及铺设方法分为横向轨枕、纵向轨枕、 短轨枕和宽轨枕等。横向轨枕与钢轨垂直间隔铺设；纵向 轨枕沿钢轨方向铺设；短轨枕是在左右两股钢轨下分开铺 设的轨枕，常用于混凝土整体道床上。宽轨枕底面积比横 向轨枕大，减少了对道床的压力和道床的永久变性。
不同类型钢轨的衔接，宜采用异型钢轨，也可采用异型鱼 尾板连接。
3.钢轨断面 钢轨断面的形状应符合力学的要求，并适应车轮踏面形状，
以改善轮轨的接触条件，还要考虑安装接头夹板和减少断面形 状发生突变的局部应力等要求。我国的钢轨标准断面如图1所 以。
图1 钢轨断面
螺栓孔轴线
1 2
中性轴
3
4.钢轨铺设 正线地段和半径为250m及以上的曲线地段，应铺设
轨枕按其使用部位可分为用于区间线路的普通轨枕， 用于道岔上的岔枕及用于无碴桥上的桥枕。
轨枕按材料可分为木枕、混凝土轨枕及钢枕等。 轨枕类型随轨距、道床种类、使用处不同而异。地 下铁道正线隧道内线路一般采用短轨枕或无轨枕的整体钢 筋混凝土道床，车场线采用普通钢筋预应力轨枕，在道岔 范围内少数区段采用木枕。高架轻轨线适合采用新型轨下 基础。
城市轨道交通是布设在城市内的，基本采用双线线 路。线路中间站通常不设配线，两个方向线路之间，在线 路中区段内也很少有交叉、连接存在。城市轨道交通线路 的道岔设备主要用于：设有渡线和折返线的车站，通过设 置道岔来实现车辆的转线；在车场、车辆段内，股道通过 道岔逐级与走行线连接。 1.道岔的构造
单开普通道岔结构简单，具有一定的代表性，且占 全部道岔总数的95%以上。单开普通道岔由引导列车的轮 对沿原线行进或转入另外一条线路运行的转辙部分，为使 轮对能顺利地通过两线钢轨的连接点而形成的辙叉部分， 使转辙部分和辙叉连接的连接部分以及道枕和连接零件等 组成。如图2所示。
钢轨是轨道结构的重要组成部分，是轨道的基本承重 结构，它用来引导轻轨车辆的行驶，并将所承受荷载传到 轨枕、道床及路基上去，也为车轮滚动提供最小阻力的接 触面。
钢轨要求有足够的承载能力、抗弯强度、断裂韧性、 稳定性及耐腐蚀性，其断面形状为工字形，由轨头、轨腰 和轨底三部分组成。钢轨的类型是按每延米大致重量来区 分的，如４３kg/m、 50kg/m、６0kg/m、７０kg/m等， ６0kg/m以上为重型钢轨。
2.选型 目前在国内尚无城市轨道交通的钢轨选型标准。一般，现
行城市轨道交通系统的设计可参考国家铁路的钢轨选型标准， 即“年通过总重量在15～30Mt时，采用50kg/m钢轨；在30～ 60Mt时，采用60kg/m钢轨。”
国内外城市轨道交通有选用重型钢轨的趋势。从技术性能 上分析，60kg/m钢轨重量只增加17.7％，而允许通过的总重 量可增加50％。重型钢轨不仅能增加轨道的稳定性，减少养 护维修工作量，而且还能增加回流断面，减少杂散电流。综上 所述，城市轨道交通在经济条件允许时，无论地面线、地下线 或高架线，运营正线宜选用重型钢轨。对车场线来说，由于主 要是供空车运行，速度又低，考虑到经济性，选用50kg/m或 43kg/m钢轨均是可行的。
2.道岔的几何形位 道岔各部分几何尺寸正确与否，是保证机车车
辆安全、平稳通过的必要条件。在道岔的养护维修 时，对道岔的轨距、某些特定的尺寸一定要严格检 查，确实保证。道岔各部位的几何尺寸是依据车辆 轮对尺寸和道岔轨距按最不利的组合确定的。
四. 道床
土路基上道床厚度为250mm，在铺设无缝线路地段， 为了增大轨道横向稳定性，道床肩宽应不小于30cm，在R 小于600m的曲线地段，曲线外侧道床肩宽加宽10cm，在 曲线地段还要计入线路间距的加宽W。轨枕中部道床不掏 空。直线和曲线地段道床分别如下图示。
2）气压焊。一种是在工厂进行的大型气压焊，另一种是 在工地进行的移动式小型气压焊。
3）铝热焊。铝热法焊接设备简单、轻便、成本低，但焊 接质量容易受人为因素影响，质量不稳定，一般焊接强度 为母材的70%-90%。 北京地铁一期工程钢轨焊接，是先在工厂采用气压焊 法，将标准钢轨焊接成长钢轨，再将长钢轨运到现场，采 用铝热焊法将长钢轨焊接成轨节。经过20多年地铁得运行， 铝热焊接头还相当好。
图2 单开道岔的组成
转辙器部分 连接部分
辙叉及护轨部分
通向转辙机械
单开道岔的转辙器由两根基本轨、两根尖轨、 各种联结零件和道岔转辙机构组成。基本轨用 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。尖轨是转辙器的主要部分，车辆进出 道岔由它引导。尖轨在平面上可分为直线型和曲线 型。辙叉是使车轮从一股钢轨越过另一股钢轨的设 备，它设置பைடு நூலகம்道岔侧线钢轨与道岔主线钢轨相交处。 辙叉又由心轨、翼轨、护轨及联结零件组成。连接 转辙器和辙叉的轨道称为道岔的连接部分，它包括 直股连接线和曲股连接线。