高速道岔介绍

高速无砟道岔基本知识一、概述1、道岔道岔是机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道的线路设备，是铁路轨道的重要组成部分。

道岔是线路上和薄弱环节，是影响列车行车速度和安全的关键设备之一，在高速铁路中占有十分重要的特殊地位。

2、道岔组成转辙器、辙叉、导曲线、岔枕、扣件、转换系统、监测系统、融雪设备道岔是轨道技术的集成、是机电一体化设备。

转辙器：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。

辙叉：分固定型和可动心轨型扣件：扣件是连接钢轨和轨枕的中间联结零件。

其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距和阻止钢轨相对于轨枕的纵横向移动。

在混凝土轨枕的轨道上，由于混凝土轨枕的弹性较差，扣件还需提供足够的弹性。

为此，扣件必须具有足够的强度，耐久性，和一定的弹性，并有效第保持钢轨与轨枕之间的可靠联结。

转换系统。

综合分析国内外转换锁闭方式，主要归纳为两种形式，一种是多点多机牵引方式，一种是一机多点的牵引方式。

监测系统: 道岔监测系统通过对道岔尖轨和心轨密贴状态、振动加速度、转辙机转换阻力、转换时间、电流、电压、环境温度及道岔几何状态等相关参数进行实时监测，为现场用户维护管理提供道岔系统的实时信息，为实现状态修提供决策参考。

3、高速道岔分类（1）以道岔功能分类：站线道岔：直向高速、侧向低速，用于列车进站停车渡线道岔：直向高速、侧向中速，用于列车换线运行联络线道岔：直向高速、侧向高速，用于上下高速线（2）以道岔辙叉类型分类：固定型辙叉可动心轨辙叉（3）以道岔号数分类：18、38、42、50、65等。

道岔号数N=ctg14α（辙叉角）侧向速度越高，道岔号数越大。

二、道岔结构特点（一）道岔结构参数客运专线高速无砟1/18道岔直向通过速度350km/h，侧向通过速度80km/h；高速无砟1/42道岔直向通过速度350km/h，侧向通过速度160km/h。

道岔主要尺寸如下表。

道岔主要尺寸表序号道岔号数道岔总长(m) 前长(m)后长(m)辙叉角度备注1 18 69.000 31.7293°10′47.39″37.2711°21′50.1″2 42 157.200 60.57396.627国产高速无砟道岔轨距均为1435mm。

（二）客运专线道岔特点客运专线道岔特点与普通道岔相比，客运专线道岔有其自身的特点，因此需要进行专门的研究。

从使用要求来看，主要有以下特点：1. 较高的容许通过速度。

目前国内客运专线分为两种，一种为时速200～250km/h，另一种为时速300～350km/h。

道岔的通过速度应与区间相同，不能限速。

同时由于列车运行速度较高，在个别岔位，对道岔侧向的通过速度也较高，需要采用大号码道岔。

2. 较高的旅客乘座舒适度。

列车在高速运行条件下，旅客对舒适度比较敏感。

因此高速铁路的舒适度要求要比普通铁路要高得多。

对于道岔区，列车通过时只能有轻微的感觉、甚至没有感觉，平稳性、舒适性要达到较高的水平。

3. 高安全性。

对于高速运行的列车，安全性至关重要。

保证列车通过时的安全性是道岔上道使用的前提。

4. 高可靠性高可靠性也是列车高速运行的保证。

法兰克福至科隆高速铁路业主与承包商签订的合同中，明确规定线路的使用率为99.9%。

5. 较长的使用寿命与较少的维护工作量客运专线由于行车速度高、密度大，只能在天窗点进行维护，因此要求道岔必须有较长的使用寿命，同时尽量减少养护维修工作量。

6．道岔的轨下基础与区间相匹配目前的客运专线分为有碴轨道和无碴轨道两种，道岔区的道床类型应与区间相区配，避免频繁的设置过渡段。

（三）道岔的结构特点客运专线道岔在结构设计方面，与既有道岔有较大的不同，1. 钢轨件⑴ 基本轨、导轨、岔跟轨用中国60kg/m钢轨制造。

⑵ 尖轨、心轨用60D40钢轨制造（70kg/m），不采用中国60AT钢轨, 断面尺寸见图1。

其优点是高度较小，便于滑床板的结构设计，横向刚度较小，有利于减小扳动力。

尖轨跟端锻压成60kg/m钢轨断面，成型段长度为450mm，过渡段长度150mm，与提速道岔相同。

⑶ 护轨采用33kg/m护轨用槽形钢制造（TB/T3110-2005）,侧面工作边作淬火处理。

⑷ 钢轨件材质与线路钢轨相同，时速250km客专道岔轨头顶面作淬火处理，时速350km客专道岔不淬火。

⑸ 心轨采用60D40钢轨拼接。

2. 尖轨跟端的传力结构尖轨跟端的传力结构有三种方式，一种是设限位器，一种为设间隔铁，还有一种为只用扣件固定。

客专道岔按不同轨温差选用不同的传力结构。

需要说明的是，对于限位器结构，在道岔锁定时，必须保证限位器子母块两侧的间隙偏差不大于1mm。

3. 滑床板范围基本轨内侧的弹性扣压提速道岔在滑床板和范围的基本轨内侧普遍采用弹片扣压，安装和拆卸不变，为此客专道岔改用弹性夹扣压，其优点是扣压力大，安装和拆卸均较为方便，见图4。

4. 滑床台板的减磨方案为减小扳动和不足位移，尖轨和心轨的滑床台板必须采取减磨措自施，目前的方案是尖轨和心轨的滑床台板表面增设镍基合金－MoS2润滑复合镀层。

此外，对于尖轨部分，每隔3m左右增设一对辊轮滑床板。

辊轮结构见图5。

采用该辊轮结构的特点是可以无级调高，最大调高量达6mm，可以方便的保证辊轮与滑床台板的接触。

缺点是对辊轮的安装调整有一定要求，否则达不到辊轮的效果。

5. 可动心轨辙叉的翼轨提速道岔采用60AT钢轨锻压的特种断面翼轨，虽然满足了工电接口的要求，但使用中也出现了磨耗不均等问题。

为此客专道岔专门轧制了特种断面翼轨，断面尺寸见图6。

在心轨一动处，要对翼轨轨底和轨底进行机加工，见图7。

心轨一动处工电接口示意见图8。

由于目前的轧制特种断面翼轨定尺长度只有22m，而42号道岔的翼轨长度为27.45m，考虑到42号道岔数量较少，而长定尺轨的运输较为不便，因此本道岔的翼轨采用特种断面翼轨与普通60kg/m钢轨厂内焊接的方式。

特种断面的长度为12.406m，普通钢轨长度为15.044m。

6．心轨结构心轨采用60D40 AT钢轨组合的结构，具有制造简单、实现容易的特点，缺点是工电结合部的设计较为困难，整体性较差。

但国内有多年的使用经验，技术相对成熟。

客专道岔取消了心轨前端的转换凸缘，采用机加工的方式进行制造。

心轨前端的结构示意见图10。

对于时速350km的道岔，心轨前端采用水平藏尖结构，见图11。

为此心轨与时速250km的客专道岔有所不同。

心轨采用水平藏尖结构，道岔铺设时需保证心轨尖端至翼轨前端的距离。

图11 道岔的水平藏尖结构 18号道岔尖轨跟端采用斜接，与岔跟钢轨拼接，见图12。

42号道岔采用双肢弹性可弯结构，见图13。

图12 18号道岔心轨跟端的斜接头图13 42号道岔的双肢弹性可弯心轨 心轨的防跳采用顶铁扣压尖轨或心轨轨底、在翼轨上设置防跳卡铁、将心轨前端伸到间隔铁下三种方式，见图14、15、16。

图14 翼轨上的防跳卡铁图15 顶铁防跳图16 心轨前端的防跳结构8．翼轨跟端结构翼轨跟端结构是指翼轨心轨或岔跟尖轨的连接方式，长期以来，国内采用间隔铁连接，并在间隔铁与钢轨之间采用胶接，取得了较好的使用效果，为此客专道岔也采用该跟端结构，在翼轨与心轨或岔跟轨之间设置两个大间隔铁，并在厂内胶接，见图17。

图17 翼轨跟端结构图18 42号道岔后端心轨与大垫板的连接示意图 对于42号道岔，在岔后两心轨间，增设了两个间隔铁，并与大垫板相连。

结构示意见图18。

9．护轨护轨采用UIC33槽形轨制造，护轨垫板内侧采用弹性夹扣压基本轨。

图19 护轨及护轨垫板10. 扣件道岔采用弹条Ⅱ型扣件，通过铁座和轨距块扣压基本轨，结构形式与提速道岔相同。

钢轨轨下设有5mm厚橡胶垫板，但在可动心轨辙叉的翼轨前半部分轨下设7mm厚橡胶垫板，后半部分不设橡胶垫板（铁垫板上焊有台板），具体位置见道岔铺设图。

在辙后、叉前等安装支距扣板的位置，及可动心轨辙叉安装轨撑、扣铁等的位置，T形螺栓需从上向下安装，到底后旋转90°上提，再拧紧螺母。

平时需保持螺栓的紧固状态，防止螺栓脱落。

图21 支距扣板安装图图22 辙叉扣板安装图 三、无缝道岔结构与设计（一）国外高速铁路无缝道岔设计理念及结构高速铁路要求轨道结构具有高平顺性和搞稳定性，因而世界各国在200Km/h以上的所有线路上均采用跨区间无缝线路，以消除钢轨接头对高速行车的影响。

除奥地利等国在时速200km线路上采用少量固定辙叉式无缝道岔外，其他大多数情况为可动心轨式无缝道岔。

1、国外高速铁路无缝道岔设计理念（1）系统化设计电务与工务时两个相互影响、不可分割的一体化系统。

道岔钢轨件与钢轨件、钢轨件与每一个零部件间的精密配合是保证高速道岔正常工作的关键技术之一。

各部件的制造公差与装配误差直接影响着能否为高速列车提供高平顺性的轨道结构，可以说各国是将道岔视作高精密的机械设备而不是简单粗糙的工程结构物来看待的。

岔枕是道岔中十分重要的基础设备，是影响公务及电务系统正常工作状态的另一关键，其设计与制造被视作与钢轨同等重要。

（2）高速道岔应具有与区间线路相同的行车舒适性在保证高速行车安全性的前提下，高速道岔平面线形及结构设计中十分重视旅客列车在道岔中的运行舒适性，使之能尽量与区间线路相同。

、（3）高速道岔应具有可靠的安全性道岔是轨道结构中的薄弱环节，安全性相对较低，但到目前为止德、法、日三个具有高速铁路原创技术的国家从未在高速道岔中发生一起脱轨事故，这与高速道岔设计中采用了多项安全保证措施有关。

国外高速道岔设计中采用的安全保证措施主要有以下几项：①试验检算速度采用设计速度增加10%，以保证道岔在设计速度（运营速度）时的安全。

②采用高可靠性的锁闭、密贴检查设备。

除日本采用内锁闭系统外，德、法两国大多采用外锁闭系统。

在尖轨及心轨牵引点间设置密贴检查器，进行尖轨与基本轨、心轨与翼轨的密贴状态检查，第一牵引点检查标准较其他牵引点更为严格。

③采用科学合理的无缝道岔技术。

日本在车站咽喉区两端设置伸缩调节器，避免无缝道岔的受力与变性过大。

德、法在道岔结构设计中以确保尖轨及心轨顺利转换为核心，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伸缩位移，优化转换系统的锁闭结构设计，使其在锁闭及解锁状态下均允许尖轨及心轨有一定范围的自由伸缩。

④强化可动部分等薄弱环节。

除日本38号道岔尖轨采用焊接外，德法两国为了安全，长大尖轨均不焊接，以防止因焊接质量而导致尖轨折断等潜在问题出现，且在尖轨制造过程中不允许发生扭曲，以避免在尖轨中产生过大的残余应力。