铁路道岔构造及功用

铁路道岔构造及功用
第一章铁路道岔构造
一、道岔类型
道岔是一种使机车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，通常在车站、编组站大量铺设。

有了道岔，可以充分发挥线路的通过能力。

即使是单线铁路，铺设道岔，修筑一段大于列车长度的叉线，就可以对开列车。

由于道岔具有数量多、构造复杂、使用寿命短、限制列车速度、行车安全性低、养护维修投入大等特点，与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。

它的基本形式有三种：即线路的连接、交叉、连接与交叉的组合。

常用的线路连接有各种类型的单式道岔和复式道岔；交叉有直交叉和菱形交叉；连接与交叉的组合有交分道岔和交叉渡线等。

双开道岔为Y形，即与道岔相衔接的两股道向两侧分岔。

三开道岔如同Ψ形，同时衔接三股道，由两组转辙机械操纵两套尖轨。

复式交分道岔像X形，实际上相当于四组单开道岔和一副菱形交叉的组合。

除此而外，还有一种交叉设备，通常使用的叫做菱形交叉。

它由两组锐角辙叉和两组钝角辙叉组成，但没有转辙器，所以股道之间不能转线。

如果将复式交分道岔的X形的上面两点和下面两点分别连接起来，就是交叉渡线。

它不仅能开通较多的方向，而且占地不多，所以经常在车站采用。

二、单开道岔构造
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和43kg/m等类型，标准道岔号数(用辙叉号数来表示)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。

三、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。

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。

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、18号道岔直向尖轨为直线型，侧向尖轨为曲线型。

这种尖轨冲击角较小，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。

3、转辙器上的零、配件
(1)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。

(2)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，未设轨撑。

(3)顶铁
尖轨刨切部位紧贴基本轨，而在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。

第二章铁路道岔术语
一、普通单开道岔
1、左开道岔：站在尖轨前端，面向尖轨，侧线向左分支的道岔。

2、右开道岔：站在尖轨前端，面向尖轨，侧线向右分支的道岔。

3、每米钢轨的质量：75、60、50、43；目前我们的铁路线路所用钢轨为50、43两种。

4、辙叉号数：6、7、9、12、18、24、38、65；目前我们的铁路线路所用钢轨为7#、9#两种。

道岔号数与辙叉角的关系
5、道岔的构造分四部分：转辙器、辙叉与护轨、连接部分和岔枕。

5.1转辙器部分：基本轨2根；尖轨2根；其他部件有滑床板、通长垫板、支距垫板、轨撑、道岔顶铁、道岔拉杆和连接杆。

5.2辙叉和护轨
5.2.1 整铸辙叉和组合辙叉。

6、岔枕
6.1 木岔枕：2.6-4.8米，0.2米一级。

6.1.1木枕定义：是由木材制成的轨枕，又称枕木。

中国国家标准为：GB9221-88防腐木枕制作木枕须选用坚韧而富有弹性的木材。

6.1.2分类：木枕按用途可分为普通木枕、道岔木枕、桥梁木枕。

6.1.3规格尺寸：
普通木枕：标准长度为2 .5 m，其断面形状分为Ｉ、Ⅱ两类。

Ｉ类：宽度22cm，厚度16cm；Ⅱ类：宽度20cm，厚度14.5cm；用于不同等级的线路上。

道岔木枕：用于道岔上的木枕。

断面尺寸为两种标准：
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。

种使用时根据道岔的实际宽度分组选用。

桥梁木枕：用于桥梁上的木枕。

其截面尺寸因主梁（或纵梁）中心间距的大小而异。

6.2 混凝土岔枕：2.5米-4.9米，0.1米一级。

6.2.1 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）。

预应力混凝土枕按照施工方法不同分先张法和后张法预应力混凝土两类。

6.2.2 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，而枕中截面负糨矩则以全支承时为最大。

6.2.2.1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。

6.2.3．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。

6.2.3．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。

6.2.4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，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。

6.2.4.1 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。

6.2.4.2 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。

6.2.4.3 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。

7、道岔侧向过岔的最高速度（km/h）
通过。

尖轨可用普通截面钢轨、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6.25M，12号尖轨长7.7M，曲线形尖轨为11.3-11.5M，18号尖轨长12.5M。

9、图号专线9838，木枕50Kg/m钢轨7号单开道岔。

这个图号的单开道岔的尖轨采用50AT尖轨。

其主要尺寸和图号叁标线4082的尺寸相同。

道岔全长22967mm，前长10897mm,后长12070mm，尖轨长度5000mm，基本轨12500mm,高锰钢辙岔的全长3035mm，曲线半径150717.5mm，护轨形式43Kg/h钢轨分开式可调，允许通过速度直线≤80Km/h，曲线≤25Km/h。

扣件类型是扣板，岔枕53根。

总重8.33吨。

7号道岔是钢厂等地方企业常用的道岔。

10、木枕43Kg/m钢轨7号单开道岔，图号：叁标线4076。

道岔全长22967mm，道岔前长10897mm，后长12070mm。

尖轨长5000mm(叁标线4077-4、5），基本轨长12500mm(叁标线4077-3），辙叉长3035mm(叁标线4091-3），护轨长3100mm(叁标线4091-4），护轨形式：间隔铁式。

扣件类型：道钉。

容许通过速度直线≤80Km/h，曲线≤30Km/h。

总重7.3T。

7号单开道岔使用最多的地方是钢铁企业。

这个图号采用AT尖轨的形式，具有AT尖轨的所有优点。

11、木枕43Kg/m钢轨9号单开道岔，图号TB399-75。

图号TB399-75，木枕50Kg/m钢轨9号单开道岔，道岔全长28848mm，道岔前长13839mm，道岔后长15009mm，尖轨长度6250mm(TB404-030),基本轨长度12500mm（TB404-010、020），辙叉长度3588mm(TB1164-010),护轨长度3900mm(TB410-050),护轨型式间隔铁式。

导曲线半径180000mm，道岔容许通过速度直线≤90Km/h，曲线≤35Km/h。

道岔总重9.8吨。

12、图号专线（02）4151,混凝土枕50Kg/m钢轨9号单开道岔。

道岔全长L=28848mm，道岔前长13839mm，道岔后长15009mm，道岔容许通过速度直线≤90Km/h，侧线≤30Km/h，导曲线半径180000mm，尖轨长度6450mm（图号专线（02）4151-Ⅱ-6），基本轨长度12500mm（图号专线（02）4151-Ⅱ-4、5），辙叉长度3588mm（图号专线（02）4151-Ⅲ-4），护轨长度3600mm（图号专线（02）4151-Ⅲ-5），护轨形式分开式可调护轨，总重11.9T，岔枕图号专线（03）3281。

弹性扣件。