钱家营矿窄轨铁路曲线的铺设

钱家营矿窄轨铁路曲线的铺设

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2014年3月12日

论窄轨铁路曲线的铺设

摘要：文章主要分析了矿井轨道曲线的制作和铺设，如何提高曲线铺设内在质量，消除车辆在曲线段的落道事故，促进煤矿安全生产；延长钢轨使用寿命，对促进煤矿窄轨轨道的施工工艺有一定的意义。

曲线是轨道的薄弱环节，在铺设时要求的专业性也比直线段要高，其构造与直线有所不同。

1、在曲线上为了能使机车或车辆能顺利通过，需要将其轨距加宽；

2、在曲线外轨设置超高，以平衡列车行驶与曲线上所产生的离心

力，使内外轨受力均等；

3、在曲线上的建筑接近限界，需进行适当加宽，使列车安全运行；

4、曲线铁道在列车动力作用下，其平面位置容易发生变化，需进

行曲线加强和方向整正工作；

5、直线段轨道接头采用对接，而曲线段应采用错接；

6、由于井下曲线处电车司机视线受影响，需加声光报警信号，提

醒行人和其他车辆。下面分别论述：

一、曲线段轨道加宽的必要性

因为机车车辆的运行部分有一点长度的固定轴距，而车轴不能转动。固定轴距间的轮缘成一直线进入曲线，由于曲线半径的存在，因此轨距要加宽，车辆通过曲线时，四个车轮与曲线轨道有四种接触形式：①楔住内接，及两外轮及两内轮的轮缘均紧靠钢轨，车轮与钢轨间要发生很大的摩擦，增加列车运行阻力和钢轨内侧的摩擦。这种内接方式是不可取的。②动力自由内接：车辆两外轮的轮缘紧靠外轨，而两内轮的轮缘与内轨有间隙。这样的形式一般是列车行驶速度很高的情况下才能发生，我们窄轨列车的行驶速度不是很高，达不到自由内接的要求。③静力自由内接：只有前轴的外轮缘和后轴的内轮轮缘紧靠钢轨，并且后轴与曲线半径方向一致。④静力强制内接：只有前

轴外轮轮缘及后轴的内轮轮缘紧靠钢轨，但后轴的方向不与曲线半径相合。

曲线外轨抬高的具体实施：列车曲线上运行时将产生一个直线上所没有的作用于车辆重心的离心力。在这个力作用下车轮轮缘挤压外轨，而使外轨承受较大的的压力。因而使外轨磨耗加重，增加运行阻力。严重时会造成车轮脱轨或车辆的倾覆事故。因此要把外轨抬高一定的高度，借助车辆内倾的向心力来平衡离心力，使内外两根钢轨所承受的压力相等。以保证车辆处于平稳状态下运行，单曲线的外轨超高，自圆曲线的始终点按规定的高度加高，然后再向直线顺坡。

复曲线的两曲线由于曲线半径不同，两曲线超高不等时，从连接点起将两曲线的超高差，由较大的超高向较小的超高均匀顺坡。两同方向的曲线超高顺坡终点间直线段长度应不短于5米。直线长度不足时，如两曲线超高顺坡剩余量相等。直线部分可以保留这一剩余量的超高。如果不等，则直线部分从较大超高向较小超高均匀顺坡。

两相反曲线超高顺坡终点间直线长度不得小于5米。人推矿车不得小于3米。中间直线段较短的困难地段，则外轨超高允许一半在曲线，一半在直线内顺坡。同时圆曲线始终点处，外轨超高不得小于规定的50% 。两股钢轨在同一水平上的直线长准许减少一台机车或一辆矿车的长度。

曲线加强：列车在曲线上行驶时发生很大的横向推力，半径愈小，推理愈大。此横向推力使钢轨向外移动，轨距扩大。同时带动枕木位移使曲线变形，影响曲线圆顺。此外还增加钢轨头部的磨耗。因此应针对曲线的具体情况，采用加强措施。

1、采用重型钢轨，增加轨枕数量和道床的宽度。

2、安设轨距拉杆或轨撑以保持轨距。轨撑上端撑住钢轨头部，下端用道钉与轨枕连接，或把一根枕木上的两块垫板焊接，也可以防止轨距扩大。

3、在半径小的曲线上也可以铺设护轨，用以较少外侧钢轨所承受的横向推力，防止钢轨头部内侧的磨耗。

二、实际与理论相结合

从实际出发把科学的知识根据具体实际情况，适用于实际当中。就拿辅助井下-320水平西翼大巷曲线为例：

由于井下特殊的地址环境使的轨道的病害很多，如三石门外的曲线处巷道淋水比较严重。因此道床不佳，必须将道床厚度加大，以保证路基面的最大压力小与路基面允许应力，以使轨道不发生沉陷、低接头、枕木空、掉板、翻浆冒泥等现象。一般井下道床的厚度应不小于100㎜。我们将此道床厚度增至200㎜，并将石子过筛，滤出小石子及碎末，使道床不存在积水。

曲线加宽的具体实施，在实际工作中，不可能每段铁道只通过同一轴距的列车，曲线也不能按每一个半径都规定一个加宽值。通常是把曲线划成一定的范围来确定加宽值，此加宽值应保证大多数机车车辆以静力自由内接形式通过，少数较大轴距的机车车辆，以静力强制内接形式通过曲线。煤矿窄轨铁道根据使用机车和矿车轴距分为两种情况加宽。轴距550㎜到1100㎜为一种，1100㎜以上为一种，并把曲线划为几个范围进行加宽。具体加宽数值见表：

如铺设-320西翼大巷曲线时，曲线半径R=30m，轨道轨距600㎜，矿车最大轮缘距为587㎜，当机车车辆以静力自由内接由直线进入曲线后，所需轨距为：

S=q max+f

式中 S——曲线轨距，㎜；

q max ——机车车辆最大轮缘距，㎜；

f ——曲线矢距，㎜。

矢距f 可通过下图中几何关系计算出来。

由直角三角形BEO 可知：

BE 2+OE 2=OB 2

设弦长ＡＢ为L ，半弦长AE 为2

L ，曲线半径OB 为R ，

则 OE=R-f 则上式得：2)2(L +（R-f ）2=R 2

2)2(L -2Rf+f 2=0 因f 值很小，故f 2与其它项相比微不足道，在实际使用中可略去不计，于是得

2)2

(L -2Rf=0 ∴ f=R L 2)2(2=R

L 82 因为L/2=半弦长=轴距，以b 代之,

则 f=R L 82=R

b 22 ∴ S= q max +R

b 22×1000 式中R 和b 的单位为m ，S 、q max 的单位为㎜。 S=587+30

*21.12=608㎜ 曲线轨距加宽，是把曲线内轨向内侧方向（及曲线中心方向）移动。轨距不能突然增加和减少，要有一个递增递减的过程，是列车作用在轨道上的横向水平力不突然发生或消失，避免列车振动。曲线加宽的递减应在曲线头尾以外的直线范围内进行。递减距离可与超高的递减距离相等，也可以按递减率不大于1‰进行递减。根据曲线两头的递减距离=轨距加宽值/递减率，该曲线段递减距离为8米。

见下图：

直圆

曲线超高是通过抬高外轨来实现。曲线超高设置的是否合适，对于减少曲线钢轨磨耗和压溃，延长钢轨使用寿命，有直接关系。根据实际情况，若外轨磨耗，内轨压溃并有且压枕木现象，说明超高过大。若轨距扩大，外轨垂直磨耗严重并压溃，外轨侧面磨耗，则说明超高太小。如果发现超高设置不当，必须进行调整。

我矿使用的轨道轨距S 为600㎜，行驶机车的速度V 为4m/s ，上