第三章 轨道与矿车.docx
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第三章轨道与矿车
第三章轨道与矿车
第一节矿井轨道
矿井轨道是将钢轨按一定要求固定在线路上构成的，是机车运行的基础条件。
一、矿井轨道线路的作用及分类
为了满足矿井运输的需要，矿井巷道内大都铺设有轨道。
矿井轨道线路与地面大铁路不同，它由于受井下空间的限制及生产能力的影响，故轨距一般都较小，因此，通常把矿井轨道线路称为窄轨线路。
1.矿井轨道线路的作用
机车车辆在行进的过程中，会产生垂直压力、水平力及其他一些力，而路基比较松软，不能直接承受这些力，否则路基要产生永久变形和压陷，以致无法行车。
通过矿井轨道线路就可以把车轮的集中载荷传播、分散到地面或井下巷道底板上，引导机车沿轨道平稳、高速运行。
2.矿井轨道线路的分类
矿井轨道线路按照不同的内容可以分为不同的种类：
1）按轨距类型可分为：
900mm轨距；762mm轨距；600mm轨距。
2）按运输量可分为：
一级线、二级线、三级线。
其中：
（1）一级线：
762（900）mm轨距，单线重车方向年运量100万t以上。
（2）二级线：
762（900）mm轨距，单线重车方向年运量50万—100万t；600mm轨距，单线重车方向年运量30万t以上。
（3）三级线：
762（900）mm轨距，单线重车方向年运量50万t以下，600mm轨距，单线重车方向年运量30万t以下。
3）根据运输情况可分为：
主要运输线路与一般运输线路。
（1）主要运输线路：
井下：
主要斜井绞车道、井底车场、主要运输大巷和运输石门的轨道。
地面：
运煤、运矸石的干线和集中装、卸、甩车场的轨道。
（2）一般运输线路：
除主要线路的轨道和采煤工作面顺槽、掘进工作面的轨道之外的其他所有轨道。
二、轨道线路的结构
标准窄轨的结构如图3-1所示，轨道线路由下部结构、上部结构两部分组成。
下部结构主要是巷道底板和水沟，上部结构是钢轨、联接零件、安全设备（拉杆、防爬器）、轨枕和道床（道碴层）。
轨道线路的主要参数有轨距、轨型、坡度、曲率半径。
轨距是两条钢轨的轨头内缘的间距，用Sg表示，如图3-2所示。
国内标准轨距有600mm、762mm、900mm三种。
轮缘距是轮对两车轮轮缘外侧之间距，用SL表示。
因为机车能牵引的坡度很小，所以轨道的坡度用两点间的高差和水平距离之比表示，通常用i表示，其数值取千分数。
三、道床及钢轨
1.道床的分类
道床是轨道的基础。
它将轨道的上部结构和下部结构连接成一个整体，防止轨道的纵、横向移动，以保持线路纵、横剖面的正常状态，保持轨道的稳定及线路的平顺。
由道碴层组成的道床承受钢轨传来的压力，并均匀地传递到路基面上。
道床能保证在轨枕及钢轨的下面向巷道一侧的水沟排水畅通，阻止路基内毛细管水上升，保持枕木的干燥。
并能使轨道具有弹性，在一定程度上吸收列车的冲击力。
为了保证道床的这些性能良好，除要使用性能良好的道碴材料外，道床应具有一定的厚度。
道床根据其结构的不同分为道碴道床和固定道床两大类。
（1）道碴道床
道碴道床一般由粒度20—40mm的砾石构成，作用是使从轨枕传来的压力均匀传递到下部结构上，并防止轨枕纵横向移动及缓和车轮对钢轨的冲击。
道碴道床具有施工简单，投资少等优点，但维护工作量较大。
主要用于服务年限较短底板不稳定的井下轨道运输巷道。
（2）固定道床
固定道床也叫整体道床，目前有两种形式，即预埋螺栓式和预埋轨枕式。
预埋螺栓式：
就是将螺栓根据轨枕间距和轨距要求的位置，浇灌在混凝土的固定道床上。
如图3-3所示
预埋轨枕式：
就是将预制好的混凝土轨枕，根据轨枕间距确定的位置，浇灌在混凝土的固定道床内，使轨枕和道床形成一整体。
如图3-4所示
固定道床增强了轨枕的稳定性，可保持轨距的一致，减少运输事故。
在倾斜井巷中使用固定道床不仅提高了轨道质量，从而保证行车的稳定和安全，以及减少轨道线路的维修工作，并能有效地防止轨道“爬行”（轨道的整体滑动）。
2.道床的厚度、宽度和边坡比
1）井下道床的厚度直线地段道床厚度是指钢轨断面下轨枕底面至路面基面的深度，曲线地段是指内轨断面下轨枕底面至路基面深度。
道床厚度以保证传到路基面的最大压力小于路基面的允许应力为度，以路基面不发生永久变形为原则。
道碴层的厚度应根据巷道底板的承载能力和通过线路的货流强度确定。
在水平巷道及倾角小于10度的倾斜巷道中，应将道碴铺设轨枕的2/3，但道碴与轨底平面之间的距离不得小于30毫米。
在倾角超过10度的倾斜巷道中，轨枕应置于巷道底板上凿出的横槽内，槽深不应小于轨枕厚度的2/3，轨枕下面的道碴厚度不应小于50毫米。
2）道床宽度根据轨枕长度而定，为保证道床的紧密和提高道床的横向阻力，在轨枕两头之外还留有道床肩宽，肩宽不小于150mm。
曲线外侧道床要加宽100mm。
3）道床的边坡比是以边坡上下两点的垂直距离和水平距离之比来表示，道床的边坡比一般为1∶1.5。
3.钢轨及其选型
1）钢轨的作用及分类
钢轨是轨道上部结构的重要组成部分之一，它不仅引导车辆按照一定的方向运行，且承受来自车轮的压力、冲击力和纵向的惯性力、横向和离心力，并经轨枕将载荷传递给道床及巷道底板（轨道的下部结构），为车轮的滚动提供阻力的踏面。
在使用架线式电机车和“信集闭”的区段还兼作回流线。
钢轨的类型是以它每米长重量（kg/m）来表示的。
钢轨每米长重量越大，则抗冲击、弯曲、振动的能力越强，承载力也越大。
矿井轨道所用的钢轨有轻轨和重轨之分。
煤矿使用的有15kg/m、18kg/m、22kg/m、24kg/m、30kg/m、38kg/m、43kg/m等几种轨型，最常用的是22kg/m、24kg/m、30kg/m三种轨型。
表3—1钢轨的主要技术参数
钢轨型号（kg/
标准长度（m）
重量
（kg/m）
断面尺寸（mm）
螺栓孔中心距（mm）
螺栓孔径（mm）
D
（mm）
A
B
C
D
E
F
A
b
c
43
12.5
44.653
70
114
140
14.5
42
71
56
110
160
29
62.5
38
12.5
38.733
68
114
134
13
39
71
56
110
160
29
59.5
33
12.5
33.286
60
110
120
12.5
35
64
66
160
29
53
（30）
7-10
30.10
60.33
107.95
107.95
12.30
30.95
57.55
57.55
127
24
48.22
24
7-12
24.523
51
92
107
10.9
32
58
58
100
22
46
（22）
7-10
22.30
50.80
93.66
93.66
10.72
26.99
50
50
127
24
41.67
18
7-12
18.11
40
80
90
10
32
40
40
100
19
39
15
6-12
14.758
37
76
91
7
28.75
46
46
100
19
39
（15）
6-9
15.20
42.86
79.37
79.37
8.33
22.22
43.65
43.65
101.6
20
35.325
11
6-10
11.233
32
66
80.5
7
23
45
45
100
16
35
2）如何选择钢轨：
选用钢轨时，主要应考虑电机车和矿车重量、行车的速度和行车的密度等。
车辆载重量越大，车速越快，行车密度越高，采用钢轨型号就越大。
《煤矿安全规程》规定：
新建或扩建的矿井中，对运行7吨及其以上机车或3吨及其以上矿车的轨道，应采用不低于30kg/m的钢轨。
井巷轨道轨型的选择，应根据运输设备的类型、使用地点和提升方式来确定。
四、钢轨的固联零件
钢轨的固联零件包括道钉（钢筋混凝土轨枕、钢轨枕为螺栓）、垫板、鱼尾板等。
见图3—5。
1.道钉
道钉的作用是把钢轨固定在木轨枕上，使钢轨与轨枕连接成整体，增强轨道框架的钢度。
道钉钉头为鸭嘴形，钉杆为方形钉尖楔形刃角。
道钉一般采用有足够韧性的钢料锻制而成，应保证弯曲180度而不折断。
2.垫板
垫板的作用是增加轨枕受压面积，以减少木枕的机械磨损。
垫板有平板形和楔形两种，楔形板可使钢轨有一定的内倾角，用于弯曲线路的外轨，使运行中的车轮中心始终在钢轨中心线上，减少钢轨的不均匀磨损。
3.鱼尾板
鱼尾板的作用是通过固定螺栓夹紧两根钢轨使其连接，制止轨端错位。
鱼尾板上、下端面均为斜面，与轨顶下方和轨底上方的斜度一致，以使鱼尾板与钢轨密贴。
螺栓拧紧后，鱼尾板中部与钢轨腹板之间留有一定空隙，以增加接头的弹性。
在钢轨两端的轨腰上和鱼尾板上有椭圆形孔眼，以适应钢轨因温度变化而引起的伸长或缩短。
为此，在钢轨接头处应留有不大于5mm的间隙。
4.鱼尾螺栓与弹簧垫圈
鱼尾螺栓是用来紧固钢轨与鱼尾板的，螺栓应使鱼尾板与钢轨连接牢固，并使其密贴，必须有足够的强度，不能剪断和拉弯。
弹簧垫圈要与鱼尾螺栓配套使用，其作用是防止螺母在机车运行时发生振动而松动退扣。
五、钢轨接头
为了减小车轮从一根钢轨过渡到另一根钢轨时冲击、震动，以及使列车运行时达到平稳，钢轨必须有良好的接头。
钢轨的接头形式按接头与轨枕相互位置分为悬接式和承垫式，按两条钢轨接头的相对位置分为对接式和错接式，按用途分为异型接头、导电式接头和绝缘式接头。
1.悬接式与承接式
悬接式接头悬于两轨枕之间。
当列车通过接头时，因车轮碾压后钢轨挠曲，轨端下落，鱼尾板和轨端受力较大，容易使轨道产生低接头、鱼尾板弯曲和断裂现象。
为了克服这一缺点，可适当地把接头处两侧的轨枕间距缩小，以提高接头处轨端的抗弯强度。
轨枕间距一般为440—480mm，见图3-6a。
承载式接头是两根轨枕分别承载在两个轨头上。
两轨枕间有20—25mm间隙，使轨头有自由挠曲的可能，并具有弹性，见图3-6b，c。
2.对接式与错接式
轨道的两条钢轨的接头左右相对，称为对接式接头，其相对错距最大不超过50mm，多用于直线段，见图3-6d，e。
轨道的两条钢轨的接头位置相互错开称为错接式接头，接头的相对错距最小为2m，一般用于曲线段和使用抱轨式人车的斜井绞车道。
3.异型接头
是指一条铁道在变换轨型时，在同一个接头有两种轨型用异型鱼尾板连接，以保持钢轨头部内侧和轨顶的平顺。
4.导电接头
是指为了减少接头处的电阻，在钢轨接头处用导电体连接做架线式电机回流导线使用。
5.绝缘接头
是指用在不回电的铁道和架线式电机车铁道的连接处，或用于自动闭塞区段分割闭塞区。
在两轨端之间、钢轨与夹板、夹板与螺栓和螺母、钢轨螺孔四周，填以绝缘材料，将导电回路隔开，达到两轨端间绝缘的目的。
六、轨缝
因气温变化会引起钢轨热胀冷缩，在两根钢轨接头处要留有一定的缝隙，叫做轨缝。
轨缝的大小直接影响轨道的质量，轨缝过大，列车通过接头时的冲击力和震动也大。
轨缝过小，会造成线路胀轨，使线路不平顺。
为了防止夏天热，轨缝挤严，同时考虑到铺轨后轨道顺直，钢轨伸长，所以预留轨缝应略大于计算轨缝。
根据现场经验，8～10m钢轨应多留1mm。
在实际铺设中，为了在轨温最高时不使轨缝胀死，根据计算轨缝还要多留1mm，因此轨温在30℃时铺设10m长钢轨，预留轨缝3mm。
在铁路维修工作中，不可能按每天温度变化来衡量轨缝，因此，原煤炭部质量标准中规定：
主要运输铁路轨缝，煤矿井下不大于5mm，地面夏季（5、6、7、8、9、10月）不大于7mm，冬季（11、12、1、2、3、4月）不大于10mm。
不许有连续3个以上的瞎缝。
七、轮轨间隙
为了使车轮沿
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