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毕业设计道岔的病害与整治

 

毕业设计(论文)

中文题目:

道岔病害分析与整治

 

函授站:

*********************

专业:

土木工程

姓名:

****

学号:

*********

指导教师:

*****

 

2013年05月11日

 

远程与继续教育学院

北京交通大学

毕业设计(论文)承诺书

本人声明:

本人所提交的毕业论文《道岔病害分析与整治》是本人在指导教师指导下独立完成,没有抄袭、剽窃他人成果,没有请人代写。

若在毕业论文各种检查中发现以上行为,愿意按学校有关规定接受处理,并承担相应的法律责任。

本毕业论文《道岔病害分析与整治》是本人在读期间所完成的学业的组成部分,同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存,并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档,允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。

论文作者:

_______________________(签字)_______年_______月______日

指导教师已阅:

___________________(签字)_______年_______月______日

 

北京交通大学

毕业设计(论文)成绩评议

年级

2011

层次

专升本

专业

土木工程

姓名

****

题目

道岔病害分析与整治

 

(指导教师在评阅意见中必须填写是否同意答辩的明确意见)

成绩评定:

指导教师:

年月日

 

答辩小组负责人:

年月日

 

北京交通大学

毕业设计(论文)任务书

本任务书下达给:

2011级土木工程专业学生****

设计(论文)题目:

一、设计(论述)内容

1、开题报告(按有关要求填写)

2、了解道岔的常见病害;

3、掌握道岔的病害分类方法;

4、分析道岔病害的成因及病害机理;

5、提出道岔的病害的系统整治技术;

6、专题研究(所在工务部门管段常见病害及处理维修措施)

(道岔病害的分类及其成因,典型道岔病害整治与分析)

 

二、基本要求

1、收集现有铁路道岔的资料,了解其病害的成因。

2、明确铁路道岔病害的原因、分类及整治方法,按病害的种类对其进行分析。

3、依据收集的资料对铁路道岔病害形成的原因进行问题解决。

4、按照所在公务站段的实际情况,对道岔的病害进行实例研究。

 

三、重点研究的问题

1、道岔的病害分类方法;

2、道岔病害的成因及病害机理;

3、道岔病害的系统分析与整治方法。

 

四、主要技术指标

根据你单位工务部门的实际资料,选取一段10公里多的线路,该段线路要含多组道岔。

需要掌握以下数据。

(仅供参考,以你单位工务部门的实际资料为准)

设计地区:

1、铁路等级为Ⅰ级,正线数目为双线,闭塞类型为自动。

2、牵引种类为电力,机车类型为客车动车组及SS(Vmax=160Km/h),货车为SS(Vmax=80Km/h),到发线有效长为850m/1050m。

3、直线线间距为4.4m,最小曲线半径为3000m,困难为2800m,限制坡度为4‰,最小坡段长度一般不小于400m,个别困难条件下不小于200m,竖曲线半径15000m。

4、限制坡度:

12‰。

5、钢轨:

60Kg/m(U71Mn),D(夏季)=35000N/mm,D(冬季)=45000N/mm。

6、轨枕:

Ⅱ型混凝土枕,1840根/Km,弹条Ⅱ型扣件。

7、道床:

最小厚度为30cm,肩宽40cm。

8、轨温:

Tmax=60.5℃,Tmin=-21℃。

9、其它所需资料查阅有关资料。

 

五、其他要说明的问题

1、论文要求和格式、日期按学校要求完成,图纸要符合设计和施工规范要求。

2、运用相关资料,对设计要从全局上把握,思路清晰,有个人独到得见解。

3、培养综合分析问题的能力。

 

下达任务日期:

年月日

要求完成日期:

年月日

答辩日期:

年月日

指导教师:

开题报告

题目:

道岔病害分析与整治

报告人:

*****2012年12月23日

一、文献综述

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。

最常见的是普通单开道岔。

它由转辙器、连接部分、辙叉及护轨三个单元组成。

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。

车轮在通过辙叉时,从两根翼轨的最窄处到辙叉心的最尖端之间有一段空隙,这就是道岔的有害空间。

车轮通过此处时,有可能因走错辙叉槽而引起脱轨。

设置护轨的目的也就在此,它要强制引导车轮的运行方向。

尽管如此,这个有害空间存在限制了列车通过道岔的速度,对开行高速列车十分不利。

解决道岔有害空间的根本之道,当然是消灭有害空间。

既然普通道岔做不到,就必须研制特殊道岔——活动心轨道岔。

活动心轨最主要的特点是辙叉心轨可以板动。

当我们要开通某一方向股道时,活动心轨的辙叉心轨就与开通方向一致的翼轨密贴,与另一翼轨分开,这样一来,普通道岔的有害空间就不存在了。

实践证明,消灭了道岔有害空间,行车更加平稳,过岔速度限制较小,因而特别适合运量大,需要开行高速列车的线路使用。

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。

二、选题的目的和意义

随着我国高速铁路的大规模建设,作为线路关键设备的道岔,最高过岔速度将达到350km/h以上,在道岔区内,存在着普通轨道所没有的复杂条件,例如固定辙叉存在轨线中断,尖轨、护轨和翼轨的冲击角远远大于曲线轨道,结构的竖向和横向刚度变化也远远大于普通轨道等;列车在通过道岔区时,轮轨间垂向和横向的动力作用要比普通线路高很多。

由于这些原因,道岔成为轨道结构中最薄弱的部分,是影响行车安全和限制车速的一个主要因素。

随着列车运行速度大幅度提高,为确保行车安全,对道岔运营质量及状态稳定性要求越来越高。

铁路道岔结构复杂、使用时间长,在使用过程中,由于列车冲击、材料老化、疲劳效应、突变效应等因素的耦合作用,道岔结构不可避免地产生损伤积累、承载能力退化;早期的基础研究及试验研究存在着严重的不足,现有的研究机理明显落后于工程应用要求,列车的运行不可避免地存在着一定的安全隐患,一旦出现事故如失稳、脱轨,将造成重大的经济损失和人身安全灾难。

实时关注铁路道岔在长期使用和高负荷情况下的受力和变形状态,开展铁路道岔所带来的影响因素的研究备受关注。

 

三、研究方案(框架)

理解毕业设计的内容

收集相关资料,确定选题内容

了解道岔的分类

分析道岔所引起的病害

进行实例研究

分析道岔病害产生后的整治方法

实际现场操作

结论

分析研究的不足

展望未来

四、进度计划

2012年11月21日至2013年01月22日进行开题报告,交指导教师进行指导。

2013年01月23日至2013年02月26日撰写中期报告,交指导教师进行指导。

2013年2月29日至5月161日,正式撰写毕业设计并交由指导老师审批。

 

五、指导教师意见

 

指导教师:

年月日

中期报告

题目:

道岔病害分析与整治

报告人:

***

一、进展情况

开题报告、中期报告已经全部完成,道岔病害分析与整治的内容已基本确定,现场实例分析内容已收集齐全,准备正式撰写毕业论文。

 

二、指导教师意见

 

指导教师:

年月日

结题验收

一、完成日期

 

二、完成质量

 

三、存在问题

 

四、结论

 

指导教师:

年月日

中文摘要

道岔和是线路的薄弱环节,随着列车提速和重载列车的开行,列车通过道岔和曲线时的晃车现象比较普遍,对道岔、曲线病害的产生原因进行分析,并提出针对性的养护维修办法。

 

关键词:

道岔;曲线;病害;整治

英文摘要

Switchandlineistheweaklink,alongwiththetrainspeedandheavyhaultrain,thetrainthroughswitchesandcurvewhentheshakingphenomenonofturnout,curve,diseasereasonanalysis,andputforwardtherelevantmaintenancerepairmethod。

 

Keywords:

turnout;curve;disease;punish

 

1绪论1

1.1研究背景1

1.2研究目的与意义1

1.3国内外研究现状2

1.4研究内容与技术路线2

2理论基础3

2.1道岔的形式3

2.1.1道岔的含义3

2.1.2道岔的分类3

2.2道岔所引起的病害4

2.2.1道岔常见的病害4

2.2.2道岔出现病害的分类5

2.3道岔病害的相关分析5

2.3.1道岔引起的晃车分析5

2.3.2各类病害产生的原因及分析6

3实例研究7

3.1道岔病害分析及整治方案7

3.1.1混凝土枕道岔病害分析及整治方案7

3.1.2木岔枕道岔病害分析及整治方案9

3.2曲线主要病害分析及整治方案10

3.3实际现场操作整治病害11

4措施及建议14

4.1对于岔区晃车的整治探讨14

4.2对于道岔尖轨侧弯病害预防与整治15

4.2.1尖轨侧弯的含义15

4.2.2尖轨侧弯的危害15

4.2.3产生尖轨尖侧弯的原因15

4.2.4尖轨侧弯的预防16

4.2.5尖轨侧弯的整治17

5结论18

5.1研究成果18

5.2不利因素18

5.3不足19

5.3.1管理体制弱点明显19

5.3.2线路病害整治量大19

5.4展望20

参考文献21

 

1绪论

1.1研究背景

铁路第六次提速后,工务的线路、道岔设备变化很大,给养护维修带来许多困难。

道岔是一个联动的整体,它涉及着车务,工务、电务部门,任何一个部门出现失误,轻则影响行车速度,重则中断行车,将会给运输带来直接损失。

近年来随着提速道岔的不断上道应用,其日常养护和维修便成为工务段维修组织体系中一项基础性的工作。

提速道岔是提高铁路运输的基础,如何搞好工务线路设备的维修养护工作,为铁路运输安全畅通夯实基础是职责所在,也对确保铁路运输的安全具有极为重要的意义。

为满足提速需要,消除因道岔限速因素,改善列车过岔的平稳性,牢固树立安全意识、忧患意识。

全面加强设备整修,全面提高设备运行质量,为安全生产提供强有力的基础保证,提高综合经济效益。

1.2研究目的与意义

随着我国高速铁路的大规模建设,作为线路关键设备的道岔,最高过岔速度将达到350km/h以上,在道岔区内,存在着普通轨道所没有的复杂条件,例如固定辙叉存在轨线中断,尖轨、护轨和翼轨的冲击角远远大于曲线轨道,结构的竖向和横向刚度变化也远远大于普通轨道等;列车在通过道岔区时,轮轨间垂向和横向的动力作用要比普通线路高很多。

由于这些原因,道岔成为轨道结构中最薄弱的部分,是影响行车安全和限制车速的一个主要因素。

随着列车运行速度大幅度提高,为确保行车安全,对道岔运营质量及状态稳定性要求越来越高。

铁路道岔结构复杂、使用时间长,在使用过程中,由于列车冲击、材料老化、疲劳效应、突变效应等因素的耦合作用,道岔结构不可避免地产生损伤积累、承载能力退化;早期的基础研究及试验研究存在着严重的不足,现有的研究机理明显落后于工程应用要求,列车的运行不可避免地存在着一定的安全隐患,一旦出现事故如失稳、脱轨,将造成重大的经济损失和人身安全灾难。

实时关注铁路道岔在长期使用和高负荷情况下的受力和变形状态,开展铁路道岔所带来的影响因素的研究备受关注。

1.3国内外研究现状

世界各国轨道交通的发展是与科技进步密切相关、同步推进的。

随着铁路运输客货运量猛增,高速、重载、重轨以及大号码道岔的采用成为发展的必然趋势。

列车运行速度的提高、追踪运行间隔的缩短,必须以轨道交通各类相关技术的发展为基础和前提。

信号设备作为指挥行车和确保安全的基础保障和关键设施,对其运用的稳定性和安全的可靠性要求日益提高。

道岔及其转换锁闭装置作为铁路线路联结和分歧的重要设备,成为我国铁路跨越式发展和干线实施大面积提速最薄弱的环节之一。

近年来,我国道岔不断引进国外先进技术,正在向与线路等强、等速、等寿命,实现机械化养路,减少维修并与国际接轨发展。

转换设备与新型道岔以及新的行车条件相适应,逐步实现高安全、高可靠、长寿命、无维修、少维护。

1.4研究内容与技术路线

随着列车提速和重载列车的开行,线路周期性与随机性变化叠加引起的线路晃车现象日益突出,特别是在道岔、曲线处更为明显,控制线路晃车发生已成为日常养护维修工作中的一个重要内容。

我们通过日常检查、保养、维修,对道岔、曲线病害的产生和整治,提出了针对性的养护维修办法。

2理论基础

2.1道岔的形式

2.1.1道岔的含义

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。

2.1.2道岔的分类

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。

最常见的是普通单开道岔。

它由转辙器、连接部分、辙叉及护轨三个单元组成。

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。

车轮在通过辙叉时,从两根翼轨的最窄处到辙叉心的最尖端之间有一段空隙,这就是道岔的有害空间。

车轮通过此处时,有可能因走错辙叉槽而引起脱轨。

设置护轨的目的也就在此,它要强制引导车轮的运行方向。

尽管如此,这个有害空间存在限制了列车通过道岔的速度,对开行高速列车十分不利。

解决道岔有害空间的根本之道,当然是消灭有害空间。

既然普通道岔做不到,就必须研制特殊道岔——活动心轨道岔。

活动心轨最主要的特点是辙叉心轨可以板动。

当我们要开通某一方向股道时,活动心轨的辙叉心轨就与开通方向一致的翼轨密贴,与另一翼轨分开,这样一来,普通道岔的有害空间就不存在了。

实践证明,消灭了道岔有害空间,行车更加平稳,过岔速度限制较小,因而特别适合运量大,需要开行高速列车的线路使用。

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。

2.2道岔所引起的病害

2.2.1道岔常见的病害

(1)道床翻浆冒泥。

(2)岔枕爬行、偏斜。

(3)钢枕空吊、锈蚀。

(4)混凝土岔枕螺栓剪断及尼龙套管滑牙失效。

(5)尖轨爬行。

(6)尖轨侧弯。

(7)曲尖轨侧磨严重。

(8)尖轨与基本轨不密贴。

(9)转辙部轨距扩大。

(10)滑床板及槽型护轨垫板开焊。

(11)销钉申出及弹片上串。

(12)配件锈蚀严重。

(13)接头多种病害(低接头、错口、鞍形磨耗、轨端掉块、打塌、坍碴)。

(14)支距扣板与轨底边缘离缝。

(15)护轨调整片上串过高。

(16)钢轨波磨。

2.2.2道岔出现的病害分类

1、道岔组装铺设时遗留的病害

道岔在组装铺设时遗留的主要病害包括铁路电气化改造后,电化柱的埋设使得联动道岔两中交点偏移,造成渡线方向不良尖轨、基本轨及护轮轨部位出现的钢轨硬弯;混凝土岔枕间隔位置不正确及一侧偏移;两节拼装铺设时接头未方正等。

2、道岔运营中产生的典型病害

道岔在运营中产生的典型病害有:

零配件锈蚀和磨损;尖轨跟部通连垫板折断;滑床台脱焊;胶垫压溃破损;大地脚螺栓(30mm×165mm)尼龙套管失效;垫板孔磨损,锈蚀孔径扩大;轨面波浪型磨耗;护轮轨磨损;尖轨和基本轨侧磨;侧向钢轨锈蚀;基本轨的波浪型磨耗;尖轨中部轨距扩大;暗坑吊板等。

3、维修养护方面存在的问题

如果在维修养护方面处理不当,也会使提速道岔产生病害。

例如:

工务作业人员对提速道岔的日常维修养护认识不足,主观地认为提速道岔不需要进行全面起道捣固;对提速道岔组装铺设时遗留的病害;没有采取相应的整治方法与措施;维修养护使用的机工具无法适应设备更新的要求;工务作业人员对病害所采取的处理方法不当,导致病害逐步化等。

4、道床翻浆冒泥引起的问题

道岔道床翻浆冒泥主要是由于更换提速道岔时,封锁时间短,施工准备不足或受既有线纵断面影响致使枕下清碴厚度不足,排水不良造成的。

特别是道岔头、尾处受电务信号机座影响排水,冒泥更加突出。

几年来我们结合正线大修施工,使用CD-2型提速道岔捣固机对提速道岔进行高起道(起道量最高达200mm),通过这种办法增加道岔枕下清碴厚度,恢复道床弹性。

加上清筛边坡,增强了道床排水性,基本解决了70%以上道岔的翻浆冒泥问题。

其它30%左右的道岔由于受线路纵断面坡度限制无法以高起道方式解决的,主要进行人力全断面破底清筛,全面更换硬质中碴。

2.3道岔病害的相关分析

2.3.1道岔引起的晃车的分析

精细作业标准,也就是针对提速后改变作业标准的要求,首先我们必须从思想认识上改变一些传统方法,要善于运用新方法,解决新问题,在整治道岔晃车的问题上,我们通过现场检查、轨检车图纸分析,总结以往经验,使我们从思想上认识到了惯性晃车地点的最终病因,从根本上杜绝晃车的出现,从经验上分析得出以下几点原因:

1、道岔前后线路质量的原因引起的晃车

因岔区前后的线路(道岔前后100米左右,特别是曲线的缓和曲线部分)在列车快速运行的条件下,车辆振动尚未完全消失就已进入道岔,再加上道岔构造本身引起的车辆振动,一旦产生振动叠加,就必然会产生晃车。

2、道岔前后道床轨枕不一致引起的晃车

如果在道岔前后线路道床轨枕不一致,那么轨道在纵向上的刚度就会有差别,在列车运行时就会引起列车颠簸性晃车,如道岔前后连接部分轨枕,应换Ⅲ型枕尚未来及更换等。

3、转辙部分空吊引起晃车

道岔转辙部分由于受电务电机连接杆设备的影响,钢枕捣固比较困难,容易产生空吊板,加上钢枕与道碴的咬合性差,钢枕下的道碴容易被挤出而产生吊板,进而引起列车颠簸,造成尖轨产生跳动,尖轨与基本轨贴靠关系发生变化,引起轮轨关系发生变化,产生较明显的晃车。

另外,转辙部分的大栽丝松动失效,滑床板上面舌铁折断和失效,造成连接不紧密,也可造成晃车。

4、道岔几何尺寸的超限引起的晃车

由于道岔结构的特殊性,在道岔几何尺寸难以保持。

如直、曲股运行车辆、速度不一致造成的几何尺寸变化,钢轨硬弯,捣固不均匀,道岔焊联的接头质量存在缺陷,扣件失效都有可能造成道岔几何尺寸发生变化。

5、无缝道岔尖轨爬行,产生局部应力引起方向不良,造成的晃车

提速道岔的转辙器部分进行结构改造,采用基本轨刨切,尖轨尖贴并到基本轨轨头以下,即所谓“藏尖式”结构,无缝道岔由于温度力和车辆撞击,经常引起尖轨爬行,当尖轨产生爬行后,尖轨与基本轨贴靠关系发生变化,进而引起轨距和方向变化,造成轨距变化率和轨向超限引起晃车。

2.3.2各类病害产生的原因及分析

目前导致道岔产生病害原因有多种,就是说他有主观原因也有客观原因,有外力导致道岔种种的病害,或是道岔在安装过程中产生的各种病害,我们在针对病害的治理方案要抓住根本,彻底解决问题的所在,要不予余力的整治好晃车原因,综合分析问题,一层一层抽丝剥茧,看透问题本质所在,才能解决问题。

3实例研究

3.1道岔病害分析及整治方案

3.1.1混凝土枕道岔病害分析及整治方案

病害1:

道岔与前后线路衔接不良,线路方向和高低超限。

(1)原因分析:

一是渡线道岔线路的设计线间距与实际线间距有误差,道岔发生纵向位移,造成铺设后线路方向不良;二是道岔大修及道岔换填施工过程中,岔区前后及道岔夹直线未换填或挖砟换填深度、宽度、长度不符合要求,捣固不实,造成道岔不均匀沉降,岔区出现高低偏差;三是大机捣固安排线路多,道岔少,未提前测量标注起道量,造成岔区与前后线路不平顺;四是大机作业前未提前测量岔后线路拨量,大机自动拨道,造成线岔结合部方向不良;五是线路缺砟,曲股线路捣固不实,道岔侧向过车冲击大,形成岔区水平或方向偏差。

(2)整治方案:

①道岔大修前,采用全站仪对道岔位置进行精确定位,对既有线间距进行测量,对线间距不符合要求的线路

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