单开道岔道岔设计实例.docx

1、单开道岔道岔设计实例单开道岔道岔设计一 我国铁路既有线道岔概况：我国铁路道岔的发展大致经历了六个阶段，分别以75型道岔、92型道岔、提速道岔、99型道岔、工联岔道岔及客专道岔为代表。下面简介前四种道岔，工联岔道岔及客专道岔下期重点讲解。道岔技术进步阶段性比较（一）比较项目75型道岔92型道岔提速道岔99型道岔时间1972-74年设计修改，75年部颁标准：70年代后期研制，86年技术鉴定，92年定型：1995开始研制，96年鉴定通过，97年批量生产。99年对提速道岔存在问题改进提高。道岔固定型，直股加宽max10mm。固定性，直股加宽max10mm。固定性及可动心轨辙叉,直股均为1435mm。固

2、定性及可动心轨辙叉； 钢轨（38kg/m）、43kg/m、50kg/m固定型50kg/m、60kg/m（不包括43kg/m钢轨）60kg/m、75kg/m、60kg/m、75kg/m、速度直向：80-120km/h直向：100-120 km/h直向：160 km/h；侧向：50 km/h；直向：型200 km/h；型160 km/h；改进型120 km/h；岔枕及连接木枕，狗头道钉；岔枕间距小，480-580mm。小断面木枕，螺纹道钉M22145，后期个别混枕。岔枕间距小，480-580mm。混凝土岔枕、个别大断面木枕。M30165岔枕螺栓。岔枕间距600mm左右。混凝土岔枕；M30170岔枕

3、螺栓，分锯齿型和普通型。岔枕间距600mm左右。尖轨普通钢轨刨切而成；轨腰增设补强板；与基本轨贴靠区轨底爬坡式结构；直线尖轨；贴尖式；间隔铁式跟端结构；尖轨轨顶比基本轨轨顶高6mm。9号尖轨长6250 mm。60（50）AT钢轨；藏尖式；除12号尖轨为半切线型弹性可弯式；其它为直线型、间隔铁式跟端结构。轨顶与基本轨平齐。9号尖轨长6450 mm。60AT钢轨；藏尖式；弹性可弯式固定接头；1：40轨顶坡；限位器；9号尖轨长直13456 mm和曲13465mm60AT钢轨；藏尖式；弹性可弯式固定接头；V120 km/h 不设1：40轨顶坡；V120 km/h设1：40轨顶坡；限位器；尖轨通长加工1

4、mm保证尖轨平顺。9号尖轨长直曲均为12400 mm。道岔技术进步阶段性比较（二）比较项目75型道岔92型道岔提速道岔99型道岔(92改进型和提速改进型)滑床板6mm厚滑床台，栓接双墙式轨撑，刚性扣压，见图CT1-34、CT1-8224 mm厚滑床台，可调式栓接轨撑，刚性扣压，见图329 mm厚滑床台，弹性轨撑，弹性扣压，见图4、5。30 mm厚滑床台，弹性轨撑，弹性扣压，牵引点处通长垫板见图4、6。扣件狗头道钉刚性扣板式型或改进型弹性扣件。局部困难区刚性扣件型或改进型弹性扣件。局部采用特殊弹性扣件加强。辙叉直线型高锰钢整铸辙叉；跟端不分腿；用两块夹板连接。9号m=2050mm。辙叉下无铁垫板

5、。直线型高锰钢整铸辙叉；跟端分腿；用四块接头夹板连接。9号m=2771mm。辙叉下设铁垫板。刚性扣压直线型高锰钢整铸辙叉；跟端分腿；用四块接头夹板连接。9号m=2771mm。辙叉下设铁垫板及橡胶垫板。弹性扣压。直线型高锰钢整铸辙叉；或可动心轨辙叉，跟端分腿；用四块接头夹板连接或焊接。9号m=2771mm。辙叉下设铁垫板及橡胶垫板。弹性扣压。牵引点处一点牵引；动程为：152mm；扳道器。一点牵引；动程为：152mm；扳道器或电动、电液转辙机。内锁闭9号、12号两点牵引：第一牵引点动程为：160或180mm；第二牵引点动程为：75mm；电动、电液转辙机；钢岔枕 。外锁闭9号、12号两点牵引：第一牵

6、引点动程为：160或180mm；第二牵引点动程为：75mm；电动、电液转辙机；取消钢岔枕、岔枕连接装备；挡碴板；V120 km/h可采用内锁闭；V120 km/h采用外锁闭。护轨用间隔铁与导轨连接护轨。槽型及H型护轨槽型及H型护轨槽型及H型护轨；整铸护轨垫板缓冲垫层硬冲击；无弹性缓冲垫层。木枕垫板下设塑料垫片或胶合竹板。混枕板下设橡胶垫板。轨下、辙叉下无缓冲垫层轨下、辙叉下、垫板下均设缓冲垫层橡胶垫板橡胶垫板，滑床板处基本轨下为单面槽橡胶垫板，整个范围内弹性趋于一致。导曲线半径（12号道岔）R=330mmR=350mmR=350mmR=350mm二 92型道岔系列与改进型系列比照92型道岔92

7、型改进型道岔序号项点名称缺点项点名称优点1小断面木枕弯曲刚度不足，纵横向防爬阻力低，不能持久保持轨面平顺，道钉易松动，维修频繁，不适应大型养路机械作业，稳定性差，使用寿命短混凝土岔枕弯曲刚度大，纵横向防爬阻力高，能持久保持轨面平顺，道钉锁定牢固，简单实用，适应大型养路机械作业，稳定性高，使用寿命长2刚性扣件对钢轨的锁定能力低，使钢轨与岔枕之间难以形成较好的抵御温度力的弹性框架，且在动载作用下扣件扣压力损失较大，使用寿命短。弹性扣件能持久保持钢轨的锁定，动载作用下扣件扣压力损失较小，使用寿命长。旅客舒适度高。3直线尖轨侧向冲击力大；磨耗严重；旅客舒适度底；影响行车速度；使用寿命短。半切线型弹性可

8、弯尖轨显著增大导曲线半径，缩短道岔全长，尖轨冲击小，磨耗轻；旅客舒适度高尖轨尖端轨距加宽最小。4尖轨跟部结构为间隔铁活接头基本轨承受很大的附加阻力；尖轨位移不易控制；限制直向行车速度；稳定性差。鱼尾板固定接头解决了间隔铁活接头存在的问题，提高了列车通过允许值5尖轨顶面不加工尖轨顶面不加工，出现马鞍型磨耗尖轨顶面通长加工1mm尖轨顶面通长加工1mm消除因跟端压型引起的短波不平顺，消除或减轻了马鞍型磨耗。6未设弹性缓冲垫层：使机车车辆轮对对垫板和岔枕形成硬冲击；导致岔枕裂损；形成道床残余变形的积累；旅客舒适度底。设弹性缓冲垫层使机车车辆轮对对垫板和岔枕形成弹性冲击；减缓岔枕受力；消除道床残余变形的

9、积累；旅客舒适度高。7一般螺母须经常养护，增加了劳动强度，防松螺母免维护，耐久性。8一点牵引动程为：152mm；扳道器或电动、电液转辙机。内锁闭两点牵引9号、12号两点牵引： V120 km/h可采用内锁闭；V120 km/h采用外锁闭。9设置牵引点处岔枕连接装备防爬阻力大，道岔稳定。 10牵引点处通长垫板保证牵引点处轨距，防止轨距扩张。牵引力分散传递。11挡碴板保证牵引转辙机畅通工作。三 尖轨型式：按平面型式分类直线型尖轨工作边为直线。优点：左右开通用，加工简便。缺点：:冲击大，易磨耗，旅客舒适度低。寿命短。曲线型尖轨工作边除尖轨尖端前部有一小段直线外，其余均为曲线。切线型尖轨曲线的理论起点

10、与基本轨工作边相切。在尖轨3mm或5mm断面前去用一段100-300mm的直线段，直线段与尖轨曲线不相切。见示意图我国目前很少采用。优点：半径较大，冲击小，尖轨尖端轨距加宽最小。缺点：尖轨较长，加工困难。半切线型尖轨曲线的理论起点与基本轨工作边相切。在尖轨25mm左右断面作切线，将尖轨前部取直。主要采用，优点：显著增大导曲线半径，缩短道岔全长，冲击小，强度较切线型大；尖轨尖端轨距加宽最小。割线型曲线尖轨工作边与基本轨工作边相割。多用于小号码道岔，优点：导曲线半径可更大，全长更小。缺点：冲击大，易磨耗，旅客舒适度低。寿命短。半割线型曲线尖轨工作边与基本轨工作边相割，在尖轨某断面处作切线，将尖轨前

11、部取直。多用于小号码道岔或工矿企业线路，优点：导曲线半径可更大，全长更小，可走大型机车。缺点：冲击大，易磨耗，旅客舒适度低。寿命短。按尖轨断面型式分类普通钢轨断面尖轨：“75”型道岔用。特种断面钢轨：50AT、60AT按尖轨尖端与基本轨的接触型式分类贴尖式：“75”型道岔用藏尖式：“92”型道岔、提速道岔、99型道岔。四 .道岔设计中需要考虑的参数（仅适用于标准轨距国铁）符号名称采用值备注转辙器Smax轨距最大值1456Smin轨距最小值1433Tmax轮箍（轮对）内侧距容许最大值1356Tmin轮箍（轮对）内侧距容许最小值1350dmax轮缘容许最大厚度32dmin轮缘容许最小厚度23tg辙

12、跟轮缘槽应保证在最不利条件下，即轮对一侧车轮轮缘紧贴尖轨时，另一侧车轮轮缘能够顺利通过而不冲击另一尖轨跟端。Sg=1435， =70；tmin曲线尖轨最小轮缘槽Sg=1435时， tmin 65；辙叉及护轨Dx查照间隔辙叉心轨工作边至护轨工作边的距离，应保证在最不利条件下，借护轨制约一侧车轮，而不使另一侧车轮冲击辙叉心。Dx（Tmax+2）+ dmaxDx1391不随轨距加宽变动，轨距加宽时护轨平直段轮缘槽相应加宽。Dy护背距离辙叉翼轨工作边至护轨工作边的距离，应保证在最不利条件下，不被卡在翼轨和护轨之间。DxT min -2Dx1348不随轨距加宽变动，轨距加宽时护轨平直段轮缘槽相应加宽th

13、护轨平直段轮缘槽thSm - Dx -2 Sm=1435，th=42轨距加宽时，护轨平直段轮缘槽相应加宽t2辙叉轮缘槽t2Sm-（ Dx+ th ）1435-（1348+42）45，Sm=1435，t2=46t 1辙叉咽喉轮缘槽Sm=S=1435时，t2=68轨距加宽时，咽喉轮缘槽相应加宽dH活动心轨拉杆中心动程dH=90轮轨关系示意图：五道岔设计开发过程这里以60kg/m钢轨9号改进型单开道岔为例，单开道岔的设计步骤。 60 kg/m钢轨9号改进型单开道岔研制程序1 设计依据及有关资料1 设计任务及要求：1. 钢轨类型及道岔号数：60kg/m钢轨9号单开道岔。2. 道岔容许通过速度：直向：旅

14、客列车： V120 km/h； 货物列车：当轴重为23t时V90 km/h； 当轴重为25t时V80 km/h。 侧向：35 km/h。3. 道岔平面设计要求：与既有线路道岔有较好的兼容性，即：与线路既有道岔相比，道岔中心、辙叉理论中心均不变，道岔全长相同或相近，更换既有道岔不会引起站场平面布置的改变。最好采用提速道岔设计中9号道岔成熟先进的平面线型。4. 主要部件的结构形式：结构形式参照“92”改进型60kg/m钢轨12号单开道岔（CZ560）及提速改进型60kg/m钢轨12号单开道岔（CZ543）。5. 转辙设备：采用联动内锁闭机构。6. 轨道电路：按设轨道电路设计。2 有关资料的收集：

15、1. “92”改进型60kg/m钢轨12号单开道岔施工图。2. 提速改进型60kg/m钢轨12号单开道岔施工图。3. “提速60kg/m钢轨9号单开道岔施工图(铁联线051)。4. “92”型60kg/m钢轨9号单开道岔施工图。5. 参数容许值的选择: 设计道岔时，确定道岔形式尺寸（平面线型）的各项设计参数，不应超过线路允许值。我国一级铁路线路设计参数允许值为：.车辆通过道岔侧线时产生的未被平衡离心加速度允许值为=0.6m/s2。. 车辆通过道岔侧线时，未被平衡离心加速度的增减率允许值为=0.5 m/s2 。.机车车辆通过道岔时，其车轮轮缘对道岔部件冲击产生的动能损失允许值为0=0.65km2

16、/h2。 6. 既有线60kg/m钢轨9号道岔导曲线半径及道岔平面型式:序号图号道岔全长（a+b=L）（mm）q（mm）R（m）n （mm）m（mm）K（mm）LO、LO（mm）1专线411513839+15730=295692650R=180n=1538m=27712058L0= L0=64502专线4194同上同上同上同上同上同上同上3专线4135同上同上同上同上同上同上同上4研线8802A（木枕）13839+15725=295642860R1=360R2=190n1=1526n2=1533m1=2766m2=27832199L0=12730L0=127215铁联线051（混枕）14015

17、+15725=297402980同上n=1526m=2766同上L0=13465L0=134567. 道岔垫板设计考虑采用型（或改进型）弹条扣件时，采用钢轨护或槽护时混凝土岔枕的通用性。8. 辙叉的结构型式：直线型辙叉，采用高锰钢整铸辙叉（或锰钢与钢轨焊接辙叉）或其它合金钢叉心组合辙叉。辙叉趾端、跟端接头采用接头夹板连接。2 .设计原则的确定：1. 9号改进型单开道岔主要用于既有线路的大修和更新。满足既有线路对9号道岔容许通过速度的要求。即： 直向：旅客列车： V120 km/h； 货物列车：当轴重为23t时V90 km/h； 当轴重为25t时V80 km/h。 侧向：35 km/h。2. 与

18、既有线路道岔有较好的兼容性，即：与线路既有道岔相比，道岔中心、辙叉理论中心均不变，道岔全长相同或相近，更换既有道岔不会引起站场平面布置的改变。3. 道岔舒适性和稳定性指标不低于现有线路要求。4. 适应既有的联动内锁闭电务转换设备。3 主要结构特征的确定：1. 采用型（或型）弹条扣件。2. 采用预应力混凝土岔枕。岔枕间距为600mm左右。3. 不设1：40轨底坡。道岔两端设与1：40轨底坡线路连接的顺坡垫板。4. 设置弹性垫层：轨下及辙叉下设5 mm厚的缓冲橡胶垫板，垫板下设10 mm厚缓冲橡胶垫板。5. 铁垫板宽170 mm，厚20 mm。滑床板、护轨垫板的基本轨内侧不设弹片扣压。6. 所有连

19、接紧固件采用防松螺母结构。7. 辙叉趾端、跟端接头采用接头夹板连接。8. 采用高锰钢整铸辙叉（或锰钢与钢轨焊接辙叉）或其它合金钢叉心组合辙叉。9. 护轨采用43kg/m钢轨分开式护轨或槽形护轨。10. 4 设计方案1. 方案一：平面线型及主要结构吸收既有提速道岔的优点，按设计原则规定进行设计。即道岔平面线型为复曲线型，导曲线半径R1=360m、R2=190m。道岔全长29569mm，辙叉长4311，尖轨长12.4m，采用半切线型曲线尖轨，跟端为弹性可弯式固定接头并设限位器。转辙器设置两个牵引点，第一牵引点前和第二牵引点后各设置一块通长垫板。直向护轨与侧向护轨长分别为5400mm和3800mm；

20、直股护轨采用曲线线型和弹性结构。采用胶接绝缘接头，绝缘接头设在侧股。岔枕间距除牵引点处为650 mm和辙叉处为620 mm外，其余均为600 mm。2. 方案二：除道岔全长变为29564mm，辙叉长变为4306，尖轨长变为13.6 m，钢轨绝缘设在辙跟外，其余平面线型及主要结构与方案一相同。5 方案三：平面线型及主要结构参照“研线8802A ”60-9号单开道岔的平面形式，同时按设计原则规定进行设计，即道岔平面线型为复曲线型，导曲线半径R1=360m、R2=190m。采用半切线型曲线尖轨，曲线尖轨长13.23m，直线尖轨长13.222 m；跟端为弹性可弯式固定接头并设限位器。岔枕间距除牵引点处

21、为650 mm和辙叉处为617 mm和615 mm外，其余为600至620 mm；道岔全长为29470 mm。直向护轨与侧向护轨长分别为5400和3800mm。设计方案比较方案一：1. 优点：平面线型与提速9号道岔接近，经过运营验证，比较成熟。可以和既有92型道岔互换。道岔消除了尖轨跟端活接头。稳定性大大提高。直线尖轨和曲线尖轨等长，利于制造管理；直股轨距均为1435，消除了转辙器部分因轨距加宽引起的几何不平顺。半切线曲线尖轨在列车运行中磨耗和横向冲击力较小，提高了旅客舒适度，使用寿命长。弹性结构和曲线型护轨，可以减轻和改善护轨冲击。岔枕间距均为600 mm便于铺设和捣固；能适合大型养路机械捣

22、固作业。胶接绝缘接头可在工厂制造，利于道岔内钢轨焊接。道岔综合性能有较大提高。2. 缺点：与既有92型道岔相比，需用两套电务转换设备。方案二：1. 优点：与方案一的优点相同，由于钢轨绝缘接头设置于辙跟侧股，导轨不用截断。2. 缺点：在现行标准下，25m长的AT轨下料浪费较大。直股不能实现焊接连接。与既有92型道岔相比，需用两套电务转换设备。方案三：1. 优点：平面线型在线路中已经验证，比较成熟。道岔取消了尖轨活接头。直股轨距均为1435，消除了转辙器部分因轨距加宽引起几何不平顺。半切线曲线尖轨在列车运行中磨耗和横向冲击力较小，旅客舒适度高，使用寿命长。道岔综合性能有较大提高。2. 缺点：岔枕间

23、距不均等，不利于铺设和机械化养路作业；直、曲尖轨不等长不利于制造管理；需用两套电务转换设备。6 方案建议： 根据以上方案比较，设计方案均能满足设计原则的规定。推荐方案一和方案三供专家审查定夺。7 方案确定：经铁道部“技术审查”确定方案一为设计图方案。8 施工图设计：设计力求做到“实用”、“经济”、“合理”、“美观”。以下举例说明：1. 尖轨长度：从方案一可知尖轨长度取12.4m、方案三取曲线尖轨长13.23m，直线尖轨长13.222 m ，且辙跟用“433平垫板”可分开，绝缘也可设在辙跟。事实上方案一与方案三一样，尖轨在辙跟对齐时，曲线尖轨应比直线尖轨长9mm。为什么取一样？且为12.4 m呢

24、？是因为.长度取一样长便于车间下料及施工管理。辙跟相错9mm无关大局；.长度取12.4 m 略小于25AT钢轨一半，除去淬火缩尺量，下料耗损、压型耗损等几乎一点也不浪费原材料，大大的降低了成本。2. 设计中力求采用通用件，全方位考虑道岔在生产、运输、现场施工、运营及铁路升级时的可行性。60-9设计中充分考虑了“92”改进型、提速改进型、型弹条道岔、型弹条道岔、钢轨护及槽护道岔混凝土岔枕的通用性，及现场自动化操作的可行性。型弹条“92”改进型取垫板孔至铁座104mm，型弹条提速改进型取垫板孔至铁座100mm，型弹条“92”改进型取垫板孔至铁座106mm，型弹条提速改进型取垫板孔至铁座102mm，

25、这样一种岔枕适用4种道岔结构。又因为岔枕间距排布均匀，垫板孔至铁座的距离机械套筒均能使用，所以适合大型养路机械养护作业。3. 限位器设计：限位器俗语分公母，设计中考虑在左右开道岔中限位器通用一种形式，将上下圆弧取值一样。左右开只需翻转使用。4. 电务设计：目前主要借鉴以前专线或研线设计中的牵引点及钢轨钻眼布置方法。再就是通过和通号设计院合作开发的方法。5. 岔枕设计：目前我们只能从事岔枕钉孔距布置的设计。结构设计主要借鉴专线设计和国家标准。六.小结 道岔设计是一个多专业合作的工程。要真正提高道岔设计技术水平。除需理论知识外，还需要经常与工务、电务交流；须不断的学习国内国外的先进经验。须对道岔的设计理论、制造工艺、运输、现场施工、运营、养护及管理有一个透彻系统的了解。因此建议设计部门应每年进行一次线路调研活动。