铁路道岔基本知识(2)

尖轨多用专门轧制的矮型特种断面钢轨制造。矮型特种断面尖轨在跟部均经锻压加工成标准轨断面，能与导轨连接或焊接。在跟部附近绕竖直轴的弹性弯曲实现尖轨的转换,长度在11m以上的尖轨不设柔性段(即可弯部分轨底不作切削)。

德国的Zu1-60轨强度为1100MPa及以上，俄罗斯采用顶面全长淬火使硬度达301-388HB，日本通过持续3次火焰加热至900℃，经喷射含 10%Emulsion 淬火剂及冷却等工序对尖轨进行全断面调质处理，表面硬度达50±5HRc。

(三)辙叉部分

日本、德国、法国及前苏联等铁路大力研究发展可动心轨辙叉，以消除固定型辙叉固有的“有害空间”,使机车车辆通过轨线交叉点部位的荷载、变形、振动特性 接近于转辙器部分的轮轨相互作用过程，从而在延长辙叉使用寿命、减小养护维修工作量及提高旅行舒适度等方面明显优于固定辙叉。

1、尽管各国的可动心轨辙叉结构有某些差异，但其原理都是使可动心轨在翼轨框架内转换并与相应的翼轨密贴，引导车轮运行方向并承受竖向与水平荷载。

2、为使可动心轨安装转换设备有足够的空间，采用高锰钢铸造翼轨从结构上能较好解决,但因铸造缺陷不可避免，很难达到与相邻轨道相同的使用期限。因此,前苏联专门轧制了特种断面翼轨(YP65)。英国、德国则采用普通断面钢轨制造翼轨。

3、可动心轨多用制作尖轨的坯料加工组合，也有高锰钢铸造或用特种钢材锻制加工并焊接的结构。日本的 S1067-60—8 辙叉可动心轨由铬基合金钢材料的90S轨加工并焊接制成。可动心轨两肢有等长或长度不同的型式。跟端结构既有可弯式、也有回转式(间隔铁、夹板式)或枢轴式。澳大利亚重载线路的日制可动心轨即为高锰钢铸造，跟端为框轴式结构,虽然可动心轨辙叉是解决轨线交叉点消灭“有害空间”的良好结构型式，在既有线改造特别是高速客运专线的正线具有广泛的发展前途。但由于制造难度大，成本较高，换铺时引起站场变动以及另需增加转换设备等原因，扩大数 量乃至正线全部铺用须经历较长过程。为此研究改进固定型辙叉结构仍是国外铁路重要课题。

在既有线改造中，前苏联广泛采用的P65钢轨1/11道岔(快速型)的辙叉主要还是高锰钢整铸结构。法国则除高速线以外的干线均采用高锰钢整铸辙叉，在优化材质和铸造工艺的同时,，通过结构分析改进设计。美、英及前苏联进行辙叉表面爆炸硬化。使用统计表明,可延长寿命30～50%。日、奥、法等国研究并采用高锰钢与炭素钢通过长20mm的铬基介质插入段的焊接技术。

此外鉴于高锰钢铸造缺陷难以克服，近20余年来，德、英、日、奥还发展低合金钢焊接辙叉(固定型)，在提高结构整体性、耐磨性及抗疲劳性等方面有一定效果。

(四)护轨部分

固定型辙叉必须设置护轨。国外多采用专门轧制的特种断面护轨。法、德、波的UIC60型护轨断面呈槽形，面高于走行轨15～20mm， 两者不相联结。前苏联的KP65护轨，顶面高于走行轨22mm，两者通过间隔铁联结。日本采用H型护轨结构，用普通钢轨制造，顶面高于走行轨并互不联结护轨与其支撑之间设置弹性缓冲件，以改善护轨的工作条件。

(五)其他

1、国外道岔导曲线外轨均不设置超高。

2、法、英、日及前苏联(P65 轨1/11道岔[快速型])均设置与区间轨道相同的轨底(顶)坡。

3、为使道岔能适应跨区间超长无缝线路的铺设需要，道岔钢轨接头的焊接获得了很大的发展，日、德、法分别就地进行气压焊或铝热焊消灭道岔区的钢轨接头(绝缘接头采用胶结)。可动心轨辙叉采用加长翼轨并在直股设置伸缩斜接头。在尖轨跟部用限位器代替了辙跟间隔铁以解决钢轨温度力的传递问题。

4、道岔区有采用弹性扣件的趋势。轨下除金属垫板外，多设弹性垫层，德国采用弹性滑床板解决尖轨和心轨与关联部件（基本轨和翼轨)的基础刚度相近的问题。弹性扣件和垫层在轮轨相互作用力传递过程中能起到吸收高频振动分量的作用。

(六)轨下基础

道岔区的轨下基础传统以木岔枕为主，但英、俄、德、法等国铁路正积极推广预应力混凝土岔枕，其中有埋设于混凝土基础内的混凝土岔枕及铰式混凝土岔枕等结构。

三、道岔可动部件的转换

道岔可动部件(尖轨、可动心轨)的转换设备除需提供足够的转换力外还需确保锁闭可靠及表示明确。既有线适应客运提速、货运重载条件的正线道岔,其可动部件大多为弹性可弯式。因此,国外对转换技术及设备给予了极大的关注，有以下趋势：

1、对可动部件实施多点牵引。

2、法、德、奥、英的道岔，采用楔型燕尾锁或钩型锁等外锁闭转换系统，并辅以密贴监视器。正线道岔均为不可挤型。日、俄道岔的转换设备为内锁闭方式。

3、尖轨采用分动转换方式，即两尖轨之间不设联结杆，有利于工作尖轨在完成转换后保持应有的位置，并可减小转换附加阻力。

4、采用减磨措施以降低可动部件的转换阻力，有用聚四氟烯喷涂于滑床板顶面以减小滑动磨擦系数，也有专门设置的滑轮装置。

第五节 当代中国道岔制造技术的发展

随着中国市场经济的发展，制造技术的进步，道岔加工技术也在突飞猛进的发展，我公司也在加工手段上新增了5000T油压机、闪光焊机、胶结绝缘生产线、400T静压校直机、21米数控铣床、15米数控铣床、9米数控铣床等多台先进设备，可以完成当代道岔制造所需技术和工艺。同时不断引进国外先进工艺和检测手段，以不断满足用户需求，如高锰钢辙叉爆炸硬化工艺、6MV回旋加速器探伤设备，使高锰钢辙叉寿命和质量的延长和稳定取得了丰硕成果、另一方面在合金钢辙叉、尖轨的全端面数控加工、大号码道岔制造又有了长足的进步，已和世界道岔研究开发、制造发展同步。

第二章 既有道岔概论

一、 我国铁路单开道岔类型 （一） 按钢轨类型分类

目前我国常用的单开道岔有 43、50、60 和 75kg/m 钢轨道岔。 （二） 按道岔号数分类

GB1246——76规定的标准轨距铁路道岔号数系列为6、7、9、12、18 和 24号单开道岔。我国营业铁路干线常用的单开道岔为9和12号，18号道岔用于侧线速度较高的地段，24号道岔尚未使用，6和7号道岔为工矿企业常用的小号码道岔。

(三)按道岔平面型式分类

单开道岔按其平面型式主要有直线尖轨、直线辙叉的单开道岔；曲线尖轨、直线辙叉的单开道岔；曲线尖轨、曲线辙叉的单开道岔等。我国常用的单开道岔采用前两种型式。

(四)按转辙器结构型式分类

1.按尖轨断面型式分为普通钢轨断面和特种钢轨断面的单开道岔。 2.按尖轨跟端结构型式分为间隔铁式(活接头式)和可弯式的单开道岔。 (五)按辙叉结构型式分类

按辙叉结构型式。单开道岔可分为固定型和可动心轨型单开道岔。固定型又分 为钢轨组合式、高锰钢叉心组合式和高锰钢整铸式；可动心轨型又分为钢轨组合式和高锰钢整铸式的单开道岔。我国铁路现在主要采用固定型辙叉的单开道岔。

(六)按岔枕类型分类

单开道岔按其使用的岔枕类型分为木岔枕道岔和钢筋混凝土岔枕道岔。 (七)按设计年限分类

解放后我国相继设计了“55”型、“57”型、“62”型、“75”型、“92”型和提速道岔。 二、我国单开道岔的平面型式及其主要尺寸的采用

我国“75”型和“92”型两种道岔系列的单开道岔，采取了不同的平面型式，主要尺寸也不相同。 “75”型道岔的平面型式和主要尺寸，基本上是在“57”型道岔基础上发展而成的。我国50～60年代根据当时机车车辆轴重(≤21t)、行车速度(≤100km/h)、钢轨类型(最重的轨型是 50kg/m轨)和道岔加工水平(没有特种断面钢轨，高锰钢整铸辙叉刚刚起步)等条件的制约，“57”型道岔采用了直线型尖轨和直线型固定式辙叉，以后经过“62”型及“75”型两次修改，其9号和12号两种单开道岔只是在结构上作了加强，平面型式和主要尺寸始终未改变。“75”型道岔的直线尖轨和直线型辙叉具有加工简便、互换性强等优点，但也存在以下缺点。

1.“57”型道岔的钢轨接头为“双拼枕木”支接式，“62”型及“75”型改为悬接式接头以后，岔枕间距不匀，小到480mm，大到580mm。

2.“57”型道岔采用组合式辙叉，所以辙叉跟距较短，“62”型及“75”型采用高锰钢整铸辙叉以后，辙叉跟端只能安设两块夹板，造成维修困难。

在设计“92”型道岔时，针对“75”型道岔存在的缺点进行了修改。现将50kg/m及60kg/m钢轨“92”型9号和12号单开道岔的平面型式和主要尺寸变化情况介绍如下。

1.“92”型9号单开道岔仍按直线尖轨和直线辙叉设计，但因60kg/m钢轨轨底较宽，因此“92”型9号单开道岔尖轨长度由“75”型的6250mm加长为6450m(50kg/m轨及60kg/m轨长度相同)。辙叉跟端采取左右分开用4块夹板联结方式，60kg/m钢轨9号辙叉跟距由2050mm增加为2771mm，道岔全长延长721mm。“92”型50kg/m钢 轨9号辙叉则因考虑与既有道岔互换，仍维持2050mm不变。

2.“92型l2号道岔主要用于正线。为适应我国铁路运量不断增长，过岔速度不断提高的需要，在道岔平面和主要尺寸上进行了较大的修改。

（1）采用半切线型可弯式曲线型尖轨，取消了活结头，导曲线半径由330m 改为350m。 （2）辙叉跟长由2708mm改为3800mm，采用全夹板连接，提高了接头强度。

（3）Q 值由2650mm改为2850mm， 枕木间距改为525~530mm，以适应砼枕道岔的需要。

第三章 道岔病害整治和养护维修

道岔设备较一般线路构造复杂，弱点较多，因而容易产生病害。产生病害的原因错综复杂,有些是互为因果的。为了保持道岔的轨距、间隔、方向、水平、高低及各部尺寸等的良好状态,必须掌握规律，分析造成病害的原因，有针对性地采取有效预防和整治措施，提高养护维修质量。

第一节 产生道岔病害的主要因素

产生道岔病害的因素很多，综合起来大体有如下几点。道岔本身结构上的缺陷。铺设位置和各部尺寸不符合规定；道岔在列车车辆的动力冲击作用下发生的尺寸和结构变形；养护维修不当与自然侵害等等。道岔本身结构上的缺陷，又可分为不可避免或暂时难以避免的弱点和可以通过改造消除的缺陷两种。随着各种新道岔的问世，很多结构上的缺陷已逐步得到克服和解决。

一、道岔结构缺陷

道岔本身结构特点所带来的主要缺陷，一般有以下各点。

1.“75”型及“75”型以前的各型道岔普遍使用直线型尖轨。这种尖轨转辙角较大，车轮从基本轨过渡到尖轨时，列车急骤地改变运行方向，车辆冲击尖轨，从而对轨道产生较大的纵向和横向冲击力。

2.尖轨经刨切后断面削弱，且只有连接杆和跟端结构(活接头)将其连接组成框架，在其全长范围内没有扣件将其固定在岔枕上，加上尖轨高于基本轨，当车轮通过时，尖轨容易发生跳动、横移和爬行，增大了尖轨尖端被轧伤的可能性。

3.导曲线半径小，且无超高，因此轨距、水平、方向难以保持。

4.从尖轨尖端起到导曲线终点止，轨距、方向和高度变化迅速，轨距、水平递减率较大，列车通过时对道岔的横向和纵向冲击力大于普通线路。

5.固定型辙叉存在轨线中断的有害空间，车轮在辙叉翼轨与心轨间过渡时，由于高低和横向不平顺，对辙叉的翼轨和心轨的冲击明显大于普通钢轨接头，使翼轨与心轨容易被轧颓或轧伤。

6.连接曲线与导曲线合成一对反向曲线。方向不易保持。导曲线无缓和曲线，始终点处发生横向冲击。 7.道岔从转辙器到辙叉间，联结零件较多，容易发生松弛失效。同时钢轨密集、岔枕间隔窄小，给捣固带来困难，容易造成轨道坑洼，方向不良，助长爬行，破坏轨距，加剧钢轨及其零件的磨损。

二、道岔各部分结构缺陷 (一)转辙器

1.切轨底基本轨的轨底切口处容易折断。

2.尖轨跟端无桥型垫板，尖轨跳动，轨距不易保持。

3.尖轨尖端降低值过小，实际尖端过宽，容易被轧伤，并有被车轮爬上造成不安全因素的可能。 4.直尖轨长度过短，转辙角过大，侧向过岔速度受限制。

5.尖轨跟端轮缘槽过窄时起护轨作用，接头容易损坏，过宽时转辙角增大。 6.尖轨跟端螺栓无套管，螺栓帽上紧则妨碍扳动尖轨，松开时尖轨跳动及横移。 (二)导曲线

1.缺少连接铁板和通长垫板，容易发生横向移动。

2.导曲线位置不正确，没有按支距做好圆度，轨距、方向不易保持。 (三)辙叉及护轨

1.钢轨组合辙叉长心轨尖端未淬火。

2.翼轨上未堆焊加高，车轮到辙叉心突然下降，轧伤心轨尖端。 3.组合辙叉下面没有大垫板。

4.辙叉各部分间隔尺寸不适当，如翼轨轮缘槽过宽过窄过宽时减少了车轮踏面与翼轨的接触面积，使翼轨迅速磨耗，同时车轮过早地离开翼轨，加重了心轨尖的负担，过窄时某些轮对通过辙叉时发生撞击，增加阻力，消耗动能，影响速度。

5.翼轨与心轨采用切轨底式结构，容易折断。

6.长心轨与短心轨接触位置太靠前，长心轨切割过多，强度减弱，容易折断。

7.翼轨的咽喉尺寸过小，弯折点设置位置不当，引起严重磨耗，导致轮背冲击咽喉,影响速度提高。 8.护轨及翼轨开口尺寸过小，缓冲段冲击角过大，甚至没有缓和段，车轮通过时对护轨及翼轨冲击力过大，使护轨及翼轨串动，护轨及基本轨横移，螺栓折断，轨距、方向不易保持。

三、连接曲线设备缺陷

1.有的辙叉后无夹直线或夹直线过短，过车摇晃。 2.连接曲线设超高时，顺坡距离不够。

3.连接曲线末按规格位置设置，方向不圆顺，过车摇晃。 4.有的连接曲线钢轨下木枕无垫板，轨距方向不易保持。

第二节 道岔整体主要病害整治维修

列车车轮对道岔的冲击，虽不可避免，但通过对某些构造上缺陷进行改造加强并加强养护维修，消除道岔前后50m范围内线路方向、水平、高低不良及大轨缝等病害，就可以使道岔保持良好状态。

一、道岔方向不良 (一)产生原因

1.忽视道岔的整体维修，忽略道岔前后线路，造成道岔与前后线路方向不顺；通过列车时发生剧烈冲撞，方向与轨距发生变化。

2.道岔的铺设位置不正确,养护维修时又未考虑大方向， 随弯就弯,逐渐使道岔与前后线路方向不吻合，使列车发生折角运行，增大了车轮对轨道的冲击，造成道岔位置前后、左右错位，轨距和各部间隔尺寸不合，加重了钢轨及其零件的磨损。

3.作业方法不合理，在整正道岔各部分轨距及间隔时，错误地迁就导曲线或辙叉，使支距、轨距硬性凑合，造成各接续部不圆顺。

4.曲基本轨未进行弯折或弯折点位置不对，使尖轨前端递减距离和方向难以保持，尖轨尖端和中部轨距变小，尖轨跟部与导曲线连接方向不顺，直股基本轨尖轨尖 端处方向不良。

5.捣固不实。由于道岔在构造上的特点，转辙器、导曲线与辙叉部分钢轨密集，岔枕间隔较小，岔枕间安装有转辙设备、尖轨连接杆、导曲线轨距杆，使扒碴与捣固作业不易进行,加上道岔直股与曲股的运量不均衡，捣固质量不实，使线路出现坑洼，加剧列车通过的摇摆和冲击，增加破坏方向的横向推力，方向容易变化。

6.道碴不足，夯实不好。由于转辙器部分有转辙机基础角钢、转辙拉杆、尖轨连接杆，机械转辙地段还有导线或导管，这些都影响道碴的补足，加上运输部门往往将枕木盒石碴掏空以防积雪影响转辙，以致道岔内往往道碴不足，加上夯实困难，降低道床阻力，方向难以保持。

7.各部分钢轨及其零件和岔枕联结不好，也可引起一系列病害，如基本轨横移、轨距变化超限、轨道爬行、零件磨耗折损等，导致方向不正。

8.其它诸如尖轨方向不正；护轨、翼轨喇叭口坡度过陡，位置不合；辙叉咽喉过窄；轮缘槽宽度不合；轨距、间隔不对，轨距递减不良等，都能加剧车体的摇摆和车轮的冲击，破坏道岔方向。

(二)预防整治措施

1.做好道岔前后50m线路的整体维修,经常保持轨面平、方向顺。在着手防治道岔病害时，先做好线路前后方向，再进行道岔方向的整正。

2.做好直股基本轨方向，拨好道岔位置。道岔上的轨距，单开道岔导曲线支距，均以直股基本轨为基准，因此维修道岔时应首先拨好道岔的直股基本轨方向。整治位于道岔群中间的道岔方向时，如果前后、左右串动的牵涉范围较大，应事先进行测量，全面布置好道岔群位置，再进行道岔的拨正。

3.弯好曲基本轨曲折点，做好轨距加宽递减。转辙部分轨距变比多，递减距离短，要正确弯好曲基本轨曲折点，方能保证转辙部分的轨距和方向的正确。

50kg/m、43kg/m钢轨的“57”型、“62”型和“75”型9号和12号单开道岔曲基本轨的弯折点均有三点。

4.加强捣固作业，除按照普通轨道对手工捣固的规定进行捣固外，还应根据道岔构造的特点进行适当加强。道床以优质较小规格道碴为宜。捣镐应采用较普通捣镐两侧各加长150mm的长脖镐。另外，应据岔枕间隔宽窄及各部分受力情况，适当调整与增加镐数，力求质量均衡。

5.补充夯实道床，道岔转辙部分设置转辙杆、连接杆，各枕木孔道床应比岔枕顶面低50～60mm，并夯实道床。

6.加强各部分零件的养护维修，充分发挥各种扣件固定钢轨位置的作用。消灭不合格道钉,对转辙器、辙叉、护轨各部分，应使用足够长度的道钉。及时补充、更 换与整修零件，消灭三道缝，防止基本轨横移动。

二、道岔爬行

线路爬行是线路上的严重病害，是线路上百病之源。由于道岔构造本身的特点和弱点，爬行对于道岔的危害性更大。接头缝隙挤瞎或拉大，就会造成钢轨及其零件的严重磨损甚至折断，拉弯道钉与扣件，拉斜、拉坏岔枕，破坏道岔轨距和方向等一系列病害，并影响转辙器、活动心轨钝角辙叉和可动心轨辙叉的密贴和锁闭。

(一)产生原因

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