高速铁路无碴道岔讲义第一部.pptx

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1、会计学1高速铁路无碴道岔讲义第一部高速铁路无碴道岔讲义第一部 道岔区道岔区过渡段过渡段京津城际无碴道岔京津城际无碴道岔第2页/共35页 做好道岔维修，要了解道岔结构特点，掌握部件性做好道岔维修，要了解道岔结构特点，掌握部件性能，知道哪些件易损，哪里是薄弱处所，要重点检查哪些能，知道哪些件易损，哪里是薄弱处所，要重点检查哪些部位，控制哪些几何状态和线型；检查后如何分析病害产部位，控制哪些几何状态和线型；检查后如何分析病害产生原因，采取什么方法和手段进行修理，发现了那些规律生原因，采取什么方法和手段进行修理，发现了那些规律和在道岔设计铺设中应如何改进，等等。下面围绕京津城和在道岔设计铺设中应如何改

2、进，等等。下面围绕京津城际无碴道岔技术我和大家从下几个方面共同探讨。际无碴道岔技术我和大家从下几个方面共同探讨。一、道岔概述一、道岔概述二、高速道岔技术二、高速道岔技术三、三、我国客运专线道岔的设计与引进技术我国客运专线道岔的设计与引进技术四、四、高速道岔的铺设施工简介高速道岔的铺设施工简介五、京津城际高速道岔结构五、京津城际高速道岔结构六、六、京津城际京津城际高速道岔的维修技术高速道岔的维修技术第3页/共35页1、道岔及其组成、道岔及其组成 道岔是机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道的线道岔是机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道的线路设备，是铁路轨道的重要组成部分。路设备，是铁路轨道的重

3、要组成部分。道岔是线路上的薄弱环节，是影响列车行车速度和道岔是线路上的薄弱环节，是影响列车行车速度和安全的关键设备之一，在高速铁路中占有十分重要的特安全的关键设备之一，在高速铁路中占有十分重要的特殊地位。殊地位。道岔是轨道技术的集成、是机电一体化设备。道岔是轨道技术的集成、是机电一体化设备。道岔组成：道岔组成：转辙器、辙叉、导曲线转辙器、辙叉、导曲线 、岔枕、扣件岔枕、扣件 转换系统、监测系统、融雪设备转换系统、监测系统、融雪设备一、概述一、概述第4页/共35页转辙器部分辙叉部分导曲线部分转辙机及连杆锁闭系统监测系统基本轨尖轨岔枕扣件融雪装置过渡段第5页/共35页心轨翼轨铰接岔枕第6页/共35

4、页2 2、道岔的功用及特点、道岔的功用及特点 道岔作用是使机车车辆从一股轨道转入道岔作用是使机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道。或越过另一股轨道。特点：道岔具有数量多、构造复杂、使特点：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、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。为轨道的三大薄弱环节。第7页/共35页股道连接与跨越设备第8页/共35页上越新干线联络线道岔第9页/共35页渡线道岔第10页/共35页藏尖式藏尖式尖轨与基本轨的贴靠方式通常采用藏尖式，可保护尖轨尖端不被车轮扎

5、伤，并使尖轨在动荷载作用下保持良好的竖向稳定性 在与尖轨密贴区段，基本轨轨头下腭作1：4或1：3的斜切，配合尖轨相应剖面构成藏尖式结构，以提高列车逆向运行的安全性及加强尖轨尖端附近断面。第11页/共35页轮载转移轮载转移顶宽50mm以上部分方能完全受力顶宽20mm以下部分完全由基本轨受力顶宽20mm50mm的部分，为车轮轮载转移的过渡段。第12页/共35页 3 3、高速道岔分类、高速道岔分类以道岔功能分类：以道岔功能分类：站线道岔：直向高速、侧向低速，用于列车进站停车站线道岔：直向高速、侧向低速，用于列车进站停车渡线道岔：直向高速、侧向中速，用于列车换线运行渡线道岔：直向高速、侧向中速，用于列

6、车换线运行联络线道岔：直向高速、侧向高速，用于上下高速线联络线道岔：直向高速、侧向高速，用于上下高速线以道岔辙叉类型分类：以道岔辙叉类型分类：固定型辙叉固定型辙叉 可动心轨辙叉可动心轨辙叉以道岔号数分类：以道岔号数分类：9、12、18、38、65等。等。道岔号数道岔号数N=ctg13（辙叉角）（辙叉角）侧向速度越高，道岔号数越大。侧向速度越高，道岔号数越大。以道岔号数分类：以道岔号数分类：单开、交叉渡线、复式交分单开、交叉渡线、复式交分第13页/共35页三种基本形式三种基本形式2a2a连接：单开道岔交叉：交分道岔交叉连接：交叉渡线 第14页/共35页单开道岔构造单开道岔构造 转辙器连接部分基本

7、轨尖轨辙叉及护轨护轨辙叉第15页/共35页具有高速道岔业绩的国家有：具有高速道岔业绩的国家有：德国：无碴道岔技术先进，以德国：无碴道岔技术先进，以BWG为代表为代表法国：拥有道岔世界速度纪录，以法国：拥有道岔世界速度纪录，以COGIFER为代表为代表日本：道岔技术自成体系，以铁道机器（株）公司为代表日本：道岔技术自成体系，以铁道机器（株）公司为代表英国：重载客货混运，时速英国：重载客货混运，时速250km/h经验，以经验，以Balfoue Beatty为代表为代表中国：拥有中国：拥有200km/h提速道岔技术，以中铁山桥、宝桥为代表提速道岔技术，以中铁山桥、宝桥为代表奥地利：拥有奥地利：拥有2

8、00km/h固定辙叉先进技术，如锰钢辙叉焊接技术固定辙叉先进技术，如锰钢辙叉焊接技术前苏联：拥有前苏联：拥有200km/h固定辙叉先进技术，如爆炸硬化技术固定辙叉先进技术，如爆炸硬化技术二、高速道岔技术二、高速道岔技术第16页/共35页1、高速道岔的系统化设计、高速道岔的系统化设计以系统论的观念来进行高速道岔的设计：以系统论的观念来进行高速道岔的设计：1）电务与工务是两个相互影响的一体化系统。）电务与工务是两个相互影响的一体化系统。2）道岔为高精密的机械设备而不是简单粗糙的工程结构）道岔为高精密的机械设备而不是简单粗糙的工程结构物。物。3）岔枕影响着工务及电务系统正常工作状态的，与钢轨）岔枕影

9、响着工务及电务系统正常工作状态的，与钢轨件同等重要，其制造误差标准应大幅度提高。件同等重要，其制造误差标准应大幅度提高。4）道岔监控系统及融雪设备是工务及电务系统能否正常）道岔监控系统及融雪设备是工务及电务系统能否正常工作的可靠保证，进行养护维修的依据。工作的可靠保证，进行养护维修的依据。5）道岔应考虑与高速铁路轨道结构的整体性与一致性。）道岔应考虑与高速铁路轨道结构的整体性与一致性。无论多在号码的道岔，均要以高速的理念来进行设计。无论多在号码的道岔，均要以高速的理念来进行设计。第17页/共35页2、高速道岔应具有与区间线路相同的行车舒适性高速道岔应具有与区间线路相同的行车舒适性 在保证高速行

10、车安全性的前提下，高速道岔设计应重视旅客列车在在保证高速行车安全性的前提下，高速道岔设计应重视旅客列车在道岔中的舒适性，使之能尽量与区间线路相同，列车通过道岔时和区道岔中的舒适性，使之能尽量与区间线路相同，列车通过道岔时和区间运行感觉一样。间运行感觉一样。1）平面线型）平面线型 除日本采用复合圆曲线设计除日本采用复合圆曲线设计38号道岔外，德国和法国都在高速道号道岔外，德国和法国都在高速道岔设计中采用了缓和曲线，与圆曲线相比，随着曲率半径增大降低了岔设计中采用了缓和曲线，与圆曲线相比，随着曲率半径增大降低了未被平衡的离心加速度及其增量，有利于提高旅行舒适度。未被平衡的离心加速度及其增量，有利于

11、提高旅行舒适度。2）结构设计）结构设计 法国从理论和试验上研究了轨底坡的量值以获得最优的等效锥度，法国从理论和试验上研究了轨底坡的量值以获得最优的等效锥度，旨在减缓列车蛇行运动与摇摆。此外法国还通过优化尖轨降低值以提旨在减缓列车蛇行运动与摇摆。此外法国还通过优化尖轨降低值以提高列车运行平稳性。高列车运行平稳性。德国研究在尖轨尖端附近将轨距扩大德国研究在尖轨尖端附近将轨距扩大15mm的技术（的技术（FAKOP），），一方面可以增加采用缓和曲线后尖轨的顶面宽度，另一方面可消除部一方面可以增加采用缓和曲线后尖轨的顶面宽度，另一方面可消除部分横向不平顺，减缓列车的蛇行运动。实践证明可使尖轨使用寿命提分

12、横向不平顺，减缓列车的蛇行运动。实践证明可使尖轨使用寿命提高一倍以上。德国为了降低岔区的轮轨动力作用对道床的破坏，采用高一倍以上。德国为了降低岔区的轮轨动力作用对道床的破坏，采用了高弹性的硫化橡胶基板，可大大降低车体的竖向振动加速度。同时了高弹性的硫化橡胶基板，可大大降低车体的竖向振动加速度。同时合理设置道岔前后过渡段长度和刚度，可保证道岔区各部位的轨道整合理设置道岔前后过渡段长度和刚度，可保证道岔区各部位的轨道整体刚度一致，以减缓列车在道岔内的竖向振动。体刚度一致，以减缓列车在道岔内的竖向振动。第18页/共35页3、高速道岔应具有可靠的安全性高速道岔应具有可靠的安全性 道岔是轨道结构中的薄弱

13、环节，安全性相对较低，但高速铁路从未道岔是轨道结构中的薄弱环节，安全性相对较低，但高速铁路从未在高速道岔中发生一起脱轨事故，这与高速道岔设计中采用了多项安在高速道岔中发生一起脱轨事故，这与高速道岔设计中采用了多项安全保证措施有关。全保证措施有关。1）高速道岔的试验检算速度按设计速度增加）高速道岔的试验检算速度按设计速度增加10%，进行理论检算及，进行理论检算及试验考核，以保证道岔在设计速度（运营速度）时的绝对安全。试验考核，以保证道岔在设计速度（运营速度）时的绝对安全。2）可靠的锁闭、密贴检查设备）可靠的锁闭、密贴检查设备 除日本采用内锁闭系统外，德法两国均采用外锁闭系统，同时三国除日本采用内

14、锁闭系统外，德法两国均采用外锁闭系统，同时三国在尖轨及心轨牵引点间设置密贴检查器，进行尖轨与基本轨、心轨与在尖轨及心轨牵引点间设置密贴检查器，进行尖轨与基本轨、心轨与翼轨的密贴状态检查。翼轨的密贴状态检查。3）合理的无缝道岔技术）合理的无缝道岔技术 日本在车站咽喉区两端设置伸缩调节器，而德法是在道岔结构通过日本在车站咽喉区两端设置伸缩调节器，而德法是在道岔结构通过心轨跟端结构加强、扣件扣压力保证、设置限位器（德国）等措施限心轨跟端结构加强、扣件扣压力保证、设置限位器（德国）等措施限制尖轨及心轨伸缩位移；转换系统的锁闭机构能在锁闭及解锁状态下制尖轨及心轨伸缩位移；转换系统的锁闭机构能在锁闭及解锁

15、状态下允许尖轨及心轨有一定范围的自由伸缩。允许尖轨及心轨有一定范围的自由伸缩。4）可动部分等薄弱环节的强度保证）可动部分等薄弱环节的强度保证 除日本除日本38号道岔尖轨采用焊接外，德法两国为了安全，长大尖轨均号道岔尖轨采用焊接外，德法两国为了安全，长大尖轨均不焊接，防止因焊接质量而导致尖轨折断等潜在问题出现；尖轨制造不焊接，防止因焊接质量而导致尖轨折断等潜在问题出现；尖轨制造过程中不允许发生扭曲，避免在尖轨中产生过大的残余应力。过程中不允许发生扭曲，避免在尖轨中产生过大的残余应力。第19页/共35页4、高速道岔应具有高平顺性及低维修工作量高速道岔应具有高平顺性及低维修工作量 无论从列车安全还是

16、从降低养护维修工作量角度看，高平顺性一直无论从列车安全还是从降低养护维修工作量角度看，高平顺性一直是贯穿于高速道岔设计、制造、组装、运输、铺设、养护等各个环节是贯穿于高速道岔设计、制造、组装、运输、铺设、养护等各个环节中的最为重要的指导思想。中的最为重要的指导思想。1）控制不足位移及可动件部分的线型）控制不足位移及可动件部分的线型优化牵引点布置，减小尖轨及心轨长度，采用减摩装置等是消除不足优化牵引点布置，减小尖轨及心轨长度，采用减摩装置等是消除不足位移的有效措施。位移的有效措施。2）十分严格的制造与组装公差）十分严格的制造与组装公差3）道岔定期打磨及机械化铺设维修）道岔定期打磨及机械化铺设维修

17、 为了在使用过程中也要随时保持高平顺性，在吊装、运输及铺设中为了在使用过程中也要随时保持高平顺性，在吊装、运输及铺设中均采用大型设备，预防其产生变形；定期检测道岔的几何形位，定期均采用大型设备，预防其产生变形；定期检测道岔的几何形位，定期对钢轨进行打磨。对钢轨进行打磨。第20页/共35页 5、完善的道岔动力学计算及试验完善的道岔动力学计算及试验 德法除在线型、轨距扩大技术等模拟方面采用了仿真德法除在线型、轨距扩大技术等模拟方面采用了仿真软件外，在道岔结构设计、刚度设计和转换计算方面软件外，在道岔结构设计、刚度设计和转换计算方面均采用了准静态轨道强度计算理论或有限元结构分析均采用了准静态轨道强度

18、计算理论或有限元结构分析程序。部件性能和道岔整体动力性能都分别在室内和程序。部件性能和道岔整体动力性能都分别在室内和现场进行了大量的试验，道岔性能也是通过试验反馈现场进行了大量的试验，道岔性能也是通过试验反馈和现场应用经验的不断完善、成熟起来的。和现场应用经验的不断完善、成熟起来的。第21页/共35页1、我国道岔发展（1）75型道岔：钢轨组合式固定辙叉，刚性扣件，最高速度100km/h。（2）92型道岔：高锰钢整铸式固定辙叉，弹性扣件，最高速度120km/h。（3）提速道岔：可动心轨辙叉，最高速度160km/h。（4）99定型道岔：混凝土岔枕，高锰钢及合金钢组合式固定辙叉，最高速度120km/

19、h。（5）秦沈线道岔：最大号码38号，最高速度200km/h。（6）提速型道岔：可动心轨辙叉，最高速度200km/h。（7）客运专线道岔：可动心轨辙叉，最高速度250km/h，正在研制。（8）高速道岔：最高速度350km/h，引进德国技术。三、我国客运专线道岔与技术引进三、我国客运专线道岔与技术引进第22页/共35页2、我国道岔的差距、我国道岔的差距 96年以前，道岔设计采用几何加经验，静力强度设计为主；年以前，道岔设计采用几何加经验，静力强度设计为主；96年至今，我校发展了道岔动力学、无缝道岔、道岔转换设计、部件强度动力设计、道岔刚度设计理论，建立了时速年至今，我校发展了道岔动力学、无缝道岔

20、、道岔转换设计、部件强度动力设计、道岔刚度设计理论，建立了时速200km/h 设计理论体系。在国内处于领先地位。在提速道岔研制方面与国际先进水平同步。设计理论体系。在国内处于领先地位。在提速道岔研制方面与国际先进水平同步。在高速道岔研究方面，存在着较大差距：在高速道岔研究方面，存在着较大差距：（1）工电一体化存在较大差距）工电一体化存在较大差距（2）轮轨关系及道岔动力学、轨道刚度匹配等研究尚有待深化）轮轨关系及道岔动力学、轨道刚度匹配等研究尚有待深化（3）精品道岔意识尚待树立）精品道岔意识尚待树立（4）提高道岔组装精度）提高道岔组装精度（5）缺少道岔监控系统）缺少道岔监控系统（6）缺乏双肢弹性

21、可弯、无碴道岔、桥上无缝道岔应用经验）缺乏双肢弹性可弯、无碴道岔、桥上无缝道岔应用经验（7）尚存在转换不足位移及无缝线路卡阻现象）尚存在转换不足位移及无缝线路卡阻现象（8）尚需大幅度提高道岔制造标准与工艺水平）尚需大幅度提高道岔制造标准与工艺水平（9）研究力量分散，缺乏道岔试验系统。）研究力量分散，缺乏道岔试验系统。第23页/共35页高速道岔的每个环节均需保证道岔的高精度要求。理论研究设计关键结构室内试验与分析试制厂内组装运输现场试铺与安装动测试验维修保养四、高速道岔的铺设与施工四、高速道岔的铺设与施工第24页/共35页第25页/共35页德国道岔分块式运输第26页/共35页BWG公司道岔专用铺

22、架设备第27页/共35页道岔铺设施工验收标准对轨道几何精度的要求对轨道几何精度的要求轨距：1 mm纵向高程：1 mm 对于 10 m 距离内的点方向：1 mm 对于 10 m 距离内的点目前目前BWG公司所要求的用于道岔钢轨扣件的钻孔在道岔板铺设后的精度公司所要求的用于道岔钢轨扣件的钻孔在道岔板铺设后的精度a.横向：0.5 mmb.纵向：2 mm 在锁定件附近 5 mm 在其他区域c.承轨台的平整度：0.5 mm用于用于BWG公司道岔的钢轨扣件的最大调整量公司道岔的钢轨扣件的最大调整量a.横向：9 mmb.竖向：+24 mm,-4 mm运营商将来用于运营的储备运营商将来用于运营的储备对于钢轨扣

23、件通常的德铁要求：a.横向：4 mmb.竖向：+20 mm验收依据：验收依据：客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准（铁建设2007 85号）验收工具：道尺、塞尺等专用检查工具 第28页/共35页道岔各部验收标准表道岔各部验收标准表道岔始端轨距1mm尖轨尖端轨距1mm直线尖轨轨头切削起点处轨距1mm直尖轨第一牵引点前与曲基本轨密贴缝隙0.2mm直尖轨其余部分与基本轨密贴缝隙0.8mm直尖轨工作边直线度密贴段0.2,全长1.5 直尖轨与曲基本轨间顶铁间隙缝隙0.5mm直尖轨各牵引点前后各一块滑床台板缝隙0.5mm直尖轨轨底与其余滑床台缝隙0.1mm,不得连续出现缝隙曲尖轨第一牵引点前与直基

24、本轨密贴缝隙0.2mm曲尖轨其余部分与基本轨密贴缝隙0.8mm曲尖轨与直基本轨间顶铁间隙缝隙0.5mm曲尖轨各牵引点前后各一块台板缝隙0.5mm曲尖轨轨底与其余滑床台缝隙1.0mm,不得连续出现缝隙转辙器部分最小轮缘槽65mm0尖轨限位器两侧缝隙偏差0.5mm直尖轨固定段支距1mm曲尖轨固定段支距1mm直尖轨跟端支距1mm曲尖轨跟端支距1mm尖轨跟端直股轨距1mm尖轨跟端曲股轨距1mm可动心轨辙叉趾端开口距1mm可动心轨辙叉咽喉宽1mm第29页/共35页心轨尖端至第一牵引点处密贴(直)缝隙0.2mm其余部位心轨与翼轨密贴(直)缝隙0.8mm心轨尖端至第一牵引点处密贴(曲)缝隙0.2mm其余部位

25、心轨与翼轨密贴(曲)缝隙0.8mm叉根尖轨尖端(100mm)与短心轨密贴缝隙0.5mm叉跟尖轨其余部位与短心轨密贴缝隙1.0mm心轨牵引点处轨底与台板间缝隙缝隙0.5mm心轨轨底与其余台板缝隙 缝隙1.0mm,不得连续出现缝隙心轨直股工作边直线度0.3/1m,全长(心轨尖端前500至可弯中心后500)2.0,不允许抗线长心轨轨腰与顶铁的缝隙0.5mm短心轨轨腰与顶铁的缝隙0.5mm叉跟尖轨轨腰与顶铁的缝隙0.5mm心轨实际尖端至直股翼轨趾端的距离4 0可动心轨尖端前1m轨距1mm可动心轨可弯中心后500mm轨距1mm护轨轮缘槽宽度1 -0.5查照间隔13910可动心轨跟端开口距1mm导曲线部分

26、轨距(尖轨跟端至导曲线终点或辙叉趾端总长1/4、1/2、3/4共3处1mm辙叉跟端轨距1mm辙叉趾端轨距1mm尖轨各牵引点处开口值2mm可动心轨辙叉第一牵引点处开口值1mm道岔全长10mm第30页/共35页 京津城际高速道岔是引进德国BWG公司的整体道床道岔技术。德国BWG公司是专业生产道岔的公司，其产品除本国使用外，还大量出口至西班牙、荷兰以及台湾。该公司每年可以生产2500组组装好的道岔，并拥有100多项专利。德国高速铁路80年代中期研制的高速道岔线型采用复合圆曲线组合方式，有碴道床，随着使用经验的积累，以及研究、试验和道岔动力仿真分析的深入发展，当发现锁闭装置有问题后发展了滚轮的减磨措施

27、，同时固定心轨跟端，零部件也不断更新，并发现采用小半径大半径的复合圆曲线方案尖轨磨耗严重。从1996年开始，逐步采用了缓圆缓的线型方案，并研究高弹性的橡胶垫板系统，其技术含量非常高。BWG公司道岔的发展方向就是不断完善整体道床道岔的技术，这一技术在世界上也被认为是最先进的。五五、京津城际高速道岔结构京津城际高速道岔结构京津城际高速道岔结构京津城际高速道岔结构第31页/共35页1 1、京津城际铁路道岔类型和特点、京津城际铁路道岔类型和特点 京津城际铁路道岔全部采用京津城际铁路道岔全部采用可动心轨、分动外可动心轨、分动外锁闭的锁闭的 60Kg60KgM18M18和和60Kg60KgM39M39两种

28、类型单开两种类型单开道岔。道岔。按岔枕型式可分为长枕埋入式和道岔板式按岔枕型式可分为长枕埋入式和道岔板式两种类型道岔。两种类型道岔。京津城际铁路道岔结构复杂，突出特点是转京津城际铁路道岔结构复杂，突出特点是转辙区动态轨距优化，弹性基板支座，无砟轨道结辙区动态轨距优化，弹性基板支座，无砟轨道结构形式，采用可动心轨辙叉下拉装置，藏尖式尖构形式，采用可动心轨辙叉下拉装置，藏尖式尖轨，辙岔翼轨加高，辙叉部分有轨顶坡过渡等。轨，辙岔翼轨加高，辙叉部分有轨顶坡过渡等。道岔的检查维修需要道岔专用工具。道岔的检查维修需要道岔专用工具。第32页/共35页道岔图号道岔图号京津城际京津城际BWG道岔道岔道岔类型道岔

29、类型60kg/m-18#60kgm-39#道岔全长道岔全长69.000m136.945m(岔后岔后+24.305m)尖轨长度尖轨长度22.014m51.452m辙叉类型辙叉类型可动心轨可动心轨15.014m可动心轨可动心轨26.046m导曲线半径导曲线半径1100m10000m/4000m直向容许通直向容许通过速度过速度350km/h350km/h侧向容许通侧向容许通过速度过速度80km/h160km/h全局数量全局数量24组组2组组主要分布主要分布京津城际亦庄、永乐、武京津城际亦庄、永乐、武清清3站各站各8组组京津城际南仓线路所上下行各京津城际南仓线路所上下行各1组，连接南仓组，连接南仓城际高速联线城际高速联线技术特点技术特点无砟道岔，具有高平顺性无砟道岔，具有高平顺性及低维修工作量特点及低维修工作量特点无砟道岔，具有高平顺性及低维修工作量特无砟道岔，具有高平顺性及低维修工作量特点，侧向通过速度高可达点，侧向通过速度高可达160km/h第33页/共35页待续第34页/共35页感谢您的观看！感谢您的观看！第35页/共35页