道岔设计

1CENTRALSOUTHUNIVERSITY铁路轨道课程设计论文题目：直线尖轨直线辙叉50kg/m钢轨9号单开道岔平面布置设计学院名称：土木工程专业名称：铁道工程学生姓名：邓凯文学号：1208120807指导教师：向俊2015年9月2第一部分设计内容与计算一、工程背景及本设计意义铁路作为国民经济的大动脉、国家重要基础设施和大众化交通工具，在中国经济社会发展中具有重要作用。改革开放以来，中国铁路取得了长足进步，为经济建设作出了重要贡献，然而“一票难求、一车难求”现象仍然十分突出。加快高铁建设已成为解决此瓶颈的主要途径。高速铁路的优点是载客量非常高。倘若旅程非以大城市中心为出发及目的地，使用高速铁路加上转乘的时间可能只跟驾驶汽车相仿，但高速铁路毋须自行驾车，较为舒适。另外，虽然高速铁路的速度比不上飞机，但在距离稍短的旅程（650公里以下），高速铁路因为无需到通常较远的机场登机，也不需要值机、行李托运和安检，故仍较省时。由于高速铁路的班次安排可较为频密，其总载客量亦远高于民航。高铁所能承安的旅客运输能力非常强大。目前各国高速铁路几乎都能满足最小行车间隔时间4分钟及其以下（日本可达3分钟）的要求，扣除维修时间4小时，则每天可开行的旅客列车约为280对；如每列车平均乘坐800人，年均单向输送能力将达到82000万人；如果采用双联列车或改用双层客车，载客高达1.65亿人。4车道高速公路客运专线，单向每小时可通过小轿车1250辆，全天工作20h，可通过25000辆。如大轿车占20%，每平均乘坐40人；小轿车占80%，每车乘坐2人，年均单向输送能力为8760万人。航空运输主要受机场容量限制，如一条专用跑道的年起降能力为12万架次，采用大型客机的单向输送能力只能达到1500万～1800万人。高速铁路由于在全封闭环境中自动化运行，又有一系列完善的安全保障系统，所以其安全程度是任何交通工具无法比拟的。高速铁路问世35年以来，日、德、法三国共运送了50亿人次旅客。除德国1998年6月3日的ICE884高速列车行驶在改建线上发生事故以及2011年7月23日中国甬温铁路事故外，各国高速铁路都未发生过重大行车事故，也没有因事故而引起人员伤亡。这是各种现代交通运输方式所罕见的。几个主要高速铁路国家，一天要发出上千对的高速列车，即使计入德国发生的事故，其事故率及人员伤亡率也远远低于其他现代交通运输方式。因此，高速铁路被认为是最安全的。与此成对比的是，据统计，全世界由于公路交通伤亡事故每年约死亡25万～30万人；1994年全球民用航空交通中有347架飞机坠毁，1385人丧生，死亡人数比前一年增加25%，比过去10年的平均数高出20%。每10亿人公里的平均死亡数高达140人。2010年底，中国铁路营运里程达到9.1万千米，居世界第二位；投入运营的高速铁路营运里程达到8358千米，居世界第一位。到2012年低，高铁建成通车合计13000千米以上。随着中国高铁的发展，“四纵四横”铁路快客通道和六大城际快客系统的实现，高速铁路网预计将在2012年和2013年形成网络效应，这将对现有交通运输格局产生较大影响。高速铁路客运专线的建设和投入运营，有利于从根本上缓解铁路运输紧张的状况，提高铁路运输能力和服务质量，为基本实现现代化提供可靠运力保证;有利于完善综合运输体系，提供质量更高、更丰富的客运服务，满足旅客不同层次的需求;有利于促进资源节约和环境保护，可以发挥节约土地、能源以及安全性等比较优势，降低全社会的运输成本，促进沿线经济社会协调发展;有利于加快铁路现代化进程，带动中国经济建设的迅速发展，提高自主创新能力，并进一步加快中国铁路客运高速化的进程。在亚洲（韩国、中国台湾、中国）、北美洲（美国）、澳洲（澳大利亚）世界范围内掀起了建设高速铁路的热潮。主要体现在：一是修建高速铁路得到了各国政府的大力支持，一般都有了全国性的整体修建规划，并按照规划逐步实施；二是修建高速铁路的企业经济效益和社会效益，得到了更广层面的共识，特别是修建高速铁路能够节约能源、减少土地使用面积、减少环境污染、交通安全等方面的社会效益显著，以及能够促进沿线地区经济发展、加快产业结构的调整等等。道岔是把一条轨道分支为两条或两条以上的轨道，使机车车辆由一条线路转往另一条线路的基本设置。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。道岔号码使用辙叉号来表示的，叉心两边工作边的交角，称之为辙叉角，辙叉角的余切值称之为辙叉号数。常用的道岔分为单开道岔，对称道岔，复式交分道岔和交叉度线。道岔是特殊的轨道设备，不仅影响列车运行安全，而且使用寿命也比其他设备短，现场的养护维修工作量大。我国最常用的单开道岔，其主线为直线，侧线由主线向左或向右岔出，也称左开道岔和右开道岔，其数量占各类道岔总数的90%以上。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4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。道岔是个大家族，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。大家可能已经发现，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。单开道岔按钢轨类型分类，有60，50，43㎏/m钢轨单开道岔。单开道岔按道岔号码分类，有6，7，9，12，18，24，30，38号等，其中6，7号单开道岔仅用于厂矿企业内部铁路或驼峰下，其他各号则适用于铁路正线和站线，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。道岔号码N按其所用辙叉角α的余切计，即cotα。按道岔平面形式分类，主要有直线尖轨直线辙叉单开道岔、曲线尖轨直线辙叉单开道岔、曲线尖轨曲线辙叉单开道岔等。按转辙器结构形式分类，有普通钢轨断面和特种钢轨断面的单开道岔、间隔铁式和可弯式单开道岔。按辙叉结构形式单开道岔的分类，有固定型和可动心轨型单开道岔。单开道岔按叉枕类型分类，有木岔枕道岔和混凝土岔枕道岔。5二、本设计方法及步骤1.确定转辙器主要尺寸2.确定辙叉和护轨几何尺寸3.选择导曲线半径4.计算道岔主要几何尺寸5.导曲线支距计算6.配轨计算7.配置岔枕8.绘制道岔总平面布置图三、设计计算确定转辙器的几何尺寸：1、计算尖轨长度尖轨转辙角：'''08.11191319926.13565.0arcsinarcsinoosV现已知跟端支距mm1440y则计算尖轨长mm3.625135/65.0144sin00yl可采用标准长度钢轨的二分之一，实取尖轨长mm62502m5.120l调整后的转辙角'''76.12191320212.16250144arcsinoo2.计算尖轨尖端的前部基本长度q已知q统一采用2646mm3.计算基本轨后端长度'q基本轨取一个标准轨长L=12.5m所以有：''''0cos=1250026466250cos(11912.76)3606oqLqlmm二、确定辙叉及护轨的几何尺寸：1.确定趾距nP和跟距mP6根据设计资料可知：直线辙叉，N=9,辙叉角α=6ْ20′25′′,结构形式为钢轨组合式,辙叉趾n=1533mm，辙叉跟距m=2050mm。根据前端长求得趾距mm56.1692sin2nPn根据后端长求得跟距mm74.2262sin2mPm2.计算护轨工作边长度展延长度lg根据轨道工程课本133页的计算方法，首先有A、对于固定辙叉咽喉轮缘槽t1应该满足minmaxmindTSt考虑到道岔轨距允许的最大误差3mm，及车轮对车轴弯曲导致内侧距减少2mm，可得68mm2221350314351t，取t1=68mm终端轮缘槽t3应该保证等同于辙叉咽喉轮缘槽的通过条件，即有mm6813ttB、查照间隔D1及D2，根据课本134页计算方法D1需满足max1dTDmm139133213561DD2需满足min2TDmm1348213502DC、护轨中间平直段轮缘槽，根据课本134页计算方法42mm2139114352DSt1g结合已知资料：护轨冲击角βg=1ْ20′，C=0~300mm，取c=0mm可求出3g1g5022(100~150)tgsintttC=3497mm100021sin4268252026tan5068检算开口段末端处距接头的距离：plD21330mm382.6mm1217.445002050αtan50cXXmD21所以满足困难条件下的要求3、计算翼轨工作边延展长度7''''''11249.11071225206tan2/6826846arctan222arctanootgtttlw=X1+X2+X3+X4+X5=321150(100~150)sin2sin2gcos2sin222wttttnt=mmoo3.28541007701.4526142.91810094.11071sin4668252026sin25094.11071cos252026tan268252026sin2681533''lw算出后，亦需检算翼轨跟端与辙叉跟端间距离D，要求：D≥lp/2mm4103.7388.89021cos7701.45220504690100cos2243wXXmD三、选择导曲线半径：由课本第140页计算方法可得后插入直线段最短不得小于辙叉趾距n加上夹板长的一半即mminin1533820/21943mmK1943mm2plKn，取mmmKklSR6350.173173635052026cos8.12911cos52026sin19438.12911sin194362501435coscossinsin0'0因圆曲线半径须取为10m整数倍，故取180000Rmm即R=180mmm5.180717214351800002'0SRR81943mm2116mm5202sin61445202cos6812.91cos1180717.51435αsin0yαcosβcos'0RSK