道岔-科普123

道岔

生物科学2023-02-02 21:32:23百科

[拼音]：daocha

[外文]：railway turnout

铁路轨道连接的专用设备，是轨道的重要组成部分，其作用是通过可动部件平面位置的转换引导机车车辆由一股轨道转入另一轨道或仍沿原轨道行驶。道岔由转辙器、辙叉和连接轨道三部分组成。用 4组相对设置的辙叉称为铁路交叉，是轨道跨越与之相交的另一轨道的专用设备。道岔和铁路交叉的组合，则以同一设备为机车车辆提供转线及跨越另一轨道的可能性。单开普通道岔及交叉如图所示。

分类

道岔按其使用条件可分为单式道岔和复式道岔。单式道岔又分为单开普通道岔、异侧道岔和同向道岔，其中异侧道岔包括对称（双开）道岔和不对称道岔；复式道岔又分为异侧道岔、同向道岔、交织道岔和套线道岔，其中异侧道岔包括对称（三开）道岔和不对称道岔，交织道岔包括异侧道岔和同向道岔。此外，铁路交叉按其使用条件可分为直角交叉和菱形交叉两类，其中菱形交叉有曲线与曲线交叉、直线与曲线交叉、直线菱形交叉。道岔与交叉的组合可分为交分道岔和交叉渡线，其中交分道岔又分为单式交分道岔和复式交分道岔。

各种道岔以及铁路交叉设备应根据车站、枢纽、车场、机务段、专用线等运输作业的轨道布置要求选用。各种道岔中，单开普通道岔使用最多，占各国铁路连接设备的90％以上，中国约占95％。

构造

各种道岔都由转辙器、辙叉和连接轨道组成。

转辙器

引导车轮转线的结构。主要部件有：

（1）基本轨。直接和尖轨一起承受车轮的垂直和水平荷载，并传向轨下基础的部件。多用普通钢轨制造。

（2）尖轨。转辙器的重要构件，通过转辙机械使之跟绕端结构转动和在滑床板上滑动，从而实现平面位置的转换。引导车轮侧向运行的尖轨作用边有曲线和直线型之分。为提高尖轨的水平刚度和转辙器的稳定性，并保证机车车辆运行的平顺，尖轨的制造和养护方便以及使用寿命的提高，许多国家(美、英除外)采用矮型特种断面曲线型尖轨，并把跟端锻压成普通轨断面以利与导轨连接。

（3）转辙机械。转动尖轨的设备和安装装置，有电动、风动、液压及手动等多种。正线和到发线道岔多用电动转辙机，并接入铁路信号系统的电路，与信号机联锁；驼峰编组场道岔多用风动转辙机，以满足尖轨快速转动的要求。

（4）轨撑、连接杆、垫板、顶铁、接头铁、螺栓、道钉及防爬卡铁等零件。这些部件是保证转辙器在机车车辆荷载作用下稳定而设置的结构零件。

辙叉

处理一股钢轨与另一股钢轨平面交叉的结构，有固定式辙叉和可动式辙叉。其中固定式辙叉应用最多。

固定式辙叉的主要组成部分是翼轨和心轨，其作用边可作成直线或曲线的形式。心轨跟端处两作用边之间的平面夹角称为辙叉角α，有锐角、钝角及直角3种，其中直角辙叉用于直角交叉、钝角辙叉用于菱形交叉、交分道岔及交叉渡线等轨道设备。为保证车轮轮缘能通过辙叉的两个方向，从辙叉咽喉至心轨实际尖端之间的轨距线中断，通常称为有害空间。这个部位车轮的运行方向由护轨引导。在速度较低的站场内，有的国家采用自护式辙叉，不用护轨，节省了养护费用。

车轮行经有害空间时，轮轨相互作用的冲击荷载巨大，普通钢轨组合辙叉无论在材质或结构形式方面都不能适应。因此中、英、法、美、日、苏、匈等国铁路都发展高锰钢铸造辙叉。这种辙叉不仅结构成为整体，便于铺设及养护，而且高锰钢具有高强和受载后表面硬化等特性，特别适于制造辙叉。联邦德国、英、奥、日等国铁路还采用低合金轧制钢轨焊接的辙叉。

可动式辙叉是利用可动翼轨或心轨保持辙叉轨线连续，消灭固定式辙叉所不可避免的有害空间。这样，就从根本上改变了轮轨相互作用的条件。可动式辙叉有翼轨可动及心轨可动两种主要结构形式。可动翼轨辙叉如美、英、荷铁路使用的单侧可动翼轨弹簧辙叉，是借助于弹簧、油缸等装置，使主要车流方向轨距线连续，而另一方向在机车车辆通过时，轮缘挤开带弹簧的翼轨仍保留有害空间。奥地利铁路研制使用的双侧可动翼轨辙叉是通过锁闭器、连动杆等装置实现转换，使两翼轨分别紧贴心轨，从而保证两个方向都不出现有害空间。可动翼轨辙叉的主要优点是可以设计成为同既有道岔互换的尺寸，但是解决可动翼轨在车轮水平荷载作用下的稳定性问题难度较大。近代可动心轨辙叉是基于长期运营实践证明稳妥可靠的转辙器部分尖轨在基本轨框架内转换的原理，使可动心轨在翼轨框架内转换，不存在难度较大的稳定性问题。

连接轨道

指转辙器和辙叉之间的两股轨道。其中直股轨道除有轨距加宽（有时设置轨底坡）外，一般与区间轨道结构相同。侧线则在很多情况下具有曲线半径小、不设缓和曲线及外轨超高、轨距加宽的递减率较陡等特征。

主要特征

道岔轨型、辙叉号码及导曲线半径，是确定通过道岔的机车车辆的容许轴重、运行速度范围，以及确定道岔的铺设条件的依据。

道岔轨型

通常与区间轨道的钢轨相同。这样可以使列车通过道岔时的轨道刚度条件与区间轨道接近，而且可以使道岔与区间（或站线）轨道钢轨相连接处避免使用异型鱼尾板。

辙叉号码

以辙叉角的三角函数表示，这在各国铁路上都是一致的，但表达的方式则不尽相同。中、日、美等国铁路的辙叉号码采用辙叉角的余切表示，例如辙叉角为 4°45′49″ 时，辙叉号码为12，称为 12号辙叉。苏、英等国铁路辙叉号码采用辙叉角的正切表示，如中国的12号辙叉，苏、英等国的辙叉号码表示为1/12，法国铁路则用tg0.0833来表达。中国铁路通常以辙叉号码作为道岔的号码，其系列为单开 9、12、18、24号及对称6号。中国规定对称6号用于驼峰调车场及编组线，单开9号用于货物列车到发级及其他站线，单开12号及以上用于正线及旅客列车到发线，18号及以上称为大号码道岔，适于在新建高速线路或既有线要求较高速度侧向通过的部位（单线转复线、远离车站的渡线、长大坡道坡脚下等）使用。法国tg0.0154道岔用于高速客车线的渡线，其导曲线按三次抛物线设置，半径从00过渡至6720米。

过岔速度

机车车辆通过道岔的容许运行速度取决于道岔结构、导曲线半径、平纵断面的不平顺等因素。其中平纵断面的不平顺数值与辙叉角有一定关系。辙叉角愈小，导曲线半径及道岔主要部件的长度也愈大，平纵断面的不平顺则愈小。

各国铁路根据各自的机车车辆轴重、运行条件、平稳要求、使用寿命及经济条件等发展相应型号的道岔，并规定相应的容许速度。

其他常用道岔

除单开道岔外，区段站、编组站等的轨道连接设备种类甚多，其中对称道岔、交分道岔、交叉渡线、三开道岔等形式应用较广。

对称道岔

除平面布置为两股对称的曲线外，结构与单开道岔相同。用于调车线和驼峰编组场的对称道岔，多为实际长度较短的小号码固定式辙叉者，以减少用地和提高车辆编解效率。在正线上使用的对称道岔可在减小长度的前提下获得较好的运行条件，但两向都是侧线，因此一些国家在两向都要求高速的地点采用大号码辙叉对称道岔，如美国的24号、法国的tg0.034等。

交分道岔

在受站场布置限制时，为缩短道岔群长度而采用交分道岔，可减少机车车辆通过导曲线的次数，改善运行条件。复式交分道岔可用同一设备容许 8个方向通过。它因具有两组相对设置的钝角辙叉而使结构比较复杂，养护要求也高。9号交分道岔中，两钝角辙叉的有害空间不能互护，采用加宽轨距、扩大轮缘槽宽度等办法进行技术改造后，也能安全使用，但养护工作量大。彻底解决的办法是用可动心轨钝角辙叉取代。在12号及以上的交分道岔中，钝角辙叉必须采用可动心轨式结构。

交叉渡线

为节约站坪或在改造旧站场时延长股道有效长，可采用交叉渡线。

三开道岔

这种道岔能为机车车辆提供 6个方向通过的可能性，其功能与两组单开道岔相同，但长度可缩短约50％，多用于驼峰调车场、箭翎线、地形复杂的山区铁路站坪困难地段和机务段、车辆段的出库线等。除转辙器部分因有4根尖轨而构造和转换更为复杂外，对称式三开道岔的两后端辙叉有害空间相对。需要自护辙叉或采取使两辙叉翼轨互护的措施控制直股运行方向。

新型单开道岔

从20世纪60年代以来，日本、苏联和西欧一些国家等为适应铁路向高速、重载发展的需要，相继研制一些新型单开道岔，通过完善道岔的平剖面及结构的途径达到改善与机车车辆相互作用条件的目的。其中一类是直向容许高速通过的常用号码道岔。高速列车一般很少甚至不进入侧线，由于其长度变动不大而不致影响原有车站布置。因此这种道岔适用于既有线技术改造；另一类是两向都容许较高通过速度的大号码道岔。在新建高速客车线或既有线侧向也有速度要求的部位铺设。一些新型单开道岔的主要几何特征见表。

新型单开道岔的平剖面

新型单开道岔在平剖面方面围绕减小不平顺问题，采取以下措施：

（1）导向侧线的尖轨作用边平面采用曲线型，并与基本轨的作用边相切，以改善机车车辆进入侧线的内接条件和使尖轨尖端的轨距不需或只需极小量的加宽。

（2）在固定式辙叉（适用于列车时速160公里以下的线路）结构中，选用合理的纵横断面，以减小有害空间长度及翼轨冲击角，延长直股护轨缓冲部分长度。

（3）在列车时速 160公里以上的线路上，采用可动辙叉，不设护轨，从而消除辙叉部分的平面不平顺，在剖面上的不平顺则与转辙器部分甚为接近。

（4）在大号码道岔中，由于导程较长，有采用缓和曲线作为侧线平面的实例。

新型单开道岔的结构特点

道岔平剖面的保持主要依赖于其结构能否与机车车辆通过时产生的动力作用相适应，结构刚度对两者的相互作用有着直接的影响。因此，新型道岔的结构一般有以下特点：

（1）AT轨制造的尖轨在尖端加工为藏于基本轨轨头下腭的结构形式，既保证高速逆向进入道岔时的运行安全，又保护尖轨尖端使之不被车轮轧伤；跟端设置稳妥可靠的弹性可弯式跟端结构，用焊接的办法消灭辙跟轨缝。

（2）尖轨和基本轨表面、护轨作用边轨头侧面均进行全长热处理，以提高耐磨性。

（3）尖轨部分设置两根或两跟以上转辙杆及一定数量的连接杆，视尖轨长度而异（法国UIC60轨tg0.0154道岔尖轨长57.7米，设置转辙杆和连接杆各6根），以保证转辙器部分的良好技术状态。

（4）设置可调式轨撑和中间扣件，调整钢轨轧制、扣件制造等的公差。

（5）固定式辙叉采用高锰钢铸造，做到断面各部分保持等厚薄壁、过渡均匀；并提高光洁度，减小局部几何不平顺；保持护轨高于走行轨并与之分开联结，从而提高运行安全性和避免查照间隔尺寸受轨距变化的影响。

（6）可动辙叉与机车车辆相互作用的附加惯性力、垂直振动加速度和横向振动加速度等指标，能明显较固定式辙叉减小，从而在改善旅行舒适度、延长辙叉和机车车辆走行部分零件的使用寿命以及在减缓这个部位轨道残余变形的激烈程度等方面，具有显著的优越性。当前各国在改建或新建高速、重载线路的正线上有大力推广这种辙叉结构的趋势。

（7）在道岔范围内设置与区间轨道相同的轨底坡，应用就地焊接的办法消灭轨缝（高锰钢辙叉前后及绝缘接头除外），对防止接头病害、改善轮轨相互作用条件、延长钢轨使用寿命和减小养护维修工作量是十分有效的。在高速、重载铁路上须采用经防腐处理的硬树种木岔枕，并配合使用带弹性垫层的分开式钢轨扣件。中、英、苏、联邦德国等国家铁路正试验在道岔范围内使用预应力混凝土岔枕，日本正在试验用板式基础，旨在获得与区间轨道基础相近的弹性，并节约木材及延长使用寿命。