第五章鐵路道岔

本章主要內容：

道岔的類型單開道岔的構造單開道岔的幾何尺寸單開道岔的總布置圖1第一節道岔類型

道岔是一種使機車車輛從一股道轉入另一股道的線路連接設備，通常在車站、編組站大量鋪設。2由于道岔具有數量多、構造復雜、使用壽命短、限制列車速度、行車安全性低、養護維修投入大等特點，與曲線、接頭并稱為軌道的三大薄弱環節。它的基本形式有三種：即線路的連接、交叉、連接與交叉的組合。常用的線路連接有各種類型的單式道岔和復式道岔；交叉有直交叉和菱形交叉；連接與交叉的組合有交分道岔和交叉渡線等。3

道岔的分類及功用：

1、線路的連接設備引導鐵路機車車輛由一條線路進入另一條線路。

2、線路的交叉設備引導機車車輛由一條線路跨越另一條線路。

線路連接道岔圖線路交叉道岔圖4

3、連接與交叉設備

既可以引導鐵路機車車輛由一條線路進入另一條線路，也能夠引導機車車輛由一條線路跨越另一條線路。

線路連接、交叉道岔圖567單開道岔布置圖8雙開道岔為Y形，即與道岔相銜接的兩股道向兩側分岔。

三開道岔如同Ψ形，同時銜接三股道，由兩組轉轍機械操縱兩套尖軌。

復式交分道岔像X形，實際上相當于四組單開道岔和一副菱形交叉的組合。9除此而外，還有一種交叉設備，通常使用的叫做菱形交叉。它由兩組銳角轍叉和兩組鈍角轍叉組成，但沒有轉轍器，所以股道之間不能轉線。10復式交分道岔相當于兩組對向鋪設的單開道岔，實現不平行股道的交叉，但具有道岔長度短，開通進路多及兩個主要行車方向均為直線等優點，因而能節約用地，提高調車能力并改善列車運行條件。1112如果將復式交分道岔的X形的上面兩點和下面兩點分別連接起來，就是交叉渡線。它不僅能開通較多的方向，而且占地不多，所以經常在雙線車站采用。13上圖：交叉渡線下圖：交叉渡線及復式交分道岔1415第二節單開道岔構造單開道岔由轉轍器、轍叉及護軌、連接部分和岔枕組成。單開道岔以它的鋼軌每米質量及道岔號數區分類型。目前我國的鋼軌有75kg/m、60kg/m、50kg/m、和43kg/m等類型，標準道岔號數(用轍叉號數來表示)有6、7、9、12、18、24號等，并以9號及12號最為常用。在側線通過高速列車的地段，則需鋪設18號、24號等大號碼道岔。1660kg/m12#可動心軌單開道岔

60kg/m9#提速道岔60kg/m18#高速道岔60kg/m30#高速道岔60kg/m38#高速道岔60kg/m12#同側曲線道岔17

目前我國鐵路干線上大量使用著60kg/m鋼軌固定型轍叉的12號單開道岔。為適應既有線提速改造的要求，我國自行設計、制造的新型60kg/m鋼軌12號提速道岔已基本達到了國際先進水平，是我國高速道岔的雛形。18一、轉轍器轉轍器包括基本軌、尖軌和轉轍機械。當機車車輛要從A股道轉入B股道時，操縱轉轍機械使尖軌移動位置，尖軌1密貼基本軌1，尖軌2脫離基本軌2，這樣就開通了B股道，關閉了A股道，機車車輛進入連接部分沿著導曲線軌過渡到轍叉和護軌單元。這個單元包括固定轍叉心、翼軌及護軌，作用是保護車輪安全通過兩股軌線的交叉之處。192021

(一)基本軌

基本軌是用一根12.5m或25m標準斷面的普通鋼軌制成，主股為直線，側股按轉轍器各部分的軌距在工廠事先彎折成規定的折線或采用曲線型。通常，道岔中不設軌底坡，為改善鋼軌的受力條件，提速道岔中基本軌設有1:40軌底坡。基本軌除承受車輪的垂直壓力外，還與尖軌共同承受車輪的橫向水平力。為防止基本軌的橫向移動，可在其外側設置軌撐。為了增加鋼軌表面硬度，提高耐磨性并保持與尖軌良好的密貼狀態，基本軌頭頂面一般還進行淬火處理。2223

(二)尖軌尖軌是轉轍器中的重要部件，依靠尖軌的扳動，將列車引入正線或側線方向。尖軌在平面上可分為直線型和曲線型。我國鐵路的大部分12號及12號以下的道岔，均采用直線型尖軌。直線型尖軌制造簡單，便于更換，尖軌前端的刨切較少，橫向剛度大，尖軌的擺度和跟端輪緣槽較小，可用于左開或右開，但這種尖軌的轉轍角較大，列車對尖軌的沖擊力大，尖軌尖端易于磨耗和損傷。我國新設計的12、18號道岔直向尖軌為直線型，側向尖軌為曲線型。這種尖軌沖擊角較小，導曲線半徑大，列車進出側線比較平穩，有利于機車車輛的高速通過。24尖軌可用普通斷面鋼軌或特種斷面鋼軌制成。用普通斷面鋼軌制成的尖軌，一般在尖軌前端加補強板以增加其橫向剛度。用特種斷面鋼軌制成的尖軌，其斷面粗壯、整體性強、剛度大，穩定性比普通斷面鋼軌好。25我國已廣泛推廣使用矮型特種斷面鋼軌(簡稱AT軌)，取消了普通鋼軌尖軌6mm抬高量，減小了列車過岔時的垂直不平順，有利于提高過岔速度，同時可采用高滑床臺扣住基本軌軌底，增加基本軌的穩定性和道岔整體性。尖軌與基本軌的貼靠方式通常有兩種，即貼尖式與藏尖式。當采用普通鋼軌刨切時，為避免對基本軌和尖軌刨切過多，一般將頭部經過刨切的尖軌置于較基本軌高出6mm的滑床板上，使尖軌疊蓋在基本軌的軌底，形成貼尖式尖軌。26當采用矮型特種斷面鋼軌加工尖軌時，一般在軌頭下腭軌距線以下作1:3的斜切，使尖軌尖端藏于基本軌的軌距線之下，形成藏尖式結構。圖7－4貼尖式尖軌圖7－5藏尖式尖軌2728尖軌與導曲線鋼軌連接的一端稱尖軌跟端。尖軌的跟部結構必須保證尖軌能根據不同的轉轍要求在平面上左右擺動，又要堅固穩定，制造簡單，維修方便。我國的道岔主要采用間隔鐵魚尾板式和彈性可彎式跟端結構。間隔鐵魚尾板式跟端結構29

(三)轉轍器上的零、配件

1．滑床板在整個尖軌長度范圍內的岔枕面上，有承托尖軌和基本軌的滑床板。滑床板有分開式和不分開式兩類。不分開式用道釘將軌撐、滑床板直接與岔枕聯結；分開式是軌撐由垂直螺栓先與滑床板聯結，再用道釘或螺紋道釘將墊板與岔枕聯結。尖軌放置于滑床板上，與滑床板間無扣件聯結。30

2．軌撐軌撐可以防止基本軌傾覆、扭轉和縱橫向移動，安裝在基本軌的外側。它用螺栓與基本軌相連，并用兩個螺栓與滑床板連結。軌撐有雙墻式和單墻式之分。提速道岔中由于扣件扣壓力足夠大，未設軌撐。31

3．頂鐵尖軌刨切部位緊貼基本軌，而在其它部位則依靠安裝在尖軌外側腹部的頂鐵，將尖軌承受的橫向水平力傳遞給基本軌，以防止尖軌受力時彎曲，并保持尖軌與基本軌的正確位置。32

4．各種特殊形式的墊板如鋪設在尖軌之前的轍前墊板和之后的轍后墊板；鋪設在尖軌尖端和尖軌根端的通長墊板；為保持導曲線的正確位置而設置的支距墊板等。33

5．道岔拉桿和連接桿道岔拉桿連接兩根尖軌，并與轉轍設備相連，以實現尖軌的擺動，故又稱為轉撤桿。連接桿為連接兩根尖軌的桿件，其作用是加強尖軌間的聯系，提高尖軌的穩定性。34

6．轉轍機械最常用的道岔轉換設備的種類有機械式和電動式。若按操縱方式分類，則有集中式和非集中式兩類。機械式轉換設備可為集中式或非集中式，電動式轉換設備則為集中式。道岔轉換設備必須具備轉換(改變道岔開向)、鎖閉(鎖閉道岔，在轉撤桿中心處尖軌與基本軌之間不允許有4mm以上的間隙)和顯示(顯示道岔的正位或反位)等三種功能。35二、轍叉及護軌轍叉是使車輪由一股鋼軌越過另一股鋼軌的設備。轍叉由叉心、翼軌和聯結零件組成。按平面型式分，轍叉有直線轍叉和曲線轍叉兩類；按構造類型分，有固定轍叉和活動轍叉兩類。單開道岔上，以直線式固定轍叉最為常用。363738固定轍叉活動轍叉39轍叉與護軌部分

轍叉與護軌部分由主軌、護軌、翼軌、岔心四個部件構成。其中，翼軌和岔心是轍叉的主要構成部分。（見右圖）圖1-38轍叉與護軌部分組成示意圖轍叉構造及基本術語（動畫）40

道岔號數：比如9號道岔、12號道岔、18號道岔等等。這個代號可不是隨便排列的，它實際上代表了轍叉角（α）的余切值，也就是轍叉心部分直角三角形兩條直角邊FE和AE的比值，即N=ctgα=FE/AE，N就是道岔號。41顯而易見，轍叉角α越小，N值就越大，導曲線半徑也越大，列車側線通過道岔時就越平穩，允許過岔速度也就越高。所以采用大號道岔對于列車運行是有利的。不過，事物總有它的兩面性，道岔號數越大，道岔越長，造價自然就高，占地也要多得多。因此，采用什么號數的道岔要因地制宜，因線而異，不可一概而論。42有害空間翼軌與轍叉間形成必要的輪緣槽，引導車輪行駛。翼軌作用邊開始彎折處稱為轍叉咽喉，是兩翼軌作用邊之間的距離最窄處。從轍叉咽喉至心軌實際尖端之間，有一段軌線中斷的空隙，稱為道岔的“有害空間”。43

解決道岔有害空間的根本之道，當然是消滅有害空間。既然普通道岔做不到，就必須研制特殊道岔——活動心軌道岔。44活動心軌最主要的特點是轍叉心軌可以板動。當我們要開通某一方向股道時，活動心軌的轍叉心軌就與開通方向一致的翼軌密貼，與另一翼軌分開，這樣一來，普通道岔的有害空間就不存在了。實踐證明，消滅了道岔有害空間，行車更加平穩，過岔速度限制較小，

因而特別適合運量大，需要開行高速列車的線路使用。45活動心軌尖端46護軌設于固定轍叉的兩側，用于引導車輪輪緣，使之進入適當的輪緣槽，防止與叉心碰撞。目前我國道岔的護軌類型主要有鋼軌間隔鐵型、H型和槽型三種。護軌的防護范圍，應包括轍叉咽喉至叉心頂寬50mm的一段長度，并要求有適當的余裕。47

轍叉護軌由中間平直段、兩端緩沖段和開口段組成，如圖所示。護軌平直段是實際起著防護作用的部分，緩沖段及開口段起著將車輪平順地引入護軌平直段的作用。緩沖段的沖擊角應與列車允許的通過速度相配合。護軌48四、岔枕在我國鐵路上，岔枕以使用木枕為主，近年來還設計和試鋪了混凝土岔枕及鋼岔枕。木岔枕斷面和普通木枕基本相同，長度分為12級，其中最短的為2.60m，最長的為4.80m，級差為0.20m，采用螺紋道釘與墊板聯結。鋼筋混凝土岔枕最長者為4.90m，級差為0.10m。混凝土岔枕與Ⅲ型混凝土枕具有相當的有效支承面積，采用無擋肩形式，岔枕頂面平直，岔枕中還預埋有塑料套管，依靠扣件摩擦及旋入套管中的道釘承受橫向荷載，按7mm配筋。49砼岔枕木岔枕50

為了不讓轉換設備占用枕木空間，適應大型養路機械設備的需要，提速道岔中還設計并采用了鋼岔枕。鋼岔枕內腔應滿足電務轉換設備的安裝要求，同時考慮允許尖軌或心軌±15mm的伸縮量。鋼岔枕外寬要控制，以保證與相鄰岔枕間形成足夠的搗固空間。鋼岔枕自身還應有足夠的剛度，在輪載作用下盡可能減小撓度，保證為上部構件及轉換設備提供良好的支承條件。鋼岔枕與墊板、外鎖閉設備間設有絕緣部件。鋼岔枕底部焊有不規則條塊，增大與道床間的摩擦系數。51

為使道岔的軌下基礎具有均勻的剛性，岔枕的間距應盡可能保持一致。轉轍器和轍叉范圍內的岔枕間距，通常采用(1～0.9)倍區間線路的枕木間距。設置轉轍桿的一孔，其間距應適當增大。道岔鋼軌接頭處的岔枕間距應與區間線路同類型鋼軌接頭處軌枕間距保持一致，并使軌縫位于間距的中心。鋪設在單開道岔轉轍器及連接部分的岔枕，均應與道岔的直股方向垂直。轍叉部分的岔枕，應與轍叉角的角平分線垂直，從轍叉趾前第二根岔枕開始，逐漸由垂直角平分線方向轉到垂直于直股的方向。52

七個組成部件：轉轍器部分的基本軌、尖軌；轍叉及護軌部分的翼軌、護軌、岔心；連接部分的直軌、導曲線軌。圖

單開道岔結構與名稱圖5354

第三節單開道岔的幾何尺寸一、原則確定的原則是讓車輪順利、安全的通過道岔的各個部位。55二、確定的主要內容

1、道岔各部分軌距

2、轉轍器幾何尺寸

3、導曲線幾何尺寸

4、轍叉及護軌幾何尺寸56

1、道岔各部分軌距道岔設計中考慮列車轉向需要在曲線上完成，軌距應根據曲線半徑、運行速度及機車車輛的通過條件等因素來決定。單開道岔中，需要考慮的加寬部位有：基本軌前接頭處軌距S1、尖軌尖端軌距S0、尖軌根端直股及側股軌距Sh、導曲線中部軌距Sc、導曲線中點軌距S。

道岔各部分的軌距、按機車車輛以正常強制內接條件再加一定的余量來設計。57

2、轉轍器幾何尺寸道岔轉轍器上需要確定的幾何尺寸主要有最小輪緣槽tmin和尖軌動程d0。

2.1最小輪緣槽tmin當使用曲線尖軌直向過岔時，應保證在最不利條件下，即具有最小寬度的輪對一側車輪輪緣緊貼直股尖軌時，另一側車輪輪緣能順利通過而不沖擊尖軌的非工作邊，如下圖所示。此時，曲線尖軌在其最突出處的輪緣槽，較其它任何一點的輪緣槽為小，稱曲線尖軌的最小輪緣槽。58要求：式中為曲尖軌突出處直向線路軌距的最大值，計算時還應考慮軌道的彈性擴張和軌道公差。以提速道岔為例，采用車輛輪，代入具體值，求得：

tmin≥1435+3-(1350+22-2)=68mm59對于直線尖軌來說，發生在尖軌跟端。尖軌跟端輪緣槽t0應不小于74mm。這時跟端支距，如圖所示。b為尖軌跟端鋼軌頭部的寬度。取b＝70mm，代入有關數據，可得yg＝144mm。60

2.2尖軌動程d0

尖軌動程為尖軌尖端非作用邊與基本軌作用邊之間的拉開距離，規定在距尖軌尖端380mm的第一根連接桿中心處量取。尖軌動程應保證尖軌扳開后，具有最小寬度的輪對對尖軌非作用邊不產生側向擠壓。曲線尖軌的動程由tmin、曲線尖軌最突出處的鋼軌頂寬、曲線半徑R等因素確定。對直線尖軌要求尖軌尖端開口不小于()。由于目前各種轉轍機的動程業已定型，故尖軌的動程應與轉轍機的動程配合。目前大多數轉轍機的標準動程為152mm，因此《鐵路線路修理規則》規定：尖軌在第一連桿處的最小動程，直尖軌為142mm，曲尖軌為152mm。61

3、導曲線幾何尺寸道岔導曲線部分需要確定的幾何尺寸，主要是導曲線上各點以基本軌作用邊為橫坐標軸的垂直距離，也稱導曲線支距。它對正確設置導曲線并經常保持其圓順度起著十分重要的作用。計算導曲線支距的方法有多種，以曲線尖軌、圓曲線型導曲線為例，進行計算。取直股基本軌上正對尖軌跟端的0點為坐標原點，如下圖所示。62導曲線支距計算示意圖這時，導曲線始點的橫坐標x0和支距y0分別為：在導曲線的終點，其橫坐標xn和支距yn則分別為6465混凝土岔枕60kg/m鋼軌9號（V直≤120km/h）單開道岔支距尺寸及量取的位置2000200020002000159240554370188010811192長度單位（mm）道岔圖號：研線8802C66混凝土岔枕60kg/m鋼軌9號（V直≤120km/h）單開道岔關鍵部位軌距尺寸標準14351437道岔前端基本軌接頭處軌距同75型道岔一樣，軌距仍為1435mm。尖軌尖端處軌距有2mm加寬，即軌距為1437mm，在尖軌尖前50mm處量取。45471441距尖軌尖端4547mm處曲股軌距有6mm加寬，即軌距為1441mm。直股軌距不變，仍為1435mm.7407距尖軌尖端7407mm處（即豎切點后2.5m)曲股軌距有15mm加寬，即軌距為1450mm,從該點往后至導曲線終點前4m，曲股均有15mm加寬。直股軌距不變，仍為1435mm.1450距轍叉心理論尖端向轉轍部分2199mm處為導曲線的終點，距導曲線終點向轉轍部分4000mm處為導曲線加寬遞減的始點，此處曲股軌距為1450mm，直股軌距為1435mm.2199400061991450轍叉部分軌距均為1435mm，無加寬。道岔圖號：研線8802C67

4、轍叉及護軌幾何尺寸道岔轍叉及護軌部分需要確定的幾何形位主要是轍叉咽喉輪緣槽t1、查照間隔D1及D2、護軌輪緣槽tg、翼軌輪練槽tw和轍又有害空間lh。4.1轍叉咽喉輪緣槽t1

轍叉咽喉輪緣槽確定的原則是保證具有最小寬度的輪對一側車輪輪緣緊貼基本軌時，另一側車輪輪緣不撞擊轍叉的翼軌如下圖所示。這時最不利的組合為：68考慮到道岔軌距允許的最大誤差為3mm，輪對車軸彎曲后，內側距減小2mm，取車輛輪為計算標準，則：

tmin≥1435+3-(1350+22-2)=68mm不宜規定過寬，否則將不必要地增大有害空間。694.2查照間隔D1及D2

護軌作用邊至心軌作用邊的查照間隔D1確定的原則是具有最大寬度的輪對通過轍叉時，一側輪緣受護軌的引導，而另一側輪緣不沖擊叉心或滾入另一線。這時最不利的組合為：

考慮到車軸彎曲使輪背內側距增大2mm，代入具體值，取（T+d）較車輛輪更大的機車輪為計算標準，求得

D1≥(1356+2)+33＝1391mm70護軌作用邊至翼軌作用邊的查照間隔D2確定的原則是具有最小寬度的輪對直向通過時不被卡住，必須有：代入具體值，取T較機車輪更小的車輛輪為計算標準，并考慮車輛軸上彎后輪對內側距的減小值2mm，則:D2<=(1350-2)＝1348mm4.3護軌中間平直段輪緣槽tg1護軌中間平直段輪緣槽tg1應確保D1不超出規定的容許范圍。式中，2mm為護軌側面磨耗限度。72為使車輪輪緣能順利進入護軌輪緣槽內，護軌平直段兩端應分別設置緩沖段及開口段。終端輪緣槽tg2應保證有和轍叉咽喉輪緣槽相同的通過條件，即tg2＝t1＝68mm。在緩沖段的外端，再各設開口段，開口段終端輪緣槽tg3應能保證線路軌距為最大允許值時，具有最小寬度的輪對能順利通過，而不撞擊護軌的終端開口.4.4轍叉翼軌平直段輪緣槽tw如上圖所示，轍叉翼軌平直段輪緣槽tw應保證兩查照間距不超出規定的容許范圍，計算公式為：74

4.5有害空間lh4.6可動心軌轍又及護軌可動心軌轍叉的主要幾何形位有轍叉咽喉輪緣槽、翼軌端部輪緣槽、心軌動程。可動心軌轍叉與固定式轍叉不同，其咽喉寬度不能用最小輪背距和最小輪緣厚度進行計算，而應根據轉轍機參數來決定。76第四節單開道岔的總布置圖道岔的設計一般分為兩種情況。第一種情況是給出鋼軌類型、側向容許通過速度、機車類型等條件進行道岔設計。這時必須按規定的容許離心加速度、加速度時變率及撞擊動能損失的容許值來確定所需要的道岔號數、導曲線半徑、各部分軌距，并進行整個道岔的設計。第二種情況是在生產實際中大量遇到的情況，已知鋼軌的類型和道岔號數、導曲線半徑、轉轍器類型、轍叉類型及長度，來計算道岔布置總圖。單開道岔總圖計算，包括以下幾項主要內容：道岔主要尺寸計算、配軌計算、導曲線支距的計算、各部分軌距的計算、岔枕布置、繪制道岔布置總圖、提出材料數量表。4.1曲線尖軌、直線轍叉單開道岔的計算曲線尖軌大多采用圓曲線型。半切線型尖軌如右圖所示。半切線型尖軌曲線的理論起點與基本軌相切，在尖軌頂寬為處(通常為20～40mm)開始，將曲線改為切線，為避免尖軌尖端過于薄弱，在頂寬3～5mm處再作一斜切。78794.2銳角轍叉主要幾何尺寸銳角轍叉的主要尺寸包括趾距、跟距及轍叉全長。趾距影響道岔連接部分及配軌的長度，跟距決定道岔后端接頭的位置，直接影響著道岔的全長。直線銳角轍叉的長度，應根據給定的鋼軌類型、轍叉角或轍叉號數進行