道岔设计.doc

第1章 绪论 1.1 国内外窄轨铁路的发展 世界铁路的标准轨距为1435mm，小于1435mm的称为窄轨距[1]。 日本由于国土是一狭长地带且地势陡峭,修建窄轨铁路可节省大量投资,故自1872年始建第一条铁路直至20世纪中叶均按窄轨(1067mm)标准修建铁路。20世纪50年代初期,日本经济进入战后复兴时期，1964年10月东海道新干线(东京—新大阪)正式开业。1970年由“日本国有铁道法”决定的重点工程山阳新干线(新大阪—博多),设计最高速度为250km/h,最小曲线半径4000m,于1975年全线开通运营。继东海道新干线和山阳新干线又陆续修建了东北(东京—盛冈)、上越(大宫—新泻)、长野(高崎—长野)等新干线。目前标准轨距的新干线总长约2000km[2]。 澳大利亚1980年有窄轨2683km。南非铁路是由英国留下来的窄轨系统，但是由于重视重载运输，重视以当代重载技术改造运量大的铁路，所以创造了窄轨铁路承运重载列车的世界水平[3]。 在我国窄轨距主要用于工矿企业铁路，目前除在云南省境内有1000mm轨距，只用于货运及短途客运外，河南周口郸城现有一条窄轨线路，每天有两趟客运列车往来郸城和许昌之间。另外开封电厂经新郑至登封间也有一条窄轨线路，不作客运，以运煤为主。窄轨铁路轨距规定为600、762、900mm三种[4,5]，广泛应用于工矿企业和长大地下工程施工中[6]。 1.2 道岔的现状及其发展中存在的问题 1.2.1 道岔的现状 道岔是轨道的连接设备，其功能同样是承受、传递由机车车辆运行引起的各种荷载及引导车轮在轨道上行驶。与普通轨道不同的是在道岔范围内由一股轨道分支成两股或多股，必须通过转辙器(或可动辙叉)可动部件的转换为机车车辆提供转线的可能。在轨线平面交叉点，设置构造较为复杂的辙叉以满足两向轮缘通过的要求。 道岔除构造本身的特殊性外，由此引起的轨线刚度急剧变化，具有量值远非区间轨道所能比拟的平剖面几何不平顺，轨下基础的非等弹性等，导致其与机车车辆相互作用的荷载及变形复杂，量值大，从而影响列车容许通过速度、部件和零件的使用寿命及养护维修工作量。因此，道岔与钢轨接头、小半径曲线始终是工务的三大薄弱环节。 建国以前，我国的道岔有相当数量的日、美、德等国的产品，直至50年代还从波兰、苏联进口以缓解供需矛盾。我国自行设计、制造道岔始于50年代中期。在当时的运输条件、对道岔这个薄弱环节的认识、技术水平及制造手段等因素影响下，结构标准及技术要求具有很大的局限性。随后虽然经历了旧有道岔小型技术改造、统一辙叉号数、制订及多次修订技术标准，但始终处于结构陈旧、仍然集中多种薄弱点而不能适应运输发展要求的被动状态。 为摆脱设备落后的困扰，一方面工务部门对标准道岔进行小改，旨在作力所能及的结构加强，同时强化养护维修，随时保持良好的轨下基础条件(加强捣固)和各部几何尺寸，防止爬行，另一方面研制开发新型道岔结构，为升级换代创造条件。从60年代起，大力开展研制工作，诸如:高锰钢整铸辙叉;50AT、6oAT钢轨及用以制作的尖轨和可动心轨，H型、槽形断面护轨结构，刚性可调式轨撑及钢轨扣件，50、60kg/m轨12号、18号可动心轨辙叉等。同时，对于道岔组成部件的制造工艺及设备，先后引进了高锰钢辙叉的真空造型工艺(V法及VRH法)及部分设备、机加工设备及工艺，尖轨加工设备及软件。研制开发了AT轨跟端成形加工工艺及设备，道岔钢轨件中频感应热处理工艺及设备等。 在可动部件转换技术方面，研制开发了双锁闭型电液及电动转换设备，试验外锁闭装置。 经过坚持不懈的努力，在各级领导的关怀、支持和组织下，依靠科技进步，在我国铁路道岔的结构发展、制造工艺及装备的完善、对养护的重视和措施、致力于使转换设备与新型道岔结构相适应等方面，取得了长足的进展，道岔这个薄弱环节有所加强。但离满足当前运输特别是其日益发展的要求相差甚远。 1.2.2 道岔存在的问题 尽管在加强道岔结构、完善制造工艺和手段及养护维修工作已取得巨大成就，但就当前的运输条件而言仍不能适应，更难满足其发展要求。与发达国家相比，差距是明显的。当前存在的主要问题有: 道岔结构方面：道岔主要部件如尖轨、基本轨、导轨及辙叉长度受制造场地、工艺、设备及运输条件等的限制，如60AT尖轨长11.3m，对于可弯式跟端结构过于勉强，很难确保与基本轨之间的最小轮缘槽达到设计要求的。转换时克服可弯部分弯曲弹性变形的阻力在转换阻力中所占比重较大， 制造方面：高锰钢辙叉的铸造缺陷难以避免，直接影响使用寿命。目前生产的高锰钢辙叉质量始终不稳定，因破损失效的产品在通过总重方面的离散度极大。影响的因素可能有:氧化法或返回法冶炼，钢水的净度，浇注温度及速度，一个钢水包的浇注顺序，浇冒口系统及冷铁设置，型砂及清砂方法多水韧处理升温、保温曲线