第五章 道岔道岔是线路和线路间连接与交叉设备的总称，它是铁路轨道的重要组成部分。道岔的作用是使机车车辆由一条线路安全地转入到另一条线路或越过与其交叉的另一条线路，以满足铁路运输中的各种作业需要。根据其用途和构造形式的不同，道岔基本上可分为连接设备、交叉设备和连接与交叉设备三类。铁路上常用的线路连接设备有各种类型的单式道岔和复式道岔；交叉设备有直角固定交叉和菱形交叉；组合设备有交分道岔和渡线等。道岔具体的分类方法如图 5-1 所示。图 5-1 道岔分类1.普通单开道岔普通单开道岔是将一条铁路线分为两条，其中主线为直线，侧线为向主线的左侧或右侧分开的道岔，如图 5-2 所示。2.对称双开道岔对称双开道岔是将主线向左、右两侧对称分开的道岔，如图 5-3 所示。图 5-2 普通单开道岔图 5-3 对称双开道岔3.对称三开道岔对称三开道岔是将一条线分开为三条线，其中主线为直线，侧线为向左、右两侧对称分开的道岔，如图 5-4 所示。4.菱形交叉两直线在平面上斜交成菱形（交角小于 90）的交叉，如图 5-5 所示。菱形交叉有固定心轨交叉与活动心轨交叉之分。5.复式交分道岔两直线在平面斜交成菱形交叉的基础上，增设两组双转辙器和两条方向不同的侧线，使机车车辆既可顺交叉轨道直向运行，也可沿曲线转入侧线运行的道岔，如图 5-6 所示。6.单渡线由两组相同号数的单开道岔和一段连接轨道组成，是使列车由一线串入另一线运行的设备，如图 5-7 所示。图 5-4 对称三开道岔图 5-5 固定心轨菱形交叉图 5-6 复试交分道岔7.交叉渡线由四组相同号数的单开道岔和一组菱形交叉构成，是两组方向相反的单渡线重叠在一起的设备，供两条铁路线上的列车双向串线之用，如图 5-8 所示。图 5-7 单渡线图 5-8 交叉渡线第一节 普通单开道岔的构造普通单开道岔简称单开道岔，是目前铁路上最常见、最简单的线路连接设备，约占道岔总数的 90以上。所以，了解和掌握这种道岔的基本特征，对道岔的铺设、养护等方面具有重要的指导意义。单开道岔只有一个分岔方向，它的主线为直线，侧线由主线向左侧或右侧岔出。面对尖轨尖端，单开道岔在主线左侧出岔的称为左开道岔；在主线右侧出岔的称为右开道岔。单开道岔由转辙器、辙叉及护轨、连接部分以及岔枕等组成，如图 5-9 所示。图 5-9 普通单开道岔组成一、转辙器转辙器的作用是引导机车车辆沿直线方向行驶或沿侧线方向行驶。转辙器由两根基本轨、两根尖轨、各种连接零件和转辙机构所组成，如图 5-10 所示，它通过把尖轨扳动到不同的位置，使机车车辆进入道岔的不同方向。图 5-10 转辙器组成1基本轨；2尖轨；3跟端结构；4辙前垫板；5滑床板；6辙后垫板；7拉杆；8连接杆；9顶铁；10轨撑1.基本轨两根基本轨分别位于两尖轨的外侧，与道岔前的钢轨相连。基本轨的主股为直线，侧股按转辙器各部分的轨距弯折成适当的折线。基本轨一般用 12.5m或 25m 的标准轨制成，并在尖轨尖端前后相应的范围内进行淬火，以提高耐磨强度。在基本轨的轨腰上钻有若干个供安装水平螺栓的孔眼。基本轨除承受车轮的垂直压力外，还与尖轨共同承受车轮的横向水平力，并保持尖轨位置的稳定。2.尖轨尖轨是转辙器中的可动部分，机车车辆进出道岔靠它引导。一般尖轨采用与基本轨同型的标准钢轨或特种断面钢轨刨制而成。两尖轨通过连接杆与转辙机构相连，在操纵转辙机构时，其中一根尖轨向基本轨靠拢，另一根尖轨与相邻的基本轨离开适当距离，以使车轮轮缘通过。尖轨位置的转换，改变了道岔的开通方向，即可实现机车车辆转线的目的。尖轨按平面形状分为如图 5-11 所示的直线尖轨和如图 5-12 所示的曲线尖轨两种。直线尖轨工作边所成的夹角 称为转辙角，也是尖轨的冲击角。显然，冲击角愈大，车轮撞击尖轨的水平力和动能损失也愈大，不但增加了列车进入侧线时的摇晃，而且也限制了列车侧向通过道岔的速度。图 5-11 直线尖轨图 5-12 曲线尖轨由于直线尖轨制造加工简单，更换使用方便，左右开道岔皆可互换使用，尖轨尖端刨削部分短，横向刚度大，尖轨摆渡与跟端轮缘槽小，故目前大部分道岔多采用直线尖轨。但直线尖轨的道岔长，转折角大，尖端易磨耗。如需减小尖轨的冲击角，提高列车的侧向通过速度以及缩短道岔长度时，则宜采用曲线尖轨。曲线尖轨的曲线形状多为圆曲线，与基本轨贴靠的连接形式有切线式、半切线式及割线式三种。曲线尖轨的尖端刨削长度较长，所以，无论采用何种形式的曲线尖轨，为便于制造和保证尖端的强度，都应将尖轨尖端钝化（将尖端部分适当取直） ，以延长其使用寿命。在曲线尖轨转辙器中，只有通过侧线的尖轨为曲线尖轨，而通过直线的尖轨仍需采用直线尖轨，不能互换使用，在铺设更换曲线尖轨的道岔时应特别注意。为使转辙器正确引导列车的行驶方向，尖轨尖端必须和基本轨紧密贴靠。当采用标准轨刨制尖轨时，为保持基本轨断面的完整，将头部经过刨切的尖轨置于较基本轨高出 6mm 的滑床板上，并将底部刨去一部分，使其叠盖在基本轨轨底之上，如图 5-13 所示。为提高尖轨刨切后的侧向刚度，应在其轨底刨切范围内，用两块铆接在轨腰两侧的补强板加固。为保证尖轨具有承受车轮压力的足够强度，规定尖轨顶宽 50mm 以上部分才能完全受力，而尖轨顶宽 20mm 以下部分完全由基本轨受力，为此需将尖轨顶面进行刨切，如图 5-14 所示。尖轨顶宽 20mm50mm 部分为车轮荷载的过渡段，尖轨的尖端应比基本轨顶面低 23mm，使车轮轮缘不会撞击尖轨尖端。图 5-13 尖轨尖端处结构图 5-14 尖轨纵断面用标准钢轨刨切成的尖轨，取材容易，加工方便，但尖轨横向刚度较差，因此，在一些列车运行速度高、机车轴重大的线路上使用了特种断面钢轨制成的尖轨，如图 5-15 所示，这种尖轨需专门轧制，断面粗壮，采用全长淬火工艺，强度大、耐磨、稳定性好。3.尖轨跟端尖轨与导曲线钢轨连接的一端称尖轨跟端。尖轨跟端结构是转辙器中的一个重要连接点，必须保证尖轨能根据不同的转辙要求，由一个位置扳动至另一个位置时在平面上左右摆动灵活，还要保证与基本轨的连接牢固可靠，在列车通过时稳定而无变位和跳动，并且构造简单、维修方便。目前，我国的单开道岔上主要采用夹板间隔铁式尖轨跟端结构，如图 5-16 所示。图 5-15 特种断面尖轨图 5-16 夹板间隔铁式跟端结构1基本轨；2尖轨；3间隔铁；4夹板；5套管；6轨撑夹板间隔铁式跟端结构由夹板、间隔铁、辙跟内轨撑、辙跟外轨撑、螺栓及套管等组成。间隔铁的作用是保持尖轨跟端处与基本轨有固定的间隔宽度，保证车轮的正常通过。在第一根连接螺栓上装有套管，套管的一端顶靠夹板，另一端顶靠间隔铁，由于尖轨螺栓孔直径大于套管外径，所以拧紧螺母后，尖轨能绕其跟部摆动。辙跟内轨撑和外轨撑的作用是固定跟端结构的位置，并防止尖轨和基本轨的爬行。此外，在列车高速通过的道岔上，为了加强尖轨跟端结构，可配合特种断面尖轨采用弹性可弯式跟端结构，如图 5-17 所示。弹性可弯式跟端结构是将弹性可弯尖轨在距跟端 1m2m 范围内，将轨底两侧边削去一部分，使此处与轨头同宽，形成柔性部位，弹性尖轨也就具有了能从一个位置扳动到另一个位置的足够弹性。图 5-17 弹性可弯式跟端结构4.连接零件转辙器连接零件主要包括：滑床板、轨撑、顶铁、连接杆、转辙拉杆、辙前垫板、辙后垫板、平垫板等。滑床板铺设在整个尖轨长度范围内的岔枕面上，用以承托尖轨和基本轨并供尖轨滑动。滑床台应经常保持清洁光滑，以保持尖轨滑动灵活；滑床台还具有阻止基本轨向内侧移动的作用。轨撑安装在基本轨外侧的岔枕上，撑住轨腰，以防止基本轨横移及向外翻转。顶铁也称轨距卡，安装在尖轨外侧腰部。当尖轨与基本轨贴靠时，顶铁顶端恰好与基本轨轨腰接触，以保持尖轨部分的轨距正确，并将车轮作用于尖轨的横向推力传递给基本轨及轨撑。连接杆的作用是将两根尖轨连接成一个框架式整体，使其能同时左右摆动，同时保持两尖轨在平面上的相对位置。连接杆多用扁钢制成，通过接头铁与尖轨相连接，以实现两根尖轨的共同摆动。连接杆的安装根数与尖轨长度有关，普通道岔一般装设 23 根，在大号道岔上，由于尖轨较长，连接杆的根数还需相应增多。安装在尖轨最前面且与转辙机构相连的一根连接杆，称为转辙拉杆，用以拉动尖轨左右贴靠基本轨。由于所受推力较大，故需用方钢制造。辙前垫板铺设在尖轨尖端前面的一段基本轨下面，与轨撑共同配合起着防止基本轨向外横向移动的作用。此外，在导曲线部分也铺设有这种垫板。为了使尖轨高出基本轨 6mm 的轨面高差逐渐顺坡降低下来，并保持尖轨跟后导曲线支距的准确，在尖轨跟后一段长度内应铺设辙后垫板。这种垫板的特点是在跟端接头后连续三块垫板的板面上，分别焊有高度4.5mm、3.0mm、1.5mm 的凸台，由第四块开始即为使邻近两股钢轨保持同一水平的长垫板，直至两股钢轨间的宽度能个别铺设平垫板为止，辙后垫板有左、右开和上、下股之别，铺设更换道岔时应特别注意。平垫板是铺设在转辙器最前面的两块垫板，其平面形状与普通木枕垫板相同，但没有轨底坡，故称平垫板。此外，在道岔的连接部分以及直、侧线的钢轨末端也铺设这种垫板。5.转辙机构转辙机构俗称扳道器，它的作用是扳动尖轨到不同的位置上，使道岔准确地向直线或侧线开通。常用的转辙机构有手动式和电动式两类，按操纵方式则有集中式与非集中式之分。手扳动的有带柄道岔表示器和弹簧扳道器，多用于非集中操纵的道岔上；电动转辙机构又分电动转辙机和电控转辙机，前者是用电动机作为推动尖轨摆动的动力，后者则用压缩空气作为推动尖轨摆动的动力，而用电控制压缩机的动作。无论使用何种类型的转辙机构，在任何条件下转辙机构都必须具备三个功能：能扳动尖轨到不同的位置上；能锁闭道岔使尖轨密贴基本轨；能显示道岔的开通方向（定位或反位） 。二、辙叉及护轨辙叉及护轨设在道岔侧线钢轨与道岔主线钢轨的相交处，其作用是保证车轮安全通过两股轨线的相互交叉处。辙叉及护轨包括辙叉、护轨、主轨（安装护轨的基本轨）及其他连接零件。辙叉与护轨组成一个整体，共同配合发挥作用，如图 5-18 所示。1.辙叉构造参见图 5-18 所示，辙叉是由翼轨和心轨（叉心）组成的。翼轨的始端称辙叉趾端，叉心的末端称为辙叉跟端；叉心两侧作用边延长线的交点称为辙叉理论尖端，但由于制造等原因，实际上的叉心尖端往往存在有 6mm10mm 的宽度，此处称为叉心实际尖端；叉心两侧作用边之间的夹角 称为辙叉角（道岔角） 。图 5-18 辙叉及护轨组成1翼轨；2心轨（叉心）；3理论尖端；4实际尖端；5辙叉角；6咽喉；7有害空间；8辙叉趾端；9辙叉跟端；10护轨；11主轨；12护轨垫板辙叉趾端处两个工作边之间的宽度称为前开口；辙叉跟端两个工作边之间的宽度称为后开口；两根翼轨工作边之间相距最窄处称为辙叉咽喉；由咽喉至实际尖端的距离，因轨线中断，车轮在此处对钢轨产生剧烈冲击，此空间称为道岔的有害空间；由辙叉理论尖端至趾端的距离称为辙叉趾长 n；由辙叉理论尖端至跟端的距离称为辙叉跟长 m；由趾端至跟端沿一股轨道线量取的长度称为辙叉全长，如图 5-19 所示。2.辙叉号数辙叉号数是表示辙叉角大小的一种方法，因为辙叉角是以度、分、秒表示的，运用不方便，故在实际工作中都以辙叉号数 N 表示。我国铁路规定以辙叉角的余切表示辙叉号数，辙叉号数 N 与辙叉角 的关系如下：（1） 直线辙叉如图 5-19 所示。BCAcNtan式中 N辙叉号数；辙叉角；BC叉心工作边任一点 B 至另一工作边的处置距离；AC由叉心理论尖端至垂足 C 的距离。（2）曲线辙叉如图 5-20 所示。BDcNtan式中 D曲边跟端 C 点的切线与直边工作边的交点；BC跟端 C 至直边工作边的垂直距离。我国标准轨距铁路单开道岔的辙叉号数定有 6、7、9、12、18、24 六个型号，辙叉号数与辙叉角间的对应关系如表 5-