铁路轨道工程课程设计

轨道工程课程设计

直线尖轨直线辙叉 60kg钢轨12号单开道岔平面布置设计

班级： 姓名： 学号： 指导老师：

完成时间： 2016.10.22

第一部分 设计任务与要求 ................................................................................................................... 3 第二部分 设计资料 ............................................................................................................................... 3 第三部分 提交资料 ............................................................................................................................... 4 第四部分 设计计算 ............................................................................................................................... 4

一、确定转辙器的几何尺寸 ......................................................................................................... 4

1、计算尖轨长度 ................................................................................................................. 4 2、计算基本轨尖端前度 ............................................................................................. 4 3、计算基本轨后端长度 ..................................................................................................... 5 二、确定辙叉及护轨的几何尺寸 ................................................................................................. 5

1、确定趾距和跟距 ............................................................................................................. 5 2、计算护轨工作边延展长度 ............................................................................................. 5 3、计算翼轨工作边延展长度 ............................................................................................. 8 三、选择导曲线半径 ..................................................................................................................... 9

1、求算导曲线外轨半径R ................................................................................................. 9 2、用R反求K .................................................................................................................... 9 3、检算选用的导曲线半径能否满足动能损失要求： ................................................... 10 四、计算道岔主要几何尺寸 ....................................................................................................... 10

1、道岔理论全长： ........................................................................................................... 10 2、确定道岔实际全长： ................................................................................................... 10 3、确定道岔后长： ........................................................................................................... 10 4、确定道岔前长： ........................................................................................................... 10 五、配轨计算 ............................................................................................................................... 10 六、导曲线支距计算 ................................................................................................................... 11 七、配置岔枕 ............................................................................................................................... 12

1、轨枕伸出钢轨的长度 ................................................................................................... 12 2、确定岔枕的间距 ........................................................................................................... 12 3、岔枕长度 ...................................................................................................................... 14 八、绘制道岔总平面布置图 ....................................................................................................... 14 第五部分 参考文献 ........................................................................................................................... 14 第六部分 设计感想 ........................................................................................................................... 14

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第一部分 设计任务与要求

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

第二部分 设计资料

一、轨道条件

钢轨60kg/m，标准长度12.5m，区间线路轨枕根数：1760根/公里，道岔类型：钢筋混凝土Ⅱ。

二、道岔型式

（1）转辙器

直线尖轨，跟端支距y0144mm，跟端结构为间隔铁夹板连接，

l夹板=820mm

（2）辙叉及护轨

直线辙叉，N=12，辙叉角4o45'49''，辙叉趾距n2127mm，辙叉跟距m3800mm。

（3）导曲线

圆曲线形，不设超高。

三、物理参数：

动能损失允许值：00.65km2/h2 未被平衡的离心加速度容许值00.65m/s2

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未被平衡的离心加速度时变率容许值00.5m/s3

四、侧向过岔速度

侧向过岔速度要求：Vs45km/h

五、道岔中的轨缝值

尖轨跟端及辙叉趾端轨缝为6mm，其余为8mm。

第三部分 提交资料

1.计算说明书； 2.图纸；

3.如果计算说明书和图纸有电子版，需提交一份电子版。

第四部分 设计计算

一、确定转辙器的几何尺寸

1、计算尖轨长度

0arcsin0.6511'35.66'' 尖轨转折角arcsinVs45根据设计资料：跟端支距：y0144mm 则尖轨长度为：l0y01448037.46mm sinsin11'35.66''根据尖轨长度的取值原则，采用接近于计算长度的整数长度，所以取

l08050mm

144则对应的尖轨转折角arcsin11'29.9''

80502、计算基本轨尖端前度

mm 由设计资料可知q2

3、计算基本轨后端长度

整个基本轨取为一个标准轨长即L=12.5m，则：

q'Lql0cos12500268050cos11'29.9''1805.29mm

二、确定辙叉及护轨的几何尺寸

1、确定趾距和跟距

根据设计资料知辙叉角445'49'' 辙叉趾距n=2127mm

辙叉趾宽Pn2nsin辙叉跟距m=3800mm

辙叉跟宽Pm2msin222127sin445'49''176.79mm 22315.84mm

2、计算护轨工作边延展长度

护轨工作边延展长度示意图如图1所示。

图1护轨工作边延展长度示意

A）固定辙叉咽喉轮缘槽宽度

辙叉咽喉轮缘槽应保证具有最小宽度的轮对一侧车轮轮缘紧贴基本轨时，另一侧车轮轮缘不撞击辙叉的翼缘，如图1所示。其最不利组合需满足：

tminSmaxTdmin

其中道岔轨距允许的最大误差为3mm，轮对车轴弯曲导致内侧距减少2mm，取车辆轮计算，则：

t114353135022268mm

为了避免扩大有害空间，t1不宜过宽，取t1=68mm。

t3t168mm

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图2 固定辙叉咽喉轮缘槽

B）查照间隔D1及D2

护轨作用边至心轨作用边的查照间隔D1应使最大宽度的轮对通过辙叉时，其一侧轮缘受护轨的引导，而另一侧轮缘不冲击叉心或滚入另一线，如图2所示。其最不利组合需満足：

D1Tdmax

考虑到车轴弯曲致使轮背内侧距增大2mm的影响，取(T+d)较车辆轮更大的机车轮进行计算，求得：

D113562331391mm

图3 查照间隔

护轨作用边至翼轨作用边的查照间隔D2应使最小宽度的轮对直向通过辙叉时不被卡住，如图2所示。D2必须満足：

D2Tmin

取T较机车轮更小的车辆轮进行计算，并考虑到车轴弯曲致使轮背内侧距减小2mm的影响，求得：

D2135021348mm

C）护轨轮缘槽

如图2所示，护轨中间平直段轮缘槽tg1应保证D1不超出规定的容许范围，并由下式计算：

tg1SD12

式中，2mm为护轨侧面磨耗限度。

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取D1= 1391mm，则：

tg1SD1214351391242mm

为使车辆轮缘顺利进入护轨轮缘槽内，护轨平直段两端应分别设置缓冲段和开口段，如图3。缓冲段终端轮缘槽tg2应保证等同于咽喉轮缘槽的通过条件，即：tg2= t1=68mm。在缓冲段外端，再设开口段，开口段终端轮缘槽应保证线路轨距最大(即标准轨距加宽15mm，再考虑6mm的正误差，即Smax=1435+15+6=1456)的条件下，能顺利通过最小宽度的轮对，而不撞击护轨的终端开口。取(T+d)较机车轮更小的车辆轮进行计算，由此得：

tg3Smax(Td)min1455(1350222)86mm

现行采用tg390mm。 D）辙叉翼轨轮缘槽

根据图3可知，辙叉翼轨平直段轮缘槽tw应保证查照间隔不超出规定的容许范围，即

tw= t2D1D2

采用不同的D1、D2组合，得到tw=43~48mm，我国现行采用tw=46mm。从辙叉心轨尖端至心轨顶宽50mm处，tw均应保持此宽度。

辙叉翼轨轮缘槽也有过渡段和开口段，其终端轮缘槽宽度、缓冲段的冲角与护轨类似。

E）有害空间

辙叉有害空间长度lh采用下式计算：

t1b1 sina11≈＝cotN，所以上式中，b1为叉心实际尖端宽度。因为sinatana式可以近似表示为：

lh≈ (t1+b1)×N

lh取t1=68mm，b1=10mm，得到12号道岔对应的有害空间长度lh936mm 平直段两端C=(0~300)，取C=150mm 开口段长取X2100~150mm，取100mm 已知护轨冲击角w120'

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F) 护轨工作边延展长度

t3tg1t150lgX2X2X12C2(100~150)tansing68426850215021004145mmotan445'49''sin120'检算开口段末端处距接头的距离：

D1l2夹

DmX1X2c50tan50

tan445'49''380011171001501832.99mm410mm满足要求。

3、计算翼轨工作边延展长度

图4 翼轨工作边长度展延长度

arctant2t1/24668/2445'49''arctan(2tan)050'27.82''t1[2tg/2]682 已知w120''，则翼轨工作边长度延展长度：

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t1lwn2sin2t3t2t150150sinw2tancos2sin2268682127445'49''445'49''2sin2tan（050'27.82''） cos22506846445'49''sin1O1502sin20''23823.41mm检查翼轨跟端与辙叉跟端间距能否放下半个夹板，即

Dmt1502906823t4cosw3800602945cos120'1502(9068)2

2105mml夹212820410mm故满足条件。

三、选择导曲线半径

1、求算导曲线外轨半径R 由Knl夹2=2127+820/2=2537mm，取K=2537mm RSKsinygcoscos14352537sin445'49''144cos11'29.9''cos445'49''

327945mm因圆曲线半径须取为10m整数倍，故取R0320000mm

RR0S232000014352320717.5mm 2、用R反求K

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sin1435320717.5cos11'29.9''cos445'49''144sin445'49''2824mm2537mm又知一般要求K2~4m 所以K=2824mm满足要求。

3、检算选用的导曲线半径能否满足动能损失要求：

KSRcoscosyg2228Vs4520.10125km2/h200.65km2/h2 R032000021000Vs100045222 0.48828m/s0.65m/s0223.6R03.63200001000Vs100045333 0.33908m/s0.5m/s0333.6R0l3.632000018所以R0取320m时符合要求。

3四、计算道岔主要几何尺寸

1、道岔理论全长：

，后插直线根据尖轨长度l0，转辙角β，辙叉角α，导曲线外轨半径R0长度K的取值，可得：

Ltl0cosRsinsinKcos8050cos11'29.9''320717.5sin445'49''sin11'29.9''2824cos445'49''31760mm2、确定道岔实际全长：

LQqLtm26317603800838214mm

3、确定道岔后长： bS14358m3800210mm

445'49''222tan2tan224、确定道岔前长：

aLQb3821421017160mm

五、配轨计算

一组单开道岔，除转辙器、辙叉及护轨外，在其范围内一般有8根钢轨，

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应通过计算确定其配置长度及接头位置。

配轨时应遵循以下原则：

1）转辙器及辙叉的左右股钢轨基本长度，应尽可能一致，以简化基本轨备件的规格，并有利于左右开道岔的互换；

2）连接部分的钢轨不宜过短，小号码道岔钢轨长度一般不应小于4.5 m，大号码道岔不应小于6.25 m；

3）应保持接头相对，便于岔枕布置，并应考虑安装轨道电路绝缘接头的可能性；

4）充分利用整轨、标准缩短轨、整轨的整分数倍的短轨，做到少锯切，少废弃，选择钢轨利用率较高的方案。

l1l2LQlj338214125003825690mm

bl3l4R0Kn122218070320717.5445'49''11'29.9''28242127826218021607mm

l5l6Ltl0cosn122317608050cos11'29.9''2127826 215mmbl7l8ql0SntanRS0Km21lj21802680501445tan11'29.9''320717.5143535445'49''11'29.9''28243800281250018025610mm 取：

mm l113190mm，l212500l312500mm，l49107mm l512500mm，l690mm l713110mm，l812500mm

六、导曲线支距计算

以导曲线起点为坐标原点，以直线基本轨作用边为横坐标，自坐标原点

开始令导曲线上各支距测点的横向坐标Xi依次为2000mm整数倍。

可得相应的支距yi为：

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yiy0Rcoscosi R=320717.5

式中，i的值可以由下式计算

sinisinxi R终点处，xn=R（sin-sin）

xn=207.0mm

计算结果见下表1。

表1

Xi 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 207 复核：

sini 0.017888 0.024124 0.030360 0.036596 0.042832 0.049068 0.055304 0.0610 0.067776 0.074012 0.080248 0.083045 cosi 0.99984 0.99970 0.99953 0.99933 0.99908 0.99879 0.99847 0.99810 0.997701 0.997257 0.996775 0.9966 coscosi 0 0.00013102 0.00030097 0.00050986 0.00075771 0.00104456 0.00137044 0.00173539 0.00213944 0.00258266 0.00306508 0.00329423 yi 144.0000 186.0225 240.5270 307.5210 387.0122 479.0100 583.5251 700.5698 830.1579 972.3046 1127.0270 1200.5090 终点处支距为：SKsin=1435-2824×sin445'49''=1200.48，计算结果正确。

七、配置岔枕

1、轨枕伸出钢轨的长度

M25001435532.5mm 22、确定岔枕的间距

为使道岔的轨下基础具有均匀的刚性，道岔的间距应尽可能保持一致；转辙器和辙叉范围内的岔枕间距，通常采用0.90～0.95倍区间线路的岔枕间

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距；连接部分0.95~1.0区间值；岔枕间距不大于570mm，不小于0mm，且一般为5mm的整倍数，允许个别孔有零数。

设置转辙杆的一孔，其间距应当适当增大。道岔钢轨接头处的岔枕间距应与区间线路同类型钢轨接头处轨枕间距保持一致，并使轨缝位于间距的中心。

铺设在单开道岔转辙器及连接部分的岔枕，均应与道岔的直股方向垂直。辙叉部分的岔枕，应与辙叉角的角平分线垂直，从辙叉趾端轨缝前第二根至第五根岔枕开始，逐渐由垂直角平分线方向转到垂直于直股的方向。 岔枕的间距，在转辙器部分按直线上股计量，在导曲线及转向过渡段按直线下股计量，在辙叉部分按角平分线计量。

岔枕在直股（主线）一侧的伸出钢轨工作边长度均为532.5mm；单开伸出侧线工作边长度均为532.5~732.5mm，当伸出长度短于532.5mm时，使用更长一级的岔枕。

在保证各钢轨接头处岔枕间距均为0mm轨枕间距的前提下，进行配轨枕的计算：

(1) q段：

考虑到尖轨下第一连杆处岔枕间距为615，尖轨尖端伸出岔枕中心线50mm，以及轨缝处0mm间距，则

l264270502430mm51024703

(2) l0段：

l8050cos11'29.9''355010539350270m6m15

(3) l0与l1之间：

l12500+4268050cos11'29.9''301266mm4202426

(4) ls与l4之间：

l=（8050+12500）cos11'29.9''+4+6+26012500410159=56010+5708(5) l3与l2之间：

l=125001319084（8050+12500）cos11'29.9''462601959=02+440213

(6) l1右端与l4右端之间：

l=（8050+12500）cos11'29.9''+9107cos445'49''+4+8+6+2601250084131906044=5509+72 (7) 辙叉段配轨枕

l=5927+3+4009534 3、岔枕长度

在道岔范围内，普通轨枕长度为250cm，其余按260cm~490cm递增，

共分24级，级差为10cm，根据M值确定各段的岔枕的长度。按M值要求计算出的岔枕长度各不相等，为减少道岔上出现过多的岔枕长度级别，集中若干长度相近者为一组，相差不应超过岔枕标准级差的二分之一。

详见：道岔总平面布置图（400×500-CAD图）

八、绘制道岔总平面布置图

附图:道岔总平面布置图（400×500-CAD图）

第五部分 参考文献

[1] 中华人民共和国国家标准. 铁路道岔号数系列（GBT 1246-1976）[S].北京：中国铁道出版社，2005

[2] 中国宝桥集团有限公司.铁路道岔参数手册[M].北京：中国铁道出版社，2009

[3] 铁道工程[M].北京：中国铁道出版社，2009

第六部分 设计感想

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