轨道施工与检测技术
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任务三 轨道的结构组成

众所周知,轨道线路由多个部分组成,每个部分都会影响轨道的状态,从而影响行车安全。轨道线路由上至下,分别为钢轨、轨枕、道床,除此之外还有联结零件、道岔和附属设施等。接下来我们就由上至下,由主及次地学习轨道的各部分组成及其相关要求。

观察与思考

在轨道线路中,钢轨、轨枕、道床、道岔有什么作用?化学成分对钢轨的性质影响是怎样的?钢轨轨缝的作用是什么?我国标准钢轨的类型和长度有哪些?我国常用轨枕是哪种类型的?Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型轨枕适用哪种铁路?有砟道床与无砟道床都有哪些优缺点?接头联结零件与中间联结零件如何联结?道岔由哪几部分构成?常见的附属设施有哪几类?什么是钢轨爬行?常见的线路标志标记有哪些?如何设置?接下来就对此内容进行学习。

1.3.1 钢轨

钢轨是铁路线路的主要部件,钢轨与机车、车辆的轮对直接接触,钢轨的质量直接影响到行车的安全性和平稳性。

1.钢轨的功能

铁路线路是机车车辆和列车运行的基础:

(1)它承受着由机车车辆轮对传来的巨大压力。

(2)引导机车车辆轮对运行。

(3)在电气化铁路或自动闭塞区段,钢轨还兼作轨道电路之用。

2.钢轨的化学成分

钢材的主要元素是铁(Fe),除此之外还含有碳(C)、锰(Mn)、硅(Si)、磷(P)、硫(S)等元素。

碳对钢轨的性质影响最大。提高钢轨的含碳量,其抗拉强度、耐磨性及硬度都迅速增加。但含碳量过高,会使钢轨的伸长率、断面收缩率和冲击韧性显著下降。因此,一般钢轨的含碳量不超过0.82%。锰可以提高钢轨的强度和韧性,硅能去除钢中气泡,增加密度。使钢质密实细致,提高钢轨的耐磨性能。磷与硫在钢中均属有害杂质。磷过多,会使钢轨具有冷脆性,在冬季严寒地区,易突然断裂。硫具有热脆,在钢轨轧制或热加工过程中容易出现大量废铁。所以钢轨中磷、硫的含量必须严格加以控制。

3.钢轨的横断面

钢轨的横断面形状采用具有最佳抗弯性能的工字形断面,由轨头、轨腰、轨底三部分组成,如图1-19所示。

图1-19 钢轨的横断面

4.轨底坡

轨底坡是指钢轨底面与轨道平面之间所形成的横向坡度。在直线上钢轨不是竖直铺设,而是要向内倾斜1∶40的坡度。在曲线地段应视其外轨超高值而加大内轨的轨底坡,如图1-20所示。

设置轨底坡的作用:①能使轮轨接触集中于轨顶中部,避免或减小钢轨偏载;②减轻轨头不均匀磨耗和塑性变形,延长使用寿命;③减小轨腰弯曲应力,提高钢轨的横向稳定能力;④增大轮轨接触面积。

图1-20 轨底坡

5.钢轨类型及长度

1)钢轨的类型

世界铁路所用钢轨的类型,通常按每延米质量(kg/m)来分类,我国现行的标准钢轨类型有:75kg/m、60kg/m、50kg/m及43kg/m。重载运煤专线应采用75kg/m钢轨,我国铁路的主型钢轨是60kg/m、50kg/m钢轨。铁路正线和新建的城市轨道,大都采用60kg/m钢轨,高速铁路也是采用60kg/m的钢轨。专用线和小运量、低速度的城郊线上采用50kg/m钢轨。

2)钢轨的长度

我国标准钢轨长度为12.5m及25m两种。对于75kg/m的钢轨只有25m一种。高速铁路上采用100m定制长轨条。还有专供曲线地段铺设内轨用的标准缩短轨若干种。

曲线内股使用厂制缩短轨缩短量分别是:

12.5m钢轨缩短量为:40mm、80mm、120mm;

25m钢轨缩短量为:40mm、80mm、160mm。

6.钢轨热处理

因钢轨在接头处设有三个螺栓孔,并且在该处会受到轮对的较大冲击力,所以钢轨接头成为了钢轨三大薄弱环节之一。为提高钢轨端部的性能,防止压陷,保证钢轨全长上的均匀磨耗,我国目前生产的钢轨,除有特殊用途者外(如用于焊接长轨或道岔),均在其两端轨面上经淬火热处理。

淬火长度为20~70mm,并保证均匀过渡。淬火后,表面硬度有较大提高,但仍保留较高的塑性和冲击韧性。

7.钢轨轨缝

普通轨道为适应钢轨热胀冷缩的需要,钢轨接头处必须留有一定的缝隙。预留轨缝不应太小,以免高温时钢轨伸长而无伸长余地;轨缝也不应太大,以免低温时钢轨缩短,缝隙过大,严重影响线路运行,如图1-21所示。

图1-21 钢轨轨缝

8.钢轨轨距

轨距是钢轨顶面下16mm范围内两股钢轨作用边之间的最小距离。

世界各国铁路普遍采用1435mm的轨距,我国铁路也采用1435mm的标准轨距。轨距宽于1435mm的称为宽轨铁路,如俄罗斯的轨距为1520mm,爱尔兰的轨距为1600mm,葡萄牙的轨距为1665mm,阿根廷、智利等国的轨距为1676mm等;轨距窄于1435mm的称为窄轨铁路,如日本非高速线轨距为1067mm,越南、柬埔寨、老挝的轨距为1000mm,我国云南省尚有从昆明至河口的1000mm的窄轨铁路。

9.钢轨使用要求

(1)无缝线路轨道应采用50kg/m及以上的焊接长钢轨,钢轨标准长度可为100m、50m或25m,且优先采用100m长定尺轨,长钢轨长度宜为250~500m。

(2)长度大于或等于1000m的隧道内,宜采用耐腐蚀钢轨。

(3)正线有砟轨道宜采用25m标准长度的钢轨。

1.3.2 轨枕

1.轨枕的功能

(1)承受钢轨的垂直力、水平力。

(2)传递这二力给道床和路基。

(3)保持钢轨方向、位置、轨距。

可以认为,轨枕是介于钢轨与道床之间,承受来自钢轨的各向压力,并将压力弹性地均布于道床的设施。

2.轨枕的分类

1)按轨枕制作材料分类

可分为木枕、钢枕和混凝土枕。

(1)木枕:轨枕最先采用木材制造,木材的弹性和绝缘性较好,受周围介质的温度变化影响小,质量小,加工和在线路上更换简便,并且有足够的位移阻力。经过防腐处理的木枕,使用寿命也大大延长,在15年左右。所以,铁路早期大量使用木枕。据统计,在木枕使用高峰期,全世界大约铺设了30多亿根而且大多数是松木。可以想见,这得毁掉多少树木?

(2)钢枕:随着森林资源的减少、人们环保意识的增强和科学技术的发展,20世纪初,有些国家开始生产钢枕和钢筋混凝土枕,以代替木枕。然而,因为钢枕的金属消耗量过大,造价不菲,体积也笨重,没有推广开来,只有德国等少数国家还在使用。

(3)混凝土枕:许多国家从20世纪50年代起,开始普遍生产钢筋混凝土枕。混凝土枕的优点是质量大(200~500kg)、稳定性好,有利于无缝线路的稳定性;不受气候影响,使用寿命长(一般50年左右);材源较多,能保证均匀的几何尺寸,轨道弹性均匀,平顺性好;扣件易于更换;设计铺设的空间大,制造相对简单,可以满足铁路高速、大运量的要求。缺点是弹性差、绝缘性能低,更换较困难。

2)按混凝土枕配筋方式方类

可分为普通钢筋混凝土枕和预应力混凝土枕。

普通钢筋混凝土枕:抗弯能力差,容易开裂,已被淘汰。

预应力混凝土枕:在轨枕制造时给混凝土施加一定的预压应力,因此抗裂性能好,用钢量少。所以混凝土枕全称是预应力钢筋混凝土轨枕。

3)按预应力混凝土枕施工方法分类

分为先张法和后张法预应力混凝土枕。我国主要采用先张法预应力混凝土枕。

4)按先张法预应力混凝土枕型号分类

为了统一预应力混凝土枕的名称,我国又将混凝土枕分为:Ⅰ型轨枕、Ⅱ型轨枕、Ⅲ型轨枕。

Ⅰ型轨枕在1980年以前制造,目前已停产,在一级干线上不允许使用。

Ⅱ型轨枕适应次重型及以下轨道,是目前广泛使用的混凝土轨枕。

Ⅲ型轨枕是最新开发研制的,主要运用于提速重载铁路。目前重载铁路、高速铁路均采用Ⅲ型轨枕。

5)按混凝土枕结构形式分类

可分为整体式、组合式(简称双块式)和短枕式,如图1-22所示。

整体式混凝土枕整体性强,稳定性好,易于生产;我国和大部分国家采用整体式预应力混凝土枕。

组合式混凝土枕由2个钢筋混凝土块和1根钢杆连接而成。短枕式混凝土枕由2个钢筋混凝土块组成。

6)按轨枕用途分类

可分为普通混凝土轨枕、混凝土桥枕和混凝土岔枕。

图1-22 混凝土枕结构形式

3.轨枕形状和长度

1)轨枕的截面

(1)混凝土枕截面为梯形,上窄下宽。梯形截面可以节省混凝土用量,减少自重,也便于脱模,如图1-23所示。

(2)轨枕顶面支承钢轨的部分称为承轨槽,做成1∶40的斜面,以适应轨底坡的要求。

(3)混凝土枕的高度在其全长是不一致的,轨下部分高些,中间部分矮些。这是因为轨下截面通常在荷载作用下产生正弯矩,而中间截面则在荷载作用下产生负弯矩,如图1-24所示。

(4)轨枕底面在纵向采用两侧为梯形、中间为矩形的形状,两端有较大的道床支承面积,以提高轨枕在道床上的横向阻力。

2)轨枕的长度

Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲa(有挡肩)型轨枕,长度为2.5m;Ⅲb(无挡肩)型轨枕,长度为2.6m。道岔用的岔枕长度为2.6~4.8m(木岔枕)或2.4~4.9m(混凝土岔枕)。

图1-23 轨枕截面

图1-24 轨枕荷载分布

4.轨枕的布置

1)每千米配置轨枕根数

我国铁路规定:木枕轨道为1440~1920;混凝土枕轨道为1440~1840。

2)轨枕的间距

到目前为止,你对轨枕的了解有多少?普通轨道上,轨枕间的距离是否一样?普通轨道上,钢轨接头处车轮的冲击动荷载大,接头轨枕间距应该比中间轨枕间距小一些,如图1-25所示。

图1-25 轨枕间距示意图

1.3.3 道床

道床是铺设在路基面上的石碴(道碴)垫层,介于轨枕与路基之间,是轨道的重要组成部分。

1.道床的作用

(1)承受来自轨枕的压力,均匀地传递到路基。

(2)固定轨枕的位置,阻止轨枕纵向或横向移动,保持轨道几何形位的稳定。

(3)提供轨道弹性,缓和机车车辆轮对对钢轨的冲击。

(4)提供良好的排水性能,减少路基病害。

(5)便于轨道养护维修作业。

由于道床的这些优点,目前有砟轨道结构仍是常速铁路和高速铁路的主要轨道结构形式。

2.道床的分类

道床分为有砟道床和无砟道床两种形式。

有砟道床建设投资低,铺设、改建方便,但线路养护维修工作量大。

无砟道床整体性强、稳定性好、自重轻、整洁美观、线路养护维修工作量小,但初期投资大,对下部结构基础变形限制严。

3.道床断面

道床断面为梯形,主要有三个要素:

(1)道床厚度(h):足够的厚度,有利于减小基面应力,降低发生永久变形的可能,确保轨道稳定。我国铁路的道床厚度为250~350mm。

(2)顶面宽度(b):一般为3m。

(3)边坡坡度(i):道床边坡的大小与道砟材料的内摩擦角和黏聚力有关,如图1-26所示。

图1-26 有砟道床示意图

1.3.4 联结零件

联结零件是连接钢轨或连接钢轨及轨枕的零件,联结零件可长期有效地保证钢轨与钢轨以及钢轨与轨枕间的可靠连接,尽可能地保持钢轨的连续性与整体性,阻止钢轨相对于轨枕的纵向移动,确保轨距正常,并在机车车辆的动力作用下充分发挥缓冲减振性能,减缓线路残余变形的积累。

1.接头联结零件

联结零件分类:分为接头联结零件和中间联结扣件。

1)接头联结零件联结方法

钢轨长度决定于轧制、运输、铺设,在两根定长的钢轨之间,用夹板连接成连续的轨线,即为钢轨接头联结。接头联结零件,指钢轨与钢轨之间的联结零件。包括夹板、螺栓、垫圈等。

钢轨的两端各有三个螺栓孔。两钢轨接头处,预留轨缝,夹上双头对称型夹板(鱼尾夹板),用夹板螺栓将钢轨与夹板联结。为防止螺栓松动,在安装螺母时需要加设弹簧垫圈。然后上紧螺母。重复以上步骤,将其余五个螺栓头尾交错装配。

2)接头联结零件分类

按相对应于轨枕位置接头的连接,可分为悬空式和承垫式两种,如图1-27所示。按两股钢轨接头相互位置来分,可分为相对式和相错式,如图1-28所示。

图1-27 钢轨接头与轨枕位置示意图

图1-28 钢轨接头相互位置示意图

我国一般采用相对悬空式,即两股钢轨接头左右对齐,同时位于两接头轨枕间。

2.中间联结扣件

为阻止钢轨作相对于轨枕的纵横向移动,并保持其稳固位置,需把钢轨与轨枕联结起来,即为钢轨中间联结。中间联结扣件为钢轨与轨枕之间的联结,中间联结零件通称扣件。

按轨枕的类型中间联结扣件可以分为:木枕中间联结扣件和混凝土枕中间联结扣件。

1)木枕中间联结扣件

木枕轨道中间联结方式主要有:混合式和分开式。

(1)混合式。混合式扣件是我国铁路木枕轨道中应用最广泛的一种。主要是由道钉和五孔双肩铁垫板组成。

扣件方式是用道钉将钢轨轨底、垫板和木枕一起扣紧(钢轨内侧2个,外侧1个),在不分开扣件的基础上,加2个道钉将垫板与木枕单独扣紧(钢轨内外侧各1个)。前三个道钉作用为不分开式,而后设的道钉为分开式,因此称这种扣件为混合式扣件。其优点是减少了垫板在列车作用下的振动,零件少,安装方便。但道钉扣件的扣压力不足,扣紧力不如分开式,易松动,如图1-29所示。

(2)分开式。为了加强扣压力,在桥上、道岔上、无缝线路的伸缩区和缓冲区,采用分开式扣件。它用4个螺栓道钉联结垫板与木枕,2个T形螺栓扣压钢轨与垫板,其道钉和T形螺栓构成“K”形,因此又称“K”式扣件。分开式扣压力大,能有效防止钢轨的横、纵向位移,同时便于安装与更换,但成本高,用钢量大,如图1-30所示。

图1-29 木枕混合式扣件

图1-30 木枕分开式扣件

2)混凝土枕中间联结扣件

混凝土枕扣件按扣压件类型可分为扣板式扣件、弹片式扣件、弹条扣件(Ⅰ型弹条扣件、Ⅱ型弹条扣件、Ⅲ型弹条扣件)三种。

(1)扣板式扣件。混凝土轨枕设挡肩,将螺纹道钉用硫磺水泥砂浆锚固在混凝土轨枕承轨台的预留孔中,然后利用螺栓将扣板扣紧。扣板式扣件主要采用63型和70型扣板式扣件。扣件零件少,构造简单,调整轨距比较方便。缺点是弹性不足,扣压力较低,使用过程中容易松动。目前在我国铁路上已逐渐被弹条扣件所代替,如图1-31所示。

图1-31 扣板式扣件

(2)弹片式扣件。混凝土轨枕设挡肩,采用锚固在混凝土轨枕中的螺栓紧固弹片。主要采用67型拱形弹片式扣件,这种扣件弹性较差,而且螺栓孔处存在应力集中,易造成弹片断裂,因而采用较少,现已被淘汰,如图1-32所示。

(3)弹条扣件。弹条扣件分为有螺栓弹条扣件和无螺栓弹条扣件两类。

有螺栓弹条扣件。混凝土轨枕设挡肩,采用锚固在混凝土轨枕中的螺旋道钉紧固弹条扣压钢轨,利用轨距挡板与挡板座配合调整轨距。主要采用Ⅰ型弹条扣件和Ⅱ型弹条扣件。弹条为ω形,因此又称ω扣件。因Ⅰ型弹条的扣压力不足,弹程偏小,Ⅱ型弹条则应运而生。因此可用Ⅱ型弹条扣件替换原Ⅰ型弹条扣件。该扣件由弹条、螺旋道钉、轨距挡板、挡板座、橡胶垫板等组成,混凝土轨枕设挡肩,为有螺栓扣件。Ⅱ型弹条扣件适用于Ⅱ和Ⅲa型混凝土枕的60kg/m线路。Ι型弹条扣件与Ⅱ型弹条扣件目前正在线路上大量使用。

无螺栓弹条扣件。混凝土轨枕不设挡肩,为无螺栓扣件,Ⅲ型弹条扣件,扣件由弹条、预埋铁座、绝缘轨距块、轨下橡胶垫板组成。该扣件具有零部件少,结构紧凑,扣压力大,保持轨距能力强,维修工作量少等优点,适用于高速和重载铁路,如图1-33所示。

1.3.5 道岔

道岔是铁路轨道的重要组成部分,由于道岔数量多行驶速度、行车安全性能低,与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。在运营过程中轨道线路会产生各种各样的病害,在整个轨道结构中,还需要各种各样附属设施。

图1-32 67型拱形弹片式扣件

图1-33 Ⅲ型弹条扣件

机车车辆在运行过程中,常常需要由一条线路转入另一条线路,或跨越其他线路。这就需要设置线路的连接与交叉设备,即道岔。

1.道岔的分类

按构造和类型分类:道岔可分为交叉、连接和交叉与连接三种类型。

(1)普通单开道岔,是最简单、最常用的一种道岔。道岔的主线为直线,侧线向主线的左侧或右侧分支。

(2)双开道岔,是把直线轨道分为左右对称的两条轨道的道岔,列车通过时无直向及侧向之分。

(3)三开道岔,主线为直线,用同一部位的两组转辙器,将一条轨道分为三条。

(4)菱形交叉,是两直线轨道相交成菱形的交叉,并且列车不能转线。

(5)交分道岔:分为单式交分道岔和复式交分道岔。

单式交分道岔是在两条轨道交叉地点,列车只能一侧转线的交分道岔。

复式交分道岔是在两条轨道交叉地点,列车能两侧转线的交分道岔。

(6)交叉渡线,是相邻两线路间由两条相交的渡线和一组菱形交叉组成的设备。

2.道岔号数

道岔号数又称辙叉号数,用辙叉角(α)的余切值来表示,辙叉角越大,道岔号数越小,过岔速度越低。目前我国定型生产的普通单开道岔主要有9号、12号、18号、30号等型号,它们所允许的侧向过岔最高速度分别为30km/h、45km/h、80km/h、140km/h。

3.道岔始端与道岔终端

道岔始端(又称岔头)与道岔终端(又称岔尾):尖轨尖端前基本轨端轨缝中心处称道岔始端,辙叉根端轨缝中心处称道岔终端。

4.顺向过岔与逆向过岔

列车通过道岔时,凡是由道岔终端驶向道岔始端,称顺向通过道岔,反之由始端驶向终端时,称逆向通过道岔。

5.道岔的组成

以单开道岔为例分析,普通单开道岔有三大组成部分、七个组成部件,如图1-34所示。三大组成部分包括转辙器部分、连接部分、辙叉及护轨部分。七个组成部件包括转辙器部分的基本轨、尖轨;连接部分的直轨、导曲线轨;辙叉及护轨部分的翼轨、护轨、叉心(心轨)。

图1-34 道岔结构示意图

(1)转辙器部分,它是引导机车车辆转线的部分。

由两根基本轨、两根尖轨、各种联结零件、道岔转换设备等组成。

基本轨由标准钢轨断面的钢轨制成,一侧为直基本轨,一侧为曲基本轨。尖轨是用与基本轨同类型的标准钢轨或特种断面钢轨刨制而成。尖轨依靠被刨尖的一端与基本轨紧密贴靠,以正确引导车轮的运行方向,列车靠它引进直股或侧股线路上。

(2)连接部分,它是将转辙器和翼轨联结起来的部分。

由两根直轨、两根导曲线轨、各种联结零件组成。

连接部分分为直线连接线和曲线连接线(一般称导曲线)。我国铁路道岔导曲线多为圆曲线,导曲线一般不设外轨超高和轨底坡。列车在侧向过岔时要限制速度。

(3)辙叉与护轨部分,它是保证车轮安全通过两股轨线的相互交叉处。

由辙叉、护轨、主轨(安装护轨的基本轨)及其他联结零件等组成。

辙叉由翼轨和心轨(也称叉心)组成。

①叉心两工作边的交点称为辙叉理论中心(理论尖端);由于制造工艺原因,实际上辙叉尖端宽度为6~10mm,称辙叉实际尖端。

②叉心两工作边的夹角称为辙叉角α。两翼轨相距最近处称辙叉咽喉。

③从辙叉咽喉至辙叉心轨实际尖端之间称为“有害空间”,这一段是轨线中断区段。为保护车轮安全通过“有害空间”,在辙叉两侧相对有害空间位置的基本轨内侧设置护轨。

④护轨中间部分为平直线,与基本轨平行;为使车轮轮缘能顺利进入护轨轮缘槽,在护轨平直段的两端设置缓冲区。

护轨的作用:一是控制车轮的动行方向,使之安全通过“有害空间”而不错入轮缘槽;二是保护辙叉尖端不被轮缘冲伤。

1.3.6 附属设备

轨道附属设备是指用于线路防爬、曲线和道岔加强以及保证行车安全的轨道设备的统称。包括各种防爬设备及护轨、轨撑、脱轨器等。线路通过加强后,无论直线、曲线轨道,还是道岔等,都应具有大致相同的强度和可靠性附属设施,包括防爬设备、车挡、道口等。

1.防爬设备

防爬设备是用以提高轨道纵向阻力,防止线路爬行的附属设备,由防爬器和防爬撑组成。除使用防爬设备外,还应采用防爬型钢轨扣件以及切实有效的道床夯拍措施。目的是锁定线路,防止爬行,巩固和提高线路质量。适用于所有线路、道岔。

(1)轨道爬行,列车运行时,车轮作用于钢轨上除产生竖直力和横向力外,还产生一个纵向水平推力,能引起钢轨的纵向移动,有时甚至带动轨枕沿着线路方向一起移动,此种现象称为轨道爬行。

(2)轨道爬行的危害:轨道爬行往往引起轨缝不匀、轨枕歪斜等线路病害,对轨道的破坏性极大,严重时还会危及行车安全。因此,必须采用有效措施加以防止。

(3)防爬措施:一方面加强钢轨与轨枕间的扣压力和道床阻力;另一方面是设置防爬设备来加强接头扣件、中间扣件的扣紧力以防止爬行。

①在直线地段,由于列车纵向力的作用,轨枕可能被拉斜。预防方法是将防爬器与防爬支撑配合使用,如图1-35所示。

图1-35 防爬器与防爬支撑示意图

②在曲线地段,由于列车横向力的作用,很容易引起轨距扩大。预防方法是采用轨撑和轨距拉杆进行加固,如图1-36所示。

图1-36 轨距拉杆与轨撑示意图

2.车挡

车挡是轨道结构辅助设备,主要用于车站尽头线、停车线等处。尽头线的终端均设置车挡,车挡多以片石浆砌而成,也有以钢轨焊制的,最简单的做法是尽头线端部堆上一堆沙土、碎石等。

为了防止车辆在尽头线终端因溜逸或推送不当可能产生的安全隐患,近年来广泛推广使用挡车器,如图1-37所示,挡车器用于编组站场的尽头线,在车辆推进或溜放时起缓冲制动作用,防止车辆脱线或撞上土挡。不设置挡车器时,一般是在土挡前线路钢轨上踏上铁鞋,将原来车轮的滚动摩擦转变为沿钢轨面的滑动摩擦,从而使车辆滑动一定距离后停止运动,通过铁鞋来制动而不撞击土挡,如图1-38所示。

图1-37 CDH-C20型插接式滑动挡车器结构示意图

图1-38 防溜铁鞋(止轮器)示意图

挡车器一般设在距车挡5~10m处,它通过弹簧扣件将挡车器卡在钢轨上,当车辆在顶送时或自行溜逸撞上挡车器后,挡车器可以吸收冲击动能,避免爬上车挡造成损失。挡车器一般只容许15km/h以下的撞击。

铁路规章要求,在尽头线上调车时,距线路终端应有10m的安全距离,遇特殊情况,必须近于10m时要严格控制速度。

观察与思考

1.挡车器

挡车器按结构形式及制动方式可分为:滑动挡车器、固定挡车器、月牙挡车器。

1)滑动挡车器介绍

CDH-C型插接式滑动挡车器是一种安装在铁路尽头线防撞挡车安全防护设备,该设备结构简单、制动挡车能力大且制动平稳、受力均匀,安全可靠。CDH-C20-850中C指车辆,D指挡车器,H指滑动,G为固定,C指插接式,20指抗冲击速度km/h。850指支座中心距轨面高度,单位为mm,一般火车高度为850,动车、高铁为965,地铁为720,城市快速及轻轨为660。钢轨大小一般为50、60。轨距为1435。

2)滑动挡车器种类

滑动挡车器种类主要有CDH-C20插接式滑动挡车器,市面较为常见,如图1-39所示。CDH(改)滑动挡车器,由工字钢制作主体架,强度更大。CDH-Ⅰ型滑动挡车器,是整体结构,强度大,但运输无法拆开。CDH-C滑动挡车器,可拆开运输,较CDH-C20强度大。TDCQ2滑动挡车器,这个一般配套后车挡使用。HJD(CDH-D2)滑动挡车器,前部有铁鞋、弹簧缓冲,后部加装4套阻尼器,上部碰撞部位为弹簧缓冲结构。HJD挡车器,结构更完善;钢轨结构式滑动挡车器,连接方式比较复杂、受力不好控制且成本高;CDH-Y液压滑动挡车器,冲击力大,减速效果好。

3)固定挡车器种类

固定挡车器种类主要有XCD固定挡车器,三脚架结构,工字钢制作,可以拆开,便于运输。CDG-K为固定挡车器,如图1-40所示。CDG-1为固定挡车器。CDG-D为标示灯挡车器,与其他挡车器配套使用,作为后车挡,一般不单独使用。CDKW为固定挡车器,整体式结构,撞击效果好。CDG-Y为液压固定挡车器,与液压滑动挡车器相仿,底座为固定式。

4)月牙挡车器种类

月牙挡车器种类主要有CDKN月牙挡车器,月牙挡车器主要用于车辆段库内线路终端,如图1-41所示。结构简单,维护方便,占用线路短,成本低。适用于溜逸车辆速度很低的场合。

图1-39 滑动挡车器

图1-40 固定挡车器

图1-41 月牙挡车器

2.铁鞋

铁鞋按照使用方法分为普通铁鞋和自锁式铁鞋。

目前,我国铁路车站上使用的铁鞋,都是双边制动铁鞋,其构成分为两部分:底部和头部。底部:车轮踏上鞋底后,利用头部将车轮卡住,使鞋与车轮共同滑行而起制动作用。头部分鞋头、挡板两部分。

铁鞋制动原理,就是在一根或两根钢轨上放置铁鞋,向前滚动的车轮压上铁鞋后便沿钢轨滑行,轮轨之间由滚动摩擦变为滑动摩擦,阻止掣轮前进,起制动作用。铁鞋适用于各种不同尺寸的轨面使用,当车辆轮对踏上止轮器时,止轮器锁闭装置自动开启,随车辆同步运行,并能平顺通过钢轨接头;当车辆轮对退下止轮器时,止轮器封闭装置将自动锁闭在轨面上,达到有效防溜,最佳防盗的效果,如图1-42所示。

图1-42 铁鞋

用专用钥匙打开锁爪,安装在专用线或到发线进行车辆防溜,不用专用钥匙时,人无法拿走铁鞋,起到防盗作用和安全防溜作用。

1.3.7 铁路线路标志与标记

铁路两旁有许多各种各样的标志,大小不同、形状各异。这些标志分为线路标志和信号标志两种,前者主要是标明线路的状况,后者主要是操作提示。它们既便于工务人员从事线路的养护维修,也便于机车司机掌握线路的变化,安全行车。

1.线路标志

1)常见线路标志

线路标志包括公里标、半公里标、百米标、曲线标、圆曲线和缓和曲线的始终点标、桥梁标、隧道标、涵洞标、坡度标等。

2)线路标志设置标准

(1)线路及信号标志的式样颜色、符号、字体大小,均应按铁路相关标准执行。并经常保持完整、位置正确、标志鲜明。

(2)线路标志在单线上顺计算里程方向设于线路左侧,在双线上各设于本线列车运行方向左侧。

(3)信号标志顺列车运行方向设于线路左侧。

(4)各种标志(警冲标除外)内侧应距线路中心3.1m以外。原则上在石碴坡角处埋设。如石碴边坡与侧沟边距离小,无法埋设时,应移至水沟外侧,如水沟外侧为路堑时,应开挖出梯形断面埋设,并且要保证在机车添乘人员视线以内。

(5)按照安全标准线建设的要求,区间上线路标志内侧应距离道床边坡坡脚1.5m,标志顶面距离路基面0.57m,并在路基面上护砌高0.07m和宽出标志外延0.1m的混凝土基座;站场内设于线间距的中间,直线地段要在一条直线上,曲线地段则要保证各种标志前后圆顺;特殊困难地段,可根据路基情况往外埋设,但必须保证标志醒目。

(6)对所有标志前后10m范围内路肩应进行整平。

3)线路标志设置位置

(1)公里标、半公里标、百米标设在线路每一整公里、半公里处和百米处,如图1-43所示。用于指明线路的位置。公里标如图1-43(a)所示,该位置处的里程为K2015,位置距离线路的起点为2015km。

图1-43 公里标、半公里标、百米标

(2)曲线标设在曲线中点处,标明曲线中心里程、半径大小、曲线和缓和曲线长度以及曲线超高和加宽值;标面上的数字是两边对齐的,曲线标面向线路的侧面要标写曲线中心里程。如图1-44所示,该曲线要素标中的曲线长918m、缓和曲线长40m和半径2500m,超高20mm,加宽0mm。

(3)圆曲线、缓和曲线始终点,圆曲线始终点标:设在直圆(ZY)、圆直(YZ)点处,标明所向方向为直线、圆曲线。在直圆、圆直标的侧面刷曲线头尾里程(指无缓和曲线);缓和曲线始终点设在直缓(ZH)、缓圆(HY)、圆缓(YH)、缓直(HZ)各点处,标明所向方向为直线、圆曲线或缓和曲线。在直缓、缓直标的侧面刷曲线头尾里程。

(4)桥梁标设在桥梁中心里程(或桥头)处,标明桥梁编号和中心里程。如图1-45所示桥梁编号为381,中心里程为K393+848。

(5)隧道标直接标注在行车方向左侧端墙上,标明隧道编号、中心里程和全长。如图1-46所示隧道编号为061,中心里程为K67+940,全长为1980m。

图1-44 曲线标

图1-45 桥梁标

图1-46 隧道标

(6)坡度标设在线路坡度的变坡点处,两侧各标明其所指方向的上、下坡度值及其长度;坡度标箭头方向是按照书写方式进行,既一律从左向右指,不是一律指向线路中心,并且箭头的中心线是垂直平分坡度标斜边的。如图1-47所示,正面表示坡度值为15‰,长度为1490m的上坡。侧面表示该处里程为K14+173。背面表示坡度值为16‰,长度为765m的下坡。

(7)竖曲线起终点标应设在竖曲线起点、终点位置,标明起、终点里程。

4)常见信号标志

与工务有关的信号标志有警冲标、司机鸣笛标、减速地点标和作业标等。

图1-47 坡度标

5)信号标志设置位置

5(1)警冲标,是用来指示机车车辆停车时,不准向道岔方向或线路交叉点方向越过,以防止停留在该线上的机车车辆与邻线上的机车车辆发生侧面冲突的标志,如图1-48所示。应设在会合线路两线间距为4m的起点处中间,有曲线时按限界加宽办法加宽;两线间距不足4m时,应设在两线最大间距的起点处中间;埋设警冲标应注意油漆白色的半边朝向道岔辙叉方向,油漆红白相间的半边背向道岔辙叉方向。

警冲标适用于与到发线有关的线路及雪埋地区的一切站线上,高出轨枕顶面一般情况为300~330mm,在积雪较深地区可以酌情加高。该标用红、白漆以100mm为间距分别涂刷。

(2)鸣笛标设在道口、大桥、隧道及视线不良地点的前方500~1000m处。司机见此标志,须长声鸣笛示警。

(3)减速地点标设在需要减速地点的两端各20m处。减速地点标的正面表示列车应从此处开始按规定限速通过该地段,背面表示列车应该按规定限速从此处为终点通过了该地段。

(4)作业标设在施工线路及其邻线距施工地点两端500~1000m处。

(5)管界标,各界标正面有“铁路局”“工务段”“线路车间”“线路工区”,侧面有“管界”字样,如图1-49所示。

图1-48 警冲标

图1-49 管界标

2.线路标记

1)钢轨编号标记

(1)编号方法:以左股钢轨为准编号。正线面向里程增大方向分左右股,按起点至终点的方向顺序编号。(复线地段铁号以列车运行方向的左侧为准。)站段岔特线以面向终点方向分左右股,按起点至终点的方向顺序编号。

正线以公里为计算单位,其编号自本公里第一根钢轨开始,至本公里最后一根钢轨为止。遇有一根钢轨跨两个计算里程时,编入钢轨较长一端的计算里程内。

无缝线路因临时或永久处理后,遇有临时插入的短钢轨不宜整公里更换编号时,新增接头或焊缝间钢轨编号方法如下:公里+号数+左右股(L或R)(如K1234+12L为1234km的第12个焊接接头左股,插入短轨接头数量增加时可在原号数前加附属编号,如K1234+12L-1)。

无缝线路按焊接前的钢轨进行编号(即把焊缝看作接头)。

道岔内的钢轨不编号,遇有道岔留一空格,填写道岔编号、类型和全长。

(2)编号写法:钢轨编号应写在左股钢轨距始端1.0m左右的轨腹内侧,特殊情况下写在外侧或另一股的内侧。

钢轨编号的大小为:50kg/m及以上的钢轨用50mm×35mm,43kg/m及以下钢轨用40mm×30mm,均为红底白字。

2)钢轨百米点标记

(1)百米点标记:凡是正线均应刷百米点标记,红底白字。

(2)百米点标记,从公里标开始,按实际丈量的准确位置,在左股钢轨内侧轨腰上每百米位置标出“+”号,“+”的交叉点为丈量的基准点,再在“+”后面写数字,均为红底白字。如200m点+200

(3)20m点标记(只限于无缝线路):在左股钢轨内侧轨腰上每20m点标出“+”,再在“+”后面写数字,从0m开始,一直到1000m。特别注意的是,在1000m点不刷“+1000”,而是刷“×××+000”(×××代表的是公里数)。如:260m点+260;329km点329+000

3)曲线钢轨标记

(1)曲线标记:曲线标记均为红底白字。

(2)曲线测点P0、P1、……、Pn:刷在曲线上股钢轨外侧轨腰上。

(3)正矢、超高和半径:刷在曲线上股钢轨内侧轨腰处。

(4)正矢点:正矢点位置“▲”(红色)刷在曲线上股钢轨外侧的轨头处,“▲”是边长为20mm的等边三角形。

(5)在曲头的上股钢轨内侧轨腰上刷本点数据,即ZH(ZY)f= h= s=,在曲头的下股钢轨内侧轨腰上刷曲线全貌,即R= L= l= f= h= s=。在曲尾的上股钢轨内侧轨腰上刷本点数据,即HZ(YZ)f= h= s=,在曲尾的下股钢轨内侧轨腰上刷曲线全貌,即R= L= l= f= h= s= ;在缓和曲线的其他正矢点处只刷f= h=,在圆曲线的其他正矢点处只刷“+”。有加宽的曲线,加宽值s=要刷上,无加宽的曲线,加宽值s=就不用刷了。其中,R表示曲线半径,L表示曲线全长,l表示缓和曲线长,h表示外轨超高,s表示轨距加宽,f表示正矢。

4)轨枕编号标记

对160km/h及以上速度区段的正线线路,要求线路设备必须全面实施精细化整修,为能够迅速及时地找准作业地点,建议对轨枕进行加密编号,每根钢轨内每10根轨枕进行编号,分别标注“10、20、30、40、……”。钢轨末端不足10根轨枕时不再编号,编号油刷在行车方向右股钢轨内轨枕侧面的小斜面上,白底红字。

5)防爬观测标桩及标记

防爬观测标桩(又称位移观测桩)用废钢轨制作,长度按2.5m为一根,其中钢轨一端轨头断面切口必须平整,并用红、白铅油分中刷涂,如图1-50(a)所示。位移观测桩露于地面部分,轨腰及轨顶面采用黑白相间铅油涂刷,黑白间距0.15m,如图1-50(b)所示,轨底面采用白铅油涂刷,并用红铅油标出“位移观测桩”字样及观测桩编号,位移观测桩的编号统一由东向西顺序编号,如图1-50(c)所示。

位移观测桩按照设计里程埋设于线路外侧距钢轨头外侧2.5m处,困难时可在左右0.5m范围内移动。位移观测桩需成对埋设,埋设完第一根后用线绳垂直线路定出第2根埋设位置,埋设位移观测桩需采用C15混凝土浇筑,且观测桩顶面应高于轨面100mm,如图1-51所示。

图1-50 防爬观测桩

图1-51 位移观测桩埋设示意图(单位mm)

6)道岔标记

(1)岔枕的规格、数量标在直外股的外侧轨腰上,为红底白字。箭头长度为100mm。(混凝土岔枕可不刷。)

(2)支距点:支距点位置“▲”(红色)刷在直股钢轨外侧的轨头处,“▲”是边长为20mm的等边三角形,支距值刷在对应的直股钢轨内侧轨腰上。

(3)道岔编号、钢轨类型、道岔号、型号依次写在岔首距岔尖200mm直基本轨内侧。如№2―P60―1/12―AT型,意义为此道岔的编号是2号道岔,钢轨类型为60kg,辙叉号为12号,尖轨类型为AT型。红底白字。

(4)道岔“1348”“1391”刷在护轨上,红底白字。

3.安全注意事项

没有安全的保驾护航,就没有高质量的作业标准。

(1)搬运设置、安放标志要注意防止手脚碰伤,多人搬运较重标志,应有专人统一指挥,动作一致以防伤人,安设人员注意配合,确保操作者人身安全。

(2)在线路路肩或道床坡脚处设置标志,当来车时应停止作业避车。埋设警冲标时,在两线间作业,应派专人负责瞭望防护,来车时要及时撤出两线间到安全地点避车,并注意防止作业工具和堆放的石砟、材料侵入限界。

(3)在雨、雪、大风、严重雾霾等特殊天气应禁止作业。