铁道工程专业毕业论文

目录

 

第一章  绪 论... 2

一、课题来源... 2

二、无缝线路概述... 2

第二章  无缝道岔的计算理论... 4

第一节  无缝道岔概述... 4

第二节  无缝道岔的计算参数... 5

第三节  无缝道岔的计算理论... 6

第四节  无缝道岔检算... 11

第三章  无缝道岔设计计算... 16

第一节  计算无缝道岔里轨的伸缩位移... 16

第二节  基本轨附加温度力的计算... 22

第三节  无缝道岔的检算... 30

第四章  无缝道岔的铺设... 33

第一节  无缝道岔焊联... 33

第二节  无缝道岔的铺设... 35

结  论... 39

致  谢... 40

附录Ⅰ   升温时基本轨附加温度力编程... 42

附录Ⅱ:      降温时基本轨附加温度力编程    43

附录Ⅲ: 升温时基本轨附加温度力编程计算表    45

附录Ⅳ： 降温时基本轨附加温度力编程计算表    47

 

 

 

 

 

第一章  绪 论

 

一、课题来源

兰新线为了适应2007年铁路第六次提速的要求，实现列车最高行车速度可达到160km/h的提速目标值，为此兰州铁路局第一步于2002在提速区段对原有线路和设备进行了改进和加强，其中重点工作是将原有普通道岔更换为提速道岔，实现了120km/h第一步的既定目标。第二步是实现区段铺设跨区间无缝线路，具体要做的工作是提速道岔要实现无缝化，形成无缝道岔。当无缝道岔检算设计完成后，即可与区间无缝线路形成跨区间无缝线路。线路运行条件将大大改善，完成了再提速的准备，即160km/h的第二步目标值将可实现。

 

二、无缝线路概述

（一）跨区间无缝线路概况

无缝线路是20世纪轨道结构最突出的改进和创新，无缝线路的出现，不但在理论上修正和丰富了轨道结构的设计计算内容，而且在结构上消除了钢轨接头，减少了列车在接头区的冲击和振动。不仅延长了轮轨部件的使用寿命，减少了维修费用，而且提供了平滑的运行表面，给列车运营与行车安全带来诸多好处。尤其对高速与重载铁路来说，无缝线路已成为不可或缺的轨道结构型式。因此，无缝线路在世界各国得到了广泛的应用和推广。

无缝线路技术是随着时代进步而随之发展起来的，特别是跨区间无缝线路。它在完善了桥上无缝线路，高强度胶结绝缘接头，无缝道岔等多项技术以后，把闭塞区间的绝缘接头乃至整区间甚至几个区间都焊接在一起，取消了缓冲区，成为跨区间无缝线路。跨区间无缝线路是同高速重载铁路相适应的轨道结构。

把区间无缝线路的长轨条延长与车站道岔焊接在一起，即形成了跨区间无缝线路。跨区间无缝线路不但长轨条穿越站区并与道岔焊接在一起，而且道岔本身也焊接成无缝道岔，因而跨区间无缝线路的受力及变形将在岔区发生变化，给跨区间无缝线路的设计、施工及养护维修带来困难。因此，我国铺设无缝线路较多，铺设跨区间无缝线路较少。

跨区间无缝线路是轨条长度跨越了区间，轨条与道岔直接连接的线路。根据无缝线路受力原理，理论上跨区间无缝线路的轨条长度可以无限长。目前在普通无缝线路上，由于各种原因，轨条长度一般在1500m左右。由于现有无缝线路仍存在缓冲区，无缝线路的优越性没有得到充分的发挥。同时缓冲区的存在对无缝线路的受力有不良影响。随着高速重载运输的发展，要求必须强化轨道强度，全面提高线路的平顺性和整体性。为此要求把缓冲区消除，无缝线路轨条延长，与道岔焊连成一体，跨区间无缝线路最大程度的减少了钢轨接头，实现了线路的无缝化，消除了缓冲区和伸缩区的影响，这是当代无缝线路的重要发展。

（二）我国铺设无缝线路的意义

在我国，无缝线路的发展经历了三个阶段，无缝线路的结构形式也相应的出现了三种类型：一是普通无缝线路，二是区间无缝线路，三是跨区间无缝线路。三种类型中的跨区间无缝线路将区间无缝线路的长轨条与车站道岔焊连在一起，形成穿越车站的跨区间无缝线路。跨区间无缝线路不但长轨条延长穿越站区并与道岔焊连在一起，而且道岔本身也应焊连成无缝道岔。

21世纪的中国铁路,无缝线路将会有更大的发展。今后几年我国将会按照重型化、纯净化、强韧化的目标,积极推广使用全长淬火轨，轨和稀土轨，在年通过总重5000万以上的线路继续扩大全区间、跨区间无缝线路的铺设。同时解决好全区间、跨区间无缝线路设计、铺设、管理中的一系列技术问题，完善道岔设计理论，参数选取、制造、使用，以及道岔与无缝线路焊接的技术条件。

本次设计任务是对兰新线青水车站1#铺设无缝线路进行科学论证，为该区段进一步提速作好准备。兰州铁路局工务处继2002年在提速区段铺设提速道岔之后要实现区段铺设跨区间无缝线路，具体工作是实现提速道岔无缝化，形成无缝道岔；检算桥梁铺设无缝线路的各项指标。

本区段实现跨区间无缝线路后，运行条件将大大改善;运行速度将得以大幅度提高，且有再提速的潜力；旅客舒适度，线路的轨道病害也将得以改善。总之，铁路的竞争力提升。

 

 

 

 

 

 

 

 

第二章  无缝道岔的计算理论

 

第一节  无缝道岔概述

 

跨区间无缝线路的难点是无缝道岔。无缝道岔内所有的钢轨接头都被焊接或胶结，并在道岔两端与无缝线路长轨条焊在一起。这样，当轨温升降时，无缝道岔两端将承受温度力，通过道岔的有关部件传递，岔区无缝线路钢轨还将承受附加温度力的作用，同时道岔尖轨也将产生较大的伸缩位移，从而使岔区无缝线路显现复杂状况。道岔是薄弱环节，其受力与变形较为复杂。因此，不管在实际还是试验都证明焊接道岔是有利的，当跨区间无缝线路穿越车站时，道岔两端还与长轨条焊接在一起。这时道岔的受力状况将发生变化，道岔两端将承受巨大温度力，它将影响着道岔的受力与变形。因此，无缝道岔的定义应当是，不但道岔内钢轨接头被焊接或胶结，而且道岔两端要与无缝线路长轨条焊接在一起，形成直股或直、侧股无一轨缝的道岔。所以，具有无缝道岔是跨区间无缝线路的基本结构特点，也是跨区间无缝线路设计、施工与养护维修的重点之一。无缝道岔与长轨条一样要承受无缝线路的温度力的作用。无缝道岔全部焊起来而组成的称为全焊无缝道岔，若部分焊起来组成的称为半焊无缝道岔。半焊无缝道岔受力如图2-1。

图2-1 半焊无缝道岔

目前铺设的提速无缝道岔分为连续型里轨结构和非连续型里轨结构。具有连续型里

轨结构的无缝道岔有：固定辙叉无缝道岔，长翼轨与心轨胶接的可动心轨无缝道岔。具有非连续型里轨结构的无缝道岔有：短翼轨可动心轨无缝道岔，长翼轨与心轨栓接的可动心轨无缝道岔。

无缝道岔在结构上有如下特点：

1.无缝道岔具有强有力的钢轨扣件，可防止无缝道岔钢轨沿垫板（垫片）滑移，使道岔的钢轨与岔枕组成一个弹性框架来抵御温度力的作用。

2.无缝道岔内各个部件具有可焊性。道岔尖轨采用弹性可弯式AT尖轨，辙叉结构根据目前的焊接技术水平，采用钢轨拼装式或锰钢整铸式。

3.道岔尖轨辙跟的联结螺栓即可动心轨辙叉叉跟座处的联结螺栓采用高强度螺栓

4.岔枕采用加大断面的混凝土枕，轨道框架强劲；道床道碴饱满、夯实；道岔两端的线路轨枕多铺设阻力较大的混凝土枕。

5. 为适应无缝道岔尖轨与可动心轨发生纵向位移，采用允许纵向伸缩量较大的外锁闭装置。

 

第二节  无缝道岔的计算参数

 

无缝道岔计算理论是否符合实际情况，除了计算模型应正确、合理以外，选用计算参数是否符合实际且不带随意性就显得十分重要。

一、辙跟阻力

道岔尖轨与基本轨之间的重要联结部件是辙跟结构。目前我国道岔辙跟结构有两种：螺栓间隔铁结构和限位器结构，现就限位器结构作一介绍。

限位器结构是比较适合无缝道岔的一种辙跟结构，因而在我国提速与高速道岔上得到广泛应用。在限位器子母块贴靠以前，辙跟不限制钢轨伸缩，辙跟的摩阻力 =0。当子、母块贴靠后，将完全阻止道岔里股钢轨（尖轨）伸缩，里轨被锁定。

不难理解，，辙跟阻力具有双重作用，既可限制尖轨伸缩，也可传递温度力给道岔基本轨。

二、无缝道岔道床纵横向阻力

为得到符合实际的道岔道床纵横向阻力参数，在众多试验数据的基础上，确定出无缝道岔道床纵横向阻力。

（一）无缝道岔纵向阻力

众所周知，道岔中岔枕的长度是各不相同的。为计算与使用方便，在无缝道岔的计算中采用单位岔枕长的道床阻力作为计算参数。

（二）无缝道岔横向阻力

考虑到无缝道岔辙跟（限位器）前面区段为其稳定性薄弱地段，因此重点考虑了2.6m长岔枕的道床横向阻力。因此，我们用2.6m长岔枕的道床横向阻力来检算无缝道岔的稳定性是合适的，也是偏于安全的。

三、钢轨扣件推移阻力与阻矩

由于无缝道岔计算理论中要涉及钢轨扣件推移阻力和阻矩这两个计算参数，通过试验可测得Ⅱ型弹条扣件的推移阻矩 。

 

第三节  无缝道岔的计算理论

一、基本原理

当道岔内钢轨接头被焊接或胶接并于两端无缝线路长轨条焊联后，道岔里股钢轨承

受的部分温度力将通过道岔有关部件传递给基本轨，形成道岔基本轨附加温度力；另一部分温度力则在克服了各种阻力后转化为尖轨和心轨的伸缩位移。在传力和变形的过程中道岔的一些部件也会受力、变形，必要时也需对它们进行检算。因此，任何一种无缝道岔的计算理论计算模型都应当较为准确的计算出上述内容。

道岔是一个整体结构，道岔各股钢轨之间通过岔枕、扣件及其它部件而相互联结，同时道岔铺在道床上，道岔各股钢轨的受力与变形也将受到道床阻力的影响，因而在计算无缝道岔的受力与变形时要考虑各种部件的作用及其对无缝道岔受力与变形的影响程度。为简化计算，用一个“当量参数”来综合考虑各种影响因素。如前所述，造成道岔里轨产生伸缩位移和基本轨产生附加温度力的根本原因是道岔里轨末端承受有巨大的温度力，这一温度力首先使里轨产生位移，与此同时，又会通过辙跟结构（限位器）、岔枕的弯曲刚度、钢轨扣件的阻矩把一部分温度力传给基本轨，在传力过程中当然也会受到道岔道床阻力的影响，最终形成基本轨的附加温度力。显然，道岔里股钢轨的伸缩位移与道岔基本轨的附加温度力是相互联系的，但是里股钢轨的伸缩位移是第一位的，应当首先算出。得知里股钢轨伸缩位移之后，才能确切地知道限位器的接触状况、岔枕的弯曲变形，进而求得道岔基本轨的附加温度力及其道岔其它部件的受力情况。

二、无缝道岔里轨伸缩位移的计算理论

（一）计算参数

阻止里股钢轨伸缩的影响因素较多，但主要有三个；道床阻力、岔枕刚度和扣件阻矩。

当然辙跟结构也是一个因素，不过它只在辙跟处起作用，相当于无缝线路的接头阻力除辙跟外，阻止道岔里股的伸缩的阻力并非常量，且由多种阻力因素组成。为便于计算，把上述三种阻力换算成当量阻力。其单位当量纵向阻力p为

                                   式（2-1）

式中   ——道岔各轨线单位道床纵向阻力。

四轨线岔枕：

里侧轨线                             式（2-2）

外侧轨线（基本轨）                式（2-3）

二轨线岔枕：                                 式（2-4）

——岔枕刚度单位换算阻力

                              式（2-5）

——钢轨扣件阻矩单位换算阻矩

                                       式（2-6）

——岔枕单位枕长道床纵向阻力；

——岔枕长度；

——岔枕间距；

—— 岔枕里轨伸缩位移；

——扣件阻矩；

——岔枕横向水平刚度。为岔枕弹性模量，混凝土枕；为岔枕对竖直轴的惯性矩，为枕宽；为枕高。

——道岔两股最外侧钢轨中心间距，可分段计算得：

          （辙跟至导曲线终点）

      （导曲线终点至叉点）

     （叉点以后）

其中  ——道岔直、侧股线路钢轨中心间距，mm；

——导曲线支距；

——道岔号数；

——计算岔枕距叉点距离。

——道岔相邻里外侧钢轨间距，也可分段计算;

              (辙跟至导曲线终点）

       （导曲线终点至叉尖）

              （叉尖以后）

                 

（二）里轨伸缩位移的计算图式

根据道岔结构，无缝道岔里股钢轨的伸缩有种两类型，图式对应有两种温度力图。如图2-2和图2-3

图2-2  当时计算图示           图2-3  当时计算图示

（三）采用简易方法计算里轨的伸缩位移,如上两图所示：

                                      式（2-7）

其中        ——阴影部分面积；

——钢轨的弹性模量；             

——钢轨截面积。

——伸缩区长度

——道岔里轨辙跟至最后一根四轨线岔枕的距离

——四轨线岔枕范围内的钢轨单位当量纵向阻力

    ——每枕每轨上扣件推移阻力

—— 二轨线岔枕单位道床纵向阻力

——岔枕间距；

三、无缝道岔基本轨附加温度力的计算理论

当轨温升降时，道岔里股钢轨承受的温度力将通过道岔的有关部件部分的传递给基本轨，成为基本轨的附加温度力。因此，计算基本轨的附加温度力首先需要掌握温度力有里轨传到基本轨的途径与规律。

（一）附加温度力传递的途径

1.辙跟结构

限位器结构。当轨温升降幅度较小，道岔里股伸缩位移不大时，限位器中的子、母块分离，辙跟不传递温度力，此处的基本轨未通过辙跟结构承受任何附加温度力，当轨温升降幅度较大时，限位器的子母块接触，这是辙跟结构将会把接触后里轨增长的温度力全部传给基本轨，成为力：

                                          式（2-8）

式中  ——子母块接触后轨温变化幅度。

2.岔枕。岔枕是道岔里轨与基本轨之间又一主要联结部件。只有四线轨岔枕才能把部分温度力由里股传递到基本轨，其传递的主要途径是通过岔枕的弯曲刚度来实现。使岔枕发生弯曲变形的里股部分温度力将传递到基本轨上，的传递数值将取决于道岔结构与焊接方式：这里就介绍一下固定辙叉无缝道岔（半焊）：

                                        式（2-9）

                                   式（2-10）

式中  ——岔枕弯曲变形矢度。

将分别传递给直侧股基本轨，即基本轨的附加温度力为。

公式中的符号同前。附加温度力的方向是随岔枕的位移方向而变化的。

3.钢轨扣件。当道岔里股与基本轨之间产生相对位移时，道岔钢轨扣件将通过其阻矩把里股钢轨的部分温度力传递给基本轨。

（二）基本轨附加温度力数值计算与分布规律

如上所述，里股是通过辙跟、岔枕、扣件逐点把温度力传递给基本轨的。基本轨在承受这些附加温度力的同时要产生位移或有位移趋势，这时道床阻力也发挥作用，通过岔枕把阻力作用在基本轨上，影响基本轨附加温度力的数值。可分不同情况计算基本轨附加温度力。

1.基本轨附加温度力的计算。传递到基本轨的附加温度力是逐点作用的，作用点不同，其附加温度力也不同。

（1）辙跟点：在辙跟（或限位器）相对的基本轨上，只作用有辙跟摩阻力或剩余温度力（限位器结构）。因此其附加温度力为

限位器结构  

（2）岔枕点：在基本轨的岔枕点上，计算道岔里轨位移时，除了岔枕弯曲刚度和扣件阻矩传递的温度力外，道床阻力也发挥作用，因而岔枕点上基本轨的附加温度力为

四轨线岔枕                       式（2-11）

二轨线岔枕                            式（2-12）

式中   ——基本轨上岔枕道床阻力

四轨线岔枕  

二轨线岔枕  

2.基本轨附加温度力的分布规律。有道岔里轨传到基本轨上的附加温度力都是以集

中力的形式作用在基本轨的辙跟与岔枕点上的，同时基本轨又受到道床纵向阻力的影

响，其附加温度力的分布应遵循一定的规律。

 

里轨通过辙根结构、岔枕及扣件分别把部分温度力作用在基本轨的相应点上，而这些力均以集中力的形式作用在基本轨上。其次，为便于计算，我们在计算基本轨各岔枕点的附加温度力时，就已经把此枕的道床阻力考虑进去了，即各岔枕的为

                                  

这就意味着，凡在基本轨岔枕点上作用有力时，此枕的道床纵向阻力已被克服掉，若再作用有其它力时，此枕应视为无纵向道床阻力的岔枕，岔枕间距范围内的钢轨应视为无道床纵向阻力的钢轨。以此类推，所有参与传力的四轨线 岔枕点处的基本轨都应视为无道床纵向阻力的钢轨。无缝道岔的里轨是从辙跟开始，依次一根根岔枕传递给基本轨附加温度力的，即辙跟处基本轨被传给的附加力，辙跟后各岔枕分别传递给基本轨相应的值，且值最大不超过，为钢轨扣件的推移阻力。参与传递附加温度力的四轨线岔枕根数由道岔里股钢轨的伸缩范围确定，岔后二轨线岔枕的传力作用可忽略不计。因此无缝道岔基本轨附加温度力传递的最大作用范围为辙跟到最末一根四轨线岔枕处。为计算与绘图方便，假设辙跟前的基本轨与参与传力的岔枕后的基本轨单位道床纵向阻力相同。

3.作用在基本轨各轨枕点上的附加力要进行叠加，若基本轨上各传力点方向相同，则叠加的极值点分别在传力范围的始、终点。辙跟（或限位器）处基本轨附加温度力与原温度力同号，形成受力最大点。而最后一根四轨线传力岔枕处的基不能轨附加温度力则与原基本轨温度力反号，是受力最小点。辙跟处附加温度力的叠加之和为，最后一根传力岔枕处的基本轨附加温度力的叠加为。和可由下式计算：

                               式（2-13）

                              式（2-14）

                             式（2-15）

            式（2-16）

                        式（2-17）

式中         ——参与传力的四轨线岔枕数；

——岔枕间距；

——枕跟后岔枕序号；

——枕跟结构阻力；

——基本轨单位道床阻力；

——第序号传递的附加温度力：

 

第四节  无缝道岔检算

 

初步确定了跨区间无缝线路的锁定轨温以后，即可算得无缝线路钢轨承受的最大温度拉力和最大温度压力。由于无缝道岔基本轨要承受额外的附加温度力，同时道岔有关部件也要承受剪力，尖轨与可动心轨还要产生较大的伸缩位移，因此，必须对无缝道岔进行检算，以确定锁定轨温初值是否恰当。

一、无缝道岔钢轨强度检算理论。

无缝道岔的基本轨处于无缝线路的固定区，轨温下降时，基本轨要承受拉力，与此同时道岔里股伸缩时也会把附加温度拉力作用在基本轨上，这样就会使基本轨承受了比无缝线路钢轨还要大的温度拉力，因此，必须对基本轨，特别是基本轨的焊接接头进行强度检算，通常按下式进行检算：

                           式（2-18）

式中    ——基本轨承受的动弯应力，可按轨道强度计算法得（）；

——基本轨原有温度拉应力，

——基本轨附加温度应力。通常用辙跟（限位器）处基本轨附加温度拉力进行检算；

                                      式（2-19）

其中    ——辙跟（限位器）处基本轨附加温度拉力；

——钢轨断面积；

——附加制动应力，；

——应为焊接接头允许强度，考虑附加温度力采用了最大值且焊接接头允许强度尚无规定数值，可采用，为钢轨的屈服强度，。

（一）基本轨承受的动弯应力计算：

                                     式（2-20）

式中  ——钢轨动弯矩：    

                                  式（2-21）

——钢轨静弯矩：                  

——速度系数：          

——偏载系数:          

——刚比系数：         

——钢轨支座刚度

——钢轨基础弹性模量

——钢轨抗弯刚度

——轮载

——岔枕间距

——横向水平力系数

（二）轨道结构竖向受力静力计算

1.计算模型

将钢轨视为弹性基础梁上的无限长梁，形成连续支承模型，如图2-4。由于钢轨的抗弯刚度很大，而轨枕铺得相对较密，这样就可以近似地把轨枕的支承看作是连续支承，从而进行解析性的分析。图中的，即把离散的支座刚度折合成连续的分布支承刚度，称之为钢轨基础弹性模量。

2.单轮作用下的静力计算

列车各轮荷载直接作用在轨道上，结果在轨道截面上会产生弯矩，即可计算获得。

3.轮群作用下的静力计算

 

图2-4  轨道结构竖向受力图

当有多个轮载同时作用在轨道上时，如要计算某一截面处的钢轨弯矩，则将单一轮载作用下导出的。

弯矩分布函数的坐标原点置于该截面处，称该截面为计算截面，如图2-4所示。然后分别计算各轮载对该计算截面的弯矩影响值，再将这些值叠加起来，作为各机车轮载在该截面所共同引起的弯矩，计算公式如下：

由于相邻轮子的影响有正有负，因此，对于有多个车轮的机车，应分别把不同的轮位放在计算截面上，考虑左右邻轮对它的影响，从中找出产生最大的轮位，我们称该轮位为最不利轮位，并把它作为计算依据。

由于机车车辆的振动作用，作用在钢轨上的动荷载要大于静荷载，引起动力增值的主要因素是行车速度、钢轨偏载和列车通过曲线的横向力，分别用速度系数、偏载系数和横向水平力系数加以考虑，统称为荷载系数。

速度系数表示动载增量与静轮载之比；偏载系数是由于偏载，使外轨或内轨轮载增加，其增量预计轮载的比值称为偏载系数；横向水平系数，是考虑了横向水平力和偏心竖直力联合作用下，使钢轨承受横向水平弯曲及扭矩，由此而引起轨头及轨底的边缘弯曲盈利增大而引入的系数，它等于钢轨底部外弯曲应力与中心应力的比值。

二、无缝道岔稳定性检算

按道岔最高轨温时承受最大温度压力叠加最大附加温度力的受力状态进行检算。从无缝道岔承受附加温度力的状况来看，最大值在辙跟（限位器）处的基本轨上，由此点向两边延伸，附加温度力逐渐减少。从道岔结构来看，辙跟（限位器）向前的道岔结构虽然也有两股尖轨及相应的连杆、拉杆，但它们不与岔枕连接，从轨道框架结构来看，真正起作用的仍是由基本轨和岔枕组成的二轨线轨道框架；而辙跟（限位器）以后的道岔，四条轨线都与岔枕相连，形成四轨线长岔枕轨道框架，框架刚度与道床横向阻力都大，即抵抗失稳的能力较大。这一区段里股钢轨虽也承受如无缝线路伸缩区那样大小的温度力，但此区段基本轨附加温度力逐渐减少，在里轨温度力甚至为负值，使基本轨原有温度压力降低。总体上来看，辙跟（限位器）后道岔结构承受的温度力不会太大，加上此段道岔轨道框架与道床横向阻力较大，相对来说较为稳定。

辙跟（限位器）前的道岔地段应为无缝道岔稳定性检算地段。把辙跟处的基本轨最大附加温度压力作为该地段附加温度压力进行稳定性检算，以偏于安全：

                      式（2-22）

式中  ——轨道升温时的无缝线路钢轨（或道岔基本轨）承受的最大温度压力，

，为钢轨断面积；为轨温升温幅度；

——辙跟（限位器）处基本轨最大附加温度压力；

     ——按稳定性公式算得的线路允许温度压力，，为临界温度力。

虽然辙跟前端道岔轨道略宽于标准轨道，但相差不是太大，可按直线轨道计算 值时需要试算，较为复杂，可采用下列简化公式计算：

                    式  （2-23）

式中    ——等效道床横向分布阻力岔枕实测横向阻力多大于上述数值，偏于安全。

——道岔线路的当量曲率；

——弹性原始弯曲矢度；

——变形曲线矢度；

——轨道框架刚度系数；

——轨钢弹性模量；

——钢轨对竖直中和轴的惯性矩。

三、道岔里轨最大伸缩位移的检算

道岔里轨最大伸缩位移通常出现在尖轨尖端或可动心轨尖端。尖轨尖端或或可动心轨尖端的伸缩位移由两部分组成:辙跟或叉跟座处钢轨伸缩位移和尖轨或心轨可动部分的自由伸缩。尖轨尖端或可动心轨尖端的最大伸缩位移为

 

 式中        ——轨钢线胀系数；

             ——尖轨或心轨可动部分长度；

——无缝道岔的锁定轨温与最高或最低轨温差的最大值；

——辙跟或叉跟座处道岔里轨的最大伸缩位移。

计算出的应满足下列条件:

                        式（2-24）

——允许伸缩位移值

 

       基本轨位移的计算是根据基本轨附加温度力图来计算的，即附加力图的面积与钢轨特性系数的商就可得到基本轨的位移。计算如下面一章。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第三章  无缝道岔设计计算

 

前一章就无缝道岔在设计中所需要的计算理论作了一般性的介绍，本无缝道岔设计中需要的具体计算过程及结果在这一章进行介绍。

 

第一节  计算无缝道岔里轨的伸缩位移

 

一、做出计算假定

采用的半焊形式，则由直股承受无缝线路温度力的作用，经过辙叉地分摊传递，将使道岔直、侧股里轨各承受的温度力的作用。

二、确定

根据道岔总布置图，确定由辙跟到最后一根四轨线岔枕的轨线长度

同可算出其间的岔枕根数n=47根岔枕的平均间距cm。

三、计算道岔的单位道床纵向阻力

（一）导曲线支距计算

所需数据：  ；  ；    cm； cm

      cm

cm； cm；

 

举例（以41号枕）：

 

 

其它岔枕的计算数据如下表3-1所示：

表3-1 导曲线支距计算

轨枕号	(cm)			(cm)
辙根28	0	0.042103315	0.99911326	31.09
29	30	0.042958704	0.99907685	32.37
30	90	0.044669483	0.99900182	35.00
31	150	0.046380262	0.99892386	37.74
32	210	0.04809104	0.99884296	40.58
33	270	0.049801819	0.99875912	43.52
34	330	0.051512597	0.99867234	46.56
35	390	0.053223376	0.99858263	49.71
36	450	0.054934155	0.99848998	52.95
37	510	0.056644933	0.99839439	56.31
38	570	0.058355712	0.99829585	59.76
39	630	0.06006649	0.99819438	63.32
40	690	0.061777269	0.99808996	66.98
41	750	0.063488048	0.9979826	70.75
42	810	0.065198826	0.99787229	74.62
43	870	0.066909605	0.99775904	78.59
44	930	0.068620384	0.99764284	82.67
45	990	0.070331162	0.9975237	86.84
46	1050	0.072041941	0.9974016	91.13
47	1110	0.073752719	0.99727656	95.51
48	1170	0.075463498	0.99714856	100.00

 

 

 

 

表3-1（上续表） 导曲线支距计算

轨枕号	(cm)				(cm)
49		1230	0.077174277	0.99701762	104.59
50		1290	0.078885055	0.99688372	109.29
51		1350	0.080595834	0.99674686	114.09
52		1410	0.082306613	0.99660705	118.99
导曲线 终点		1435.8			121.10

 

 

（二）道床阻力计算   

 

其它岔枕的计算数据如下表3-2所示：

表3-2道床纵向力计算

轨枕号	（cm）	(cm)	(cm)	L(cm)	(N/cm)	(N/cm)
辙跟28	0	181.099	31.099	290	38.500	35.933
29	30	182.377	32.377	290	38.500	35.933
30	90	185.008	35.008	290	38.500	35.933

 

 

表3-2 （上续表）道床纵向力计算

轨枕号	（cm）	(cm)	(cm)	L(cm)	(N/cm)	(N/cm)
31	150	187.742	37.742	290	38.500	35.933
32	210	190.580	40.580	300	38.500	38.500
33	270	193.520	43.520	300	38.500	38.500
34	330	196.563	46.563	300	38.500	38.500
35	390	199.710	49.710	300	38.500	38.500
36	450	202.959	52.959	310	38.500	41.066
37	510	206.312	56.312	310	38.500	41.066
38	570	209.767	59.767	320	38.500	43.633
39	630	213.326	63.326	320	38.500	43.633
40	690	216.988	66.988	330	38.500	46.200
41	750	220.754	70.754	330	38.500	46.200
42	810	224.622	74.622	330	38.500	46.200
43	870	228.594	78.594	330	38.500	46.200
44	930	232.670	82.670	340	38.500	48.766
45	990	236.848	86.848	340	38.500	48.766
46	1050	241.130	91.130	350	38.500	51.333
47	1110	245.516	95.516	350	38.500	51.333
48	1170	250.005	100.005	360	38.500	53.900
49	1230	254.597	104.597	360	38.500	53.900
50	1290	259.293	109.293	370	38.500	56.466
51	1350	264.093	114.093	370	38.500	56.466
52	1410	268.997	118.997	380	38.500	59.033
导曲线终点	1435.8
53	1470	280.000	130.000	380	38.500	59.033
54	1530	285.000	135.000	390	38.500	61.600

表3-2（上续表） 道床纵向力计算

轨枕号	（cm）	(cm)	(cm)	L(cm)	(N/cm)	(N/cm)
55	1590	290.000	140.000	390	38.500	61.600
56	1650	295.000	145.000	400	38.500	64.166
叉尖57	1710	300.000	150.000	400	38.500	64.166
58	1770	305.000	150.000	410	39.783	65.450
59	1830	310.000	150.000	410	41.066	64.166
60	1890	315.000	150.000	420	42.350	65.450
61	1950	320.000	150.000	420	43.633	64.166
62	2010	325.000	150.000	430	44.916	65.450
63	2070	330.000	150.000	430	46.200	64.166
64	2130	335.000	150.000	440	47.483	65.450
65	2190	340.000	150.000	440	48.766	64.166
66	2250	345.000	150.000	450	50.050	65.450
67	2310	350.000	150.000	450	51.333	64.166
68	2370	355.000	150.000	460	52.616	65.450
69	2430	360.000	150.000	460	53.900	64.166
70	2490	365.000	150.000	470	55.183	65.450
71	2550	370.000	150.000	470	56.466	64.166
72	2610	375.000	150.000	470	57.750	62.883
73	2670	380.000	150.000	470	59.033	61.600
74	2730	385.000	150.000	480	60.316	62.883
75	2790	390.000	150.000	480	61.600	61.600

 

四、计算道岔里轨钢轨的伸缩位移

（一）采用简易法计算，需要绘制温度力图，在绘制温度力图前先估计道岔里轨的伸缩区长度 

 ——四轨线岔枕范围内的钢轨单位当量纵向阻力      N/cm ;

 

在这里的锁定轨温采用;   ℃ ;

 ℃ ;         

升温时：℃；

降温时：℃；

因此          

N

则可得            

由此可知在升温时   

在降温时   

 

（二）先绘制温度力图，如图2-4。并计算伸缩位移，所以可用下列公式计算它们的伸缩位移:

            在这里：；

——计算轨枕离辙跟的距离   ——阴影部分面积

                         图2-4

举例（以41号枕）：

1.升温时：     

2.降温时：  

其它轨枕的计算数据如附录Ⅲ和附录Ⅳ；

 

第二节  基本轨附加温度力的计算

 

计算基本轨附加温度力时，就要计算一些参数在前面早有介绍，在这里就做简单的计算，来求得基本轨的附加温度力，在计算过程中，只考虑无缝道岔里轨通过岔枕传递的附加温度力--通过辙跟结构传递的摩阻力作为附加温度力，略去其它连接部件温度力的传递。

在这里我们采用的是限位器结构来连接。所以就取=0。

一、计算岔枕换算阻力和扣件阻矩换算阻力

先求出岔枕换算阻力      其他岔枕的计算数据如附录Ⅲ和附录Ⅳ：

举例（以41号枕）：

（一）升温时：

（二）降温时：

求出扣件阻矩换算阻力     

举例（以41号枕），升温降温时的值相等：

其他岔枕的计算数据见附录Ⅲ和附录Ⅳ。

 

二、计算基本轨的附加温度力

在这里计算的是每一根岔枕对应的基本轨附加温度力，列出的数据与岔枕是一一对应的；在计算时也要分别对应在升温及降温两种情况：

——每枕每轨上扣件推移阻力  N

四线轨岔枕        

举例（以41号枕），

（一）升温时：

所以取                  

则       

（二）降温时:

所以取                  

则       

三、编程计算基本轨附加温度力

(一) 计算公式：

                                

                               

                               

             

                         

式中         ——参与传力的四轨线岔枕数；  为伸缩区长度

——岔枕间距；

——枕跟后岔枕序号；

——枕跟结构阻力；

——伸缩区范围基本轨单位道床阻力平均值；

——第序号传递的附加温度力：

     (二) 升温时计算：     

(根) ,28号至58号  N/cm

28号轨枕：  =0 ，      =0  ，

  29号轨枕：   =1 ，=9844N ，

          编程如附录Ⅰ;其他岔枕的计算数据见附录Ⅲ

最终获得结果: ；

       

    (三)降温时计算：    

(根) ,28号至70号  N/cm

28号轨枕：  =0 ，=0 ，=0  ，

  29号轨枕：   =1 ，=9844N ，

          编程如附录Ⅱ;其他岔枕的计算数据见附录Ⅳ

最终获得结果: ；

四、绘制基本轨附加力图

（一）升温时基本轨附加力图的绘制，在这里伸缩区范围基本轨单位道床阻力平均值

1.求各自的影响范围：

辙根前岔枕根数 ：

（根）

伸缩区终点后的岔枕根数：

（根）

2.取几个点如表3-3 ,绘制图:

                        表3-3

岔枕号	-7	28	41	51	58	87
附加力(KN)	0	-102.948	0	84.406	84.406	0

 

基本轨附加力图3-1所示：

图3-1  升温幅度为38度时的基本轨附加力图

（二）降温时基本轨附加力图的绘制：伸缩区范围基本轨单位道床阻力平均值

1.求各自影响的范围：

辙根前岔枕根数：

（根）

伸缩区终点后的岔枕根数：

（根）

2.取几个点如表3-4 ,绘制图:

                      表3-4

岔枕号	-16	28	46	60	70	104
附加力(KN)	0	140.587	0	-111.008	-111.008	0

 

基本轨附加力图3-2所示：

 

图3-2  降温幅度为53度时的基本轨附加力图

五、基本轨及尖轨里轨的伸缩位移计算及图的绘制

（一）升温时的位移计算及图的绘制：

1.当（即辙跟处时），伸缩位移最大 ，计算如下：

；       

  ；

mm

则尖轨尖端的最大伸缩位移为：

 

mm

所以有     mm满足要求

取几个点如表3-5

        表3-5  尖轨及里轨伸缩位移

岔枕号	6	28	41	58
位移(mm)	8.31	2.08	0.68	0

 

2.基本轨位移的计算，举例（以41号枕）：

 

取几个点如表3-6 ,绘制图

       

 表3-6 基本轨伸缩位移

岔枕号	-7	15	28	41	65	87
位移(mm)	0	0.26	0.67	0.93	0.26	0

 

3.绘制位移图如图3-3所示

图3-3 升温幅度38度时尖轨和基本轨位移图

（二）降温位移计算及图的绘制：

1. 当（即辙跟处时），伸缩位移最大：

 

mm

则尖轨尖端的位移最大位移是：

mm

所以有      mm     满足要求

2.取几个点如表3-7

        表3-7 尖轨及里轨伸缩位移

岔枕号	6	28	46	55	70
位移(mm)	12.74	4.06	1.34	0.55	0

 

3.基本轨位移的计算，举例（以46号枕）：

取几个点如表3-8

        表3-8 基本轨伸缩位移

岔枕号	-16	8	28	46	60	80	104
位移(mm)	0	0.34	1.16	1.64	1.12	0.71	0

 

4.绘制位移图：

图3-4  升温幅度53度时尖轨和基本轨位移图

 

第三节  无缝道岔的检算

 

无缝道岔的检算包括：无缝道岔钢轨的强度检算和无缝道岔稳定性检算。在初步确定了跨区间无缝线路的锁定轨温之后，即可算得无缝线路钢轨承受的最大温度力，进而算出跨区间无缝线路无缝道岔的受力与变形数据。由于无缝道岔基本轨，、要承受额外的附加温度力，同时道岔有关部件也要承受剪力，尖轨还要产生较大的伸缩位移，因此必须对无缝道岔进行检算。

一、道岔钢轨强度检算

检算就是对所受拉力（即辙跟降温时）轨底的检算：

（一）计算钢轨弯矩是采用的数据：；；；

；；；；

（二）钢轨基础弹性模量

（三）刚比系数 

（四）计算弯矩 

（五）计算应力：

    1.钢轨动弯应力

       下部截面系数： 

       上部截面系数： 

下部：  

上部：  

         2.温度应力

升温时：℃；

降温时：℃；

3.附加应力

   升温时：℃ ； ；

           

   降温时：℃ ； ；

           

4．制动应力  ： 

5. 容许应力  ： 

   （六） 强度检算

    轨底：  

所以            

由此可知满足要求

   轨头：  

所以            

也满足要求

 

 

二、稳定性检算

无缝道岔的稳定性检算是按道岔最高轨温时承受的最大温度压力（即辙跟升温时）叠加最大附加温度压力的状况进行计算的，在这里采用简化计算公式计算的。

计算所需数据：；；；；

；；。

所以       

则稳定性检算是：

               

              

                             

  

所以           

由此可知稳定性也满足要求。

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第四章  无缝道岔的铺设

 

第一节  无缝道岔焊联

一、无缝道岔的焊联设计

目前我国跨区间无缝线路焊接的道岔（提速道岔）一般有两种类型：一种是钢轨AT尖轨可动心轨12号单开道岔；另一种是钢轨AT尖轨整铸锰钢辙叉12号单开道岔。还有其它的就不作介绍。无缝道岔有全焊和半焊式。全焊无缝道岔是把道岔内部和直、侧股的两端都焊接。半焊的前面已提到了。现就固定辙叉无缝道岔的焊联设计作一介绍：

焊联步骤：

(一)调查道岔种类和钢轨类型、轨道电路绝缘位置、辙叉种类及号码、岔枕类型及扣件等有无伤损或缺陷，包括场地条件、相邻设备情况；调查施工单位的现有设备情况及机械能力等。

（二）通过调查分析，选择适合的道岔品种及材料，确定经济合理的制造工艺，运输方法及施工方案。

（三）选择焊联形式 钢轨12号固定式辙叉单开提速无缝道岔常见的焊联形式有以下三种：

第一种，线上预铺焊联。把原有的一些不符合焊接要求的钢轨换成规定要焊接的钢轨后，再把换后的钢轨焊接起来的方法，在焊接时要注意所采用的焊接方法及焊接技术，所不同的就是满足了焊接的要求。

第二种，线上先焊后联。用胶结法粘好绝缘接头以及锰钢辙叉的直向两端接头。然后把在线下胶结好的钢轨及辙叉要封锁点既有线上，更换有缺损及不良的接头。把既有道岔上的剩余所有钢轨接头进行封闭线路焊联（曲股尖轨跟端岔区向两端采用冻结法）。

第三种，将既有道岔上的所有接头直接采用冻结联结或焊联。这种方式可利用列车间隔施工，更换恢复简单，投资小，不必计算配轨。但联结质量不均衡。

（四）确定焊联步骤

1.线下预铺焊联：

（1）在工厂胶结好绝缘接头及辙叉与短轨的接头，然后运到预铺地点。

（2）选好预铺岔位，联好道岔移动轨道排，摆好岔枕。

（3）将运到现场的本组道岔配件及钢轨组件按实际图分股逐一联结并固定在岔枕上。

（4）检查部件组装质量，严守几何尺寸。

（5）封闭线路，用专用走行轮等移动道岔工具及机械，进行整组道岔的线上更换（6）新道岔就位后，按实际要求与两端线路进行焊联。

（7）检查验收线上更换及焊联质量，达到开通条件后，开通线路。

2.线上先换后联：

写出与前面焊联的不同步骤就是了：

（1）封锁线路，将线下准备轨料逐件更换到线上道岔的对应位置，与原有的钢轨的衔接处采用夹板作临时锁定。

（2）全部更换完后，进行焊联作业。

其他的步骤与线下预铺焊联的相同就不作介绍。

二、无缝道岔内钢轨焊联方法

（一）焊接前的准备

由于道岔某部位的焊接接头空间较小，需要铝热焊接。如有可能，道岔基本轨中间的两个接头最好在工厂用接触焊焊接，或在设计上直接采用长钢轨。道岔内部的其他钢轨接头可用铝热焊方法进行焊联。

道岔焊接前，应对道岔方向、水平、前后高低彻底进行整修、捣固，补充石碴，方正岔枕，并方正尖轨与基本轨的相对位置。如有伤损部件与扣件，要及时更换。捣固整修后最好对轨枕盒道碴补充、夯实，以保证道岔具有足够的道床阻力。岔内钢轨节头焊完，尚未与无缝线路长钢轨条焊联时，还要对道岔再进行一次全面整修、捣固，使道岔各部件都处于良好状态后，才可焊接尖轨后的辙跟接头及长轨条进行焊联。

为减少道岔尖轨或可动心轨在道岔焊联后的伸缩量，道岔钢轨扣件应用强有力的弹性扣件，并按规定扭力矩拧紧扣件。小号码无缝道岔岔内钢轨焊联前不进行应力放散。

（二）无缝道岔内钢轨焊联顺序

为便于道岔焊联时的施工操作，通常按先直股后曲股的原则顺序焊接，焊接顺序见图所示。当钢轨接头（1）～（6）如图4-1焊接或胶结完成后，即可对道岔进行全面整修。整修之后再进行辙跟接头的焊接，最后把道岔两端钢轨与无缝线路长轨条焊连起来。

在进行钢轨接头的焊接时，要预留焊缝。气焊缝宽度由焊接方法决定，可按有关规定预留。但是在进行辙跟焊联时，由于前面尖轨可以自由伸缩，多采用铝热焊焊接，因此在考虑预留焊缝时，要按铝热焊设置预留焊缝。

图4-1 钢轨焊接循序图

（三）无缝道岔内钢轨焊接温度

无缝道岔各接头焊接温度不宜过高，以便于最终与长轨条焊联时拉轨焊联。

接头（1）～（6）的焊接温度为3～25℃；

辙跟接头（7）的焊接温度为10～15℃；

最终道岔两端与长轨条焊联时，其焊接轨温为线路锁定轨温±3℃。

 

第二节  无缝道岔的铺设

一、无缝道岔的铺设条件

（一）道床：无缝道岔及之前后相连的线路各50m范围内，应采用一级优质道碴（花岗岩质道碴，无缝道岔焊接、上道前，应对道床进行清筛。

（二）轨枕：应采用大断面的混凝土轨枕，道岔前后的线路各50m范围内应采用Ⅲ型轨枕。

（三）扣件：应以弹条扣件为主，其他扣件也应有足够的扣压力，其扣件的扭矩值应经常保持在范围内。

（四）钢轨及辙叉：应采用及以上的重型钢轨及辙叉，并且尽可能使用长轨条，以减少焊联的工作量。

（五）焊联方法：无缝道岔主要通路上的钢轨接头采用气压焊；对不能采用气压焊的部分分别采用胶结、冻结或铝热焊。与道岔焊接的钢轨轨型及钢种应相同。侧股不同钢轨的联结采用异型轨，焊接前应对钢轨进行探伤检查。

（六）锁定轨温：应比照当地的锁定轨温的允许范围，尽量在中和轨温时进行无缝道岔的铺设、锁定，实际锁定轨温与前后相邻的无缝线路的实际锁定轨温相差不应大于5℃。若不能满足这一要求时，应有计划的采取放散措施，使之符合要求。

二、无缝道岔的铺设施工

无缝道岔的铺设施工，同以往整组预铺推移上道的施工方法基本相同。道岔两端必须在预铺时焊接引轨。

（一）岔区配轨、联轨方案说明

1.调查岔区前后300m范围内接触网立柱间的净距离，选定道岔预铺位置。

2.道岔两端焊联的引轨长度一般不短于6m，困难时不短于4.5m。焊联引轨长度须加长0.5m，待焊联无缝线路时锯掉

3.原基本轨接头为绝缘接头的，外移不小于3m，以便于在应用中对失效绝缘接头进行处理。

4.道岔之间钢轨的焊联，应尽量减小焊缝，并以小型气压焊为主，因夹直线短，无法顶锻，必须采用铝热焊时，应尽量远离道岔。

5.结合安排道岔更换顺序和线上焊轨计划。

6.同时考虑与无缝线路焊联方案。

（二）施工步骤

预铺道岔：

1.按照常规方法进行道岔预铺，尖轨、基本轨和辙叉予以固定，其余配轨摆放就位。

2.按顺序进行焊接（可动心轨道岔），以焊轨前丈量的钢轨长度确定顶锻量，以在焊缝两端做出的标记控制顶锻量。

3.焊接后，安装各部连接零件，并做好几何尺寸。

4.电务安装转辙设备，并进行调试。

封闭线路施工：

施工封锁线路140m（含电务45min），点前、点后各120min按25㎞/h慢行。施工的基本方法是“横推上道，纵移到位”。纵移是利用既有线路作走行轨，一般纵移距离在100m左右，最长的达220m。纵以采用单个走行轮，需要通过尖轨和辙叉的走行轮为单轮缘，负责采用单轮缘。

按照岔区配轨、焊联方案，在第二、第三组道岔上道后，另行要封锁点将相邻道岔焊联起来，形成岔区轨道的贯通。埋设纵、横向位移观测桩，进行纵、横向位移观测。

（三）全面整修

在每组道岔铺设后，要集中时间、集中劳力做好方正轨枕、全面捣固、整理道床、打磨焊缝、紧固连接零件、做好几何尺寸等整修工作，使道岔尽快进入正常工作状态

（四）铺设注意事项

1.无缝道岔内的各焊缝，必须经过严格的探伤检查，要确保焊接质量。

2.道岔内的绝缘接头，必须采用胶接绝缘接头。其抗剪强度要求达到3250kN，疲劳次数要求达到次。

3.60㎏/m钢轨12号AT轨道岔，除整铸辙叉前后四个接头采用MG冻结接头外，其余接头全部焊接。

4.无缝道岔的铺设，最好采用岔外组装、一次要点推进就位的施工方法。推进就位时的轨温，要求接近中和轨温。

5.无缝道岔要求做到结构稳定牢固，纵横步爬不移。

三、无缝道岔位移观测桩的设置

（一）设置规定

1.跨区间和全区间无缝线路，单组无缝道岔设3对位移观测桩，在岔头、岔尾各设1对，在限位器处设1对。多组焊联道岔设5～7对位移观测桩，岔头、岔尾各设1对，限位器处设1对（两组道岔间距离小于50m时可不设中间位移观测桩）。不知原则应使每一段钢轨都能计算出实际锁定轨温。如图4-2

图4-2 观测桩布置图

2.位移观测桩必须预先埋设牢固，在单元轨节两端就位后，应立即进行标记。标记应明显、耐久、可靠。

3.位移观测桩按列车运行方向（单线列车下行方向)顺序编号。编号方法为“X—X”，横线前数字为单元轨节的顺序号，横线后数字为单元轨条内的桩号，编号均以阿拉伯数字标注，并在标号上方标“#”号。

（二）无缝道岔纵向位移的观测方法

运用“钢轨位移测量准直仪”（简称“准直仪”），准确测量无缝线路钢轨位移，从而掌握道岔区钢轨实际锁定轨温及其变化情况。“准直仪”由主机和附机两部分组成。主机为观测部分，附机为对准部分。附机顶部设有锥形观测点，由主机照准附机锥形点，形成直线，分别测量各股钢轨位移量。“准直仪”测量误差2～3mm的仅占3％。

“准直仪”的测量方法：

（1）主机及附机分别置于镜两侧路肩观测桩上，整平对中。

（2）主机望远镜粗略对准附机上的锥形观测点，然后转动主机的水平微动螺旋，精确对准点。

（3）分别依次测量各股钢轨纵向位移量。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

结  论

 

本论文是关于兰新线青水车站1#铺设无缝道岔的设计。为了适应2007年铁路的第六次提速的要求，就对原有无缝线路设备进行了改造和加强。所以将原有的提速道岔换成无缝道岔是一种必然。无缝道岔的设计不同与其它道岔的设计，在无缝道岔设计中主要是关于道岔基本轨附加温度力及里轨位移的计算。通过计算结果综合分析道岔的受力特性，以及受的力对道岔强度、变形及稳定性的影响。再就通过强度及稳定性检算来分析设计的合理性。这就是无缝道岔的设计。

在无缝道岔设计前首先要建立恰当的计算模型、合理的计算理论及适当的计算参数。本设计是参照北方交通大学范俊杰教授出的《现代铁路轨道》。采用的计算参数也源于上述计算理论中。陈述与应用在第二章中作了详细的地介绍。通过计算理论才能进行相关的计算。

跨区间无缝线路中，无缝道岔作为设计难点之一，其设计就必然有一定的难度。锁定轨温的计算与确定、基本轨附加温度力的计算、里轨的伸缩位移计算在第三章中作了详细地介绍。温度力对道岔的影响是明显的，特别是道岔强度、变形及稳定性尤为明显。所以就要对无缝道岔进行强度及稳定性检算，同时绘制基本轨的附加温度力及尖轨和里轨的伸缩位移图。

关于本论文就青水车站1#无缝道岔的设计，通过计算分析，各方面是满足要求的，设计是合理的。所以可在规定的锁定轨温下可以铺设无缝道岔。

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

参考文献

[1] 范俊杰,现代铁路轨道,北京：中国铁道出版社,2001

[2] 李斌,线路工程,兰州：兰州大学出版社,2002

[3] 广钟岩,铁路无缝线路,北京：中国铁道出版社,2002

[4] 张未,铁路道岔铺设与养护方法,北京：中国铁道出版社，2000

[5] 卢耀荣，无缝线路研究与应用，北京：中国铁道出版社，2004

[6] 谭浩强,FORTRAN程序设计, 北京：清华大学出版社,2001

[7] 李成辉,轨道 ,成都: 西南交通大学出版社,2005

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

附录Ⅰ   升温时基本轨附加温度力编程

 

PARAMETER (n=30,Pm=0.0,a=60.0,p0=48.64)

DIMENSION Pi(n)

OPEN(1,FILE='PIS2.TXT',STATUS='OLD')

OPEN(2,FILE='PS2.DAT')

READ(1,100)(Pi(I),I=0,n)

T=0.0

DO 10,i=1,n

S1=0.0

DO 20,K=0,i

S1=S1+Pi(k)

20     CONTINUE

S2=S1-Pi(i)

ti=(Pi(i)*Pi(i)+2*Pi(i)*(i*p0*a+S2-T))/(2*(n*a*p0+S1))

T=T+ti

WRITE(2,200) i,ti

10    CONTINUE

X=-1*T

P=S1

WRITE(2,'( 1X)')

WRITE(2,300) P

WRITE(2,400) X

100   FORMAT(5F8.2)

200   FORMAT(1X,'x',I2,'=',F8.2)

300   FORMAT(1X,'P=',F10.2)

400   FORMAT(1X,'X=',F10.2)

CLOSE(1)

CLOSE(2)

END

 

附录Ⅱ:      降温时基本轨附加温度力编程

 

PARAMETER (n=42,Pm=0.0,a=60.0,p0=53.15)

DIMENSION Pi(n)

OPEN(1,FILE='PIS3.TXT',STATUS='OLD')

OPEN(2,FILE='PS3.DAT')

READ(1,100)(Pi(I),I=0,n)

T=0.0

DO 10,i=1,n

S1=0.0

DO 20,K=0,i

S1=S1+Pi(k)

20       CONTINUE

S2=S1-Pi(i)

ti=(Pi(i)*Pi(i)+2*Pi(i)*(i*p0*a+S2-T))/(2*(n*a*p0+S1))

T=T+ti

WRITE(2,200) i,ti

10    CONTINUE

X=-1*T

P=S1

WRITE(2,'( 1X)')

WRITE(2,300) P

WRITE(2,400) X

100   FORMAT(5F8.2)

200   FORMAT(1X,'x',I2,'=',F8.2)

300   FORMAT(1X,'P=',F10.2)     

400   FORMAT(1X,'X=',F10.2)     

CLOSE(1)

CLOSE(2)

END

附录Ⅲ: 升温时基本轨附加温度力编程计算表

 

轨枕号	X(cm)	(c㎡)	(cm)	(N/cm)	(N)	(N/cm)	(N/cm)	(N)	(N)
28	0	332961037.7	0.208894316	2085950.097	435743.1196	7262.385327	109.3247935	9844	0
29	60	311424373.7	0.195382565	1930524.001	377190.7316	6286.512193	105.0125709	9844	792.423
30	120	290607709.7	0.18232253	1661689.125	302963.3657	5049.389428	97.11941082	9844	1818.429
31	180	270511045.7	0.169714212	1439125.911	244240.1192	4070.668654	90.08345943	9844	2585.655
32	240	251134381.7	0.157557609	1253544.968	197505.5479	3291.759132	83.78494022	9690	3122.63
33	300	232477717.7	0.145852723	1097767.45	160112.3716	2668.539526	78.12428888	9690	3574.458
34	360	214541053.7	0.134599553	966193.6934	130049.239	2167.487317	73.01819425	9690	3936.42
35	420	197324389.7	0.123798099	854417.8483	105775.3054	1762.921756	68.39651545	9690	4230.867
36	480	180827725.7	0.113448361	758945.2309	86101.09288	1435.018215	64.19986014	9536	4402.167
37	540	165051061.7	0.10355034	676982.8479	70101.80417	1168.363403	60.37766696	9536	4601.164
38	600	149994397.7	0.094104035	606282.6295	57053.64184	950.8940307	56.88667543	9382	4692.276
39	660	135657733.7	0.085109446	545023.0227	46386.60767	773.1101278	53.68969646	9382	4833.526
40	720	122041069.7	0.076566574	491718.7926	37649.22317	627.4870529	50.75461786	9228	4874.058
41	780	109144405.7	0.068475417	445151.7536	30481.95212	508.0325353	48.05359478	9228	4978.388
42	840	96967741.73	0.060835977	404317.1643	24597.02982	409.9504969	45.56238689	9228	5069.671
43	900	85511077.73	0.053648253	368381.9481	19763.0481	329.384135	43.25981257	9228	5149.995

升温时基本轨附加温度力编程计算表(上续表)

轨枕号	X(cm)	(c㎡)	(cm)	(N/cm)	(N)	(N/cm)	(N/cm)	(N)	(N)
44	960	74774413.73	0.046912246	336651.9054	15793.09693	263.2182822	41.12729725	9074	5134.3
45	1020	64757749.73	0.040627954	308545.8203	12535.58552	208.9264254	39.14849757	9074	5197.188
46	1080	55461085.73	0.034795379	283574.8812	9867.095545	164.4515924	37.30898734	8920	5164.698
47	1140	46884421.73	0.02941452	261326.2354	7686.785876	128.1130979	35.59599389	6742.545509	3946.819
48	1200	39027757.73	0.024485378	241449.7695	5911.988805	98.53314674	33.99817569	4717.879346	2795.673
49	1260	31891093.73	0.020007951	223647.433	4474.726945	74.57878242	32.50543423	3191.052999	1916.543
50	1320	25474429.73	0.015982241	207664.5654	3318.945154	55.31575257	31.10875396	1797.470392	1095.406
51	1380	19777765.73	0.012408247	193282.8243	2398.301056	39.97168427	29.80006591	798.3050105	494.146
52	1440	14801101.73	0.009285969	180314.3887	1674.393907	27.90656511	28.57213089	0	0
53	1500	10544437.73	0.006615408	156278.0936	1033.84335	17.2307225	26.15384615	0	0
54	1560	7007773.728	0.004396563	147216.5706	647.2468938	10.78744823	25.18518519	0	0
55	1620	4191109.728	0.002629434	139096.7627	365.7457272	6.09576212	24.28571429	0	0
56	1680	2094445.728	0.001314021	131795.0028	173.1814065	2.886356776	23.44827586	0	0
57	1740	717781.7284	0.000450325	125207.6933	56.38409591	0.939734932	22.66666667	0	0
58	1800	61117.7284	3.83443E-05	119245.4222	4.572378009	0.0762063	22.66666667	0	0
59	1860	124453.7284	7.80802E-05	113825.1758	8.887496626	0.148124944	22.66666667	=187355.2533	=84406.9
60	1920	368640000	0.231278715	108876.2551	25180.76032	419.6793387	22.66666667