30号道岔受力分析与计算
接触网线岔
计速度为80km/h）。
目前新干线只有一组38号道岔,铺设在上越新干线高崎站新泻方向 3.3km处，为北陆新干线的出岔点。其直向允许通过速度为300 km/h，侧 向允许通过速度为160km/h。道岔平面线型采用复合曲线形式，半径为 8400m＋4200m＋8400m，道岔全长134.790 m，欠超高允许值90mm，欠超 高时变率85m/s，离心加速度时变率0.057 g/s。
接触网技术
线岔的结构:
接触网线岔是由一根限制管、两个定位线夹和固定限 制管的螺栓组成。 其结构是用一根限制管将相交的两支接触线上下相互 贴近，限制管的两端用定位线夹和螺栓固定在下面那根接 触线上。如果是非正线相交，一般是交叉点距中心锚结或 硬锚近者在下面；若是和正线相交，正线在下面。上面的 接触线应能在限制管和下面接触线间活动。限制管一般用 3/8英寸镀锌钢管加工而成，两端扁平，带有φ13mm圆 孔，限制管用方头螺栓和定位线夹固定在下面的接触线上。
38号道岔
接触网技术
5.7 接触网线岔布臵及理论分析
60kg／m钢轨1/38号高速单开道岔参数表
道岔全 长 L＝136.200 道岔前长 a＝48.711
单位（m）
b＝87.429
道岔后长
道岔容许通过速度
尖轨长 度 37.630 护轨长 度 L侧＝ 10.000 尖轨轨型
直向 V≤250km/h
基本轨长度
71349 134790 64800 94300 145650 154000
允许通过速度 / km.h1
备注 正线与到发线 高速线区间出岔
直向 300 300 300 300 300 300
侧向 70 160 100 130 160 200 西班牙设计，用于 线间距4.3m的渡线
道岔曲线分析
沈阳电务段
精选课件
1
一、正常的单动道岔电流曲线及多动道 岔电流曲线
1、单动道岔动作电流曲线 2、双动及多动道岔动作电流曲线 3、双机多动道岔曲线 4、提速道岔曲线
2
精选课件
1、单动道岔动作电流曲线
道岔的正常动作可分为解锁--
转换--锁闭。由于直流电动机为直
流串激电பைடு நூலகம்机，特点是电流越大、
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10
1、单动道岔故障曲线
动作电流过小如图3-6，当道岔转换过程中，突然自己停转，控 制台无表示，实际道岔在四开状态，此现象有两种原因，一是动 作电流过小，小于0.7A时， 是电机特性不良，二是 1DQJ继电器1-2线圈工 作不良，继电器保持不 住。这个曲线的特点是 缺少缓吸线，而且动 作时间不够。
精选课件
27
4-4
3、异常曲线(3)
3）图4-5此曲线为列车压入相邻区段后，本区段轨道电压曲线，分析是 两区段预叠加发码所致。额流变两线圈不平衡
28
精选课件
4-5
3、异常曲线(4)
• 4）图4-6此曲线多半为防护盒或接收器 断线故障。
22V 14V
4-6
精选课件
29
3、异常曲线(5)
6）在雨季，一些严重漏流区段会出现，随着湿度的增 大轨道电压迅速下降.如图所示
精选课件
15
3-12
5、自动开闭器动作不灵活曲线
图3-13是启动接点断不开而形成的曲线，道岔机械锁闭了。
产生原因是自动开闭器的几个轴动作不灵活产生（拐轴、自动开
闭速动爪轴、连接板轴），处理方法在各轴上注钟表油或变压器
油。
16
精选课件
6 、外线混线曲线
直流转辙机道岔动作电流曲线分析
直流转辙机道岔动作电流曲线分析信号集中监测系统记录的道岔动作电流曲线能反映道岔在转换过程中道岔控制电路工作状态、转辙机运用状态，通过对道岔动作曲线的分析，能了解道岔转换时的运用质量，还能在故障时进行辅助判断，指导现场有针对性地进行故障处理。
一、道岔动作曲线介绍道岔动作电流曲线纵坐标为电流值，横坐标为动作时间；不同类型道岔的电流值不尽相同，动作时间也不完全相同。
道岔动作电流曲线蕴涵的基本要素：道岔转换过程各时段动作电流大小、转换时间和受力特性延伸。
道岔动作电流曲线是反映道岔运用质量的一个重要指标。
道岔动作电流曲线真实记录道岔整个动作过程。
1DQJ是掌握道岔是否动作的重要开关量。
1DQJ吸起时，监测开始对道岔动作电流曲线记录，1DQJ落下后，监测系统结束对道岔动作电流曲线的记录。
二、直流转辙机正常道岔动作过程道岔的正常动作过程可分为：解锁一转换－锁闭。
由于直流电动转辙机为串激电机，特点是电流越大，转矩越大，转速变慢；反之，电流越小，转矩就小，而转速加快。
在一定范围内，直流电动转辙机具有电机的转速与转矩，能够随负荷的大小自动进行调整的“软特性”。
由于直流转辙机的工作拉力F与动作电流近似地成正比例关系，因而，通过直流转辙机动作电流曲线可以间接地看到该转辙机转换过程的拉力（阻力）变化趋势。
ZD6系列电机中：A型动作时间≤3．8秒，D型动作时间≤5．5秒，E 、J 型动作时间≤9秒；ZD6各型转辙机的工作电流均不应大于2A ；ZD6-A/D/F/G 型转辙机单机使用时，摩擦电流为2.3-2.9A ，ZD6-E 型和ZD6-J 型转辙机双机配套使用时，单机摩擦电流为2.0-2.5A ；正反向摩擦电流相差应小于0.3A 。
熟悉《维规》中的标准，掌握道岔工作电流大小及道岔转换时间，能及时发现道岔运用过程中特性超标现象。
我们可以把上图的道岔电流动作曲线分为四个时段来分析。
第一时段就是道岔解锁的过程。
可看出，电机刚启动时，有一个很大的启动电流，同时产生较大的转矩，这时道岔进入解锁状态，动作齿轮锁闭圆弧在动作齿条削尖齿内滑动，当动作齿轮带动齿条块动作时，与动作齿条相连的动作杆在杆件内有5mm 以上空动距离，这时电机的负载很小，电流迅速回落，道岔进入转换过程．第二时段为道岔的转换过程。
轨道力学(2)
道床应力传递示意图
第 一 区 域 第 二 区 域 第 三 区 域
道床内部应力计算 （1）第一区域 0 h h1 考虑到道床顶面应力的不均匀性，此区域道床应 力应为 Rd h m '
be
（2）第二区域 h1 h h2 此区域道床应力
Rd h 2he'tg
（3）第三区域 h h2 此区域道床应力
二、轨枕强度检算
1、轨枕受压应力检算 计算公式 Rd
s
F
s —— 木枕横纹承压应力（MPa） 式中， F —— 垫板与木枕的接触面积（cm2） Rd —— 钢轨动压力（kN） —— 木材横纹允许承压应力，随材质不同而异
混凝土枕抗压强度大，一般不检算其承压应力。
2、轨枕抗弯强度检算中间完全支承
计算轨枕弯矩时，通常把它视为支承在弹性基础 上的短梁，分别取最不利支承图式。 轨下截面正弯矩计算 检算轨下截面正弯矩Mg时，采用下图所示的道床 支承方式，是假定轨枕中间部分完全掏空， 可得Mg的检算公式 :
a12 b ' M g K s Rd M g 2e 8
Rd h 2 2 4h tg
路基面应力 r 可根据道床厚度 h 的不同， 分别按以上各式进行计算。 3、道床及路基面的强度检算 道床 h h 路基面 式中 h —— 道床允许压应力，随道床 材质而异。 r —— 路基表面允许承压应力。 新建线路路基 r 0.13MPa 既有线路基 r 0.15MPa
r r
第四节 轨道强度检算算例
以东风4型内燃机车通过60kg/m钢轨J-2型 混凝土枕轨道线路，进行轨道部件强度检算。
轨道部件强度检算算例
提速道岔工作原理与故障分析
分动外锁闭S700K道岔工作原理及故障分析分动外锁闭道岔转换设备，就是为了保证列车或车列在道岔上运行的安全，将道岔固定在某个特定的位置，未经操作人员发出命令，道岔不得随意改变位置的一种装置。
所谓道岔锁闭就是把可移动的部件（如尖轨或心轨）固定在某个开通位置，当列车通过时，不受外力的作用而改变。
电动控制的道岔分为内锁闭道岔和外锁闭道岔。
外锁闭道岔又分连动道岔和分动道岔。
一．道岔锁闭装置（一）．内锁闭道岔转换设备1．内锁闭的原理：通过转辙机的齿轮齿条组相互配合，由内外动作杆实现对道岔位置固定即內锁闭道岔。
实际上，内锁闭方式锁闭道岔是对道岔可动部分进行间接锁闭。
2、内锁闭的特点：⑴．结构简单，便于日常维修保养，且转换比较平稳，属定力锁闭。
⑵．道岔的二根尖轨由四根（50kg/M道岔为三根）连接杆组成框架结构，使尖轨部分整体钢性较高，而且框架式结构造成的反弹和抗劲较大。
⑶．受外力冲击时,如发生弯曲变形,会使工作尖轨与基本轨分离,严重威胁行车安全。
⑷．冲击力经过杆件将作用于转辙机的内部机件易于受损，挤切销折断，移位接触器跳开等。
⑸．由于框架结构的道岔的尖端杆、连接杆高于枕木，因为车辆的零部件松脱将尖端杆拉弯，道岔形成四开状态而造成列车颠覆事故，由此可见内锁闭道岔已不能适应提速运行的需要。
（二）．分动外锁闭道岔转换设备1．分动外锁闭的原理：当道岔由转辙机带动至某个特定位置后，通过本身所依附的锁闭装置，直接把尖轨与基本轨（心轨与翼轨）密贴夹紧并固定，称为外锁闭。
由于提速道岔的外锁闭道岔尖轨的两根尖轨之间没有连接杆，在转换过程中，两根尖轨是分别动作的，称为分动外锁闭道岔。
2．分动外锁闭的特点：⑴．改变了传统的框架结构，使尖轨的整体刚性大幅度下降。
⑵．尖轨分动后，转换启动力小，而且一根尖轨的变形不影响另一根尖轨，由此造成的反弹、抗劲等阻力均减小很多。
⑶．两根分动尖轨在外锁闭装置作用下，无论是启动解锁，还是在密贴锁闭过程中，所需的转换力均较小，避开了两根尖轨最大反弹力的叠加时刻。
30mt型预应力梁钢模设计和受力验算
30mT型预应力梁钢模设计和受力验算一、工程概况略二、结构与材料侧模每侧由14个单独模扇组成。
每一单独模扇由面板、横肋、竖肋三部分组成。
模扇的基本长度2.1m。
面板为5mm钢板。
横肋采用5#槽钢共7道。
竖肋采用8#槽钢，每扇模3道，间距为0.7m。
见附图。
三、荷载数据混凝土侧压力：混凝土的坍落度取12~14 cm，浇筑时长4个小时左右，混凝土容重2.5 kg/m3采用内部振捣和外部振捣相结合的方式。
混凝土最大侧压力为：P=γH=2.5×2=5Mpa混凝土粘着力取2 Mpa，粘着剪力取1 Mpa。
钢材的弹性模量E=2.1*105MPa四、面板验算1、面板厚度验算钢结构对钢模板的要求，一般厚度取其跨径的1/100；本模板面板的最大跨径为45cm。
δ=450/100=4.5mm＜5mm故面板厚度满足要求。
2、面板强度和刚度验算荷载分析取最大侧压力区段，由压力图分析横肋间距为36cm 处的面板所受侧压力最大。
取此处验算：板宽取1m计算，即混凝土侧压力：q=(P1+P2)×b/2=(45+36)×1/2=40.5KN/m2振动荷载：q=4 KN/m2故荷载q=40.5+4=44.5 KN/mMmax=ql4/10=0.57672KN*mW=bh2/6=1*0.0052/6=4.17×10-3mδmax=Mmax/W=138 Mpa <[δ]=181 Mpafmax=ql4/128EI=2.67mm>1.5mm(容许)面板的刚度略微不满足。
根据经验判断是满足实际使用要求的。
五、横肋验算1、荷载验算根据荷载分析图可以判断肋1的荷载最大。
混凝土侧压力：q=（45+50）*0.2/2+（45+36）*0.36/2=24.08KN/m振捣荷载：q=4*(0.2+0.36)/2=1.12 KN/m2、刚度验算5#槽钢W=10.4cm3、I=26 cm4Mmax=ql2/8=1.5435KN*mδmax=Mmax/W=124 Mpa <[δ]=181 Mpafmax=5ql4/384EI=1.44mm<3mm(容许)故横肋满足要求。
铁路道岔常见病害及整治方法[详细]
![铁路道岔常见病害及整治方法[详细]](https://img.taocdn.com/s3/m/d0ec7cbc76c66137ee0619d7.png)
5、异侧对口道岔，尖轨尖端处的轨距没有 顺坡到位，造成方向不良。
此外，线路排水不良，翻浆冒泥，钢轨 有硬弯都是造成方向不良的原因。
三、尖轨部分的病害分析
1、尖轨不直，与连接部分的方向不顺
尖轨顶铁过长或过短，长期行车后使尖 轨变形弯曲；
为使尖轨竖切部分与基本轨密贴，盲目 加长连接杆（即在连接杆耳铁加垫圈），几 根连接杆的长度配合不好，撑弯尖轨；
尖轨不方正道岔拉杆或道岔连接杆不正与滑床板轨枕或基本轨底面发生尖轨跟端双头螺栓或套筒磨损或间隔铁和夹板磨成凹坑螺栓上紧后夹住尖道岔拉杆道岔连接杆接头螺栓孔壁磨耗扩孔螺杆磨细因空隙太大不能把两根尖轨连接成整体框架减弱了刚如更换尖轨部分个别岔枕因新岔枕面是水平的与小反的基本轨底接触时造成里侧离缝从而使尖轨与滑床板不密贴
道岔，中部两内轨的接头对应于两外轨的 小腰，而两外轨的接头又对应于两内轨的 小腰。由于一股 “低接头”对应于另一股 的“高腰”使水平超限的情况常见。
（四）钢轨垂直磨耗不均，造成水平不良。
由于道岔直、侧两个方向行车密度相差悬 殊，使两个方向的钢轨垂直磨耗不一，这 种情况和岔枕机械磨损不一致同时存在， 给起道整治水平的工作造成困难，因为不 同向的两股钢轨相邻较近时，也不能单纯 用起道的方法来整治水平不良，起一股时 把临近的一股同时抬起，可能使另一方向 的水平超限。
道岔常见病害及整治 方法
学习目的：
为了帮助我们日常检查和消灭道岔设 备病害，掌握和分析设备日常变化情况和 规律，提高道岔设备质量，结合实际情况， 对道岔不良处所应及时进行复查、原因分 析、综合整治，尽可能延长道岔设备寿命， 确保道岔设备质量和行车安全。
一、道岔水平不良 二、道岔方向不良 三、尖轨部分的病害分析 四、导曲线病害的分析 五、辙叉部分病害的分析 六、道岔病害的整治 1、道岔水平和前后高低的养护 2、道岔方向的养护 3、道岔轨距的养护
信号集中监测道岔电流曲线分析
信号集中监测道岔电流曲线分析道岔动作电流曲线是反映道岔运用质量的一个重要指标。
日常信号集中监测信息分析时，应对每组道岔的动作电流曲线详细调看，对照参考曲线仔细对比、分析，以便随时掌握道岔的电气特性、时间特性和机械特性，发现转换过程中的不良反应，消除道岔转辙设备存在的隐患，预防故障的发生。
一、道岔监测的相关知识1.1.1 采集内容a) 道岔转换时间的监测主要采集道岔1DQJ励磁时间来记录电机转动的起止时间，以记录道岔动作电流、功率曲线。
b) 信号集中监测系统采集道岔动作曲线分为交流和直流两种。
直流道岔采集动作电流曲线，交流道岔采集功率曲线或电流曲线。
其目的都是为了记录转辙机在动作过程中的输出功率情况，以反映转辙机的工作环境及转动过程中所受的阻力情况。
c) 道岔表示电压监测主要在分线盘采集道岔表示回线电压来实时监测道岔表示电压。
d) 个别型号信号集中监测还采集SJ 81-82接点封连情况，在作业人员违章作业时及时在信号集中监测终端给出报警。
1.1.2 采集原理a）转换时间如图1-1，道岔转换时间由开关量采集模块进行采集。
在1DQJ吸起后，带动2DQJ转极，室外的道岔就开始转动，当道岔转换到位后，处于自闭状态的1DQJ落下，因此采集到1DQJ接点断开的时间也就是道岔转动的时间。
由于道岔1DQJ没有空接点，因此只能采集1DQJ第4组接点的中接点和后接点。
5线制道岔1DQJ的第4组接点常为空，因此采集1DQJ和1DQJF的其它空节点。
图1-1 1DQJ采集原理图b）直流动作电流1) 直流四线制电动转辙机在分线盘或组合侧面采集动作电流回线。
如图1-2：图1-2 道岔电流采集原理图2) 直流六线制E、J型道岔采集的是动作电路里的去线。
如图1-3：图1-3 E、J型道岔电流采集原理图c) 三相交流道岔动作功率三相交流道岔动作功率采集利用电流传感器采集断相保护器的21、41、61三根输出线上的电流，输出给功率采集单元，功率采集单元同时采集断相保护器11、31、51上的三相电压，并根据开关量采集器的输出信号记录道岔动作时电压、电流的实时值，换算成功率。
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摘要为适应我国铁路运输全面提速和重载铁路发展的需要，轨道结构需要加强和改进，铺设跨区间无缝线路是一种有效的途径。
无缝道岔是实现跨区间无缝线路的关键技术之一。
当道岔两端与区间长轨焊连在一起，道岔两端承受巨大的温度力 ,以及结构的不对称性和受力的不对称性，使得岔区的受力处于复杂状态。
随着轨温的升降，无缝道岔两端通过有关部件的传递，岔区无缝线路还将承受附加温度力的作用，同时道岔尖轨或可动心轨将产生较大的伸缩位移，道岔区钢轨承受的纵向力以及产生的位移，将影响到道岔的强度和稳定性以及行车的安全性。
本设计以30号无缝道岔为研究对象，在对无缝道岔的纵向力传递机理进行研究的基础上，基于有限单元法理论，应用有限元软件ANSYS建立无缝道岔有限元模型，进行纵向力与位移分析。
然后计算导出纵向附加温度力和纵向伸缩位移的数据，应用Excel表绘制纵向附加温度力和纵向伸缩位移的变化曲线图，从基本轨、导轨和心轨的不同方面进行分析，计算不同轨温变化幅度情况下各钢轨纵向附加力和纵向伸缩位移的变化，最后总结无缝道岔钢轨温度力和位移分布规律。
本文还对影响无缝道岔纵向力与位移的各种因素进行了分析，指出轨温变化幅度、扣件阻力及道床阻力是影响无缝道岔纵向力与位移的主要因素。
并分析了轨温变化幅度、扣件阻力及道床阻力对无缝道岔受力及变形的影响。
最后，根据计算结果，对无缝道岔的设计和铺设提出了一些建议。
关键词：无缝道岔，有限元法，温度力，位移AbstractIn order to adapt the needs of rising speed railway and heavy haul railway, it is necessary to strengthen and improve track structure, then inter-district CWR is an effective way.Seamless switch is to achieve seamless cross between one of the key lines. When turnouts are welded with rails, they are under great temperature force, the symmetry of structure and force make the bifurcation area stress in complex status. With the rail temperature fluctuation, seamless turnout relays the force through relevant parts, bifurcation area jointless-track will also bear the additional role, at the same time, turnout will produce large expansion displacement, longitudinal force and displacement, which will affect the strength of the turnout and the stability and safety of train.This paper regard NO.30 seamless turnout as research object, based on the finite element principle and studying on the temperature forces passing principles of continuous welded turnouts with movable point frog, makes a finite element model by using ANSYS to analyze the forces and deformation.and then calculate the temperature derived additional longitudinal force and vertical displacement of the data expansion, additional application of Excel Chart in vertical force and vertical telescopic displacement of the temperature change curve, from the basic track, rail and track mind different aspects of analysis, summarized their changing patterns. Calculate the temperature change range of different track under the rail vertical displacement of additional force and vertical telescopic changes and finally, summarize seamless turnout temperature stress and displacement distribution.The paper analyzes the factors which affect the longitudinal force and displacement of seamless turnout, pointing out that rail temperature variation,restricting device are the main points. In addition, the analysis of what kind of impacts the temperature variation, fastener resistance will effect on the seamless turnout stress and deformation. Finally, some suggestions about design and laying of seamless rail were put forward according to the computational results.Key words:Seamless turnout，Finite element，Temperature force，Displacement目录第1章概述 (1)1.1 引言 (1)1.2 国内外无缝道岔的发展 (3)1.2.1 国外无缝道岔的发展 (3)1.2.2 国内无缝道岔的发展 (8)1.3 无缝道岔计算理论的研究概况 (12)第2章无缝道岔结构及受力特点 (16)2.1有限元软件(ANSYS) (16)2.1.1 有限元软件简介 (16)2.1.2有限元法简介 (16)2.2 无缝道岔结构 (17)2.2.1 无缝道岔结构型式 (17)2.2.2 无缝道岔结构特点 (19)2.2.3无缝道岔受力特点 (19)2.3 无缝道岔温度力传递机理 (21)2.3.1 温度力传递机理 (21)2.3.2 计算假定 (21)第3章无缝道岔模型与计算 (23)3.1 30号无缝道岔有限元模型的建立 (23)3.1.1 边界条件假设 (23)3.1.2 道岔结构部件模拟 (23)3.1.3 计算参数选取 (25)3.1.4道岔整体模型的建立 (27)3.2 计算结果及分析 (28)3.2.1 整体计算结果 (28)3.2.2 钢轨纵向位移计算结果 (29)3.2.3 钢轨温度力计算结果 (32)3.3 无缝道岔结构检算 (35)3.3.1 可动心轨伸缩位移检算 (35)3.3.2 可动尖轨伸缩位移检算 (36)第4章计算参数对无缝道岔温度力与位移的影响分析 (37)4.1轨温变化幅度的影响 (37)4.1.1 不同轨温下各钢轨位移变化曲线对比 (37)4.1.2 不同轨温下各钢轨温度力变化曲线对比 (38)4.2扣件纵向阻力的影响 (40)4.2.1 钢轨伸缩位移比较 (41)4.2.2 钢轨温度力比较 (41)4.3道床纵向阻力的影响 (43)4.3.1 钢轨伸缩位移比较 (43)4.3.2 钢轨温度力比较 (44)总结与展望 (46)致谢 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。
参考文献 ................................................................................................ 错误!未定义书签。
附录毕业实习报告 .............................................................................. 错误!未定义书签。
第1章概述1.1 引言无缝线路是20世纪轨道结构进步的重要标志，20世纪90年代开始在我国推广应用。
无缝道岔则是实现跨区间无缝线路的关键技术之一。
无缝线路是把许多标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路，也称焊接长钢轨线路。
它是当今轨道结构的一项重要新技术，世界很多国家目前都在大力发展。
与普通线路相比，由于无缝线路消灭了大量的接头缺陷，因此具有行车平稳、舒适旅客，同时轨道和机车车辆的维修费用减少，使用寿命延长，节约能耗等一系列优点。
为保证无缝线路的强度和稳定，需要了解长轨条内温度力的影响及其变化规律。
轨温的变化会使其自由放置的钢轨自由伸缩，夏天受热时它会伸长，冬天受冷时则会缩短，这也就是所谓的热胀冷缩。
将多根钢轨联结成轨道，一般每隔一段钢轨长度12.5m或25m就会有一个接头。
接头之间需要预留轨缝，一般6mm左右，为的是防止钢轨由于热胀冷缩产生的温度力而发生破坏。
一根长度为l的可自由伸缩的钢轨，当轨温发生变化时其计算公式]1[为：∆α（1-1）t=l∆⋅⋅l式中α—钢轨的线膨胀系数，一般取值为0.0000118；l—钢轨长度，其单位为mm；t∆—轨温变化幅度，其单位为C。
为限制钢轨的自由伸缩，需把钢轨两端固定起来来约束它的自由伸缩，那么一旦轨温发生变化，钢轨便会受力，由于这个力是由轨温变化而引起的，故称为温度力。