为什么列车通过道岔需要限速?

文摘   2024-11-21 21:48   河北  

道岔作为一个大家族,在各类轨道交通线路上随处可见,且种类繁多、结构复杂。但你知道吗?道岔实际上也是轨道交通的一个“薄弱环节”,列车在道岔进行“转向”,但同时也有不少限制,今天咱们来聊聊列车通过道岔的限速问题。



过道岔为什么需要限速

道岔是铁路线上决定列车安全最关键的设备之一,为什么这么说呢?因为道岔除了要保证列车的车轮导向及轮缘顺利通过之外,还需要满足与车辆相互作用的可靠性和稳定性。旅客列车不能每次换向都晃车,否则车上乘客可能出危险,如果是货物列车,车内有高附加值货物,也容易在晃车中破损。


不仅是车很宝贵,道岔也同样需要呵护。在使用过程中,需要让道岔保持较长的使用寿命,养护维修工作量必须控制在合理范围内。


▲单开道岔示意图:A至B为直向,A至C为侧向


从设计角度出发,道岔的结构限制了它自身承受冲击的能力。道岔中间有两段小半径曲线呈“S”形连接,列车侧向通过道岔时,一般来说车身都会左右晃动,车轮也会对道岔尖轨导曲线产生冲击。如果道岔号数越小,导曲线半径就越小,列车对尖轨及导曲线的冲击力越大。如果列车车轮的冲击力大于道岔结构强度,可能会发生行车事故‌。



在通过道岔时,车轮需要从两根翼轨的最窄处通过到辙叉心的最尖端之间的一段空隙,即“有害空间”。在这个空间内,列车有可能因走错辙叉槽而引起脱轨,因此限速可以减少这种风险‌。


为了提高列车在经过道岔时的速度,同时降低旅客晃车感、防止货物移位,除了限速以外,还可以采用大号数道岔。比如,我国铁路规定正线道岔一般用18号,国外高铁上采用14、16、18、20、22、33、34等道岔号数。如果能加大道岔曲线半径,也可以适当提高行车速度。但由于道岔号数越大,它的“体型”就越大,出于成本的考虑,限制列车过道岔时的速度就成了一种折中选项。


▲ 可动心轨道岔


随着技术的进步,我国推广使用了可动心轨道岔,这种道岔的特点是辙叉心轨可以板动。当需要开通某一方向股道时,活动心轨的辙叉心轨与开通方向一致的翼轨密贴,与另一翼轨分开,从而消除有害空间,列车通过道岔时就平稳安全多了。


同时,还可以在辙叉两侧有害空间相对应位置的基本轨内侧设置护轨,保证车轮在有害空间处进入正确的轮缘槽,防止进入异线而发生脱轨事故。


道岔的容许速度

铁路道岔的容许速度是指机车、车辆通过道岔时的最大运行速度。道岔的容许速度是控制行车速度的重要因素之一,它取决于道岔构件强度平面型式两个方面,是保证列车安全平稳运行必不可少的条件。



根据道岔的设计和使用条件,容许速度可以分为直向容许速度和侧向容许速度。


(1)直向容许速度

影响道岔直向容许通过速度的主要因素包括机车车辆性能、道岔轨型、道岔号数、道岔结构(含轨下基础)和电务转换系统(含锁闭装置)。道岔直向容许速度需要通过计算、动力试验和运营实践综合确定。


(2)侧向容许速度

影响道岔侧向容许速度的主要因素包括机车车辆性能、导曲线线型、导曲线半径和道岔结构。


容许速度的确定

列车经过道岔时的容许速度是如何确定的呢?


图中:α—辙叉角;N—辙叉号码;EF、AE—两直角边


之前讲过道岔号数是怎么计算的。上图中,如果道岔辙叉角α越小,道岔号数N就越大,对应的导曲线半径也越长,列车侧线通过道岔时就越平稳,允许过岔速度也就越高。


根据规定,导曲线为圆曲线时,容许通过速度应满足不大于其中V是容许通过速度,R是导曲线半径‌。导曲线为缓和曲线时,容许通过速度应满足不大于,其中L是缓和曲线长度‌,R是导曲线终点半径。由尖轨冲击角控制的转辙器部分容许通过速度应满足不大于,其中β是尖轨冲击角‌。



下面给出了不同类型、型号道岔的直向、侧向容许速度。

▼ 43kg/m和50kg/m钢轨直向容许速度


▼ 60kg/m钢轨直向容许速度


▼ 75kg/m钢轨直向容许速度


▼ 单开道岔侧向容许速度


▼ 对称道岔侧向容许速度


▼ 交分道岔侧向容许速度












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(部分内容来源:高铁信号技术交流、上海地铁青年 等)
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