CN105780613A - 一种提高列车侧向通过速度的道岔 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高列车侧向通过速度的道岔，道岔系统中包括曲股和直股，曲股包括内轨与外轨，外轨的水平标高不变，道岔的导曲线半径不做改变，但是降低道岔曲股内轨的水平高度。其优点在于：不改变道岔的导曲线半径和道岔的平面几何特征和长度的前提下，提高列车侧向通过道岔的速度，或者在同样的通过速度下，减小列车侧向通过道岔时产生的离心力，达到改善列车在侧向通过道岔的稳定性和舒适性，使列车作用在道岔中的轮轨作用力有所减小，该部分的结构可靠性得到了加强，减少了道岔的养护维修，延长道岔的使用寿命，提高列车运行通过道岔的安全可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁路道岔，尤其是一种提高列车侧向通过速度的道岔。
背景技术
道岔是引导列车从一条线路进入或越过另一条线路的装备设施，常用道岔为普通单开道岔，列车通过普通道岔的方式可以分为直向通过和侧向通过，列车直向通过道岔时，列车是在直线上运行，列车侧向通过道岔时，列车是在曲线上运行。根据力学原理，车辆在通过曲线时，在列车车辆中会产生一定的离心力，它的大小与曲线的半径和通过曲线的速度有关，具体如以下公式表示：
从公式（1）中可以看出，在一定的曲线半径条件下，列车通过的速度越高，产生的离心力也越大，在一定的离心力约束条件下，可以通过增加曲线的半径来提高列车通过速度。在一般的曲线轨道线路上，通常采用在曲线的外端抬高，利用车体质量的重力产生一个与离心力相反的向心力来平衡离心力的作用来提高车辆通过曲线的速度，这种方法称为在曲线上设置超高。
由于在道岔系统中，曲股的外侧与直股的一侧在心轨部位是连为一体的，如图2中（7）所示，如果在曲股的外侧设置超高，将钢轨抬高，势必也要将直股的一侧在心轨处抬高，这样将会影响道岔的直向通过，对于道岔系统来说是不允许的，因此目前的铁路道岔在曲股上都没有设置超高。由于在道岔的导曲线上没有设置超高，列车的侧向通过道岔时，产生了了未被平衡的离心力，其通过速度受到了限制，目前道岔在设计中，只能限制列车侧向通过道岔速度，使列车在侧向通过道岔时在曲线地段所产生的未被平衡的离心力在一个安全允许值内。在一些地方要求列车高速侧向通过道岔时，例如在高速铁路中，必须采用有较大导曲线半径的大号道岔，使得列车侧向通过道岔时，在一定的离心力条件下，可以获得更高的运行速度。加大侧向曲线半径不仅导致道岔的制造成本大大增加，也使得道岔的长度和占地面积也明显增加，同时给设计和施工带了困难。
发明内容
为解决上述技术问题，一种提高列车侧向通过速度的普通单开道岔，按通过的方向不同可分为侧向通过轨道和直向通过轨道，所述侧向通过的轨道为曲股轨道，曲股轨道包括内轨与外轨，外轨的水平标高不变，道岔曲股内轨的水平高度根据列车通过速度和导曲线半径降低，其最大降低值h为
其中，R是曲股的曲线半径，V是列车通过速度，S1是轨道轨距，g是重力加速度。
在上述方案的基础上，所述降低曲股内侧钢轨水平高度，是从曲股的导曲线始端开始逐渐降低至道岔中部区域为最大值h，从道岔中部区域开始逐渐升高到导曲线终端恢复到导岔的原有水平高度。
本发明的优点在于：不改变道岔的导曲线半径和道岔的平面几何特征和长度的前提下，提高列车侧向通过道岔的速度，或者在同样的通过速度下，减小列车侧向通过道岔时产生的离心力，达到改善列车在侧向通过道岔的稳定性和舒适性，使列车作用在道岔中的轮轨作用力有所减小，该部分的结构可靠性得到了加强，减少了道岔的养护维修，延长道岔的使用寿命，提高列车运行通过道岔的安全可靠性。
附图说明
图1是道岔立体图
图2是道岔平面图
附图标记说明：
1-曲股内轨；2-曲股外轨；3-导曲线始端；4-导曲线终端；5-中部区域；6-直线区段；7-岔心。
具体实施方式
本发明提供为解决上述技术问题，本发明提供一种提高列车侧向通过速度的单开道岔，包括曲股和直股，曲股包括内轨1与外轨2，外轨2的水平标高不变，道岔曲股内轨的水平高度根据列车通过速度和导曲线半径降低，其最大降低值h为
其中，R是曲股的曲线半径，V是列车通过速度，S1是轨道轨距，g是重力加速度。
在上述方案的基础上，所述降低曲股内轨1水平高度，是从曲股的导曲线始端开始逐渐降低至道岔中部区域为最大值h，从道岔中部区域开始逐渐升高到导曲线终端恢复到道岔的原有水平高度。
如图1和图2所示，在整个道岔系统中，本发明是通过对道岔内侧曲股钢轨的水平标高进行调整，来实现本发明的目的。调整的最大高度按照公式(2)以及列车通过时脱轨安全性要求确定，例如：对于导曲线的最小曲率半径为10000m、侧向通过速度为250km/h的道岔，标高的最大变化量根据公式（2）计算，应该在75mm左右。另一方面，高度的变化设置也应保证列车在低速通过甚至停车时车辆的稳定安全，不会产生侧向倾覆，按照现有的铁路标准不超过125mm。
在道岔曲股内侧钢轨的曲线始端3处，相对整个道岔的平面，其水平标高开始沿着曲线走向开始逐步下降，下降的规律应与水平曲线的曲率相对应，使得由于超高变化引起的向心力与曲线曲率变化产生的离心力相对应，同时也要保证满足列车转向架通过的最大顺坡要求，保证列车侧向通过道岔的平稳性和舒适性得到改善，道岔的受力得到了优化，下降的变化率应按照公式（2）、列车的脱轨安全规定和控制轮轨作用力的均匀变化等要求。道岔曲股内侧钢轨水平标高下降到道岔的中部区域5达到了最大值后逐步停止下降，然后开始逐步上升，直到道岔曲股内侧钢轨的曲线终端4处恢复到了道岔原有的水平高度后停止上升，这时道岔曲股内侧钢轨进入了直线区段6，高度也恢复到了原来的水平位置。道岔曲股钢轨水平曲线的曲率半径在曲线始端3处为无穷大，随后曲率半径逐渐减小，减小的幅度与道岔曲股内侧钢轨水平标高下降相适应，在到达道岔曲股曲线的中部区域5，曲率半径值达到了设计的规定值后，停止增加，然后开始逐步变大，直到曲线的终端4处，曲率半径回到无穷大位置，进入直线状态。
Claims (2)
1.一种提高列车侧向通过速度的普通单开道岔，按通过的方向不同可分为侧向通过轨道和直向通过轨道，所述侧向通过的轨道为曲股轨道，曲股轨道包括内轨与外轨，其特征在于，外轨的水平标高不变，道岔曲股内轨的水平高度根据列车通过速度和导曲线半径降低，其最大降低值h为
其中，R是曲股的曲线半径，V是列车通过速度，S1是轨道轨距，g是重力加速度。
2.按权利要求1所述的提高列车侧向通过速度的道岔，其特征在于，所述降低曲股内侧钢轨水平高度，是从曲股的导曲线始端开始逐渐降低至道岔中部区域为最大值h，从道岔中部区域开始逐渐升高到导曲线终端恢复到导岔的原有水平高度。
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