煤矿窄轨铁路轨道讲座.docx
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煤矿窄轨铁路轨道讲座
煤矿窄轨铁路轨道
（讲座）
主 讲：
程国志
联系方式：
023-********
139********
重庆天弘公司盐井一矿建设项目部
第一章煤矿窄轨铁路概述
第一节 煤矿窄轨铁路的作用和分类
一．煤矿窄轨铁路的作用
窄轨铁路是煤矿轨道运输的基础建筑物，是煤矿生产过程中煤炭、矸石、材料、设备和人员运输的物质条件之一。
它的作用是把车轮的集中载荷传播、分散到地面或井下巷道底板上，使列车沿轨道平稳、高速运行。
轨道的设计、施工和维修的质量，是安全行车最基本的保证。
二．煤矿铁路的分类
煤矿现行的窄轨铁路，按轨距分有900mm、762mm、600mm三种。
根据运输情况分为主要运输与一般运输线路。
三．铁路建筑的组成
轨道的建筑由两大部分组成，即轨道下部建筑：
1.轨道下部建筑（路基及附属设备——排水和防护加固设备等）；
2.轨道上部建筑（道床、轨枕、钢轨、道岔、联接零件、安全设备）。
第二节轨距、水平、轨底坡、高低和方向
一．轨距
轨距是指铁道线路上两股钢轨头部内侧、与轨道中心线垂直的距离。
（如图1所示）
1. 轨距的测量点
因钢轨头部两侧呈圆弧形，同时车轮轮缘也有一定的曲线形式，轮缘与钢轨的接触点，随钢轨类型不同而异，窄轨道轨矩在轨顶下13mm处测量。
2. 游间
为了使车轮沿两钢轨滚动时不被卡住，减少车轮与钢轨间的摩擦，在轮缘与钢轨间应有一定的空隙，这个空隙称为游间。
游间可用下式计算：
＆=S-q
式中：
＆——游间；S——轨距；q——轮缘距。
其中 q=T+2h
式中：
T——轮背距；h——轮缘厚。
＆max=Smax-qmin
＆min=Smin-qmax
3. 轨矩允许误差
轨矩允许有误差，是因为列车运行对铁道产生很大的压力和冲击，是铁道轨矩不可能经常保持标准规定的公称轨距，另外，施工时也会出现误差。
《煤矿安全规程》规定“直线段或曲线段加宽后，最宽不得超过5mm，最窄不得超过2mm。
二．水平、三角坑
为了保证车辆行驶平稳，使两股钢轨均匀的承担荷重，所以在直线轨道上，左右两股钢轨顶面应位于同一水平上，以保持列车运行平稳和磨耗均匀，因此规定两股钢轨轨顶水平误差不得超过5mm。
在延长两米范围内，两股钢轨顶面水平向相反变化，先左股比右股高，后右股比左股高，水平差超过5mm，称为三角坑。
这样会使得四个轮子的一个悬空，如果恰好在这个轮上出现很大的横力，就可能使浮起的车轮轮缘沿钢轨爬上轨面而引起跳道。
三．轨面前后高低
轨道纵向的不平顺，出现坑洼或凸起现象时，称为轨面前后高低。
由于雨后和矿井巷道存水，路基状态发生变化，道床捣固坚实程度不均匀，连接扣件松紧不同，都会使轨道产生不均匀的下沉，造成轨面高低不平。
主要运输线路要求目视平顺，用10m弦量轨面高低允许差值10mm，倾斜绞车道不超过15mm，但设计变坡点不受此限。
四．方向
方向是指线路平面位置的延长，即在直线上轨道是否直顺，在曲线上轨道是否园顺。
检查时，在接头前后5m内选择点检查，直线目视直顺，用10m弦量钢轨内侧不超过10mm；曲线目视园顺，在外轨内侧用2m弦量相邻正矢差，半径50m以上不超过2mm，半径位50m以下不超过3mm。
第二章轨道上部建筑
第一节钢轨
一．钢轨的作用
钢轨是轨道线路主要组成部分之一，其作用是支持并引导列车按一定方向运行，承受来自车轮的压力、冲击力和纵向的惯性力、横向的离心力等。
并将承受的力传导给轨枕、道床和路基。
为车轮的滚动提供阻力最小的表面。
二．钢轨的性能
钢轨应当具有足够的强度、韧性和耐磨性。
强度是为了承受车轮的强大压力；韧性是为了能承受车轮对钢轨的冲击作用。
钢轨的强度、韧性和耐磨性取决于钢轨的材质、热处理及断面形状。
三．钢轨的断面
车轮作用于钢轨上的垂直压力，使钢轨弯曲。
为增加其抗压和抵抗挠曲的能力，制造成工字形断面。
（如图2所示）
四．钢轨类型及选择
主要运输大巷和井底车场应采用24kg/m、30kg/m钢轨，随着矿井电机车、矿车运行速度的提高，轴重和运量的增加，一般使用30kg/m及以上的重型钢轨。
五．钢轨砸损
矿井主要运输线路上的钢轨垂直磨耗超过下表的限度时，应进行更换。
再次使用、更换拆除下来的钢轨时，应不属于轻重伤的钢轨；每根钢轨长度不短于2m。
主要线路钢轨的垂直磨耗
钢轨类型（kg/m）
15
18
22——24
30
垂直磨损限度（mm
6
7
9
11
第二节钢轨接头
一．钢轨接头的型式
接头的型式，按其对轨枕的位置，可分为悬接式和承垫式两种。
悬接式
用这种接法时，可以把接头轨枕间距缩小些，以增强接头的抗绕曲能力，这种接法的优点是弹性较好。
单承垫式
使用单承垫时，由于轨枕沉陷不均后，使得轨枕摇动，轨枕失去稳定性。
双承垫式
使用双承垫时，承垫接头鱼尾板受力轻，因轨枕支持轨头，接头处所发生绕曲较小。
二．对接与错接
错接的优点：
1.冲击力分散，道床养路工作少。
2.两股钢轨间断在不同地方，易于保持曲线的圆顺。
对接的优点：
1.在列车通过机头时，两股钢轨的冲击作用同时发生，因此冲击次数比错接少一半。
2.在对接的情况下，所发生的冲击作用是平衡的，易于保持水平，而在错接的情况下，所发生的冲击是时左时右，不平衡的，不易保持水平。
第三节轨枕
一．轨枕的作用和分类
轨枕位于道床和钢轨之间，是钢轨的支座。
（一）轨枕的作用
1.承受由钢轨传来的荷重和横向力，并将它均匀地传布在道床上；
2.将两根钢轨联系在一起固定钢轨位置，使其保持一定的距离（轨距）；
3.固定铁路方向，是铁路不因受力的作用而产生纵向及横向位移。
（二）轨枕的分类
按照制造材料的不同轨枕可分为木枕、钢筋混凝土轨枕和钢枕。
按用途可分为普通轨枕，铺设道岔的岔枕和桥梁上用的桥梁枕。
二．木轨枕
优点是：
木轨枕富于弹性，重量轻，可缓和列车的动力冲击作用，容易加工制造，成本低，便于运输，木枕与钢轨连接简单，铺设养护及修理方便；有较好的绝缘性能；木枕与碎石道渣之间有较大的摩擦系数，能保证轨道的稳定。
缺点是：
不容易保持轨距，增加维修工作量，易腐朽磨损和裂缝，使用年限短，抽换失效腐朽枕木工作量较大、木材资源有限，不能大量生产。
三．钢筋混凝土轨枕
钢筋混凝土轨枕与木枕对比优点是：
节约木材；能保证尺寸一致，硬度一致，使铁道的弹性均匀，稳定性高；采用扣板式扣减与钢轨连接便于保持轨距；不腐朽，使用寿命长，减少抽换工作量和维修工作量。
其缺点是：
弹性差，使用时应加胶垫，脆性大；电绝缘性能差；扣件连接困难；重量大不易搬运等。
第四节道床
一．道床的作用
道床：
即道渣层，为轨枕的基础，其主要作用是
1.把轨枕的载荷均匀地传布到路基面上；
2.便于拨道和起道；
3.排除铁道积水，防止翻浆冒泥，保持枕木的干燥；
4.增加轨道弹性；
5.保持轨道的稳定，阻止轨枕纵向和横向移动。
二．道床断面
道床顶面应比轨枕面低30mm，而道床顶宽应根据枕木长度而定，地面的枕木头外应有150mm的宽度，井下的枕木头外应有100mm的宽度；在半径等于或小于150m的曲线上，曲线外侧道床要加宽100mm。
三．道床的材质及粒度
对道床的材质有如下要求：
1.坚韧并有一定的弹性；
2.具有良好的排水性能，吸水性小；
3.耐冻性强，不易风化，道渣颗粒间要有较大的摩擦力；
4.不易被磨碎，捣碎；
5.不易被风吹动或被水冲走。
道渣的材质和粒度在煤矿窄轨铁道维修质量便准中规定：
1.井下道渣可因地制宜地采用碎石、卵石以及不易风化、不自燃的坚硬矸石。
碎石、矸石的粒度10——40mm，不得惨有碎末。
2.地面道渣除上述品种粒度相同外，尚可采用不含泥的河沙及熔炉矿渣。
第三章道岔
第一节道岔的种类
一．煤矿窄轨铁道标准道岔
1.普通单开道岔：
这种道岔一侧为直股，一侧为曲股，站在尖轨前向道岔尾部看，曲股向左开的为左开道岔，曲股向右开的为右开道岔。
（如下图所示）
2.对称道岔（又称双开道岔）两侧都是曲股，并对称于直股中心线（及辙岔角的平分线）。
（如下图所示）
3.渡线道岔：
连接两条相邻线路的道岔。
（如下图所示）
二．煤矿使用的非标准道岔
施工简易道岔（又称驴尾道岔），此种道岔加工简单，使用方便，在井巷施工中广泛应用。
（如下图所示）
第二节普通单开道岔的构造
一．转辙器
转辙器是由两根基本轨，两根尖轨和各种联接零件及转辙器械等组成。
通过转辙机械（扳道器），使两根尖轨往复摆动，以引导列车沿着某一方向运行的导向设备。
（如下图所示）
二．撤叉和护轨
辙叉由叉心（又称心轨）和翼轨组成，它是使车轮由一股钢轨越过另一股钢轨的设备。
（辙叉的分类和各部名称如下图所示）
三．道岔曲基本轨的弯折
从转辙部分到导曲线之间的轨距变化较大为了更好地保持轨距、需要将曲基本轨加以弯折，弯折的位置叫曲折点。
弯折的尺寸根据轨距变化的大小和距离确定。
曲基本轨有两个曲折点，第一曲折点距尖端70——80mm范围内，如距尖轨尖端远了，尖轨尖端的轨距必然要大。
反之，轨距要小，尖轨尖端出于基本轨曲折点，使车轮撞出尖轨尖端，加速尖轨磨损，危及行车安全。
第二曲折点，为尖轨的根部，如曲折度过大时，会使间隔铁与基本轨不密贴，如曲折度过小，使间隔铁安设困难。
第三节道岔轨距加宽及其检查
道岔轨距的检查
1.尖轨前端即尖轨尖端轨距加宽递减终点。
2.尖轨尖端轨距，在尖轨理论尖端处检查（距尖轨尖端100mm）。
3.尖轨根部（曲直股各一处）。
4.连接部分的检查。
直股尖轨根端轨距加宽递减距离终点一处。
弯股曲线始终各一处。
5.辙岔前后，直股辙岔前后，弯股辙岔前后各一处。
道岔水平的检查
尖轨前端，直曲股导轨中部，辙岔后（直股和弯股）均需检查两轨面的水平。
第四章轨道的铺设
第一节铺轨前的准备工作
一．整修路基
铺轨前的路基，按设计要求，标出铁道中心（每20m一点），圆曲线起止点，道岔中心及头尾和纵断面上的变坡点。
地面用标桩，井下划测点。
标桩和测点位置确定后进行水平测量，根据轨道水平（地面）或巷道腰线测量结果，按设计标高调整坡度，整修路基（井下为巷道底板），消灭上鼓下洼现象，误差超过50mm时要铲除或补填。
地面路基宽度不足要加宽，井下巷道宽度不够要处理。
整修底板时把巷道多余杂物全部运出，以便于永久轨道的铺设。
二．预铺道渣
铺轨时对桥头或明渠两端铁道铺足道渣平台及顺坡长度，桥梁不得短于15m，明渠不得短于10m，对有渣桥面的道渣槽在铺设之前必须用碎石道渣填齐，桥梁两端不小于15m距离内，应用碎石或鹅卵石道渣。
凡是石质路堑或填石路堤在铺轨之前铺设道渣一层，其厚度不少于70mm，如道渣在铺设之前铺设有困难时，可用废石渣垫平。
填石路堤，可以在不大于150mm的石块。
铺设钢筋混凝土轨枕之前，应先铺道渣并加夯压。
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