平面线路的连接技巧及方法

平面线路连接点包括曲线与曲线、曲线与道岔的连接。

(1)曲线线路

常见的曲线线路包括单轨和双轨两种。

1)单轨曲线线路

①曲线线路设计参数

为了设计及施工方便,矿井轨道线路中所采用的曲线都是圆曲线。在线路连接计算中首先应确定圆曲线的半径。圆曲线的半径与车辆的轴距和行驶速度有关,在设计中一般根据运输方式直接选取,见表16.3。

表16.3　曲线半径选用表

曲线线路转角是指曲线两端点切线的夹角δ。

已知线路转角δ及曲线半径R后,就可以计算出相应的曲线长度K P及切线长度T。

在曲线设计图中,常集中标注参数δ、R、T、K P,如图16.4所示。

图16.4　单轨线路曲线连接

②曲线线路施工参数

车辆在曲线上运行时,如果两条轨道仍在同一水平面时,由于离心力的作用,车轮轮缘将向外轨挤压,从而加剧了车轮的磨损和阻力,严重时将使车辆倾倒或出轨,因此曲线处外轨应抬高,造成离心力和重力G的合力与轨面垂直,使车辆不再受横向力的影响,如图16.5(a)所示。从图16.5可以看出:

图16.5　曲线线路外轨抬高及轨距加宽

式中　S g——轨距,m;

v2——车辆在曲线段运行速度,m/s;

R——曲线半径,m;

β——外轨抬高后的倾角,cosβ≈1;

g——重力加速度,取g=10 m/s2。

当轨距为900 mm时,Δh为10～35 mm;当轨距为600 mm时,Δh为5～25 mm。

车辆在曲线上运行时,如果轨距不变,车辆前轴的外轮就要挤压外轨,而后轴的内轮则挤压到内轨上,增加了轮缘与钢轨的阻力,使车辆运行困难。

为了避免这种现象,必须将曲线段轨距加宽,图16.5(b)所示。轨距加宽量ΔS g与车辆的轴距及曲线半径有关,当车辆轴距为1 100 mm时,ΔS g为10～20 mm。

加宽轨距时,一般外轨不动,内轨向曲线中心移动一定距离。

为了使曲线线路具有应有的外轨抬高量和轨距加宽量,在曲线与直线连接时,应从直线段内某一点开始,同时逐步进行外轨抬高和轨距加宽,直到曲线起点处抬高量和加宽量恰好达到规定的数值为止。这段直线距离X′称为外轨抬高或轨距加宽的递增(递减)距离。

对于铺设要求不十分严格采区的某些线路,可在曲线起点处开始抬高和加宽,在曲线内某点逐渐达到规定的数值,即X′=0。

曲线线路的外轨抬高及轨距加宽,并不移动曲线线路中心线,同时也不影响外轨抬高递增(递减)距离以外直线段的高度和坡度。

2)曲线线路及相连直线线路巷道的加宽

①曲线线路巷道的加宽

车辆在直线段运行时,车身长度为L、轴距为SB、车身宽度为B的车辆进入半径为R的曲线后,车身在巷道中所占宽度向曲线外侧增加了Δ1、向曲线内侧增加Δ2,如图16.6所示。

图16.6　曲线线路车辆的外伸及内伸

式中　C1——以半径为R的圆弧和弦为L的矢高,mm;

C2——以半径为R的圆弧和弦为SB的矢高,mm。

从图中根据平面几何可知,

当C2与R相比很小时,。

为了运算方便,增加Δ1的可靠性,以R代替未知数R1,则

由于车辆在曲线处的外伸及内伸,曲线处巷道应较直线处巷道外侧加宽Δ1,内侧加宽Δ2。一般情况下,Δ2不超过200 mm,Δ1不超过100 mm。

②与曲线相连的直线巷道的加宽

以L1表示车辆前(后)轴至车厢前(后)端距离,由图16.7可知:当车辆前轴刚一进入曲线,车厢外侧后端点便开始外伸,同时前后轴间内侧车厢的轮廓线开始内伸。外伸的范围L2等于车辆前轴至车厢后端点的距离,内伸的范围等于轴距SB。因此,在曲线与直线线路相连接处,巷道加宽长度要向直线段延长,延长的范围不应小于车辆前轴至后端的长度。

3)曲线与曲线的线路连接

①两个不同半径的曲线同向连接

同向的两个不同半径的曲线之间可以直接连接成两圆弧曲线互切,如图16.8所示,使两圆心及两弧曲线交点三者在一条直线上。半径小的曲线的外轨抬高和轨距加宽可在半径大的曲线上逐步进行。

图16.7　与曲线相连接的直线线路车辆的外伸及内伸

图16.8　同向曲线的连接(www.xing528.com)

②异向曲线的连接

异向曲线连接时,线路的外轨转为内轨,内轨转为外轨,如图16.9所示。为了使车辆在运行过程中,不同时受两根轨道外轨抬高的影响,在两异向曲线间应接一段缓和直线C,并使C=2X′+SB。

在线路平行移动时,要遇到两段异向曲线连接。如图16.10所示,通常是已知平移距离S,选定曲线半径R。为了使C=2X′+SB,应确定合理的线路转角δ。

图16.9　异向曲线的连接

图16.10　单轨线路平行移动

根据图16.10可以看出:

令2R-S=P,将上式两边除以C,得

导入辅助角β,使;用,并将各项乘以cosβ,得

在采区的线路中,常不需上述严格的计算,而是直接选取习惯用值,如δ=45°或60°,并使所设计的缓和直线C≥SB。

连接系统长度LY

(2)双轨曲线线路

1)双轨曲线线路中心距的加宽

车辆在双轨曲线线路运行时,在外侧线路运行的车辆内侧及内侧线路运行的车辆外侧,同样分别要产生内伸及外伸。因此,两车辆的安全间隙应增加宽度ΔS。

为了设计方便,对于机车运输,安全间隙可增加300 mm。采用1 t矿车、串车或无极绳运输时,可适当取小一些,一般取200 mm。增加了安全间隙后的曲线线路,其线路中心距见表16.4。

表16.4　线路中心距

2)双轨曲线线路与直线线路的连接

如图16.11所示,双轨曲线线路与直线线路连接处,线路中心距加宽应在直线段范围内进行。设计时一般内侧直线不动,将l0范围内的外侧直线段逐步加宽,并用一直线段与曲线相连。这种方法称为移动外侧线路法。

对于机车运输l0可取5 m,1 t矿车运输l0可取2～2.5 m,3 t矿车运输l0取3～5 m。

(3)道岔与曲线线路连接

有些线路连接点是由道岔及曲线组成的。常用的有单开道岔非平行线路连接,单开道岔、对称道岔平行线路连接,分岔平移线路连接等。

1)单开道岔非平行线路连接

图16.12所示的线路连接又称为单侧分岔点。其特点是用单开道岔和一段曲线线路与岔线直线线路相连接,主线与岔线线路的夹角,即线路转角δ,这种线路连接应用十分广泛。

图16.11　双轨曲线线路与直线线路连接

图16.12　单开道岔非平行线路连接

由于道岔是一个固定结构,故其本身既不抬高外轨,也不加宽轨距。若道岔能与外轨抬高、轨距加宽了的弯道曲线相连接,其间应设置缓和线。但是加入缓和曲线后,巷道工程量也会增加。为使线路布置紧凑,目前在煤矿井下窄轨线路设计中取消了这种缓和线,使道岔岔线与弯道曲线直接相接。曲线处的外轨抬高与轨距加宽,在曲线本身开始并逐步达到预定的数值。

设计时,已知道岔各参数a、b、α,曲线半径R及巷道转角δ。

正规的线路设计应按下述公式进行计算:

上述各种数据中,有些是线路连接点的轮廓尺寸,如m、n等;有些是曲线的主要参数,如β、R、T等。其他数据在施工中用处不大,但在设计过程中,需要先把这些数据计算出来后,才能求得最后所需要的数据。

2)单开道岔、对称道岔平行线路连接

①单开道岔平行线路的连接

如图16.13所示,这种线路连接又称为复线单侧连接点。其特点是用单开道岔和一段曲线把双轨线路和单轨线路连接起来,在线路由单轨线路变为双轨线路时使用。

已知道岔参数a、b、α,曲线半径R及线路中心距S1,确定下列主要数据。

图16.13　单开道岔平行线路连接

②对称道岔平行线路连接

如图16.14所示,这种线路连接又称为复线对称连接点。其特点与上述相同,只是用对称道岔来代替单开道岔。

已知道岔参数a、b、α,曲线半径R及线路中心距S1,需确定C及L C值。

这种线路连接广泛应用于单轨采区上山,在下部车场附近由单轨变为双轨线路。

3)分岔平移线路连接

这种线路连接与没有道岔的线路相似,不过多铺设了一个道岔,在上山采区下部车场中广泛应用,如图16.15所示。

图16.14　对称道岔平行线路连接

图16.15　分岔平移线路连接