引言
道岔是铁路线路中至关重要的设备，它允许列车从一条轨道转向另一条轨道，是实现铁路运输灵活性和效率的关键设施。道岔通常由转折部分和连接部分组成，每个部分都有其独特的结构和功能。本文将深入解析道岔的转折部分与连接部分的结构、功能，并详细讨论常见故障及其处理方法，帮助铁路维护人员和相关从业者全面理解道岔的工作原理和维护要点。
道岔的基本概述
道岔，又称转辙器，是铁路轨道的分支设备，用于引导列车从一条轨道转向另一条轨道。它主要由转折部分（转辙器）和连接部分（辙叉及护轨）组成。转折部分负责引导车轮轮缘进入预定轨道，而连接部分则确保车轮安全通过交叉点。道岔的结构复杂，精度要求高，其性能直接影响列车的运行安全和速度。根据用途不同，道岔可分为单开道岔、对称道岔、三开道岔等，其中单开道岔最为常见。道岔的设计和制造需符合严格的铁路标准，如中国的TB/T标准或国际的UIC标准，以确保其在各种工况下的可靠性。
转折部分的结构与功能
转折部分，也称为转辙器，是道岔的核心组件，负责实现轨道的切换。它主要包括尖轨、基本轨、转辙机械和连接杆等部件。下面我们将逐一解析这些部件的结构和功能。
尖轨的结构与功能
尖轨是转折部分的关键部件，通常由两根可移动的钢轨组成，其前端尖锐，可以与基本轨贴合或分离，从而引导车轮进入不同轨道。尖轨的结构设计直接影响道岔的平顺性和安全性。
- 结构特点：尖轨通常采用特种钢制造，长度一般在4-7米之间，截面形状为不对称工字形，以适应与基本轨的密贴。尖轨的尖端称为“尖轨尖端”，是车轮轮缘开始引导的点。为了减少磨损，尖轨表面常进行淬火处理，提高硬度。
- 功能：尖轨的主要功能是通过与基本轨的相对位置变化，改变车轮的运行路径。当尖轨与左侧基本轨贴合时，列车直行；当与右侧基本轨贴合时，列车转向侧线。尖轨的密贴程度必须达到0.1mm以内，以防止车轮爬轨或脱轨。
- 示例：以常见的单开道岔（如60kg/m钢轨的9号道岔）为例，尖轨长度约为6.5米，转辙角为1:12。当转辙机动作时，尖轨通过拉杆移动约150mm，实现轨道切换。如果尖轨密贴不良，列车通过时会产生剧烈振动，甚至导致轮缘撞击尖轨尖端，造成安全隐患。
基本轨的结构与功能
基本轨是转折部分的固定钢轨，与尖轨配合形成轨道分支。它为尖轨提供支撑和导向。
- 结构特点：基本轨与普通钢轨类似，但长度较长，通常与尖轨等长或更长，以确保足够的支撑。基本轨的轨头宽度与尖轨匹配，表面光滑，以减少摩擦。
- 功能：基本轨的主要功能是作为尖轨的“锚点”，当尖轨移动时，基本轨保持固定，确保车轮在切换轨道时平稳过渡。同时，基本轨还承受列车荷载，并将力传递到道床。
- 示例：在60kg/m钢轨的单开道岔中，基本轨长度可达15米以上。如果基本轨出现波浪形磨耗，会导致尖轨密贴不均，影响转辙性能。维护时需定期检查基本轨的轨距和水平，确保其与尖轨的间隙不超过1mm。
转辙机械的结构与功能
转辙机械是转折部分的动力装置，用于驱动尖轨移动。它通常包括电动转辙机、液压转辙机或手动转辙机。
- 结构特点：电动转辙机（如ZD6型）由电机、减速器、动作杆和锁闭装置组成。动作杆连接尖轨拉杆，锁闭装置确保尖轨在定位或反位时牢固锁闭。液压转辙机则通过油缸驱动，适用于重型道岔。
- 功能：转辙机械的核心功能是精确控制尖轨的位置，实现快速、可靠的轨道切换。它还具备锁闭功能，防止尖轨在列车通过时意外移动。转辙机的动作时间通常在5-10秒内，拉力可达2000-5000N。
- 示例：ZD6型电动转辙机广泛用于中国铁路。其动作杆行程为150mm，锁闭力为20kN。如果转辙机电机故障，尖轨无法移动，会导致道岔无法切换，列车延误。维护时需检查电机绝缘电阻（应大于100MΩ）和动作杆的磨损。
连接杆的结构与功能
连接杆是连接尖轨和转辙机械的部件，确保力的传递和同步移动。
- 结构特点：连接杆通常为钢管或杆件，长度可调，通过销轴连接。表面防锈处理，以适应户外环境。
- 功能：连接杆将转辙机械的推拉力均匀传递到两根尖轨，确保它们同步移动，避免单侧尖轨偏移。
- 示例：在9号道岔中，连接杆长度约2米，直径20mm。如果连接杆松动，会导致尖轨不同步，密贴不良。定期润滑销轴可延长使用寿命。
连接部分的结构与功能
连接部分，也称为辙叉及护轨，是道岔的后半部分，负责处理车轮通过交叉点时的轮缘引导和间隙填充。它主要包括辙叉、护轨和翼轨等部件。连接部分的设计必须确保车轮安全通过，避免轮缘撞击或卡阻。
辙叉的结构与功能
辙叉是连接部分的核心，用于实现两条轨道的交叉，允许车轮从一条轨道过渡到另一条。
- 结构特点：辙叉由翼轨、心轨和叉跟组成。翼轨是引导车轮轮缘的固定钢轨，心轨是可动或固定的交叉点部件。常见类型有固定辙叉（如锰钢辙叉）和可动心轨辙叉。辙叉的咽喉宽度是关键参数，通常为40-50mm。
- 功能：辙叉的主要功能是引导车轮轮缘安全通过交叉点，同时承受车轮的冲击力。固定辙叉通过心轨的几何形状实现轨道交叉，但存在“有害空间”（即心轨与翼轨不接触的间隙），车轮在此处可能短暂悬空。可动心轨辙叉则通过移动心轨消除有害空间，提高平顺性。
- 示例：以60kg/m钢轨的固定锰钢辙叉为例，心轨长度约1.5米，翼轨长度约3米。列车通过时，车轮轮缘从翼轨引导进入心轨。如果心轨磨耗超过2mm，会导致轮缘撞击，增加脱轨风险。可动心轨辙叉（如用于高速铁路）通过液压驱动心轨移动，消除有害空间，适用于时速300km/h以上的线路。
护轨的结构与功能
护轨是辙叉的辅助部件，用于防止车轮轮缘在通过辙叉时偏离轨道。
- 结构特点：护轨通常为短钢轨，安装在辙叉两侧，与基本轨平行。护轨的轮缘槽宽度为42-48mm，高度与基本轨一致。
- 功能：护轨的主要功能是“护住”车轮轮缘，引导其通过辙叉的有害空间，防止轮缘撞击心轨或翼轨。护轨的设置角度和距离必须精确，以确保轮缘顺畅通过。
- 示例：在单开道岔中，护轨长度约2米，安装在辙叉前后各1米处。如果护轨轮缘槽过宽（超过50mm），轮缘可能滑入导致脱轨；过窄则会增加摩擦阻力。维护时需用专用量具检查槽宽，确保在标准范围内。
翼轨的结构与功能
翼轨是辙叉的一部分，与心轨配合形成轨道交叉。
- 结构特点：翼轨由两根对称钢轨组成，前端弯曲以适应心轨形状。表面淬火处理，提高耐磨性。
- 功能：翼轨的主要功能是引导车轮轮缘进入心轨，并承受车轮的垂直荷载。它与心轨的间隙控制在0.5-1mm，以确保平稳过渡。
- 示例：在9号道岔中，翼轨弯曲半径约300米。如果翼轨表面出现裂纹，会导致车轮跳动，影响列车稳定性。超声波探伤是检测翼轨内部缺陷的有效方法。
常见故障分析与处理
道岔的转折部分和连接部分由于频繁使用和外部环境影响，容易出现各种故障。以下按部件分类，详细分析常见故障、原因及处理方法，每个故障均提供完整示例。
转折部分常见故障及处理
尖轨密贴不良
- 原因：转辙机拉力不足、连接杆松动、基本轨变形或尖轨磨耗。
- 症状：列车通过时振动大，转辙机无法锁闭。
- 处理方法：首先检查转辙机拉力（用拉力计测量，应达到额定值），调整连接杆长度；其次，用塞尺检查尖轨与基本轨间隙（应小于0.1mm）；如果尖轨磨耗，需更换或打磨。示例：某车站ZD6转辙机拉力降至1500N，导致密贴不良。通过更换电机并调整动作杆，恢复拉力至2500N，间隙控制在0.05mm。
- 预防：每月检查一次转辙机参数，避免超负荷使用。
转辙机电机故障
- 原因：电机绕组短路、轴承磨损或电源电压不稳。
- 症状：转辙机不动作或动作缓慢。
- 处理方法：用万用表测量电机绕组电阻（正常值约10Ω），检查轴承间隙；如果电压不稳，安装稳压器。示例：一液压转辙机因电源波动导致油缸卡滞。通过安装UPS电源并清洗油路，故障排除，动作时间恢复至6秒。
- 预防：定期清洁电机，保持电源稳定。
连接杆销轴磨损
- 原因：长期振动导致润滑不良。
- 症状：尖轨移动不同步。
- 处理方法：更换磨损销轴，涂抹高温润滑脂。示例：销轴间隙达2mm，导致尖轨偏移10mm。更换后，同步误差小于1mm。
- 预防：每季度润滑一次。
连接部分常见故障及处理
辙叉心轨磨耗
- 原因：列车高速通过、轮缘冲击或材料疲劳。
- 症状：心轨表面凹陷，列车通过时噪音大。
- 处理方法：用专用磨耗仪测量深度，如果超过2mm，需堆焊修复或更换辙叉。示例：固定辙叉心轨磨耗3mm，导致轮缘撞击。通过堆焊并打磨，恢复原形，使用寿命延长2年。
- 预防：限制超速列车通过，定期探伤。
护轨轮缘槽变形
- 原因：外力撞击或安装不当。
- 症状：轮缘卡阻或脱轨风险。
- 处理方法：调整护轨位置，用液压千斤顶矫正变形；如果严重，更换护轨。示例：护轨槽宽变窄至35mm，导致轮缘摩擦增大。通过调整螺栓，恢复至45mm，列车振动减少50%。
- 预防：安装时精确测量，避免重载列车冲击。
翼轨裂纹
- 原因：焊接缺陷或热应力。
- 症状：表面可见裂纹，内部可能扩展。
- 处理方法：用超声波探伤检测裂纹深度，如果小于5mm，可打磨修复；大于5mm则更换。示例：翼轨发现10mm裂纹，通过更换新轨并重新焊接，确保无缺陷。
- 预防：冬季加强保温，避免温度骤变。
结论
道岔的转折部分和连接部分是铁路安全的核心，其结构精密、功能互补。通过深入理解尖轨、基本轨、转辙机械、辙叉、护轨和翼轨的细节，我们能更好地进行维护和故障处理。实际工作中，应结合标准规范（如TB/T 412-2014）进行操作，定期巡检和使用专业工具检测。只有这样，才能确保道岔的可靠运行，保障列车安全高效通过。如果您有具体道岔型号的疑问，欢迎进一步咨询。