1、 第三篇 矿井轨道线路及车场设计第十三章 矿井轨道线路计算第一节 矿井轨道第二节 矿井轨道线路第三节 轨道线路联接计算第四节 轨道线路纵断面坡度计算第五节 矿车运行中的稳定性第十四章 采区车场设计第一节 采区中部车场设计第二节 采区下部车场设计第三节 采区上部车场设计第四节 采区峒室设计第五节 单轨吊车运输的线路布置与卡轨车运输的特点第十五章 井底车场设计第一节 井底车场线路平面布置设计第二节 井底车场通过能力计算第三节 井底车场线路坡度设计第四节 井底车场设计示例第五节 小型矿井井底车场设计特点第六节 特大型矿井井底车场设计特点第七节 底卸式矿车井底车场设计特点附录附录 矿区建设可行性研究报
2、告编制内容附录 采区煤仓容量的确定附录 调度自动化程序附录 部分常用轨道线路联接计算图表附录 矿车的运行阻力附录 井底车场开倒车运行状态分析附录 水仓线路闭合计算参考文献编后记第三篇 矿井轨道线路及车场设计第十三章 矿井轨道线路计算第一节 矿井轨道一. 轨道矿井轨道是由铺在巷道底板上的道床、轨枕、钢轨和联结零件等组成。轨道运输目前是巷道运输的主要方式，轨道的结构及其铺设和维护的质量，是影响轨道运输正常工作的重要因素。因此，轨道应铺设得牢固而平稳，并应具有一定的弹性，以缓冲车辆运行的冲击，延长轨道和矿车的服务年限。轨道线路的空间位置，用平面图和纵断面图表示。平面图可表示线路在平面上的位置、曲率半
3、径及直线与曲线的连接；纵断面图表示线路的坡度。轨道线路应力求成直线，如因为底板本平使巷道弯曲时，为了便于行车，应尽量采用较大的曲率半径。在纵断面上应力求平坦，没有过多的起伏，否则会增加机车运行的困难。如果底板呈波浪形，就必需将凸起部分挖掉或将低凹处垫高。在矿井中，主要是单向运送货载。为了减小重车运行的阻力，都是将巷道掘成一定的坡度，使重车向下坡运行。钢轨是轨道最重要的部分，钢轨直接支撑着行驶列车的车辆，承受列车的负荷并把负荷传给枕木。钢轨的断面形状一般为工字形，其断面积不大且具有足够的抗弯力矩。钢轨可分为轨头、轨腰和轨底三部分，如图 13-1 所示。轨头供车轮运行并承受车轮的压力。钢轨在使用中
4、虽然被部分磨损，但由于轨头粗大，所以仍然有足够的强度。轨腰的作用是提高轨头、便于接轨。轨底要有足够的面积以便于把钢轨闹定在轨枕上。图 13-1 钢轨A-钢轨高度； B-轨底宽度； C-轨头宽度；D- 轨腰宽度钢轨的型号是以每米长度门重量(kgm)表示。矿用钢轨有 11、15、18、24、和 38 几种型号。使用时应根据运输设备类型、使用地点、提升方式、行车次数和行车速度等确定，一般可按表 13-1 选用。表 13-1 钢轨轨型选择表使 用 地 点 运 输 设 备 钢轨型号 (kg/m)箕 斗 2438斜 井矿 车 182410、14t 电机车 247、8t 电机车 18井 底 车 场运 输 大
5、 巷 无极绳绞车 151.0t 矿 车 15上、下 山1.5t 矿 车 151.0t 矿 车 1115顺 槽1.5t 矿 车 15二. 道岔轨道线路是由若干直线段和曲线段联接而成，而线路的联接通常是由道岔来实现的。所以，道岔是线路联接的基本元件，它是使车辆由一个线路转驶到另一个线路的装置。(一). 道岔的构造道岔的构造如图 13-2 所示。它是由尖轨、辙叉、转辙器、道岔曲轨( 随轨)、护轮轨和基本轨所组成。图 13-2 道岔结构1-尖轨；2-辙叉；3- 转辙器；4- 道岔曲轨；（随轨） ；5- 护轮轨；6-道岔基本轨尖轨是道岔最重要的零件，在车辆进入时，它接受车辆的碰撞和冲击，通过它实现列车沿
6、左向或右行运行。尖轨应该紧贴基本轨并且有足够的断面强度。尖轨的高度等于或小于基本轨的高度。它的尾部与道岔曲轨用夹板联接，尖端用扁钢联在一起，以拉杆与转辙器联接。转辙器是道岔的操纵机构，用它来拨动尖轨，以达到转辙的目的。辙叉在两条随轨的交叉处，由岔心和翼轨组成，焊接在钢板上形成一个整体。为保证车轮能正常地通过辙叉，在其两对侧基本轨旁，设置护轮轨。辙叉角 决定着弯曲随轨的曲线半径和整个道岔的长度，它是道岔特征的基本参数。在线路平面图中，道岔通常以单线表示。道岔的主线与岔线的线段用粗线绘出。单线表示图虽不能表明道岔的结构及道岔内的轨道中心线的实际图形，但它能表明与轨道线路平面布置计算有关的道岔参数，
7、如道岔的轮廓尺寸和辙叉角，从而简化了设计工作。(二). 道岔的类别窄轨道岔标准设计有单开道岔(如图 13-3 所示)、对称道岔(如图 13-4 所示)和渡线道岔(如图 13-5 所示 )三种类别。各种型号窄轨道岔标准设计施工图，参见煤炭工业部颁布的窄轨道岔线路联接手册 。图 13-3 单开道岔图 13-4 对称道岔图 13-5 渡线道岔窄轨道岔标准设计共包括 615、618、624、91 8 和 924 五个系列。每一系列中按辙叉号码和曲线半径划分为很多型号，例如，DK 615-2-4、DC624-3-12、DX918-5-2019 等。道岔名称组成是：(1). DK、DC 和 DX 分别为“
8、 单开” ， “对称”和“渡线”道岔的代号。(2). 615、618、624 和 918、924 数列中的“6”和“9”分别代表 600mm 和 900mm 轨距；“15” 、 “18”和“24”分别代表轨型。(3). 道岔名称中的第二段数字，即两短横线间的数字为辙叉号码(M) ，辙叉号码与辙叉角()的关系式为：， (13-1)21ctgM辙叉号码 2、3、4、5 和 6 号等几种，其相应的辙叉角分别为 28420“、185530“、1415、112516“和 93138“。(4). 道岔名称中的尾数。单开和对称道岔的尾数代表道岔曲线半径，单位是 m；渡线道岔的尾数中，前两位数代表曲线半径，单
9、位是 m；后两位数代表轨中心距，单位是dm，例如尾数 2019，则表示曲线半径为 20m，轨中心距为 19dm，即 1900mm。(5). 单开道岔和渡线道岔有左向和右向之别。我们通常所见到的道岔技术特征表多为右向道姑，岔线在行进方向的右侧。若为左向道岔应在尾数末加“左”字。例如，轨距 600mm，轨型 18kgm，4 号辙叉，曲线半径为 12m，双轨线路中心线间距 1300mm 左向渡线道岔，其名称为 DX 618-4-1213 左渡线道岔。道岔的规格已标准化，其规格尺寸的标注如图 12-3、12-4 和 12-5 所示。图中还绘出了相应的道岔单线图，它是用道岔中轴线表示的道岔基本尺寸。警冲
10、标是停车的界限，在警冲标以内不能停放车辆，否则将影响另一条线路上车辆的通行。(三). 道岔的选择道岔种类选择是否合适，对机车运行速度、行车安全和集中控制程度以对采区和井底车场运输通过能力的影响很大。选用道岔时应从以下几个方面考虑：(1). 与基本轨的轨距相适应。如基本轨线路的轨距是 600mm，就应选用 600mm 轨距的道岔；900 mm 轨距时也一样。(2). 与基本轨的轨型相适应。即基本轨轨型是哪种型号，道岔也应选用哪种型号。有时可以采用较基本轨线路轨型高一级的道岔，但绝不允许采用低一级的道岔。例如，基本线路轨型为 18kgm，道岔的轨型也应选用 18kgm ，有时也可选用 24kg/m
11、，但不能选用15kgm。(3). 与行驶车辆的类别相适应。即有些道岔可允许行驶电机车，有些仅能行驶矿车。多数标准道岔都能行驶电机车和矿车，少数标准道岔由于曲线半径过小(等于或小于 9m)或辙叉角过大(等于或大于 185530“)，就只能允许行驶矿车。例如， DK615-2-4 和 DK618-3-6 等道岔型号都不允许行驶电机车。(4). 与车辆的行驶速度相适应。即有的道岔允许行驶速度可在 153.5ms 之间，而有的道岔则限制在 1.5ms 以下。一般曲线半径越小，辙叉角越大，允许车辆行驶的速度就越小。例如 DK 615-2-4，DK 618-2-4，DK918-3-9 等道岔，矿车行驶速度
12、不得超过1.5ms 。根据所采用的轨道类型、轨距、曲线半径、电机车类型、行车速度、行车密度、车辆运行方向、车场集中控制程度及调车方式的要求，可选择电动的、弹簧的或手动的各种型号道岔。(四). 简易道岔上述的道岔是煤炭工业部规定的标准窄轨道岔，但不少矿井采用一种简易道岔，通常把它叫做“单剑”道岔，如图 13-6 所示。图 13-6 简易道岔1-尖轨；2- 辙叉单剑道岔结构十分简单，由岔尖 1 和辙叉 2 组成。改变运输线路时，只需拨动忿尖的位置即可，使用很灵便，而且很节省钢材，减少投资，但稳定性较差。在一些运输量不大的人力和串车运输的巷道中，如上山道、轨中巷、上部与中部车场等处均可采用。这种道岔
13、无统一的规格，轨距一般多为 600mm。(五). 采区和井底车场内常用道岔型号道岔类型确定之后，辙叉角的选择亦是比较重要的因素。辙叉角越大，道岔曲线半径和长度就较小。车辆通过道岔的平稳性就越差。反之，辙叉角越小，道岔曲线半径和长度就大，车辆通过道岔时就越平稳。在车场内行驶电机车的线路上，多采用单开道岔和渡线道岔；仅在单个矿车运行的副井联接部分的线路上采用对称道岔。单开和渡线道岔通常采用“4”号和“5”号辙叉角。在电机车远行频繁的线路上应采用“5”号辙叉角。副井联接部分线路上一般采用“3”号辙叉角。煤炭工业部颁布的井底车场标准没计中规定：1t 系列采用 18kgm 钢轨，4 号道岔；3t 系列采
14、用 24kgm，5 号道岔。煤炭工业部颁布的采区车场标准设计中对道岔选型规定，如表 13-2 所示。表 13-2 道岔选型表 使 用 地 点大 巷 及 下 部 车 场 上、中 部 车 场轨距(mm)钢轨(kg/m) 道岔 钢轨(kg/m) 道 岔600 1518 相应轨型 4号道岔15900 1824 相应轨型4、 5 号道岔18主提升用相应轨型 4、5 号道岔。辅助提升用相应轨型的 3 号道岔。600mm 轨距的材料线用简易道岔。辅助提升及材料车线均用 3、4 号道岔。第二节 矿 井 轨 道 线 路一. 线路的构成轨道线路是由若干直线段和曲线段联接而成的。在矿井内，轨道线路取决于煤层的赋存条
15、件和矸石系统。轨道线路用中轴线的平面图及纵剖面图来表示。在矿井内，运输平巷或石门线路都具有微小的坡度。线路坡度的平均值称之为平均坡度，通常为 35%。二. 矿井窄轨线路的轨距和轨中心距轨距是指直线轨道上两条钢轨轨头内线之间的距离，如图 13-7 中的 它是表示轨道0tS规格的最主要参数。图 13-7 轨距和轮距轮距是两车轮轮缘外侧工作边间的距离，如图 13-7 中的 为使车辆在轨道上顺利运0wS行，轨距和轮距之间应保持有一定的间隙，设计时通常采用 10mm，也就是在图 13-7 中，x=10mm。实际上，由于矿车安装和轨道铺设不精确，再加上运转期间的磨损，此间隙值可能比 10 m m 略大或略
16、小。目前我国矿井采用的标准轨距为 600mm 和 900mm 两种。使用标淮轨距，对于矿车的统一，以及巷道断面的标准化都有重要意义。1.0t 固定式矿车和 3.0t 底卸式矿车均采用600mm 轨距，3.0t 固定式矿车和 5.0t 底卸式矿车均采用 900mm 轨距。轨中心距是双轨线路两线路中心线之间的距离，如图 13-8 中 如果以 B 表示矿车或0S机车的宽度，b 表示两车内侧的距离，则，mm （13-2 ）bBS图 13-8 轨中心距煤矿安全规程规定，两车最突出部分之间的最小距离不得小于 200mm。考虑到车箱变形等因素，b 值实际上一般都大于 200mm。在双轨曲线巷道中，由于车辆运
17、行时发生外伸和内伸现象，轨中心距比一般直线巷道还要加宽一定数值。为了设计方便，轨中心距 S 的选取可参考表 133。三. 曲线轨道(弯道)(一). 曲线半径与巷道转角在联接系统各参数中曲线巷道的转角，即两直线线路的夹角 ，如图 13-9 所示，通常为已知，巷道曲线半径 R 由设计者自定，圆弧长度 KP 和切线长度 T 可通过计算确定。由几何关系得出下列公式：(13-3)mtgT，2mm （13-4 ），3.57180KP图 13-9 单轨线路曲线联接弯道特征用参数 、R、T、 KP 表示，在设计图中应集中标注。矿井轨道线路中，所采用的曲线都是圆曲线，即为一段圆弧。在线路联接计算中，曲线半径是一
18、个重要的参数。曲线半径的确定与车辆行驶速度、车辆的轴距有着密切关系。图 1310 所表示的是的轴距为 SB 的车辆与半径为 R 的曲线内接。机车和矿车在弯道上行驶时，由于两个轮在车架上不能随轨道的弯曲而转动，因而车轮的轮缘不是象在直线轨道上那样与钢执平行，而是以角度 相交。为使车辆在曲线上正常内接，使其前后轮的轮缘都能紧贴外轨。此时前轮以某一 角碰撞钢轨，此角度称为冲击角或碰撞角。显然，这个角度越大，远行中的撞击现象越严重。这不仅加剧了轮缘和轨头的磨损，还会引起运行不稳定，所以对冲现角度应有所限制。图 13-10 车辆与曲线内接在图 1310 中，自 O 点作垂直于 BD 的垂线，设 A 点为
19、轴距 SB 之中点，AOE 等于 角，点 C 和 D 实际上很接近，可以认为AOEAOD，因此RSAB2sin为使车辆在曲线内正常内接， 角不应大于某一极限数值，否则车轮轮缘与钢轨发生激烈撞击。若给 角允许的最大数值以后，就可以求得允许的最小曲线半径，即由上式知：,mm （13-5 ）BmiaxBcSRsn2i式中 R min-最小的曲线半径，m ；max-最大的冲击角， （） ；SB-车辆的轴距，m；1t 矿车轴距为 550mm，3t 圹车及 7t、8t、10t 电机车的轴距为 1100mm，5t 圹车及 10t 电机车轴距为 1600mm。c-行车速度系数，决定于 角。由公式(13-5)
20、中可知，冲击角 是随轴距增加和弯道半径减小而加大。为保证冲击角不致过大，弯道半径与所用矿车的轴距应保持一定关系。式中表明最小曲线半径与车辆的轴距成正比。车轮对轨道的冲击还与行车速度有关，车速越大，冲击越严重。为了减小冲击，就需加大曲线半径。一般在车辆运行速度 v=1.5m/s 时，其弯道半径不小于通过车辆轴距的 7 倍，即c=7( 角最大值小于或等于 4)；当运行速度 v=1.53.5m/s 时，弯道半径不小于车辆釉距的 10 倍，即以=10( 角最大使小于或等于 3);当运行速度 v3.5m/s 时，弯道半径不小于车辆轴距的 15 倍，即 c15( 角最大值小于或等于 2)。当巷道转角 大子
21、 90时，行车速度即使小子 1.5m/s， c 值仍应取 10 以上。求得弯道半径的数值后，应取较大的整数值。弯道半径通常采用下列数值：(1). 当轨距为 600mm 时，电机车行驶的弯道半径不宜小于 12m，一般选用 1215m或 20 m，轨距为 600 mm 的非电机车行驶的弯道半径，一般宜选用 912m；(2). 当轨距为 900mm 时，10t 或 10t 以下电机车行驶的弯道半径不宜小于 l5m，一般选用 1520m 或 25m。(3). 当轨距为 900mm 时，14t 或 20t 电机车行驶的弯道半径不宜小于 25m，般选用2530m 或 35m。在电机车行驶量比较少的弯道上，
22、其弯道半径可采用上列数值中的下限，在电机车行驶频繁的弯道上，其弯道半径应采用上列数值中的上限或大于上限数值。(二). 弯道的外轨抬高车辆在弯曲轨道上运行时，如果内外轨仍在同一平面上，由于离心力的作用，车轮轮缘就要向外轨挤压，增加磨损和运行阻力，严重时将使车辆倾倒，招致翻车事故。为了消除这种离心力的影响，将弯道的外轨抬高一个 h 值，如图 13-11 所示，使车辆的重力 G和离心力 的台力，垂直于外轨抬高后的两个轨面的连线。这样就可抵消由于离心力gRGV2的作用而增加对外轨的挤压，减少磨损和运行阻力，防止车辆倾倒，保证车辆在弯道上正常行驶。图 13-11 弯道的外轨抬高从图 13-11 看出，出
23、于 OAB 与 oab 相似，所以cos2tShGgRv： ,mm (13-6)Rvtt2210式中 G-车辆及货载总重量，t；v-车辆在弯道上的运行速度，m/s ；g-重力加速度，9.8m/s 2，为简化，以 10m/s2 计算；R-弯道半径，m ；St-轨距，m-外轨抬高的倾角，因 很小，cos1。由此可见，外轨抬高量 h 值与弯道半径、轨距及车辆运行速度有关。当轨距为900mm 时，h 值在 1035mm 之间；当轨距为 600mm 时，h 值在 525mm 之间。运行速度越大，弯道半径也越小，h 值越大。外轨抬高量 h 可按表 13-4 选取。表 13-4 弯道外轨抬高数值 (mm)9
24、00 600 轨距(mm)运行曲线 速度(m/s)半径 (m)1.5 2.0 2.5 3.0 1.5 2.0 2.5 3.0101215202530202015101010353025201510353025204035251510105552520151010102520151535302020外轨抬高的方法是垫厚外轨下面的道床。为了在弯道的起点获得抬高的全值，外轨应该自弯道的起点外某一距离的轨道直线段上开始逐渐垫高。外轨抬高递增(递减) 距离按下式计算：x1=(100300) h,mm (13-7)车辆在直线线路上稳定运行时，车轮的轮缘不挤压钢轨。当车辆在弯曲轨道上行驶时，由于轮对在车架上
25、是固定安装的，不能随轨道弯曲而转动。因此，在弯道上运行时，车轮的轮缘不与轨道平行，前轴的外轮挤到外轨上(B 点)，而其后轴的内轮则挤到内轨上(C点)，如图 13-12 所示。图 13-12 在弯道上轮与轨道的关系由图 13-1 2 看出，如果弯道处的轨距仍与直线段相同，当轴距较大且弯道曲线半径较小时，轮对将被钢轨卡住，或是被挤出轨面而掉道。因此，曲线段轨距应较直线段适当加宽。弯道轨距加宽值 与曲线半径、车辆轴距大小有关。在一定的铀距下，曲线半径越iS小， 就越大。弯道轨距加工值 ，可按表 13-5 选取或按下式进行计算：iSi，mm (13-8)RSBi218.0式中 SB-车辆的最大轴距，m
26、m；R-线路最小曲线半径，m。表 13-5 弯道轨距加宽数值 (mm)轨 距 (mm)曲线半径(m) 500 550 600 650 800 816 1000 1100 1300 1600 1900 200046810121520253010105555515151010105551515101010555201510101055553020151010105552515151010555302515151010105302520151010102520151515302520153025204540线路曲线段采用移动内侧钢轨来加宽轨距，即外轨不动，将内轨向曲线中心移动一个距离即可。加宽轨距同
27、样必须从曲线的起点外某一距离开始，逐渐加宽到曲线的终点，使轨距加宽到规定数值。轨距加宽递增(递减) 距离按下式计算：，mm (13-9)tSx30 12在计算出的 x1、x 2 值中应取其较大值。(四). 弯道处巷道加宽及轨中心距加宽在曲线处，由于车辆运行发生外伸和内伸现象，巷道应加宽。为此，先研究一下车辆在单轨曲线处运行的轨迹。设 AB 为车箱沿轨道方向上的中心线，如图 13-14 所示。其长度 L，对照图 13-13，L 2为车辆前轴(后轴)到车辆后端( 前端) 的距离，L 1 为车辆前轴 (后轴)至车辆前端(后端)的距离，5 都 6 两点表示车轴所在的位置，轴距为 SB。当车辆在直线轨道
28、上运行时，整个车箱中心线 AB 永远与轨道中心线在同一垂直面内，但当车辆在弯道上运行时，中心线两个端点 A和 B 就要突出轨道中心线外侧 1距离。此外，从图 13-14 可知，车箱中心线 AB 的中点E，突出轨道中心线内侧的距离为 2。如果在直线段车辆所占的地段宽度为 B，则在曲线处所占地段的宽度向曲线外侧增加了 1，向曲线内侧增加了 2(以影线表示)。 1和 2的值可用下式计算：。； 221C式中 C1-以半径为 R1 的圆弧和弦为 L 的矢高；C2-以半径为 R 的圆弧和弦为 SB 的矢高。图 13-13 车辆的计算尺寸图 13-14 曲线处车辆内、外伸根据平面几何关系得知，如图 13-1
29、5 所示。图 13-15 弦、半径和矢高的关系12184CLR2SB当矢高平方数值与半径比较很小时，可以认为：2128CSRLB亦即RSCLB821上式中 R1 是未知数，但可以用 R 来代替 R1，从而也增加了可靠性。因为 1=C1-C2； 2=C2。将 C1 和 C2 代入式中则得到SB8 8-L2B；图 13-14 所示为车辆在曲线中间位置时的加宽图。图 13-14a 表示轴距为 SB，车身长为L 的车辆与半径为 R 的曲线内接。在决定加宽尺寸时，用单线表示图求解加宽尺寸是很方便的，如图 13-14b 所示。车辆以其纵轴 AB 代替，而曲线用单线表示。图中影线部分的纵距 1和 2与公式相
30、对应。当线段 AB 上的点 5 和点 6 沿线路中心线移动时，线段端点形成的轨迹即为图上(图 13-14b)的影线部分(称为加宽图)。图 13-16a 所示为一般情况下的曲线外侧加宽计算图。加宽的纵距 1由车辆的几何尺寸 L1、 L2、L、 SB 及曲线长度 Kp 的关系决定：当 KpL2 时 (13-10)RB821当 L2KpL1 时 (13-11)2LSP当 KpSB 时 (13-13)RSB8当 KP2b，则需要插入线段 d，d=L min-2b。(二). 曲线与直线联接在矿井轨道线路中，曲线与直线线路之间不用过渡曲线，即曲线紧接着直线段安设。在矿井巷道转弯的地方，需要敷设曲线轨道，用
31、它作为联接部分，将方向不同的直线线路联接起来。矿井轨道线路中，所采用的曲线都是圆曲线，即一段圆弧。在轨道线路联接计算中，所需要的曲线参数是曲线半径 R、转角 (有时用 、)、曲线弧长 KP、切线长度 T。为了减少车辆在弯道上运行的阻力和增加行车的安全，弯道的外轨需要高于内轨，同时，轨距也需要加宽。车辆在弯道上运行时，由于“车箱外伸”需要将巷道加宽，双轨曲线巷道轨道中心线的间距也需要加宽。弯道曲线半径、弯道处的外轨抬高、弯道轨距加宽、轨道间距及巷道加宽的计算方法和参考数值如前所述。有了圆曲线参数，按照曲线线路的特殊要求求出有关的数值，曲线与直线的联接计算就基本上完成了，然后绘出图并加注尺寸即成施
32、工图。(三). 曲线与曲线联接由于在两个不同半径的曲线之间没有必要敷设过渡曲线，所以不同半径的曲线彼此可直接联接。为使半径小的曲线外轨逐渐垫高或加宽轨距，可根据半径小的曲线和半径大的曲线垫高和加宽数值的差额，在半径大的曲线上逐渐进行垫高和加宽。(四). 曲线与道岔联接曲线和道岔联接时，在道岔范围内外轨不可能抬高，轨距也不能加宽。为了保证曲线段外轨抬高和轨距加宽，必须在道岔与曲线段之间加插入段 d(亦常用 c 表示) 。d 的数值应根据外轨抬高和轨距加宽的递减距离 x1 与 x2 确定，一般不小于 200300mm 。当取缓和线的坡度为 l时，车辆在弯道上运行的速度低于 2m/s，则缓和线长度为
33、：，m (13-19)RSdt40为了设计方便，缓和线长度亦可按表 13-8 选取。表 13-8 缓和线段的长度缓 和 线 段 的 长 度 (m)曲线半径 (m)600 mm 轨 距 900 mm 轨 距68912152030351.03.02.72.01.61.20.80.76.04.54.03.02.41.81.21.0在联接系统中加入缓和线长度以后，增加了巷道的长度和工程量，设计中应尽量少设或缩短缓和线的长度，可采取在曲线范围内逐渐垫高外轨和加宽轨距。煤矿设计部门在曲线与道岔联接设计中，一般不采用插入缓和线段的方法，而冶金矿山设计部门多采用。二. 轨道线路联接计算(一). 单开道岔非平行
34、线路联接单开道岔非平行线路的联接系统又称为“单侧分岔点” ，其特点是用单开道岔和一段曲线线路，把方向不同的两条直线线路联接起来，被联接的两条直线线路不在同一条巷道内，并且相互成一个角度，如图 13-19 所示。这种联接系统在矿井中应用十分广泛。图 13-19 单开道岔非平行线路联接其计算步骤为：1. 求 角已知巷道的转角 道岔角 则 (13-20)2. 求切线长度 T 值已知，R 为曲线半径则 (13-21)2tgT3. 求 m 值Oa1在 13O 中，三个角度均为已知，则按正弦定律：sinTb因此， (13-22)iam式中的 a、b 值为道岔的参数。4. 求 d 值(13-23)sin5.
35、 求 M 值(13-24)aRco6. 求 H 值(13-25)s7. 求 n 值(13-26)si8. 求 f 值(13-27)aRbasinco为了设计方便，简化线路联接计算，可根据设计已知条件，从煤炭工业部编制的窄轨道岔线路联接手册中直接查出 m、n、H、T、K P、M 、f 的数值。上述各参数中，m、n 表示联接点的轮廓尺寸，它是联接计算的主要参数，也是最后应求出的结果。有了轮廓尺寸，可以很快绘制出散点图形。如图 13-26 中，图上量出m、n 长度，可得点 4 的位置，点 2 与点 4 段的曲线即可绘出。另外有了 m、n 值便于计算线路总平面布置尺寸，对施工也比较方便。、T、K P
36、是圆曲线参数，是施工前应具备的参数。根据线路布置和车辆运行条件。选出道岔型号后，表示道岔特征的 a、b、等参数即为已知数；曲线半径 R 根据运行车辆的类型和行驶速度选定，线路转角 已给定； 些参数是联接系统计算中的基础数字，应在计算前首先确定。其它如 d、M、H、f 值在施工时用处不大，但在计算过程中，往往需要把它们计算出来后，才能求算最后所需要的数字；同时在设计制图时，有了这些数字也比较方便。因此，任何联接点的参数，都包括上述三个部分：一是设计和施工所需要的数字；二是在计算前必须根据给定条件予以确定的数字；三是为了便于计算和绘图的一些数字。联接点设计也可采用平面布置的作图法，其步骤如下(见图
37、 13-19)。在道岔主线上取点 1 的位置，并自点 1 作直线 1-3 与主线成 角(道岔角)。沿该线截取长度 b 得点 2。自点 2 作垂直 b 的直线，使其等于曲线半径 R，得点 O即为圆弧曲线的圆心。以 O为圆心，以 R 为半径，作一段圆弧角为(-)，即得点 4。自点 4 作切线与1-3 线交于 3 点，直线 2-3、3-4 即为切线的长度。作出联接图形再按比例尺量出有关的参数。作图法的优点是简便，计算工作量少，经常被现场采用；主要缺点是有误差，并要求作图必须尽可能精确。纯粹作图法只能用于角度已知的线路联接。要绘制角度未知的联接图时，就必须首先用解析法确定出 角，求得全部角度数值，再作
38、联接图。(二). 单开道岔平行线路联接单开道岔平行线路联接系统又称为“复线单侧联接点” ，其特点是用单开道岔和一段曲线使单轨线路变为双轨线路( 或由双轨线路变为单轨线路 )，如图 13-20 所示。图中的 S值即为轨中心距。为使轨中心距达到 S 值，在道岔岔线末端与曲线段之间应插入一直线段c。这种联接系统应用非常广泛。图 13-20 单开道岔平行线路联接已知两条线路中心线的间距为 S、曲线半径为 R 和所选定的道岔类型，计算联接系统各参数的公式如下：(13-28)ctgaSB(13-29)msins或(13-30)2tRT(13-31)n(13-32)bc(13-33)BaL(13-34)ba
39、KDPD 值为线路联接中，除道岔线路外，两条线路长度之和。亦可根据设计已知条件，从窄轨道岔线路联接手册中直接查出 KP、c 、n、L 和 D的数值。(三). 对称道岔线路联接对称道岔线路联接系统又称为“复线对称联接点” ，其特点是用对称道岔和两段曲线使单轨线路变为双轨线路，如图 13-21 所示。 “复线对称联接点”和“复线单侧联接点”一样，都是在直线段使轨线路过渡到双轨线路的一种联接方式；其不同之处是用对称道岔来代替单开道岔。图 13-21 对称道岔线路联接巳知两条线路中心线的间距为 S，曲线半径为 R 和所选定的道岔类型，计算联接系统各参数的公式如下：(13-35)2actgB(13-36
40、)4RT(13-37)2sin cs2aSmS或(13-38)Tn(13-39)2cos1ab(13-40)1n(13-41)TBL(13-42)PKCD2同样，也可根据设计已知条件，直接从窄轨道岔线路联接手册中查出KP、C 、n、L 和 D 的数值。(四). 线路平行移动若将线路平行移动距离 S，其间必须有两个反向曲线才能把线路联接起来。如图 13-22所示。图 13-22 线路的平行移动为了能使车辆在线路上正常运行，两个反向曲线之间须插入缓和直线段 c。设计时，已知线路的平移距离 S，所选用的曲线半径 R，联接系统各参数的计算公式与步骤如下：1. 求插入直线段 c 的最小长度(13-43)
41、12xSB式中 SB-车辆的轴距；x1-外轨抬高递减距离。2. 求转角 值用解析法求解。将折线 AOBCOD 向垂直轴线上投影，并假设向上者为正，向下者为负。SRcRcossino由此 2s2令 PS则 i将上式各项除以 c 得：sino导入辅助角cRartg2用 代入 ，并将各项垂以 得：cosin即tgcR2cososii P由上式得csin(13-44)osariP不管得到的 值如何，都不应取 值大于 90。3. 求联接系统的长度 L将折线 AOBCOD 向水平轴线上投影(13-45)cossin2R4. 求联接系统的斜长 m(13-46)tgT2根据下列步骤做联接图：自 A 或 D 点
42、截取 L，求得另一点的位置。由此点截取，得出 E 及 F 点；用直线连接其两点，截取 BE=FC=T，得 B 及 C 点。RtFDAE自 A 和 B 点分别作垂线交于 O 点，并自 C 和 D 点分别作垂线相交得 O点，然后分别以 O 与O为圆心，以 R 为半径，作圆弧即完成了线路的平移联接。第四节 轨道线路纵断面坡度计算线路纵断面图-坡度图，是组成采区车场和井底车场设计的主要部分，是施工中辅设轨道的重要依据之一。从该图可以看出车辆在车场中的运行情况，以及检验线路布置是否正确合理。一. 线路坡度的概念所谓线路坡度，就是在线路纵断面上两点之间的高差与其水平距离比值的千分值。有了坡度，线路上各点的
43、标高则不同，如图 13-23 所示，A 点的标高为 HA，B 点的标高为HB，线路 AB 两点之间的水平距离为 L，标高差 h 为 HB-HA，则线路坡度 i 为： 1000 (13-47010cosaLHiABtga当线路坡度很小时， ，则1000hi图 13-23 线图坡度计算电机车运输时，运输大巷或石门线路坡度一般可取 37，以便重车运行及排水。在甩车场、装车站和井底车场，有时需矿车自动滚行，则线路坡度应适当取大一些，一般在 712之间。二. 矿车的自动滚行矿车在坡道上利用其重力或惯性力克服阻力而运行，这种运行被称作自动滚行；也叫做自溜运行。在自溜运行中，主要是利用轨道的坡度控制速度，必
44、要时才采用一些控制设备，如线路控制器或阻车器等。矿车自溜运行的计算内容，包括线路上各段的坡度、距离和速度等参数。根据运行的需要进行确定和计算。令 W=0 时，即可得到不需要外加牵引力的自溜运行的基本方程式：(13-48)gabisc式中 -矿车基本阻力系数； C-弯道附加阻力系数； S-道岔附加阻力系数；b -车轮系数；a-矿车运行加速度，m/s 2。矿车在直线轨道上运行的加速度，由上式可得出：，m/s 2 (13-49)bgia在井底车场或采区车场，对矿车自动滚行的速度有如下限制：(1). 在直线段时，速度不大于 3m/s；(2). 在弯道时，速度为 0.752.0m/s；(3). 到达阻车
45、器的速度不超过 0.751.0m/s。矿车在各分段轨道上的运行速度、坡度、距离和加速度等的关系，可由运动学原理得到：因为 (13-50)atv02000 122atvtavtl 则 avt02001avlval 020则 2020vl 所以 lv20而 bgia因此 iv)l(202对上式开平方得：m/s (13-51)biglv)(20式中 v0-瞬时初速度， m/s；v-瞬时末速度，m/s ；-加速度，m/s 2；g-重力加速度，g=9.81m/s 2；l-线路长度，m；i-线路坡度，i=tga；-矿车基本阻力系数；a-线路倾斜角度，() ；b -车轮系数。为了简化计算，车轮系数 b 可忽略不计，则矿车自动滚行的速度、线路的长度与线路坡度和阻力系数之间的关系如下：m/s (13-52)iglv20m/s (13-53)m/s2 (13-54)(ia
