一、概述   
列車(chē)通過(guò)道岔的速度包括直向通過(guò)速度和側向通過(guò)速度。道岔的過(guò)岔速度是控制行車(chē)速度的 重要因素之一。道岔容許通過(guò)速度取決于道岔構析的強度及平面型式兩個(gè)方面，這些是保證列車(chē)安全平穩運行和旅行舒適度所必不可少的條件。

二、側向過(guò)岔速度    就一組單開(kāi)道岔而言，側向通過(guò)速度包括轉轍器、導曲線(xiàn)、轍叉及岔后連接路這四部分的通 過(guò)速度，每一部分都影響道岔側向的通過(guò)速度。然而，轍叉部分，無(wú)論從目前的結構型式、強度條件和平面設計來(lái)看，都不是控制側向過(guò)岔速度的關(guān)鍵。岔后的接線(xiàn)路不屬于道岔的設計范圍，且一般規定，岔后連接線(xiàn)路的通過(guò)速度不低于道岔導曲線(xiàn)的容許通過(guò)速度。因此側向通過(guò)速度主要由轉轍器和導曲線(xiàn)這兩個(gè)部位的通過(guò)速度來(lái)決定。   
（一）影響道岔側向通過(guò)速度的因素    影響側向過(guò)岔速度的因素很多，主要限制因素是由于導曲線(xiàn)一般不設超高和緩和曲線(xiàn)，且半 徑較小，列車(chē)未被平衡的離心加速度較大。    機車(chē)車(chē)輛由直線(xiàn)進(jìn)入道岔側線(xiàn)時(shí)，在開(kāi)始迫使車(chē)輛改變運行方向的瞬間，將必然發(fā)生車(chē)輛與鋼軌的撞擊，此時(shí)，車(chē)體中的一部動(dòng)能，將轉變?yōu)閷︿撥壍臄D壓和機車(chē)車(chē)輛走行部分橫向彈性變形的位能，即動(dòng)能損失。動(dòng)能損失過(guò)大將影響旅行舒適度和道岔結構的穩定，降低其使用壽命，因此動(dòng)能損失必須限制在容許范圍之內。   
（二）基本參數的確定    目前道岔設計中用以下三個(gè)基本參數來(lái)表達列車(chē)運行在道岔側線(xiàn)上所產(chǎn)生的橫向力的不利 影響：動(dòng)能損失、未被平衡的離心加速度、未被平衡的離心加速度增量。   1.動(dòng)能損失ω     假定撞擊前后車(chē)體質(zhì)量為常量，并近似地把車(chē)體視為一個(gè)用用于沖擊部位的質(zhì)點(diǎn)，同時(shí)略去道岔被沖擊后的彈性變形，那么車(chē)輛與鋼軌撞擊時(shí)的動(dòng)能損失，將正比于車(chē)體運行速度損失的平方。由圖4-28可見(jiàn)，車(chē)輪在C點(diǎn)與直線(xiàn)尖軌撞擊后，運行方向被迫同，運行方向上的速度由V變成Vcosβ'（式中為β"沖擊角），速度的損失為Vsinβ'，因此撞擊時(shí)的動(dòng)能損失為
車(chē)輛與直線(xiàn)尖軌和曲線(xiàn)尖軌撞擊時(shí)，其動(dòng)能損失的表達式稍有不同。   
（1）車(chē)輛逆向進(jìn)入直線(xiàn)尖軌轉轍器時(shí)，由于沖擊角β'與尖軌平面轍角β'，如圖4-27所示，故動(dòng)能損失為
（2）車(chē)輛自直線(xiàn)撞擊圓曲線(xiàn)型尖軌時(shí)，輪緣與鋼軌之間的游間與曲線(xiàn)半徑R沖擊角之間的關(guān)系由圖4-29可知：
為防止列車(chē)側向過(guò)岔時(shí)，輪軌撞擊的動(dòng)能損失過(guò)大，ω必須限制在一個(gè)容許值之內。   2.未被平衡的離心加速度    道岔導曲線(xiàn)一般采用圓曲線(xiàn)，且導曲線(xiàn)一般不設超高。因此，列車(chē)在導曲線(xiàn)上運行時(shí)，將產(chǎn)生未被平衡的離心加速度a ,其計算式為 式中，列車(chē)速度按m/s計，導曲線(xiàn)半徑R按m計。    為保證列車(chē)平穩通過(guò)道岔，并滿(mǎn)足旅客舒適度的要求，a必須小于容許值a0。   3.未被平衡的離心加速度增量Ψ    車(chē)輛從直線(xiàn)進(jìn)入圓曲線(xiàn)時(shí)，未被平衡的離心加速度是漸變的。其單位時(shí)間內的增量等于Ψ=da/dt。同樣Ψ也必須控制在一個(gè)容許值Ψ0之內。未被平衡的離心加速度變化，可以近似地假定為在車(chē)輛全軸全軸距范圍內完成，當導曲線(xiàn)不設超高時(shí)，Ψ可采用下式計算式中，l為車(chē)輛全軸距，可采用全金屬客車(chē)的值，即l=18mm,列車(chē)速度v按m/s計。   綜合考慮上述三個(gè)主要參數在基礎上，結合現有各類(lèi)道岔的結構情況，我國鐵路線(xiàn)路維修規則規定，道岔的側向容許通過(guò)速度見(jiàn)表4-5。
（三）提高道岔側向通過(guò)速度的途徑    根據以上分析，增大導曲線(xiàn)半徑，減小車(chē)輪對道岔各部位的沖擊角，是提高側向通過(guò)速度的 主要途徑。此外，加強道岔結構，也有利于提高側向通過(guò)速度。    采用大號碼道岔，以增大導曲線(xiàn)半徑，這是提高測向通過(guò)速度有的效辦法。但道岔號數增加后，道岔的長(cháng)度也增加了。如我國18號道岔全長(cháng)為54m ,較12號道岔長(cháng)17m，較9號道岔長(cháng)25m，這需要相應地增加站坪長(cháng)度，因而在使用上受到限制。    采用對稱(chēng)道岔，在道岔號數相同時(shí)，導曲線(xiàn)半徑約為單開(kāi)道岔的一倍左右，可提高側向通過(guò)速度。但對稱(chēng)道岔兩股均為曲線(xiàn)，使原來(lái)直股的運行條件變壞，因而僅適用于兩個(gè)方向上的列車(chē)通過(guò)速度或行車(chē)密度相接近的地段。    在道岔號數固定的條件下，改進(jìn)平面設計，例如采用曲線(xiàn)尖軌、曲線(xiàn)轍叉，也可以達到加大導曲線(xiàn)半徑的目的。    采用變曲率的導曲線(xiàn)，可以降低輪軌撞擊時(shí)的動(dòng)能損失和減緩未被平衡離心加速度及其變化率，但僅在大號碼道岔中才有實(shí)際意義。導曲線(xiàn)設置超高，可以減緩未被平衡離心加速度及增量，但實(shí)際上受道岔空間的限制，超高值很小，只能起到改到改善運營(yíng)條件（如防止出現反向超高）的作用，而不能顯著(zhù)提高側向通過(guò)速度。    減小車(chē)輪對側線(xiàn)各部位鋼軌的沖擊角，如防止軌距不必要的加寬，采用切線(xiàn)型曲線(xiàn)尖軌，尖軌、翼軌與護軌緩沖段選用盡可能相同的沖擊角，并且使與導曲線(xiàn)容許通過(guò)速度相配合。
三、直向過(guò)岔速度   
（一）影響道岔直向通過(guò)速度的因素    1.道岔平面沖擊角的影響    當列車(chē)逆岔直向過(guò)岔時(shí)，車(chē)輪輪緣將與轍叉上護軌緣沖段作用連碰撞，而當順岔直向過(guò)岔時(shí)，則將與記軌另一緩沖段作用邊碰撞，如圖4-30所示。    同護軌一樣，翼軌緩沖段上也存在沖擊角，這樣在道岔直向過(guò)岔速度問(wèn)題上，就會(huì )產(chǎn)生與護軌相類(lèi)似的問(wèn)題，如圖4-31所示。在一般轍叉設計中，直向和側向翼軌多作成對稱(chēng)的形式，沖擊角采用與護軌相同的數值。   當列車(chē)逆向通過(guò)轍叉，輪對一側車(chē)輪靠近基本軌運行時(shí)，另一側的車(chē)輪則必然發(fā)生輪緣對翼軌的沖擊，其沖擊角與道岔號數有關(guān)，一般常見(jiàn)的道岔上，其值較其它幾個(gè)沖擊角為大，是一個(gè)起控制直向過(guò)岔速度的重要因素。例如我國現有的標準12號固定轍叉道岔上，翼軌從轍叉咽喉至叉心尖端上的沖擊角βw可采用下式計算。
2.道岔立面幾何不平順和影響    車(chē)輪通過(guò)轍叉由翼軌滾向心軌時(shí)，車(chē)輪逐漸離開(kāi)翼軌，因輪踏面為一錐體，致使車(chē)輪下降，當車(chē)輪滾上心軌后，車(chē)輪又逐漸恢復至原水平面。反向運行也相同，車(chē)輪通過(guò)轍叉必須克服這種垂直幾何不平順，引起車(chē)體的振動(dòng)和搖擺。    車(chē)輪由基本軌過(guò)渡到尖軌時(shí)，錐形踏面車(chē)輪也會(huì )出現會(huì )先降低隨后升高的現象，使車(chē)輪猶如在軌面高低不平順上行臺，產(chǎn)生附加動(dòng)力作用，限制著(zhù)過(guò)岔速度的提高。  
（二）直向過(guò)岔速度的范圍    目前雖沒(méi)有簡(jiǎn)便而成熟的直向通過(guò)速度計算法，不過(guò)根據我國的運營(yíng)實(shí)踐并結合一定的理論分析，依據道岔的結構狀況，將直向通過(guò)速度限制為同等級區間線(xiàn)路容許速度的80%～90%。   車(chē)輛直向通過(guò)道岔時(shí)，雖然不存在未被平衡離心加速度和加速度變化率的問(wèn)題，但仍然有車(chē)輪對護軌和翼軌的撞擊問(wèn)題，作為輔助性的理論分析，也要控制輪軌撞擊時(shí)的動(dòng)能損失，限制不同條件下供比較用的動(dòng)能損失不超過(guò)容許限值。由于列車(chē)直向過(guò)岔時(shí)，不存在迫使其改變運動(dòng)方向的問(wèn)題，因而參與撞擊的列車(chē)質(zhì)量較側向過(guò)岔時(shí)小很多。    另外，要保證直向過(guò)岔時(shí)車(chē)輪不爬軌，這主要是指轍叉咽喉至叉心尖端的翼軌部分，要達到這一點(diǎn)，應取Vsinβ'不超過(guò)某一容許限值。這一數值在我國取為3km/h。   我國鐵路線(xiàn)路維修規則規定的道岔直向容許過(guò)岔速度  
（三）提高直向過(guò)岔速度的途徑    提高直向過(guò)岔速度的根本途徑是道岔部件須用新型結構和新材料。其次，道岔的平面及構造要采用合理的型式及尺寸，以消除或減少影響直向過(guò)岔速度的因素。    轉轍器部分可采用特種數據面尖軌代替普通斷面鋼軌，采用彈性可彎式固定型尖軌跟部結構，增強尖軌跟部的穩定性。避免道岔直線(xiàn)方向上不必要的軌距加寬。將尖軌及基本軌進(jìn)行淬火，增強耐磨性。    采用活動(dòng)心軌型轍叉代替固定轍叉，保證列車(chē)過(guò)岔時(shí)線(xiàn)路連續，從根本上消滅有害空間，并使道岔強度大大提高。適當加長(cháng)翼軌、護軌緩沖段長(cháng)度，減小沖擊角，或采用不等長(cháng)護軌，以滿(mǎn)足直向高速度的要求。    為減少車(chē)輛直向過(guò)岔時(shí)車(chē)輪對護軌的沖擊，可以使用彈性護軌。    加強道岔的維修保養，及時(shí)修換磨耗超限的道岔零、部件，保持道岔經(jīng)常處于良好的技術(shù)狀態(tài)。這些均有助于提高直向過(guò)岔速度。
四、高速道岔    道岔是限制列車(chē)運行速度的關(guān)鍵設備，在高速鐵路中占有特殊的地位。高速道岔在功能上和 構造上與常速道岔相比，沒(méi)有原則上的區別，只是對安全性和舒適度的要求更高了。近幾年來(lái)，各國鐵路根據高速運行時(shí)車(chē)輪與道岔的相互作用特點(diǎn)，對高速道岔的平縱斷面、構造、制造工藝、道岔區內的軌下基礎以及養護維修均進(jìn)行了大量的研究，設計制造出一系列適用于不同運行條件的高速道岔。   
1．高速道岔的分類(lèi)    在高速鐵路上使用的道岔仍以單開(kāi)道岔為主。當前高速道岔主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是適用于直向高速行車(chē)的道岔，在改造客貨混流的既有線(xiàn)以提高客車(chē)運行速度時(shí)，多半保留原有車(chē)站的平面布置以避免較大的改造成工程量，這種情況下，道岔的長(cháng)度及轍叉角不宜有較大的改動(dòng)，由于高速列車(chē)很少甚至不進(jìn)入道岔側線(xiàn)。而在直向要求從局部改善道岔的幾何形狀、強化結構強度、增強穩定性及延長(cháng)使用壽命等方面保證列車(chē)的直向通過(guò)速度與區間線(xiàn)路一致。這類(lèi)道岔一般為常用號碼道岔。     另一類(lèi)是直向和側向都容許高速度通過(guò)的大號碼道岔，適用于新建高速客車(chē)專(zhuān)用線(xiàn)，這類(lèi)道岔應滿(mǎn)足高速列車(chē)側向通過(guò)時(shí)對運行平穩性及乘坐舒適性的要求，一般為大號碼道岔，它們的側向容許通過(guò)速度較高。   
2．高速道岔的平縱斷面特征   
（1）側向高速道岔大多采用緩和曲線(xiàn)作導曲線(xiàn)，其線(xiàn)型主要有三次拋物線(xiàn)和螺旋線(xiàn)兩種，如法國用于渡線(xiàn)的UIC60軌65號道岔的導曲線(xiàn)采用單支三次拋物線(xiàn)，半徑最大處位導曲線(xiàn)終點(diǎn)（曲線(xiàn)型轍叉跟端），側向容許通過(guò)速度為220km/h；瑞士鐵路在UIC-54EI：25道岔中采用螺旋線(xiàn)型導曲線(xiàn)。    在直向高速道岔中，由于道岔號數的限制，導曲線(xiàn)主要為圓曲線(xiàn)，側向過(guò)岔速度無(wú)甚改彎，一般通過(guò)減小護軌和翼軌的構造沖角、縮減尖軌尖端的軌距加寬及控制軌距變化率等途徑限制平面不平順   
（2）高速道岔直股的軌距通常與區間軌道一致，并有縮減的趨勢。大號碼道岔中，因導曲線(xiàn)內接條件大為改善，側向軌距均與區間軌道一致。   
（3）高速道岔導向側股的尖軌均為大半徑的曲線(xiàn)型尖軌，尖軌與基本軌的平面連接方式多為切線(xiàn)型，尖軌尖端不作加寬，這樣可減少列車(chē)逆向進(jìn)入道岔側線(xiàn)時(shí)的沖擊角。轍叉平面有直線(xiàn)型和曲線(xiàn)型兩種，直線(xiàn)型轍叉鋪設方便，曲線(xiàn)型轍叉可將導曲線(xiàn)延長(cháng)至轍叉部分，達到增大導曲線(xiàn)半徑的目的，在可動(dòng)心軌轍叉中得到了廣泛采用。   
（4）在大號碼道岔中導曲線(xiàn)處軌設置超高。有些國家的道岔設置軌底坡或軌頂坡，以進(jìn)一步改善乘坐舒適度。   
（5）大號碼道岔全長(cháng)大大增加，如法國用65號道岔全長(cháng)為209m，原西德用42號道岔全長(cháng)為154m，瑞士用28號道岔全長(cháng)為100m。  
3．高速道岔的結構特征  
（1）轉轍器部分    高速道岔的基本軌通常采用與區間線(xiàn)路鋼軌材質(zhì)及斷面相同的類(lèi)型。采用藏尖式尖軌結構，尖軌多采用專(zhuān)門(mén)軌制的矮型特種斷面鋼軌制造，尖軌跟端采用穩委可靠的彈性可彎式結構。在可動(dòng)心軌轍叉中心軌與翼軌的貼靠部位同樣采用這樣的結構形式。  
（2）轍叉部分    可動(dòng)轍叉在平面上消除了幾何不平順，在剖面及縱斷面上的幾何不平順大為減少，與轉轍器部分甚為接近，可顯著(zhù)減小輪軌間的附加作用力。可動(dòng)心軌轍叉與可動(dòng)翼軌轍叉相比，不存在翼軌穩定性的問(wèn)題，易傳遞橫向作用力，是各國鐵路大力研制并廣泛采用的結構形式。 
  在既有線(xiàn)的改造中也有使用固定式轍叉的實(shí)例，如俄羅斯的P651/11型高速道岔的轍叉主要是高錳鋼整鑄結構，由于固定式轍叉在造價(jià)、轉換技術(shù)、設備及管理等方面比可動(dòng)心軌具有優(yōu)越性，故在客貨混流的既有線(xiàn)上仍是一種可供選擇的結構形式。國處在致力研究固具有優(yōu)越性，礦在客貨混流的既有線(xiàn)上仍是一種可供選擇的結構形式，國外正在致力形容固定式轍叉與普通鋼軌的焊接技術(shù)、轍叉表面的爆炸硬化處理技術(shù)等。  
（3）轉換設備    轉換設備的主任務(wù)是何證列車(chē)按規定的方向安全運行。轉換系統必須按照給定的方向將密巾尖軌（或心軌）與基本軌（或翼軌）牢靠地緊巾在一起。同時(shí)要求斥離的尖軌與基本軌有足夠的距離以保證輪緣能順利通過(guò)。高速道岔中多采用外鎖閉裝置，來(lái)改善轉轍機械的工作條件，確保轉換安全。     大號碼道岔的尖軌一般較長(cháng)，為保證尖軌轉換可靠及扳動(dòng)到位，常使用多根轉轍桿。如法國的65號道岔，尖軌長(cháng)57.50m，采用6根轉轍桿；德國UIC60軌1：25.6道岔，泵軌長(cháng)31.74m，設置了4根轉轍桿。在長(cháng)尖軌下還設置了尖軌扳動(dòng)時(shí)的減摩裝置。  
（4）加強道岔結構    焊接道岔部位的接頭形成無(wú)縫道岔，能提高高速列車(chē)過(guò)岔時(shí)的走行平穩性。    道岔區鋼軌扣件均為可調型：轉轍器部分設置可調式軌撐，中間扣件為扣板式，護軌部分設調整片。    道岔區內各鋼軌表面均經(jīng)表面全長(cháng)中頻感應淬火處理。    采用特種斷面的彈性護軌，護軌軌面高于基本軌，這樣可增加護軌與車(chē)輪的接觸面，更有效地引導車(chē)輪，減小心軌磨耗。    試驗道岔范圍內的新型軌下基礎，以便和區間線(xiàn)路的軌下基礎類(lèi)型一致。  
4.我國的提速道岔    為適應我國干線(xiàn)的提速，1996年研制出了新型提速道岔，可以滿(mǎn)足旅客列車(chē)以160km/h的速度直向通過(guò)，軸重23t的貨物列車(chē)以90km/h的速度直向通過(guò)，各類(lèi)列車(chē)以50km/h的速度側向通過(guò)。該道岔技術(shù)標準起點(diǎn)高，在道岔在結構上主要有以下一些特點(diǎn)：    尖軌為彈性可彎式，60AT軌制造。在理論彈性可彎段軌底不作蝕切。跟端采用熱鍛成型工藝過(guò)渡為標準鋼軌斷面，尖軌跟部成型段扭轉1：40的角度保證尖軌跟端與導曲線(xiàn)鋼軌的正常連接。基本軌設1:40軌底坡，尖軌設1：40軌頂坡，滑床板在基本軌氏部位置銑出1:40軌底坡，尖軌在頂面刨出1:40軌頂坡。尖軌尖端為藏尖式。尖軌采用二點(diǎn)牽引的分動(dòng)轉換方案，各類(lèi)轉換桿件均隱蔽設置在鋼岔枕內。尖軌跟部設限位器。    道岔導曲線(xiàn)為半徑350m的圓曲線(xiàn)，道岔各部軌距均為1435mm，尖軌局部范圍對應的側股有構造加寬。轍叉采用固定型和可動(dòng)心軌型兩種。    固定轍叉采用高猛鋼整鑄轍叉，趾，跟端為全夾板聯(lián)結，翼軌級沖段沖擊角較標準確性道岔減小為34。護軌用鋼軌制造，采用分開(kāi)式結構（H型），護軌頂面高出基本軌12mm,直向護軌緩沖段沖擊角減小30分。直側向采用不等長(cháng)護軌，直向軌長(cháng)6.9m，側向護軌長(cháng)4.8m。    可動(dòng)心軌轍叉采用鋼軌組合型，心軌用60AT軌制造，翼軌用60kg/m鋼軌制造。長(cháng)心軌跟部為固定端，在理論彈性可彎部分，軌底作削弱刨切，跟部設有三個(gè)雙孔間隔鐵，用高強度螺栓部為固定端，在理論彈性可彎部分，軌底作削弱刨切，跟部設有三個(gè)雙孔間隔鐵，用高強度螺栓與長(cháng)翼軌相聯(lián)結，區間溫度力可通過(guò)間隔鐵的摩托車(chē)阻力傳遞給長(cháng)翼軌。在長(cháng)心軌第一牽引點(diǎn)處采用熱鍛工藝，將AT軌軌底長(cháng)肢旋轉，向鋼軌豎軸下部延伸，在電務(wù)轉換設備聯(lián)結。長(cháng)心軌與短心軌之間用間隔鐵聯(lián)結，短心軌末端為滑動(dòng)端。長(cháng)、短心軌均在頂面蝕切形成1:40軌頂直通。在長(cháng)心軌跟端成型段起點(diǎn)再扭轉成1:40坡度，以便與區間鋼軌連接。長(cháng)翼軌上對應長(cháng)心轉轉換凸緣部位，翼軌內側軌底有寬度為55mm的切口，便于轉換鎖閉，為彌補切口對翼軌截面的削弱，而在翼軌外側軌腰設有補強板，在下部設有橋板。翼軌與心軌密巾段以前設軌底坡，其后部分在過(guò)渡段內扭轉成平坡，簡(jiǎn)化墊板結構。叉跟尖軌用普通制造，設1:40軌底坡，短心軌尾部與叉跟尖軌非工作邊相互巾合，在心軌轉換過(guò)程中，短心軌尾部可前后滑動(dòng)。直股不設護軌，側股護軌用50kg/m鋼軌制造，為H型分開(kāi)式結構，護軌高出基本軌12mm。    岔枕采用木枕和混凝土枕兩種形式。岔枕均垂直直股鋼軌布置，岔枕間距均勻一致，均為600mm。混凝土岔枕的承載能力大于型混凝土軌。采用型彈條分開(kāi)式扣件。道岔直股全部采用焊接接頭，鋪于跨區間超長(cháng)無(wú)縫線(xiàn)路區段時(shí)，道岔側股采用焊接與否，視具體情況而定。道岔各稅鋼軌（除尖軌、心軌外）及墊板下均設有彈性緩沖墊層，并盡可能與區間線(xiàn)路彈性保持連續。整組道岔分段合理，適應在廠(chǎng)內整組組裝、分段運輸及現場(chǎng)機械化鋪設需要。    目前我國所使用的最大號碼道岔是新設計60kg/m鋼軌38號可動(dòng)心軌道岔，直向允許客車(chē)以250km/h的速度通過(guò)，側向允許以140km/h的速度通過(guò)，將在秦沈客運專(zhuān)線(xiàn)上試用，其結構特點(diǎn)與12號可動(dòng)心軌提速道岔類(lèi)似。