第十七章
采区车场轨道线路设计
本章要点
1.轨道线路设计基础知识
（轨道、道岔、曲线、线路施工、线路联接点）
2.采区车场轨道
线路设计（采区下部、中部、上部车场）
第一节
轨道线路设计基础
一、轨道线路设计基本知识
（一）采区轨道线路分类
1、线路位置与作用
（1）轨道上山
（2）采区车场
（3）工作面轨道平巷
2、线路空间状态
（1）水平：
下部车场：大巷装车站、区段轨道平巷
（2）倾斜：上山
中部车场
斜面线路。
（二）采区车场线路设计步骤
进行采区车场施工设计,必须进行线路设计，为巷道线路施工提供准确数据。
（1）确定车场形式
（2）绘制车场平面布置草图
（3）进行线路连接点、线路参数设计计算
（4）计算线路平面布置总尺寸
（5）绘制线路布置图
（三）矿井轨道
1.轨道
在巷道底板铺设道床（道砟）、轨枕、钢轨和联结件等组成。
1）轨型：以单位长度质量表示，/kg·m-1，（kg/m）
矿井使用的轨型系列值：
现采用标准轨型：15、22、30、38、43（新设计矿井使用）
原使用的轨型：11、15、18、24
（生产矿井使用）
2）轨距
（1）轨距：单轨线路是有两根轨道组成,两根轨道上轨头内缘的距离为轨距。
矿用标准轨距：600mm；900mm
(762mm)
（2）轨距选用：
根据矿井生产能力大小和矿井运输方式选用。
大型矿井:一般选用—
900mm轨距
使用
3t、5t矿车
（辅运和主运）
中、小型矿井:多选用—
600mm轨距
使用1t、3t矿车
（辅运和主运）
3）轨道线路中心距：
双轨线路中心线间距S
（1）直线段：
S
³
B
+
d，mm。
式中：B
—
机车宽度，mm；
d—
两列车对开时最突出部分之间的距离，/mm，d
200mm。（规程规定）
（2）弯曲段：S
1³
B
+
d
+
DS
DS—曲线巷道线路，由于车辆的外伸和内伸轨道中心线必须加宽
机车运输：DS
=
300mm
；其它运输：DS
=
200mm
《煤矿安全规程》23条规定：
装车点：
d
700mm，摘挂钩点：
d
1000mm
（3）轨中心距选用：线路中心距一般取100mm为单位的整数倍选用。
例：使用3t矿车，机车运输，机车宽度1360mm，轨距
900
mm，直线段：
S
=
B+
d
=1360+200=1560mm®1600
曲线段：
S1
=S+
DS
=
1600
+
300
=
1900mm。
矿井轨道轨中心距系列值：
600mm轨距(1300、1400、1600、1700、1900）
900mm轨距(1600、1800、1900、2200、2500）
4）线路表示方法：
两根轨道以中心线作为线路的标志，（进行线路施工设计时。图中采用单线表示）
单轨线路
—
单线（细实线）；
双轨线路
—
双线（细实线）。
2.道岔
道岔：使车辆由一线路转运到另一线路的装置
1）单开道岔基本结构
—
尖轨；2
—
辙叉；3
—
转辙器；
—
曲轨；5
—
护轮轨；6
—
基本轨
煤矿常用道岔（新的标准：
MT/T2--95）
（1）单开
ZDK
（2）对称
ZDC
（3）渡线
ZDX
（增加
Z
代表窄轨道岔）
标准道岔共有七个系列
600轨距：615、622、630、643、900轨距：915、930、938
2）道岔类别及参数
（1）ZDK--单开道岔在线路图中，道岔以单线表示。
道岔主线与岔线用粗实线绘出
主要参数：
a、b
—
外形尺寸，a
—
辙叉角。
单开道岔辙叉号有
（M：2、3、4、5、6）
（2）ZDC--对称道岔
道岔参数：
a、b
—
外形尺寸，a
—
辙叉角。
对称道岔辙叉号
（M：2、3、4）
（3）ZDX—
渡线道岔
道岔参数：
a、b
—
外形尺寸
；S1
—线路中心距；L
—道岔总长度；a
—
辙叉角
渡线道岔辙叉号（4、5、6）
3）道岔辙岔号
与辙岔角关系
新计算方法
原计算方法
4）道岔型号含义（单开、对称道岔）
ZDK
(ZDC)9
/
3/
ZDK——道岔类别代号；
9——轨距；
22——轨型；
3——撤叉号；
15——曲率半径
5）道岔选择基本原则
（1）轨距一致
（2）轨型相符
（3）与行驶车辆相适应
（4）符合行驶车辆速度要求
（5）和线路要求相符
二、平面线路联接
线路联接基本类型
巷道转弯：直线——曲线——直线
巷道平移（线路平移）：直线—曲线—直线—曲线—直线
巷道分岔：直线——道岔——曲线——直线
1、单轨曲线
巷道转弯中间必须加入曲线段；
1）曲线参数
已知：巷道转角d，选用：曲线半径R，计算：
切线长T：
圆弧长K：
2）曲线半径确定：
车辆进入曲线后，前轴外轨轮，后轴内轨轮碰撞轨道。根据行车速度，限定碰撞冲击角，确定曲线半径。
φ：曲线冲击角
和行车速度有关
V＜1.5m/s
φ≤4°
c
≤
人力推车
V＞1.5m/s
φ≤3°
c
≤
V＞3.5m/s
φ≤2°
c
≤
机车牵引
SB：轴距：1t
矿车
SB
=880
mm
3t
矿车
SB=1100
mm
煤矿轨道曲线系列值：
v4、6、9、12、15、20、25、30、40
/m
例：计算曲线参数
单轨曲线
δ＝40°
R=25000
(mm)
K、T参数计算：
K＝
17452
(mm)
v
T＝9099
(mm)
注：曲线半径是轨中心距的半径。
3）曲线线路外轨抬高和轨距加宽
轨道线路进入曲线线段后，为保证车辆安全运行，必须进行外轨抬高和轨距加宽。
（也为施工参数，现场施工人员需要掌握）
（1）外轨抬高
和轨中心距大小、曲率半径与车辆运行速度有关。
计算原理分析
△abo∽
△
OBA（△
ACO）
ab/OB=ob/G
实际施工中外轨抬高值：
900轨距
：一般取值
Δh=10~35mm；
600轨距
：一般取值
Δh=5～25mm
（2）曲线轨距加宽ΔSg
进入曲线如不加宽，车辆将无法通行。
加宽值与曲率半径和轴距有关
Δs：取值10～20mm
加宽方法：外轨不动，内轨向内移动。
要求：线路在进入曲线段以前，进行外轨的抬高和轨距加宽。
超前距离X/计算
X/=(100～300)
Δh/mm
(3)曲线处巷道加宽
车辆进入曲线由于车辆内伸和外伸，(巷道必须加宽)
车辆外伸
Δ1=c1-c2
车辆内伸
Δ2
=c2
单轨巷道曲线段要确保人行道符合安全规程的规定值，巷道需要加宽。
巷道采用机车运输，曲线段巷道加宽
DS
=
D1
+
D2
外伸
D1=
200mm，内伸
D2=
100mm。
4）线路的平行移动
（1）特点：单轨线路异向曲线联接，即在两个反向曲线之间加一缓和直线C，将轨道平移一定距离。
C
=
SB
+
X¢
（2）确定C值考虑的原则：
a.线路外轨
®
内轨，内轨
®
外轨，车辆不能同时受异向曲线两根轨道外轨抬高的影响。
b.车辆离开第一个曲线的X¢之后，经过一个SB直线段后再进入第二曲线的X¢
（3）曲线转角理论计算
SB—轴距
X¢
—外轨抬高递增递减直线段长度
d
一般取整数值实际中多选30°、45°、60°
整角度
β—导入的辅助角
2.双轨巷道
1）轨中心距加宽：车辆相对运行，考虑车辆外伸、内伸，轨中心距需加宽加宽值：DS
=
D1
+
D2
轨中心加宽一般取值：
通过机车：
DS
=
300
mm，其他车辆：
DS
=
200mm。
（如巷道断面较大，轨中心距已经考虑加宽值的要求，轨中心距则不需进行加宽）
2）轨中心距加宽方法及范围
（1）内侧轨道不动，将外轨线路向外平移DS距离，使用异向曲线联接方法（平移外轨）。
（2）加宽范围L0
双轨线路中心距加宽必须在直线段进行。
在直线段L0
长度内加宽，轨中心距由S
®
S¢。
在加宽轨距同时，还要进行外轨抬高，抵消离心力的影响，避免挤压外轨。
900mm轨距时，Dh
=10
~
35mm
600mm轨距时，Dh
=
~
25mm
双轨巷道轨中心距加宽
内侧轨道正常，外侧轨道外移DS，巷道需加宽2
DS
L0值选取
（提前加宽、抬高长度）
机车运输：
L0
³
5m
3t矿车：L0
=2.5～.30m
1t矿车：L0
=
～2.5m
轨中心距加宽设计与施工的要求
线路设计时，作图S®S¢，两点用直线相联。
施工时，必须利用异向曲线联接，使之两端曲
线相切，以利于行车。
三、轨道线路联接点计算
轨道线路联接基本方式
平面线路联接
—
道岔曲线联接
纵面线路联接
—
竖曲线联接
（一）平面线路联接
1、ZDK道岔非平行线路联接
1）特点：
（1）用ZDK道岔—
曲线联接系统变单巷为双巷,联结两条不同巷道。
（2）道岔是一刚性结构，本身既不能抬高外轨，也不能加宽轨距；
（3）采用道岔岔线与弯道曲线直接相连，(取消了缓和直线C；)
（4）曲线转角β等于巷道转角
d
-α。
2）道岔基本参数：a、b、a（选定）；
3）曲线线路参数及计算方法：
2、ZDK道岔平行线路联接
1）线路联结接特点：
（1）
在同一巷道中，用ZDK道岔和一段曲线变单轨为双轨；
（2）线路参数主要受轨中心距影响。
2）联结参数计算：
已知：道岔参数a、b、a；联接曲线参数：R、a，轨中心距S。
计算联接系统的轮廓尺寸：
m
=
S×csc
a；
B
=
S
×tan
a-1，n
=
m
-T,c
=
n
b
L=a+B+T3、在ZDC道岔平行线路联接
1）特点：用ZDC道岔和两段曲线变单轨为双轨；
2）参数：已知：道岔a、b、(b1的水平投影)a；
3)曲线：R、S、转角
a
/
2，（二）纵面线路的竖曲线联接和坡度
1、纵面线路的竖曲线联接
1）竖曲线
—在斜面线路与平面线路相交时，为保证车辆平缓运行，设置的过渡曲线。
A
—
竖曲线上端；C
—
竖曲线下端，—起坡点（落平点）；
B
—斜面线路与水平面夹角；
¢b
—
平面线路与斜面线路的夹角，即竖曲线转角（已知）
R1
—竖曲线半径，竖曲线切线T¢，圆弧长K¢
竖曲线半径选择的原则：
1）串车提升时，相邻两车上沿不碰撞；
2）提升长材料时，材料两端不触地。
在线路设计时R1取值：
R1
=（12
~
13）SB
1.0t、1.5t矿车
R1：9、12、15m；
3t
矿车：
R1：12、15、20m。
2、线路纵断面坡度
线路坡度：
‰
γ很小，cosγ＝1
‰
1）线路坡度的确定
（1）线路等阻力坡度设计，即：
重列车（3
~
5‰）下行；
空列车（3
~
5‰）上行。
（2）矿车自动滚行
特点：i大、单向运行。
3吨空矿车
9‰
3吨重矿车
7‰
1吨空矿车
11‰
1吨重矿车
9‰
第二节
采区下部车场线路设计
采区下部车场由装车站、绕道、轨道、上山下部平车场和煤仓等硐室组成一、大巷装车式下部车场
（一）装车站线路设计
与调车方法有关：（1）调度绞车调车（2）矿车自动滚动调车
1.调度绞车调车时的装车站线路
（1）线路布置及调车方法
图17-21
调度绞车调车时装煤车场线路布置
（a）通过式；（b）尽头式
1－机车；2－调度绞车；3－煤仓；4－空车储车线；5－重车储车线；
6－装车点道岔；7、8－渡线道岔；9－通过线
（2）装车站线路参数的确定。装车线路总长度LD
通过式：LD=2LH+3
LX+
L1
尽头式： LD=2LH+
LK+
L1
式中：LH——空、重车线长度，各不小于1.25列车长度，m
LX——渡线道岔线路联接点长度，m；
LK——单开道岔线路联接点长度，m；
L1——机车加半个矿车长度，m。
为避免列车对阻车器冲撞，此段坡度i0=0（平坡）
重车存车线分为两段：LH3与LH4。LH3线段长度为1列车长，i3为重列车自动滚行的坡度，一般取7‰～9‰。LH4不宜超过0.5列车长，i4为重列车上坡段坡度，用它来补偿高差，并防止列车冲过储车线终点，一般不超过5‰。装车站线路总长度为LD。
（一）绕道线路设计
主要运输大巷与轨道上山下部平车场想连接的水平巷道称为采区下部车场的绕道
1.绕道位置及与装车站线路的关系：
绕道2位于大巷1的顶板，称为顶板绕道，如图17-24（a）
（1）当轨道上山倾角为20°～25°不需变坡，直接设竖曲线落平。
（2）当倾角＞25°时，可使上山上抬△β角，使起坡角达到25°左右，如图17-24（b）
（3）上山角度较小，可以下扎△β角，使起坡角达到25°左右，如图17-24（c）
图17-24
大巷装车式下部车场绕道的位置
（a）（b）（c）顶板绕道；（d）底板绕道
1－大巷；2－绕道；3－绕道上山
绕道位于大巷底板称为底板绕道，如图17-24（d），它适用在煤层倾角小于10°左右的情况。
采用顶板绕道时，为了不影响上山的运输，绕道线路应与装车站下帮一侧的通过线相联接，装车站储车线，煤仓放煤口应设在大巷上帮一侧，如图17-25所示。
图17-25
绕道布置
采用底板绕道时，储车线、煤仓放煤口与通过线的相对位置与上述相反。装车站中各渡线道岔的方向也恰好相反，如图17-26所示。
图17-26
绕道布置
2、绕道方向
绕道方向是指绕道出口朝向井底车场还是背向井底车场。
设计中一般采用绕道朝向井底车场方向布置。
3、绕道线路布置
（1）立式布置
图17-27（a）、（c）所示。
17-27
绕道线路立式和斜式布置
特点是储车线直线与大巷线路相垂直。
（2）斜式布置，如图17-27（b）、（d）所示，这种布置的储车线路与大巷线路夹角一般可在45°～90°。
（3）卧式绕道，图17-28
图17-28
顶板绕道线路布置
设绕道交岔点道岔始端至煤仓中心线的距离为X，则
如图17-29所示，设底道起坡点至大巷通过线的垂直距离为y,y值可近似按下式计算。
图17-29
顶板绕道起坡点位置
通过线与轨道上山下部平车场储车线内侧线路的距离：
底板绕道卧式布置（图17-30），X和Y值按下式计算：
图17-30
顶板绕道线路布置
由于S值较小，绕道转角一般可取45°。
当S及δ确定后，便可进行下列计算：
（三）辅助提升车场线路设计
图17-31
线路坡度示意图
1、斜面线路：3号对称道岔
2、储车线线路
（1）储车线线路平面布置。
（2）储车线线路纵断面坡度。
高道线路坡度iG为
底道线路坡度iD为：
高道线路坡度角为
底道线路坡度角为
（3）高低道线路的有关参数
①高低道起坡点的合理位置。高低道起坡点超前低道起坡点的水平距离为。一般。
②高低道的最大高低差。两起坡点的垂直高差H称为最大高低差。
③高低道线路中心距
3、竖曲线参数及相对位置的确定
（1）竖曲线参数。
①竖曲线半径。一般取9m、12m、15m、20m。
②竖曲线线路转角。（图17-32）
高道竖曲线线路转角
低道竖曲线线路转角
③高低道竖曲线两端点高差及
图17-32
下部车场高低道起坡点间距的限定办法
（a）同半径一次变坡法；（b）变半径一次变坡法；（c）同半径甩车线上抬法；（d）同半径提车线下扎法；（e）同半径提车线下扎甩车线上抬法
高道竖曲线两端点高差
低道竖曲线两端点高差
④高低道竖曲线水平投影长度（图17-33）
图17-33
竖直线两端点高差及水平段投影长
（a）高道；（b）低道
高道竖曲线水平投影长度
低道竖曲线水平投影长度
（2）高低道竖曲线相对位置的确定。
图17-34
竖曲线及平车场线路各参数剖面示意图
二、石门装车式下部车场
图17-35
石门装车站线路布置
（a）一个装车点；（b）两个装车点
（1）双向绕道机车顶推调车。
17-36
双向绕道机车顶推调车
（2）单向绕道机车牵引调车
图17-37
单向绕道机车牵引调车
（3）环形绕道环形运行调车。
图17-38
环形绕道环形运行调车
第三节
采区中部车场线路设计
一、单道起坡甩车式车场
（一）甩入平巷的单道起坡甩车场
图17-39
甩入平巷的单道起坡甩车场
1、斜面线路
（1）斜面线路的布置方式。
图17-40
斜面线路回转方式
（a）一次回转；（b）二次回转
（2）斜面线路联接系统参数。
图17-42
回转角及伪倾角的计算
2、竖曲线
图17-43
竖曲线参数
3、平面线路
当线路转入平巷后，平行移动了S距离
平移距为S时，异向曲线中缓和直线段为
4、平面线路的平面图及坡度图
各点标高分别为：
○点相对标高为±0
D点：
A点：
C点：
图17-45
线路坡度图
（二）甩入绕道的单道起坡甩车场
图
17-46
甩入绕道式中部车场
（a）平面图
（b）绕道底板至轨道机上山底板高度
（三）甩入石门的单道起坡甩车场
图17-47
甩入石门的单道起坡甩车场
二、双道起坡甩车式车场
在斜面上设两个道岔（甩车道岔和分车道岔），使线路在斜面上变为双轨，空重车线分别设置竖曲线起坡。
1、斜面线路
道岔－曲线－道岔系统
图17-49
斜面线路布置方式
（a）道岔－曲线－道岔系数；（b）、（c）、（d）道岔－道岔系数
优点：由于道岔间设有斜面曲线，回转角较大，故甩车场斜面交叉点的长度和坡度均较小，易于开掘和维护，也便于设置简易交岔点。
道岔－道岔系统
2、平面线路储车线高、低道线路
3、竖曲线
图17-50
斜面线路二次回转方式竖曲线位置的确定
斜面线路布置的特点：低道竖曲线紧接在联接点曲线之后布置，但高道竖曲线上端点不能进入第二道岔。
将提、甩车线向垂直轴上投影，可得：
将提、甩车线向水平面上投影，得
第四节
采区上部车场线路设计
一、单道起坡上部顺向平车场
图17-52
单道起坡上部顺向车场
采用这种布置的条件是：
（二）单道起坡上部逆向平车场
图17-53
单道起坡上部逆向平车场
（a）单道时；（b）双道时
变坡点C至绞车房的距离
二、双道起坡上部平车场
图17-54
双道起坡上部平车场
令低道竖曲线与斜面平行线路联接点终点相联，竖曲线起点距离L1：
竖曲线终点水平距离L2：
习题：
1、试述车场线路设计的内容和步骤。
2、试述道岔的选择。
3、绘图说明单轨线路曲线半径的选择。
4、说明外轨抬高和轨距加宽的原因和方法。
5、绘出主线为单轨的单开道岔非平行线路联接图，并写出相关的计算公式。
6、绘图说明单开道岔平行线路联接。
7、绘图说明分岔平移线路联接。
8、线路坡度的确定方法是什么？
9、采区下部车场的形式有哪些？
10、辅助提升车场线路坡度及最大高低差的计算。
11、采区中部车场有哪些类型？
12、绘图说明单道起坡斜面线路回转方式的特点、布置斜面线路的目的及回转方式选择。
13、采区上部车场有哪些类型？
14、绘图说明单道起坡上部顺向平车场。
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