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User:Uts137/沙盒5

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道岔原理

道岔（英語：Turnout，美式英語：Switch，英式英語：Point，香港稱為波口）是供軌道車輛變換路徑的裝置。

道岔種類 编辑

單開道岔 编辑

單開道岔（英語：Single Turnout）為自直線往左或右分岔，呈「卜」字形的道岔。自尖軌往岔心分岔向左的為左開道岔，分岔向右的為右開道岔[1]:4-1。

曲線道岔 编辑

曲線道岔
 
內側分歧道岔
 
外側分歧道岔

曲線道岔為設置在曲線上的單開道岔。自主線往圓曲線內分岔的稱為內向／內側分歧道岔（英語：Turnout of Similar Flexure）；往圓曲線外分岔的稱為外向／外側分歧道岔（英語：Turnout of Contrary Flexure）[2]:31[3]。

雙開道岔 编辑

雙開道岔（英語：Bi-lateral Turnout, Spilt Turnout, Wye Switch）又稱對稱道岔（英語：Equilateral Turnout），為自直線往左右分岔，呈「人」字形的道岔，且兩則之曲率相同。在同樣號數下，雙開道岔之曲率為單開道岔的一半，因此速限也比單開道岔高[3]。

偏開道岔 编辑

偏開道岔又稱不對稱道岔（英語：Asymetrical Spilt Turnout）。偏開道岔類似雙開道岔往左右分岔，但左右兩則之曲率不同[3]。

三開道岔 编辑

 
阪急電鐵庄內站的一組異向不对称三开道岔

三開道岔（英語：Three-way Turnout）為自直線往左及右分岔的道岔。三開道岔共有兩對尖軌，同側尖軌重疊於同一位置的三開道岔稱為对称三开道岔、同側尖軌前後錯開的稱為不对称三开道岔（英語：Interlaced Turnout, Double Turnout）[2]:31-32[4]:1-4。與曲線道岔相似，兩個分歧線向同方向分岔的稱為同向道岔（英語：Similar Flexure），不同方向分岔的稱為異向道岔（英語：Contrary Flexure）[5]:281-283。

交分道岔 编辑

 
慕尼黑火車總站的一系列复式內側交分道岔

交分道岔（英語：Slip Switch）為於平面交叉的菱形岔心位置加上股道轉換功能的道岔，分別有僅單側可轉換股道的单式交分道岔（英語：Single Slip Switch）、兩側皆可轉換股道的复式交分道岔（英語：Double Slip Switch）[4]:6-7；視尖軌設備設置位置可細分為設置於菱形道岔外的外側交分道岔（英語：Outside Slip Switch）及設置於菱形道岔內的內側交分道岔（英語：Inside Slip Switch）。

使用交分道岔可以大幅節省用地，亦可以提高調車效率，多用於空間有限且有調度需求的位置[6]:1-35，例如臺鐵在將臺北站內四股道轉移高鐵運用後於臺北站西端設置了目前全線唯一一組复式交分道岔，以在空間限制極大的隧道中滿足臺北站的調度需求[7]。

乘越道岔 编辑

乘越道岔（英語：Run-over Turnout，日语：乗越分岐器）又稱駛越道岔、橫越道岔。常用於市區路面電車系統，近年開始用於直線端極常使用、而分歧端極少使用且通行軸重較低的客貨運重型鐵路，其中列車通過分歧端時會短暫以輪緣承托並越過主線鋼軌[8]:18-28。乘越道岔於經常開通方向可保持連續軌距線且無需護軌，而分歧端則提高一定高度以越過直線端鋼軌且必須安裝護軌以確保車輛不會脫軌。

三線道岔 编辑

脫軌道岔 编辑

構造 编辑

 
單開道岔之基本構造，其中：
(1)為轉轍部分
(2)為連接部分
(3)為轍叉部分

一般道岔可分為三部分：轉轍部分、連接部分及轍叉部分[2]:33，不同系統亦會稱此三部分為尖軌區、導軌區及岔心區[9]:93[10]:106[3]。

轉轍部分 编辑

轉轍部分的主要部件為基本軌（英語：Stock rail）、尖軌（英語：Switch rail, Switch point, Point rail）、轉轍器（英語：Switch machine）及開通方向標誌（英語：Direction Indicator, Switch Position Indicator），另外亦會設置止動撐、防爬裝置、軌撐等設備。

基本軌 编辑

基本軌即為標準鋼軌，視系統而言採用如UIC 60、JIS 50N等不同型式。另外鋼軌頭部會經加工刨削以配合尖軌密合[2]:40[9]:93。

尖軌 编辑

 
貼合在EN 60 E1基本軌的EN 60 E1A1尖軌
 
尖軌下方的滾輪式滑床鈑
 
貼合在JIS 50 N基本軌（黑色）的JIS 70 S尖軌（紅色），兩者皆經加工以讓其緊密貼合

尖軌為被轉轍器推動，緊貼基本軌以形成連續軌距線的鋼軌，視道岔型式會採用不同鋼軌加工而成。尖軌下方會設置滑床鈑（英語：Slide Plate），降低移動尖軌的阻力[9]:98。

由於尖軌需與基本軌密合，因此多會使用特殊的厚腹不對稱（英語：Thick-web Asymmetrical）鋼軌刨削而成，例如標準鋼軌為UIC 60的系統會使用Zu-1-60鋼軌[9]:97；中國大陸採用AT型軌[11]；日本採用S型軌[2]:37[12]。香港地鐵的BS90A道岔在1992年的改善工程中亦改用了Zu-2-49鋼軌以提高尖軌壽命[13]:26-27。

日本新幹線及在來線的60公斤級道岔曾使用90S鋼軌加工尖軌，後來改用經濟性較佳且性能相當的80S鋼軌。而為確保80S與90S的替換性，80S的底部寬度、腹部厚度、頭部形狀及高度皆與90S相同[14]。

而臺灣鐵路及日本標準的道岔主要有關節式道岔及彈性式道岔兩種，關節式道岔尖軌使用標準鋼軌加工，而彈性式道岔尖軌則使用S型鋼軌加工[3][15]。

在磨損率極高的路段，尖軌亦可使用鑄造錳鋼加工而成，使其更耐衝擊減少磨損。阿里山林業鐵路即使用了140組錳鋼尖軌，並將尖軌壽命由一周左右大幅提高至兩年[16]，而已有生產錳鋼部件能力的廠商亦可在有需求時進行錳鋼尖軌開發[17]:23。

 
不同標準鋼軌（上）對應之特殊鋼軌（下）剖面

轉轍器 编辑

主条目：轉轍器

轉轍器為移動尖軌的裝置，有人工扳動及電子控制型式。而尖軌長度較長的道岔需要設置輔助拉桿或多組轉轍器以確保尖軌定位；另外設有可動式岔心的道岔亦需額外設置轉轍器移動岔心或翼軌[18]。

在道岔通行方向極為固定的一些鐵路系統亦採用了彈簧式轉轍器。彈簧式轉轍器為加裝一組油壓缸的人工扳動道岔，平常固定開通定位；當反位有列車背向尖軌駛入道岔時列車車輪會推動尖軌至反位，油壓缸會保持開通反位約5秒再自動將尖軌推回定位[19]:42-44。

 
臺灣鐵路花蓮站的249號道岔，為人力扳轉型式
 
臺中捷運綠線北屯總站的007號道岔，為電動轉轍器扳動型式
 
江之島電鐵線的一組彈簧式道岔，開通方向標誌加註「S」表明為彈簧式道岔

開通方向標誌 编辑

臺北捷運北投站1B道岔的鎖定及定位指示燈
 
顯示正位（N）
 
顯示反位（R）

開通方向標誌顧名思義是表示道岔開通方向的設備，供人員確認道岔已鎖定及開通至正確方向。開通方向標誌主要可分為標誌式及燈號式兩種。標誌式開通方向標誌連接至轉轍拉桿，在尖軌移動時會同時轉動至相應方位；而燈號式開通方向標誌則透過接收鎖錠裝置的信號顯示相應燈號[20]。

連接部分 编辑

轉轍部分的主要部件為基本軌、導軌（英語：Closure rail）及絕緣接頭（英語：Insulated joint），連接尖軌及岔心。

轍叉部分 编辑

轍叉部分的主要部件為岔心（英語：Frog, Crossing）及護軌（英語：Check rail）。

岔心 编辑

岔心為兩根鋼軌交叉時，需提供輪緣通過空間而設置的特殊裝置。岔心由翼軌（英語：Wing rail）及鼻軌組成，翼軌及鼻軌間設有輪緣槽（英語：Flangeway）供車輪通過。

依道岔分岔線曲線的終點位置，可將岔心依翼軌及鼻軌為直線或曲線分為[9]:94-97：

  • 曲線岔心：分岔線曲線終點一直延伸至理論岔心點後，因此分歧端的翼軌及鼻軌皆為曲線。如UIC 711所規範的道岔即為曲線岔心型式
  • 直線岔心：分岔線曲線中斷於理論岔心點或其前方，因此鼻軌為直線。而視曲線中斷位置可再細分為：
    • 翼軌皆為直線：分岔線曲線中斷於理論岔心點前方，令兩根翼軌皆為直線，亦即岔心部件可製作成左右對稱，使左開、右開、甚至雙開道岔共用岔心部件，統一備料規格。日本、美國、德國、新加坡等皆使用此類直線岔心
    • 翼軌一直一曲：分岔線曲線中斷於理論岔心點，令其中一根翼軌為曲線。臺北捷運的直線岔心為此類型
固定式岔心 编辑
 
固定式岔心之基本構造，圖中為钢轨组合式辙叉，其中：
A為基本軌
B為護軌
C為翼軌
D為護軌間隔材
E為理論岔心
F為長心軌
G為短心軌
H為轍叉趾端
I為轍叉踵端
J為導軌
K為輪緣槽
L為轍叉根部填塊

傳統固定式岔心（英語：Fixed Nose Frog, Fixed Nose Crossing，簡稱FNF／FNX）存有軌距線中斷的「有害空間」，車輪通過時會因撞擊造成振動和噪音，亦會對岔心及車輪造成耗損。另外車輪若在岔心進入錯誤方向會造成脫軌，因此岔心處設有翼軌及護軌以導引車輪進入正確方向[9]:99。

固定式岔心的種類與製作方式有很多種[9]:100-102[4]:53-55[21]：

  • 钢轨组合式辙叉（英語：Bolted Frog）：以標準鋼軌及間隔材加工拼接而成的岔心
  • 銲接式岔心（英語：Welded Frog）：標準鋼軌加工銲接而成的岔心
  • 半銲接岔心（英語：Semi Welded Frog）：以鋼軌及間隔材拼接上銲接而成的鼻軌
  • 高锰钢整铸式辙叉（英語：Solid Manganese Frog）：臺鐵稱此類岔心為高錳鋼岔心。以錳鋼鑄造或鍛壓並經硬化處理而成的一體式岔心，由於錳鋼容易因加工而硬化，因此多以鑄造工藝生產，並以炸藥爆破硬化至所需硬度。因技術複雜且加工不易，高锰钢整铸式辙叉的成本較高，而且錳鋼與標準鋼軌的碳鋼性能差異大，銲接時需另外使用如沃斯田鐵不鏽鋼等性能在錳鋼與碳鋼間的中間介質過渡[4]:53[22][23]:16
  • 高锰钢组合辙叉（英語：Rail Bound Manganese Frog）：翼軌以標準鋼軌製成，岔心連同部分翼軌鑄造成一體，並以螺栓安裝在翼軌間製成的岔心。由於錳鋼使用較少而可在保證相當壽命下降低成本，亦消除高锰钢整铸式辙叉與標準鋼軌間銲接困難的缺點
  • 整體自護錳鋼岔心（英語：Solid Self Guarded Manganese Frog）：類似高锰钢整铸式辙叉，於岔心鑄件設有護軌以導引車輪並因而可省略額外護軌，主要用於如車輛基地等低速運行區域
  • 承緣式岔心（英语：Flange-bearing frog）（英語：Flange Bearing Frog）：又稱跳躍式岔心、抬升式岔心（英語：Jump Frog、Lift Frog、Overrun Frog）等，日本稱為乗越クロッシング。承緣式岔心為用於乘越道岔的岔心
  • 彈簧式岔心（英語：Spring Frog）：彈簧式岔心的其中一根翼軌以彈簧保持貼合鼻軌，為直線端提供連續軌距線；往返分歧端的列車車輪會推動翼軌，列車駛離後彈簧將其推回鼻軌。通常用於分歧端通行量少於20%的位置，且主要在北美內使用[24]:3

钢轨组合式及半銲接岔心的最大優點是加工製造方便及成本低，但因零件數多，又在長期使用下損耗率高，所以钢轨组合式及半銲接岔心的養護量高且使用壽命短。因此如中國大陸既有線、臺北捷運、臺灣鐵路、阿里山林業鐵路等鐵路系統皆逐漸以各式錳鋼岔心取代原有的钢轨组合式及半焊接岔心[9]:102[16][17]:7[19]:13[4]:52-55[25]。

可動式岔心 编辑
主条目：可動式岔心

在高速鐵路系統中，因行車速度較高而常採用號數較大的道岔，但號數較大的道岔有害空間亦更大，因此為保障行車安全及舒適度，高速鐵路系統普遍採用消除有害空間的可動式岔心，型式分為翼軌可動（英語：Movable Wing）及鼻軌可動（英語：Swing Nose Frog, Swing Nose Crossing，簡稱SNF／SNX）。

在香港，可動式岔心被稱為高速波口，並首先用於運行速度較市區鐵路快的機場鐵路。而在臺灣，可動式岔心亦逐漸被使用在高速鐵路以外的系統，例如臺北捷運環狀線第一階段、臺中捷運綠線即分別採用了10組及16組可動式岔心，且捷運工程局修訂中運量系統規劃手冊為優先採用可動式岔心。在捷運系統採用可動式岔心的目的主要為減振降噪及減低維護需求，而非提高通過道岔速度[18]。

在日本、澳洲等地，可動式岔心亦被用於行駛速度較高的窄軌路線，其中一個例子為日本北越急行以新幹線規格建造的北北線[19]:35-40。

其中鼻軌可動式岔心有多種製作方式[26]：

  • 整鑄式鼻軌配一般翼軌：鼻軌由鋼鉟加工出三角塊並銲上標準鋼軌而成，翼軌由標準鋼軌製成。如德國、日本、中國大陸CN系列可動式岔心即採用此方式製造[4]:119
  • 整鑄式翼軌搖籃配整鑄式鼻軌：翼軌中段與鼻軌密合的區段以錳鋼鑄造成整體式搖籃（英語：Manganese Monobloc Cradle），然後前端銲接標準鋼軌、後端銲接A74（60E1T2）或60TY1鋼軌組成完整翼軌，而鼻軌以鋼軌拼接而成。法國、中國大陸CZ系列可動式岔心即採用此方式製造[4]:128-129
  • 拼裝式可動式岔心：鼻軌、翼軌皆由鋼軌拼接而成，中國大陸客專線系列道岔即採用拼接而成[4]:104-105

臺北捷運、臺中捷運所採用的可動式岔心因無整鑄式產品而採用拼接鼻軌；翼軌部分臺北捷運為向中鐵山橋購買的拼裝式翼軌，臺中捷運則為向Vossloh Cogifer購買的整鑄式翼軌搖籃[18][27][28]。

 
伊爾默瑙-沃爾夫斯貝格車站23號#18.5道岔的整鑄式鼻軌
 
成田湯川站的可動式岔心道岔
 
臺中捷運綠線的一組複式橫渡線，由四套#9可動式岔心道岔組成
 
北北線頸城站的窄軌可動式岔心道岔

護軌 编辑

主条目：护轨
 
岔心處兩側的護軌，使用JIS 37A鋼軌製成

由於列車經過固定式岔心時車輪有可能誤進錯誤方向導致脫軌，因此在岔心另一側的基本軌內側設置護軌以導引車輪駛入正確方向。在使用可動式岔心的道岔中由於軌距線連續不中斷，因此不需設置護軌導引車輪，但在部分可動式岔心道岔會於分歧端設置護軌以減少鼻軌的磨耗[2]:43[4]:67[6]:1-34。

為了使護軌發揮應有的功能，其設置位置應位於距離岔心軌距線的一定範圍內，此距離稱為查照间隔（英語：Check Gauge）。若查照间隔太小會使車輪撞擊岔心鼻軌，查照间隔太大則會使車輪爬上翼軌[6]:1-34。舉例來說，中國大陸規定標準軌距的查照间隔不得少於1,391 mm且護軌平直段的輪緣槽寬度在42-44 mm間[4]:67-68，臺鐵1,067 mm窄軌的查照间隔視鋼軌型式規定在1,020-1,032 mm間[29]，臺中捷運則規定查照间隔為1394(+2) mm且輪緣槽為41 mm寬[27]。

護軌主要有兩種製作方式[4]:69-75：

  • 一般鋼軌加工而成：使用標準鋼軌或低一級的鋼軌（如標準鋼軌為60公斤級，護軌同樣使用60公斤鋼軌或50公斤級鋼軌）經彎曲、切削加工而成，優點為材料取得容易，缺點為鋼軌加工量大
  • 使用特殊鋼軌製成：使用如UIC 33（33C1）、SBB Radlenker等特殊剖面鋼軌加工而成，優點為鋼軌加工量少且加工簡單，缺點為需特別採購護軌鋼軌

道岔編號 编辑

每個道岔皆有兩個編號，一個是因營運及調度需要而給予的運轉編號，另一個是表示其岔心角、大小等的構件型號[30]:26。

運轉編號 编辑

運轉編號用以表示一個道岔於車站站場或車輛基地內的位置，方便營運、調度、以及養護時各方皆明確知道為何組道岔。運轉編號依不同系統有其編號規則以配合其營運需要。

以臺灣鐵路管理局為例，原則上車站北方使用單數編號、南方使用雙數編號，單線路段使用單位數編號、複線路段使用雙位數編號、調車場內使用三位數編號或功能編號，編號越小離站場越遠，而如橫渡線等設有聯鎖的兩個道岔以同編號加AB標示[3][30]:26-27。

構件型號 编辑

構件型號通常會被稱為「道岔號數」。道岔岔心角（θ）大小通常會用道岔號數（N）表示，道岔號數越大、岔心角越小、分歧端速限越高，但道岔長度亦更長，亦可能需設置如輔助拉桿、多組轉轍器、多組軌距墊鈑等設備。為免與運轉編號相混，道岔號數多會以#N或N#表示。

菱形岔心中的端部岔心及K型岔心亦使用道岔號數表示，一些系統則會以其夾角表示。例如一組由#5端部岔心及#5 K型岔心組成的菱形岔心亦可以其夾角稱為11.4333°菱形岔心。

計算方式 编辑

計算道岔號數有多種方式，例如中線法、直角法、等腰三角法[5]:263。三種方法皆為取岔心踵端某處軌距線開度與該處自理論岔心距離的比值，即在一個N號岔心每遠離岔心點N公尺，軌距線會分開1公尺。

  •  
    中線法之計算方式
    中線法（英語：Centre line method）：中線法的N值取自岔心的中心線，其計算公式為 [5]:263-264。採用此方式的包括英國、美國、日本、臺灣鐵路等。
  • 直角法（英語：Right angle method）：直角法又稱高士法（英語：Coles method），其N值取自岔心直角三角形的底邊，其計算公式為 [4]:51-52[5]:264。採用此方式的包括歐洲、獨立國協、印度、中國大陸、臺北捷運、臺灣高鐵等。其中歐洲計算時角度並非取自理論岔心點而是踵端之夾角（即變位角），因此歐洲曲線半徑300公尺的#9道岔以中線法計算時其號數實為#10.22，亦因此歐洲常會出現號數相同半徑不同、或半徑相同號數不同的道岔，例如#9道岔有半徑190公尺直線岔心及半徑300公尺曲線岔心兩種，同時曲線半徑300公尺道岔有#12直線岔心及#9曲線岔心兩種[24]:6
  • 等腰三角法（英語：Isosceles triangle method）：等腰三角法的N值取自等腰三角法的斜邊，其計算公式為 [5]:264。

稱呼方式 编辑

依據不同標準、系統等，道岔會有一套命名標準以說明其鋼軌型式、號數、道岔型式等資訊。

在日本產業規格JIS E1304中，規定的稱呼方式為「軌距-道岔型式 鋼軌型式 號數 道岔方向-線形」。具體內容為：

項目 記號 意義
軌距 N 1,067 mm窄軌
S 1,435 mm標準軌
道岔型式 T 道岔
DC 剪式橫渡線
鋼軌型式 # 依JIS E1101規定之鋼軌型式記號
號數 # 道岔號數
道岔方向 A 左開道岔
B 右開道岔
C 雙開道岔
線形 X 無入射角曲線尖軌
Y 有入射角曲線尖軌
Z 直線尖軌
O 乘越道岔

因此，「N-T 50N 8 A-X」表示為「使用JIS 50N鋼軌，採用無入射角曲線尖軌之窄軌#8左開道岔」，而「S-DC 50N 10」則表示為「使用JIS 50N鋼軌之標準軌#10剪式橫渡線」[15]。

在臺灣，由高速鐵路工程局（現鐵道局）主導的計劃以「鋼軌型式-曲線半徑-號數 岔心型式」稱呼各式道岔以便採購及維護[10]:107[31]。具體內容為：

項目 記號 意義
鋼軌型式 # 鋼軌型式完整名稱
曲線半徑 # 分歧端曲線半徑，若為複曲線則同時表示兩個半徑
號數 # 道岔號數，以比值表示
岔心型式 c 固定式岔心
s 可動式岔心

因此，如臺灣高鐵目前使用的最大道岔為「JIS 60-10000/4000-1:32.05s」[10]:107，表示其為「使用JIS 60鋼軌，分歧端由半徑10,000公尺導曲線及半徑4,000公尺圓曲線組成之#32.05可動式岔心道岔」；而桃園捷運使用的「UIC 60-300-1:9」道岔則表示其為「使用UIC 60鋼軌，分歧端為半徑300公尺圓曲線之#9道岔」[31]。

常用道岔號數 编辑

一個軌道系統所選用的道岔號數多寡，會對其規劃、營運、養護造成影響。選用較多道岔號數可讓線形規劃更靈活，但會加重維修及養護的難度；選用較少道岔號數則可減少維修及養護難度，但會對線形造成較大限制。因此每個軌道系統皆會規定數個選用道岔號數，以在維修養護及線形彈性間取得平衡[4]:13-14[25]。

  • 中國大陸傳統鐵路：中國大陸標準軌距鐵路規定使用#6、#7、#9、#12、#18、#24道岔。目前營業中的路線主要採用#9及#12道岔，並於部分速度較快的側線採用#18道岔，一些既有線提速後亦採用了#30、#38道岔，而#6、#7道岔多用於工業鐵路及城市軌道系統[4]:16
  • 中國大陸高速鐵路：中國大陸高速鐵路主要於城際鐵路使用#12道岔、於客貨共用線使用250 km/h級#18道岔、其餘高鐵線使用350 km/h級#18及#42道岔。除此之外只有極少量使用#39.173、#50、#62道岔[4]:97。大部分高速道岔的直線端速限為350 km/h，其中設置於京滬高速鐵路的高速道岔直線端速限達380 km/h[32]
  • 港鐵地鐵系統：港鐵的地鐵路段採用#7、#10.5、#14、#18道岔[33]:35，分別有使用BS90A及UIC 60鋼軌的道岔。其中BS90A道岔早年可靠率低，因此香港地鐵在1992年起進行了一系列改善，將可靠度提升至UIC 60道岔同級水準[13]:26-27
  •  
    臺鐵沙崙線沙崙站南方設置於彈性PC軌枕防振軌道上的一組50N #8複式橫渡線。此為臺鐵全線首次設置無道碴道岔[34][35][36]
    臺灣鐵路：主要採用#8、#10、#12、#16道岔。原則上特甲級線及甲級線正線最小使用#12道岔，乙級線正線最小使用#10道岔，側線最小使用#8道岔[30]:32[37]
  • 臺北捷運：初期規劃時規定限用#7、#10、#14及#17道岔。但由於後續路網皆為地下段，採用大號數道岔會增加開挖成本，因此淡水線建成後已無採用#17道岔，後來再簡化為機廠採用#7、正線採用#10道岔[25]。臺北捷運初期規劃曾考慮#10、#14、#17使用可動式岔心，經評估後取消此設計，後於環狀線第一階段起重新加入可動式岔心設計[9]:99-100。目前臺北捷運主要規定高運量系統於道碴道床採用#7及於無道碴道床採用#10道岔；中運量系統於道碴道床採用#6及於無道碴道床採用#9道岔[9]:349
  •  
    位於三鶯線鶯歌站的#7雙開道岔之可動式岔心
    新北捷運：主要採用#6及#7道岔，三鶯線正線上採用#7單開及雙開道岔，機廠內採用#6道岔
  •  
    桃園機場捷運林口站東面的兩組#9單開道岔，其中左側道岔開通分歧端，右側道岔開通直線端
    桃園捷運：主要採用#7及#9道岔，其中機場線採用#7及#9單開道岔[31]，綠線則採用#7單開及雙開道岔[38]:9-23
  •  
    臺中捷運綠線的一組袋狀軌，由#9單開道岔及#7雙開道岔組成
    臺中捷運：主要採用#7及#9道岔，綠線正線上採用#9單開道岔及#7雙開道岔[28]
  • 臺灣高鐵：臺灣高鐵採用了4種固定式岔心道岔及7種可動式岔心道岔。固定式岔心道岔為190-1:9、300-1:12、300-1:9、900-1:16，可動式岔心道岔為1200-1:18.5、3000/1500-1:18.16、3000/1500-1:18.14、3000/1500-1:20.25、4800/2450-1:24.26、4800/2450-1:26及10000/4000-1:32.05。臺灣高鐵標準的中間站道岔配置為車站前後設置#18.5橫渡線、進站線視距離月臺末端的距離設置#33或#26道岔、出發線設置#20.25道岔，並按需求以#12道岔設置避難軌[10]:107。臺灣高鐵於規劃時曾設計分歧端速限達200 km/h、曲線半徑達6,100公尺的#40.15道岔，但因全線皆未有極高速道岔的需求而未設置[24]:33-36
  • 日本傳統鐵路：日本工業標準規定了#4、#5、#6、#7、#8、#9、#10、#12、#14、#16、#20的岔心角[39]，並依軌距及鋼軌重量規定道岔號數[15]
  • 日本高速鐵路：日本新幹線常用為#9、#12、#14、#16、#18道岔[40]，其中#9道岔用於車輛基地及側線，#18道岔用於正線[24]:43-44。而高崎站北面3.3公里處的上越新幹線與北陸新幹線分歧點採用了一組日本境內最大的#38道岔以容許列車以160 km/h駛入分歧端[41][42]:56，藉此使上越新幹線與北陸新幹線共用約3.4公里軌道並減低建設費用[43]:80[44]，而此#38道岔亦被用於成田機場線於成田湯川站東面的單／複線分歧點[45]
  • 美國：美國鐵路工程及養路協會（英语：American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association）（AREMA）標準規範了#5、#6、#7、#8、#9、#10、#11、#12、#14、#15、#16、#18、#20道岔。多數鐵路業者會限定使用其中三至五個道岔號數，但規格未必完全與AREMA標準相同，而各鐵路業者選用的道岔號數亦不盡相同。其中BNSF及聯合太平洋鐵路依據AREMA規範額外設計了#24道岔[24]:41-42
  • 加州高鐵：加州高鐵局（CHSRA）參考美國國內道岔及歐洲、日本、臺灣高速道岔後規範加州高鐵採用#9、#11、#15及#20固定式岔心道岔為低中速道岔[24]:62-63，並採用分歧端速限60、80、110、150英里的可動式岔心高速道岔、橫渡線及進出站線，各高速道岔以AREMA算法換算之號數分別為#23.25、#31.2、#42.8及#58.8[24]:57-62。原則上#9道岔因會產生大量磨耗因此限於通行量極低的位置例外設置，#11道岔為车辆段標準道岔，#15道岔為自主線岔出之最小選用道岔，其餘通行量非「極低」的位置使用不小於#20道岔；另外車站儲車及避難軌以最小#11道岔設置[24]:63。其中低中速道岔全數採用直線岔心以簡化維護需求[46]:11，高速道岔則為曲線岔心[24]:56

道岔速限 编辑

由於道岔的軌道配置複雜、分歧端曲線無法設置超高、部分系統於道岔不設有鋼軌傾斜等原因，道岔不論直線端抑或分歧端皆有其速度限制，其中分歧端曲線的速限會比同半徑的一般曲線更低。

中低速道岔
軌距
（公釐） 		鋼軌型式 道岔號數 岔心角 單開直線端 單開分歧端 雙開 適用系統
速限
（km/h） 		半徑註1
（公尺） 		速限
（km/h） 		半徑註1
（公尺） 		速限
（km/h）
1,067註2 JIS 50 N 8 7°9'10" 130 118.0 25 237.0 45 臺灣鐵路[3][6]:1-19-1-20, 2-12[47]
10 5°43'29" 185.5 35 370.7 50
12 4°46'19" 267.7 45 535.0 60
16 3°34'47" 477.8 60 955.3 75註3
JIS 50 N 8 7°9' 118.0 25 237.0 40 日本傳統鐵路[15][48]:89
10 5°43' 185.5 35 370.7 50
12 4°46' 267.7 45 535.0 60
14 4°5' 362.8 50 725.4 70
16 3°34'30" 477.8 60 955.3 75
JIS 60 20 2°51'30" 741.4 70 1483.3 90
1,435 UIC 60 6 9°41'0.26" 100 27 臺灣捷運系統[9]:95-96[25][27][49]
7 8°11'22.33" 140 33 280 46
9 6°20'25.85" 190 40
9／10 5°35'58.56" 300 47
14 4°7'6.29" 555 58
17 3°20'53.21" 840 67
60 N 12（客專線） 4°45'49" 250 350 50 中國大陸高速鐵路[4]:97-115
18（客專線） 3°10'47.39" 250／350 1,100 80
JIS 50 N 9 6°22' 110 202.1 35 日本新幹線[24]:43-44[44][50][51]
JIS 60 9 190 30 臺灣高鐵
9 300 40
12 600 40
16 900 80
18.5 1,200 100
136RE
141RE 		9 6°21'35" 189 32 加州高鐵[24]
11 5°12'18" 290 40
15 3°49'06" 533 56
20 2°51'51" 998 80
註1：日本之曲線半徑為外側鋼軌的曲線半徑，其他系統則為軌道中心線之曲線半徑
註2：臺鐵及日本之窄軌道岔視尖軌、岔心型式有不同之直線端速限，130 km/h為為高性能列車通過使用彈性尖軌及錳鋼岔心道岔的速限[6]:1-19
註3：臺灣鐵路#16雙開道岔因全線僅鋪設一套，將以單開道岔取代[3]
高速道岔
軌距
（公釐） 		鋼軌型式 道岔號數 岔心角 直線端 分歧端 適用系統
速限
（km/h） 		岔前半徑
（公尺） 		圓曲線半徑
（公尺） 		岔後半徑
（公尺） 		速限
（km/h）
1,435 60 N 12（客專線） 4°45'49" 250 350 50 中國大陸高速鐵路[4]:97-115
18（客專線） 3°10'47.39" 250／350 1,100 80
39.173（CN） 1°27'52.34" 350 4,000 160
41（CZ） 1°23'50" 4,500 160
42（CN） 1°21'50.13" 4,100 160
42（客專線） 1°21'50.13" 5,000 160
50（CN） 1°8'44.75" 7,300 220
62（客專線） 0°55'26.56" 8,200 220
JIS 60 18 3°11' 260 1,106 70 日本新幹線[24]:43-44[44][50][51]
38 1°30'28" 8,400 4,200 8,400 160
JIS 60 18.5 300 1,200 100 臺灣高鐵
18.14 3,000 1,500 100
18.16
20.25
24.26 4,800 2,450 130
26
32.05 10,000 4,000 160
40.15 16,000 6,100 200
136RE
141RE 		23.25 2°27'49" 3,048 1,524 97 加州高鐵[24]
31.2 1°50'12" 5,486 2,743 129
42.8 1°20'14" 10,363 5,182 177
58.8 0°58'27" 24,384 9,754 241

為了提高道岔速限，可以採用多種設計：

  • 改用大號數道岔：改用較大號數道岔是提高道岔速限最直接的方法，但由於大號數道岔長度較長，未必可直接替換現有道岔
  • 加大曲線半徑：透過加大分歧端曲線半徑，可以在相同的道岔號數下提高分歧端速限。例如臺灣高鐵的#9道岔分別有190-1:9及300-1:9兩型式，其中曲線半徑190公尺的#9道岔速限為30 km/h、曲線半徑300公尺的#9道岔速限為40 km/h[10]:107
  • 改用可動式岔心：透過使用可動式岔心，可以為列車提供連續軌距線，使其高速通過時更平穩，藉此提高直線端速限。以中國大陸的60公斤級#18 PC枕道岔為例，使用固定式岔心時直線端速限為120 km/h、改用可動式岔心後提高至160 km/h、再改進後的可動式岔心高速道岔更提高直線端速限至200 km/h[52]:211-214

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  • 增加鋼軌傾斜：
  • 改善分歧端曲線：透過將分歧端曲線從單圓曲線改為複圓曲線或加上緩和曲線，可減少列車進入曲線時的震動，從而提高道岔部件壽命。
  • 修改基本軌：由於列車駛經尖軌時車輪接觸到的鋼軌剖面會持續變化，導致車輪擺動與震動，並會加速鋼軌損耗及減少道岔壽命。對此可採用的對策包括FAKOP、CAFTERSAN等技術。
    • FAKOP：FAKOP（德語：Fahrkinatishe Optimierung）又稱KGO（英語：Kinematic Geometry Optimisation），中國大陸譯軌距優化，臺鐵譯最佳動態軌距線形。FAKOP由voestalpine研發，將與尖軌接合的基本軌軌距加寬以減少車輪進入尖軌區時的接觸點，同時可增加尖軌厚度使其更耐用，但採用FAKOP會令鋼軌加工及鋪設較為複雜[4]:115-116[53][54]
    • CAFTERSAN：以切削基本軌達成與FAKOP相同的目的，可以用以改善現有道岔[54][55]

相關條目 编辑

參考資料 编辑

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外部連結 编辑

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