客運(yùn)專線鐵路無砟道岔軌距偏小原因分析

徐井芒，荊 果，徐 浩，王 平

(西南交通大學(xué)高速鐵路線路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610031)

客運(yùn)專線無砟道岔作為我國客運(yùn)專線的重大基礎(chǔ)裝備，其作用是使動車組從一股道轉(zhuǎn)入或越過另一股道，實(shí)現(xiàn)動車組進(jìn)站停車或轉(zhuǎn)線運(yùn)行，是客運(yùn)專線中不可或缺的裝備［1，2］。道岔具有軌線剛度急劇變化、軌下基礎(chǔ)彈性不均勻及量值遠(yuǎn)大于區(qū)間軌道不平順等特點(diǎn)。因此在客運(yùn)專線中，道岔成為限制容許通過速度的關(guān)鍵設(shè)備［3］。軌距不平順是其中的一種軌道不平順［4，5］，道岔軌距偏大或者偏小都會影響列車過岔時平穩(wěn)性和舒適性，故應(yīng)嚴(yán)格控制道岔部位的軌距不平順。本文旨在對客運(yùn)專線無砟道岔存在軌距偏小的現(xiàn)象進(jìn)行分析，并且提出可行的解決方案。

1 問題

通過對滬寧客運(yùn)專線時速350 km 60-18無砟道岔進(jìn)行了現(xiàn)場靜態(tài)檢測，測試數(shù)據(jù)如表1所示，數(shù)據(jù)表明:在轉(zhuǎn)轍器部位出現(xiàn)軌距偏小現(xiàn)象。安裝豎向支撐系統(tǒng)(圖1)后，從轉(zhuǎn)轍器基本軌前端到轉(zhuǎn)轍器跟端范圍軌距為-2.2～-6.8 mm。軌距偏差最大在1～3號岔枕處。對此處的鋼軌進(jìn)行了測量，軌頭寬度71.6 mm，軌底寬度150.5 mm，軌頭內(nèi)側(cè)和軌底內(nèi)側(cè)距離分別為33 mm和33.5 mm(圖2(b))。軌頭寬度和軌底寬度在誤差范圍內(nèi)，但軌頭內(nèi)側(cè)和軌底內(nèi)側(cè)距離顯示軌頭內(nèi)傾，軌底坡為1∶27，過大。正常情況下，當(dāng)軌底坡為1∶40時，軌頭內(nèi)側(cè)和軌底內(nèi)側(cè)距離分別為35.2 mm(圖2(a))。拆除豎向支撐系統(tǒng)，對軌距進(jìn)行了測量，測量結(jié)果列于表1。對比分析表1的數(shù)據(jù)可知，安裝豎向支撐系統(tǒng)后轉(zhuǎn)轍器33根岔枕處軌距平均值為-4.15 mm，拆除豎向支撐系統(tǒng)后轉(zhuǎn)轍器33根岔枕處軌距平均值為-1.55 mm，變化量為2.6 mm。在軌距偏差最大的1號岔枕處，軌距由-6.8 mm變化為-2.5 mm，變化量為4.3 mm。拆除豎向支撐系統(tǒng)后對1～3號岔枕處軌頭內(nèi)側(cè)和軌底內(nèi)側(cè)距離進(jìn)行了測量，為34.5 mm和35.5 mm，基本恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)軌底坡1∶40。

由上述定量分析可以得出:引起轉(zhuǎn)轍器33根岔枕處軌距偏小的原因有二:原因一為豎向支撐工裝引起的軌頭內(nèi)傾，即支撐鋼軌的豎向支撐系統(tǒng)使得鋼軌朝內(nèi)側(cè)扭轉(zhuǎn)、軌底坡變大、軌距變小;原因二為制造和組裝的公差累積，即岔枕釘孔距、軌距塊、墊板加工誤差均為使軌距減小。

圖1 豎向支撐系統(tǒng)(單位:mm)

圖2 不同軌底坡時軌頭內(nèi)側(cè)和軌底內(nèi)側(cè)距離(單位:mm)

表1 道岔軌距檢測結(jié)果 mm

2 軌距偏小原因分析

由表1可知，拆除豎向支撐系統(tǒng)后轉(zhuǎn)轍器33根岔枕處軌距平均值為-1.55 mm，軌距偏差最大為-3 mm，該偏差量值完全因制造和組裝原因引起?？赡艿囊蛩赜幸韵聨追N。

2.1 岔枕釘孔距偏差

對岔枕釘孔距進(jìn)行了測量(表2)，釘孔距偏差均在測量±1.0 mm內(nèi)，但大部分為0～-1 mm的負(fù)公差，釘孔距負(fù)公差使得道岔組裝后軌距偏小。

表2 岔枕釘孔距設(shè)計(jì)值與實(shí)測值 mm

2.2 基本軌軌底寬度

基本軌軌底寬度偏差為正公差，1～3號岔枕處軌底寬度為150.5 mm，基本軌軌底寬度正公差使得道岔組裝后軌距偏小。

2.3 軌距塊厚度偏差

轉(zhuǎn)轍器區(qū)域基本軌外側(cè)的軌距塊為11 mm厚的軌距塊，軌距塊厚度實(shí)際測偏差為0～0.4 mm，軌距塊厚度正偏差使得道岔組裝后軌距偏小。

2.4 組裝狀態(tài)不正確

設(shè)計(jì)時在滑床板壓舌與基本軌軌肢側(cè)面之間預(yù)留了1 mm的縫隙，軌距塊與基本軌外側(cè)軌肢側(cè)面貼靠，在岔枕設(shè)計(jì)時同樣按照此種狀態(tài)進(jìn)行的釘孔距設(shè)計(jì)(圖3)。

圖3 鋼軌在滑床板上的正確組裝狀態(tài)(單位:mm)

但現(xiàn)場鋪設(shè)道岔出現(xiàn)的狀態(tài)不完全與設(shè)計(jì)相同，大部分與滑床臺壓舌與基本軌內(nèi)側(cè)軌肢側(cè)面之間貼靠，1 mm縫隙轉(zhuǎn)移到基本軌外側(cè)軌肢側(cè)面與軌距塊之間，即鋼軌向內(nèi)偏移了0.5～1 mm，使得道岔組裝后軌距偏小(圖4)。

圖4 鋼軌在滑床板上的實(shí)際組裝狀態(tài)

2.5 緩沖調(diào)距塊與硫化墊板缸套及岔枕螺栓的配合問題

緩沖調(diào)距塊與硫化墊板缸套之間存在縫隙約為1 mm(圖5)，緩沖調(diào)距塊與岔枕螺栓之間存在縫隙約為2 mm(圖6)。

圖5 緩沖調(diào)距塊與硫化墊板缸套之間的縫隙

上述縫隙在現(xiàn)場鋪設(shè)時，如果留在基本軌外側(cè)的內(nèi)側(cè)，意味著墊板將向道岔中心偏移了，墊板帶動著鋼軌也將向道岔中心靠近，使得軌距偏小。

圖6 緩沖調(diào)距塊與岔枕螺栓之間的縫隙

3 解決方案

3.1 臨時方案

將6～9的緩沖調(diào)距塊更換為5～10，可調(diào)整每側(cè)鋼軌位置1 mm，軌距擴(kuò)大2 mm，解決轉(zhuǎn)轍器區(qū)域軌距偏小問題。該方案只使用了一半的鋼軌向外調(diào)整量，即解決了上述問題。同時可預(yù)留一半的調(diào)整量給今后使用。該方案可解決因制造和組裝引起的軌距偏小問題。

要解決工裝引起的軌距偏小問題，應(yīng)修改工裝，如增加軌距桿，改懸臂支撐(鋼軌)為簡支梁支撐(鋼軌)，防止扭轉(zhuǎn)鋼軌。同時應(yīng)按照三點(diǎn)接觸的方法緊固彈條。

3.2 最終解決方案

新的岔枕圖紙?jiān)黾恿耸┕び秘Q向支撐套管，不再使用支撐鋼軌的方式，因此工裝的問題徹底解決。解決因制造和安裝累計(jì)公差引起的軌距偏小問題措施如下:

(1)嚴(yán)格控制岔枕釘孔距;

(2)提高軌距塊制造精度，解決其相對于設(shè)計(jì)值偏厚的問題;

(3)正確組裝，保證鋼軌軌底外側(cè)和軌距塊接觸，將縫隙留在滑床板壓舌處;

(4)嚴(yán)格道岔逐組組裝制度，推進(jìn)道岔帶枕分段整體運(yùn)輸。

［1］王 平，劉學(xué)毅.無縫道岔計(jì)算理論與設(shè)計(jì)方法［M］.成都:西南交通大學(xué)出版社，2007:235-240.

［2］李成輝.軌道［M］.成都:西南交通大學(xué)出版社，2004(11):121-152.

［3］徐娟娟.客運(yùn)專線道岔軌距加寬式轉(zhuǎn)轍器動力仿真分析［D］.西南交通大學(xué)，2006(6):1-5.

［4］王元豐，王 穎，王東軍.鐵路軌道不平順模擬的一種新方法［J］.鐵道學(xué)報(bào)，1997(12):111-113.

［5］劉寅華，李 芾，黃運(yùn)華.軌道不平順數(shù)值模擬方法［J］.交通運(yùn)輸與工程學(xué)報(bào)，2006(6):29-33.