國(guó)家鐵道試驗(yàn)中心用乘越式轍叉曲線道岔的研究與設(shè)計(jì)

王 猛，谷玉忠，劉天有，葛 晶，姜保林

(1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京 100081;2.汝州鄭鐵三佳道岔有限公司，河南汝州 467535;3.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院國(guó)家鐵道試驗(yàn)中心，北京 100015)

1 工程概述

為了很好地解決列車(chē)上下環(huán)形試驗(yàn)線的問(wèn)題，鐵科院最早在1988年研制了乘越式轍叉曲線道岔。2008年至2011年，為了配合國(guó)家鐵道試驗(yàn)中心的改擴(kuò)建工程，研制了3組新型的乘越式轍叉曲線道岔。該種類(lèi)型道岔采用乘越式轍叉，其特點(diǎn)是:列車(chē)直向通過(guò)時(shí)，轍叉為連續(xù)的鋼軌;列車(chē)側(cè)向通過(guò)時(shí)，可動(dòng)心軌和可動(dòng)翼軌的配合可以實(shí)現(xiàn)列車(chē)側(cè)向通過(guò)轍叉。相比普通固定型轍叉，乘越式轍叉可以消除轍叉有害空間，提高道岔使用壽命，缺點(diǎn)是道岔側(cè)向通過(guò)速度有限制。道岔的運(yùn)營(yíng)條件為:列車(chē)主線最高速度≤200 km/h，側(cè)線最高速度≤10 km/h，軸重≤25 t。

從平面線型到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從部件制造到現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)，該道岔的研制是在總結(jié)最早乘越式轍叉曲線成功運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)上、充分吸取了我國(guó)客運(yùn)直向道岔成功研制經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

該種類(lèi)型乘越式轍叉曲線道岔一共研發(fā)制造了3組，一組鋪設(shè)于2008年4月，另外兩組鋪設(shè)于2011年4月，如圖1所示。

2 道岔平面線型和平面布置

2.1 平面線型

三組乘越式轍叉曲線道岔相關(guān)平面線型參數(shù)見(jiàn)表1。

圖1 乘越式轍叉曲線道岔

表1 三組乘越式轍叉曲線道岔相關(guān)平面線型參數(shù)

兩組單式異側(cè)道岔尖軌采用半切線型曲線尖軌。尖軌曲線的理論起點(diǎn)與基本軌相切，沿尖軌一定寬度的斷面處做斜切，斜切長(zhǎng)度為200～300 mm。尖軌尖端藏尖3 mm。單式同側(cè)道岔尖軌采用相離半切線型曲線尖軌，相離值為12 mm，其目的是為了主線和側(cè)線在同一側(cè)時(shí)，加大尖軌厚度，提高尖軌耐磨性。在尖軌頂寬1.6 mm處向前200 mm范圍內(nèi)做斜切，尖軌尖端藏尖3 mm。

三組道岔尖軌非工作邊與基本軌配合段取直，方便尖軌的加工制造和道岔的鋪設(shè)養(yǎng)護(hù)。

2.2 平面布置

2.2.1 岔枕的選型和布置

岔枕的截面采用與客運(yùn)專線道岔相同的岔枕截面，如圖2所示。

圖2 岔枕截面示意(單位:mm)

道岔在牽引點(diǎn)兩側(cè)采用混凝土岔枕，電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)備設(shè)置在兩岔枕之間，牽引點(diǎn)處岔枕間距為650 mm，牽引點(diǎn)兩側(cè)的岔枕間距為575 mm，其與岔枕間距為600 mm。岔枕鋪設(shè)時(shí)均指向環(huán)形圓心方向，岔枕間距為環(huán)形外軌軌距線尺寸。

2.2.2 轉(zhuǎn)轍器部分尺寸(見(jiàn)表2)

表2 三組乘越式轍叉曲線道岔轉(zhuǎn)轍器部分尺寸

2.2.3 轍叉部分尺寸

轍叉部分采用乘越式轍叉結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

列車(chē)通過(guò)道岔主線時(shí)，可動(dòng)翼軌與可動(dòng)心軌分開(kāi)，列車(chē)走行基本軌，不通過(guò)轍叉結(jié)構(gòu)，以減少對(duì)列車(chē)的沖擊，從而對(duì)環(huán)形試驗(yàn)極為有利。列車(chē)通過(guò)道岔側(cè)線時(shí)，可動(dòng)翼軌與可動(dòng)心軌閉合，可動(dòng)翼軌和可動(dòng)翼軌頂面跨越基本軌。三組道岔轍叉部分相關(guān)尺寸見(jiàn)表3。

圖3 乘越式轍叉結(jié)構(gòu)示意

表3 三組乘越式轍叉曲線道岔轍叉部分尺寸

3 道岔結(jié)構(gòu)特征

3.1 轉(zhuǎn)轍器結(jié)構(gòu)特征

1)尖軌采用60AT鋼軌制造，材質(zhì)與區(qū)間線路鋼軌相同，軌頭表面不淬火。尖軌跟端鍛壓成標(biāo)準(zhǔn)60 kg/m鋼軌斷面，過(guò)渡段和成型段的長(zhǎng)度分別為150 mm和450 mm。尖軌采用藏尖式結(jié)構(gòu)，藏尖深度3 mm。側(cè)線尖軌不設(shè)軌底坡或軌頂坡。

2)基本軌采用CHN60鋼軌，材質(zhì)與區(qū)間線路鋼軌相同，設(shè)置1∶40的軌底坡。

3)尖軌跟端的傳力結(jié)構(gòu)采用間隔鐵結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

4)尖軌滑床板部分采用彈片扣壓基本軌。為防止尖軌在列車(chē)通過(guò)時(shí)跳動(dòng)，加設(shè)了尖軌防跳裝置。

5)尖軌設(shè)兩個(gè)牽引點(diǎn)，采用分動(dòng)外鎖閉結(jié)構(gòu)。

圖4 轉(zhuǎn)轍器跟端采用間隔鐵結(jié)構(gòu)

3.2 轍叉結(jié)構(gòu)特征

1)轍叉采用乘越式轍叉結(jié)構(gòu)，如圖5所示。轍叉由可動(dòng)翼軌、可動(dòng)心軌和基本軌構(gòu)成，該種結(jié)構(gòu)轍叉可以在列車(chē)直向通過(guò)時(shí)減少對(duì)列車(chē)和軌道結(jié)構(gòu)的沖擊。

圖5 乘越式轍叉結(jié)構(gòu)示意

2)如圖3所示，轍叉部分鐵墊板采用可拆卸式滑床板，方便基本軌的維修更換。

3)可動(dòng)翼軌設(shè)兩個(gè)牽引點(diǎn)，第一牽引點(diǎn)設(shè)外鎖閉裝置，第二牽引點(diǎn)為轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)鎖閉?？蓜?dòng)心軌設(shè)一個(gè)牽引點(diǎn)，為轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)鎖閉。

4)單式異側(cè)不對(duì)稱道岔側(cè)股設(shè)置護(hù)軌，護(hù)軌由43 kg/m鋼軌制造。單式同側(cè)道岔側(cè)股不設(shè)護(hù)軌。

3.3 扣件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征

扣件系統(tǒng)參照客運(yùn)專線道岔扣件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不同之處是鐵墊板和彈性墊層不硫化為一體式結(jié)構(gòu)。

1)結(jié)構(gòu)為帶鐵墊板的彈性分開(kāi)式結(jié)構(gòu)，鐵墊板上部結(jié)構(gòu)為有螺栓扣件系統(tǒng)(參見(jiàn)圖6)。

圖6 扣件系統(tǒng)示意

2)擋肩與鋼軌軌底間設(shè)軌距塊用于調(diào)整和保持軌距。

3)鋼軌與鐵墊板間橡膠墊板主要起緩沖沖擊作用，鐵墊板與混凝土岔枕間設(shè)彈性墊層，以發(fā)揮系統(tǒng)彈性作用。

4)鐵墊板與混凝土岔枕采用螺栓與預(yù)埋套管配合緊固方式聯(lián)結(jié)。

5)鐵墊板與螺栓間設(shè)置復(fù)合定位套，用以緩沖鐵墊板對(duì)螺栓的橫向沖擊，同時(shí)使螺栓緊固時(shí)對(duì)鐵墊板不產(chǎn)生較大的壓力，有利于充分發(fā)揮鐵墊板下彈性墊層的彈性。

6)復(fù)合定位套與螺栓間設(shè)緩沖調(diào)距塊，既緩沖鐵墊板對(duì)螺栓的橫向沖擊，又可通過(guò)調(diào)整鐵墊板位置調(diào)整軌距。

7)軌距的調(diào)整采用軌距塊與鐵墊板相結(jié)合的方式，調(diào)距量為－8 mm～+4 mm?；舶逭{(diào)距量為－4 mm～+2 mm(調(diào)距主要通過(guò)鐵墊板釘孔內(nèi)的緩沖調(diào)距塊實(shí)現(xiàn))。

3.4 岔枕結(jié)構(gòu)特征

岔枕截面和結(jié)構(gòu)參照客運(yùn)專線道岔岔枕設(shè)計(jì)，采用整體式長(zhǎng)岔枕結(jié)構(gòu)。岔枕最短長(zhǎng)度2.43 m，岔枕最大長(zhǎng)度4.85 m，按0.10 m或0.15 m進(jìn)級(jí)設(shè)計(jì)。為提高道岔的組裝精度，制造軌枕時(shí)須嚴(yán)格控制釘孔距的公差。

4 結(jié)語(yǔ)

環(huán)形試驗(yàn)線主線試驗(yàn)任務(wù)繁重，經(jīng)過(guò)的列車(chē)也相對(duì)較多，而進(jìn)出環(huán)形的機(jī)會(huì)相對(duì)較少。乘越式轍叉曲線道岔相比普通固定型轍叉，消除了有害空間;相比可動(dòng)心軌轍叉結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，轍叉直向使用壽命等同于區(qū)間線路。在環(huán)形試驗(yàn)線進(jìn)出環(huán)的地方使用乘越式轍叉道岔可以充分利用該種類(lèi)型道岔特點(diǎn)，從而對(duì)環(huán)形試驗(yàn)線主線有利。

［1］王樹(shù)國(guó)．客運(yùn)專線60 kg/m鋼軌18號(hào)有砟道岔研究進(jìn)展［J］．鐵道建筑，2008(1):79-83．

［2］王猛，范佳．客運(yùn)專線60 kg/m鋼軌18號(hào)道岔有砟岔枕的研究與設(shè)計(jì)［J］．鐵道建筑，2008(1):85-88．

［3］田吉臨，顧培雄，林吉生.60AT10.5DB乘越式轍叉曲線道岔設(shè)計(jì)圖(研線8801)［Z］．北京:鐵道部科學(xué)研究院，1988．

［4］鐵道部第三設(shè)計(jì)院．道岔設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．北京．人民鐵道出版社，1987．