阿拉山口站寬軌50 kg/m鋼軌9號(hào)單開(kāi)道岔改進(jìn)研究

白建國(guó)

(烏魯木齊鐵路局工務(wù)處，新疆烏魯木齊 830011)

1 概述

1992年10月，我國(guó)西部第一個(gè)鐵路口岸編組站阿拉山口站建成運(yùn)營(yíng)。當(dāng)時(shí)建有準(zhǔn)軌場(chǎng)、寬軌場(chǎng)和換裝場(chǎng)，采用平面調(diào)車(chē)作業(yè)方式。既有寬軌道岔主要分布在寬軌場(chǎng)，采用圖號(hào)為專(zhuān)線9827的50 kg/m鋼軌9號(hào)木枕單開(kāi)道岔。寬軌場(chǎng)又分為到達(dá)場(chǎng)和編組場(chǎng)，編組場(chǎng)作業(yè)量最大。換裝場(chǎng)以盡端式線路為主，有少量寬軌木枕道岔。隨著口岸過(guò)貨量的不斷增長(zhǎng)，2005年又增建了一個(gè)準(zhǔn)軌場(chǎng)和一個(gè)寬軌場(chǎng)，新建寬軌場(chǎng)全部鋪設(shè)圖號(hào)為CZ267的50 kg/m鋼軌9號(hào)混凝土枕單開(kāi)道岔。

1999年、2002年和2012年口岸貨運(yùn)量分別為354.3，581.1和1658.6萬(wàn)t。寬軌編組場(chǎng)咽喉道岔始終處于鋼軌側(cè)面磨耗加劇的狀態(tài)。每組道岔存在3個(gè)側(cè)磨位置:①直股基本軌的前順坡段，磨耗長(zhǎng)度在5.0 m左右，分布在接頭兩側(cè)，與尖軌側(cè)磨連續(xù);②直基本軌側(cè)的尖軌，磨耗長(zhǎng)度為尖軌全長(zhǎng)(6.45 m);③導(dǎo)曲線上股鋼軌全長(zhǎng)范圍。由于道岔鋼軌側(cè)面磨耗加劇，加大了維修成本和工作量。

2003年，為了適應(yīng)貨運(yùn)量的不斷增長(zhǎng)，烏魯木齊鐵路局利用阿拉山口站擴(kuò)能改造項(xiàng)目，與中鐵寶橋合作，將木枕寬軌道岔升級(jí)改造為目前的1 520 mm軌距50 kg/m鋼軌9號(hào)混凝土枕單開(kāi)道岔，圖號(hào)CZ267。改造后道岔磨耗情況明顯好于原有木枕道岔，這是第一階段的改進(jìn)，滿足了當(dāng)時(shí)500萬(wàn)t/年過(guò)貨量的要求。

2002年至2012年過(guò)貨量增長(zhǎng)1.85倍，原有的三個(gè)側(cè)磨位置磨耗繼續(xù)加劇。以寬軌咽喉道岔(編號(hào)208)為例，由于磨耗情況嚴(yán)重，各軌件使用壽命僅為1年。2013年10月在阿拉山口編組場(chǎng)西端咽喉道岔試鋪一組在CZ267型號(hào)的基礎(chǔ)上改進(jìn)后的道岔，更換了整組軌件，這是第二階段的改進(jìn)，還處在試驗(yàn)當(dāng)中，目前使用情況良好。本文對(duì)造成寬軌道岔鋼軌側(cè)面嚴(yán)重磨耗的主要原因進(jìn)行分析，并總結(jié)分析二次改進(jìn)情況，探討下一步改造思路。

2 寬軌道岔磨耗原因分析

在阿拉山口站我國(guó)與哈薩克斯坦兩國(guó)機(jī)車(chē)、車(chē)輛并存。寬軌場(chǎng)到達(dá)解編的車(chē)輛均為哈方車(chē)輛(主要是前蘇聯(lián)時(shí)期的車(chē)輛)，列車(chē)到達(dá)與出發(fā)均由哈方機(jī)車(chē)承擔(dān)，編組任務(wù)由我國(guó)DF12型機(jī)車(chē)承擔(dān)，其走行部按寬軌1 520 mm軌距制作，實(shí)際是標(biāo)準(zhǔn)車(chē)架的加寬。這說(shuō)明參與寬軌編組場(chǎng)道岔磨耗的主要是哈方車(chē)輛和我國(guó)DF12型機(jī)車(chē)。

國(guó)內(nèi)研究表明，引起曲線鋼軌過(guò)早磨耗的原因中車(chē)輛約占70% ～80%，機(jī)車(chē)約為20% ～30%?？梢?jiàn)引起曲線鋼軌側(cè)磨的主要原因是車(chē)輛而不是機(jī)車(chē)，因?yàn)榱熊?chē)中車(chē)輛輪對(duì)遠(yuǎn)較機(jī)車(chē)多，因此，哈方車(chē)輛是造成寬軌50 kg/m鋼軌9號(hào)道岔鋼軌側(cè)面嚴(yán)重磨耗的主要原因。

2.1 中哈道岔結(jié)構(gòu)對(duì)比分析

阿拉山口站寬軌50 kg/m鋼軌9號(hào)單開(kāi)道岔最早是由鐵道專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)院于1989年設(shè)計(jì)，寶雞橋梁工廠生產(chǎn)的木枕道岔。中哈道岔結(jié)構(gòu)對(duì)比如表1所示。

2.1.1 道岔結(jié)構(gòu)

中方道岔適應(yīng)哈方輪對(duì)的不利條件較明顯，主要在轉(zhuǎn)轍和導(dǎo)曲部分，尖軌雖然是AT型，但為直線貼尖式(無(wú)淬火)，前端又沒(méi)有設(shè)置防磨防撞護(hù)軌，此外，轉(zhuǎn)轍角偏大，尖軌曲率半徑為0，在適應(yīng)哈方大軸重、大輪對(duì)時(shí)顯得薄弱。

表1 中哈寬軌道岔結(jié)構(gòu)對(duì)比

2.1.2 軌距

前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)軌距曾經(jīng)是1 524 mm，直線標(biāo)準(zhǔn)軌距采用1 520 mm后，對(duì)曲線軌距進(jìn)行了修訂。其《技規(guī)》規(guī)定:直線和 R≥350 m曲線的軌距為1 520 mm;300 m≤R＜350 m曲線的軌距為1 530 mm;R＜300曲線的軌距為1 535 mm，即加寬15 mm，軌距維修容許誤差與直線上的相同。同時(shí)，對(duì)新的軌距標(biāo)準(zhǔn)1 520 mm，根據(jù)行車(chē)速度 V規(guī)定了兩種容許誤差。V＞50 km/h時(shí)為－4～+6 mm;V≤50 km/h時(shí)為－4～+10 mm;導(dǎo)曲線部分軌距加寬可達(dá)到14 mm。阿拉山口站《寬軌線路維修暫行規(guī)定》與我國(guó)準(zhǔn)軌標(biāo)準(zhǔn)基本一致，容許誤差為 －2～+3 mm，實(shí)際加寬僅7 mm，與哈方相差7 mm。另外，尖軌尖端的軌距加寬值與準(zhǔn)軌50 kg/m鋼軌9號(hào)道岔在該處加寬值也相差7 mm，尖軌尖端的軌距加寬值取決于轉(zhuǎn)轍角的大小，中方的轉(zhuǎn)轍角與哈方相比偏大，此處的軌距加寬應(yīng)比哈方加寬值大8 mm較為合理。通過(guò)以上對(duì)比分析，說(shuō)明阿拉山口站寬軌50 kg/m鋼軌9號(hào)道岔軌距加寬值偏小，而維修標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于嚴(yán)格。曲線地段的軌距偏小，使機(jī)車(chē)(車(chē)輛)輪對(duì)橫動(dòng)量有所減小，從而惡化了輪對(duì)通過(guò)曲線的條件，同時(shí)加大了輪緣對(duì)外軌的壓力，容易造成輪軌磨損。

2.1.3 前接頭至尖軌跟端

由于尖軌與導(dǎo)曲前端采用非曲線型過(guò)渡連接，前接頭至尖軌尖端的順坡率(3.0‰)遠(yuǎn)小于準(zhǔn)軌(5.7‰)，軌距加寬值偏小。哈方車(chē)輛逆向通過(guò)時(shí)，前接頭至尖軌跟端成了導(dǎo)曲的延伸，變成形式上的緩和曲線。這一部分也參與到了車(chē)輪的導(dǎo)向作用中，致使尖軌前端直基本軌和尖軌磨耗加劇。另外，寬軌道岔后的附帶曲線和夾直線并沒(méi)有產(chǎn)生嚴(yán)重磨耗，附帶曲線半徑一般都在300 m，曲線加寬15 mm，夾直線處在S曲線中部，輪軌受力條件特殊，產(chǎn)生的橫向作用力不大，鋼軌磨耗很少。這也說(shuō)明阿拉山口站寬軌50 kg/m鋼軌9號(hào)木枕道岔導(dǎo)曲部分不但半徑小，而且加寬值也偏小。

2.1.4 軌底坡

由于道岔結(jié)構(gòu)特殊，設(shè)置軌底坡非常困難，阿拉山口站寬軌50 kg/m鋼軌9號(hào)木枕道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上沒(méi)有設(shè)置軌底坡。根據(jù)國(guó)內(nèi)研究，曲線上適當(dāng)增大內(nèi)軌的軌底坡(外軌軌底坡仍保持1∶40)，可將不正常的輪徑差(內(nèi)輪輪徑大于外輪輪徑)調(diào)至合理的數(shù)值，可大大地減緩?fù)廛壍膫?cè)磨，同時(shí)可減輕機(jī)車(chē)車(chē)輛的輪緣磨耗。

2.2 中哈雙方車(chē)輛對(duì)比

中哈雙方車(chē)輛對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 中哈雙方車(chē)輛對(duì)比

2.2.1 車(chē)輛固定軸距

哈方車(chē)輛固定軸距比中方大100 mm，加大了車(chē)輪作用在鋼軌上的橫向水平力，也會(huì)加劇曲線外軌磨耗。

2.2.2 輪徑和輪緣

哈方車(chē)輛由于輪徑和輪緣高比中方分別大110，1 mm，增大了與鋼軌的接觸面積。輪徑越大曲線阻力越大，在同樣的曲線半徑和沖角下，大輪徑的輪緣超前量大，也就是輪緣與鋼軌側(cè)面的接觸處距車(chē)輪旋轉(zhuǎn)瞬時(shí)中心的距離大，引起磨耗加快。

2.2.3 軸重

哈方主型車(chē)多以25 t軸重為主，比我國(guó)貨運(yùn)主型車(chē)軸重(21 t)多4 t。在我國(guó)JD-1型輪軌摩擦學(xué)模擬試驗(yàn)機(jī)上，對(duì)25 t軸重貨車(chē)車(chē)輪在50及60 kg/m鋼軌上進(jìn)行了模擬試驗(yàn)，在正常磨損階段直線工況下，25 t軸重時(shí)鋼軌的磨損率要比21 t時(shí)大40%，在曲線半徑800 m工況下，25 t軸重時(shí)鋼軌的磨損率要比21 t時(shí)大3倍左右。由此可見(jiàn)，哈方車(chē)輛軸重大，也是引起寬軌道岔鋼軌側(cè)面磨耗加劇的原因之一。

2.2.4 車(chē)架剛度

哈方貨運(yùn)車(chē)輛以MT-50型轉(zhuǎn)向架為主，其懸掛剛度大，致使輪軌間側(cè)向力增大，輪軌磨耗有加快的趨勢(shì)。

2.3 中哈雙方輪軌關(guān)系對(duì)比

2.3.1 車(chē)輪輪緣踏面與鋼軌

哈方貨運(yùn)車(chē)輛車(chē)輪輪緣踏面為錐形，我國(guó)為磨耗形。從輪軌外形上看，我國(guó)輪軌幾何關(guān)系更加匹配，磨耗形踏面遠(yuǎn)優(yōu)于錐形踏面，其優(yōu)點(diǎn)具體表現(xiàn)在:①減少曲線上的輪緣磨耗，延長(zhǎng)鏇輪間的走行公里數(shù)，減少鏇輪時(shí)的車(chē)削量;②在同樣接觸應(yīng)力下，容許更高的軸重;③減緩踏面的磨耗及剝離。

2.3.2 沖角

輪對(duì)軸線與線路徑向位置的夾角稱(chēng)為輪軌沖角。根據(jù)美國(guó)鐵路的試驗(yàn)，輪對(duì)在曲線上的沖角對(duì)輪軌磨耗影響甚大，如沖角由0.25°上升至0.75°，則輪軌的磨耗增加約12倍。這是因?yàn)闆_角大，側(cè)輪緣與鋼軌接觸點(diǎn)導(dǎo)前且下移，使該點(diǎn)的相對(duì)滑動(dòng)速度增大，磨耗加劇。經(jīng)計(jì)算，哈方車(chē)輛在中方道岔導(dǎo)曲線上的沖角、輪緣與鋼軌接觸點(diǎn)的超前量(專(zhuān)線9827木枕)分別為0.54°，7.75 mm;而哈方車(chē)輛在哈方道岔導(dǎo)曲線上的沖角、輪緣與鋼軌接觸點(diǎn)的超前量分別為0.53°，7.61 mm?？梢?jiàn)，哈方車(chē)輛在中方道岔導(dǎo)曲線上的沖角、輪緣與鋼軌接觸點(diǎn)的超前量均有增大趨勢(shì)。

3 改進(jìn)寬軌50 kg/m鋼軌9號(hào)木枕道岔

為改善哈方車(chē)輛在寬軌道岔上的運(yùn)行條件，1999年9月在阿拉山口站道岔尖軌前端安裝迎輪護(hù)軌進(jìn)行防側(cè)磨試驗(yàn)，在直股基本軌的前順坡段和直基本軌側(cè)的尖軌處取得較好的防磨效果。2002年4月在阿拉山口站寬軌編組場(chǎng)西端咽喉區(qū)磨耗最嚴(yán)重的210號(hào)道岔處，試鋪一組改進(jìn)型50 kg/m鋼軌9號(hào)道岔，即圖號(hào)為CZ267的50 kg/m鋼軌9號(hào)混凝土枕單開(kāi)道岔。下面介紹道岔主要改進(jìn)措施。

3.1 改善道岔平面和加寬軌距

CZ267道岔前長(zhǎng)為14.350 m，后長(zhǎng)為15.776 m，全長(zhǎng)為30.126 m，采用割線型曲線尖軌，直股軌距為1 520 mm，尖軌尖端軌距為1 535 mm，曲股軌距加寬15 mm，導(dǎo)曲線半徑為250 m。其平面線型如圖1所示。具體改進(jìn)如下:

圖1 CZ267道岔平面線型

1)保持道岔平面尺寸不變，其目的是與擴(kuò)能改造前鋪設(shè)的木枕寬軌單開(kāi)道岔完全互換。

2)改善平面線型，加大導(dǎo)曲線半徑至R=250 m，曲線起點(diǎn)延伸至尖軌尖端，增大輪對(duì)在曲線上的沖角，改善哈方車(chē)輛通過(guò)條件。哈方車(chē)輛在中方改進(jìn)后道岔導(dǎo)曲線上的沖角、輪緣與鋼軌接觸點(diǎn)的超前量分別為0.42°，6.03 mm，均有較大的下降。3處磨耗部位與改進(jìn)前的對(duì)比，導(dǎo)曲線外股鋼軌磨耗下降最明顯，磨耗量?jī)H為改進(jìn)前的14.6%，說(shuō)明加大導(dǎo)曲半徑是成功的，也是符合曲線磨耗原理。

3)為改善哈方車(chē)輛通過(guò)條件，減少我方道岔磨耗，尖軌尖端和導(dǎo)曲部分軌距加寬15 mm。

3.2 強(qiáng)化道岔結(jié)構(gòu)

1)尖軌由貼尖式改為藏尖式，采用50AT割線型曲尖軌，跟部均為間隔鐵式結(jié)構(gòu)。

2)尖軌全長(zhǎng)淬火，并在尖軌前端及基本軌前端設(shè)置迎輪護(hù)軌，防止側(cè)磨和砸傷尖軌。

3)所有軌件(除尖軌和護(hù)軌外)，均采用PD3材質(zhì)的淬火鋼軌制造，強(qiáng)化軌面硬度，增強(qiáng)鋼軌的耐磨性。

4)護(hù)軌為分開(kāi)式，采用43 kg/m鋼軌制造，護(hù)軌頂面高出基本軌頂面12 mm。

5)軌下設(shè)置5 mm厚的橡膠墊板，各墊板下設(shè)置10 mm厚橡膠墊板。

6)曲股外股設(shè)置超高。

7)木岔枕改為混凝土岔枕，增強(qiáng)道岔的穩(wěn)定性，減少維修工作量。

4 現(xiàn)有寬軌50 kg/m鋼軌9號(hào)混凝土枕道岔使用情況

改進(jìn)后道岔減磨效果良好，維修工作量下降，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度降低。2002年阿拉山口站站改及后續(xù)新建線路均使用了改進(jìn)的CZ267道岔。與原有專(zhuān)線9827道岔相比，在過(guò)貨運(yùn)量增長(zhǎng)了1.85倍的情況下使用壽命提高到1年，是原來(lái)的5倍，但是與準(zhǔn)軌道岔同等條件下壽命相比，磨耗還是非正常的，因此，還需進(jìn)一步改進(jìn)。

5 第二階段寬軌道岔改進(jìn)方案研究

通過(guò)優(yōu)化道岔平面線型和道岔結(jié)構(gòu)，采用新材料、新工藝，采用加寬尖軌斷面等措施改進(jìn)道岔。

5.1 道岔平面線型優(yōu)化設(shè)計(jì)

5.1.1 國(guó)內(nèi)既有同型號(hào)道岔平面線型對(duì)比

既有1520 mm軌距50 kg/m鋼軌9號(hào)單開(kāi)道岔設(shè)計(jì)圖號(hào)有專(zhuān)線9827，CZ256，CZ267及研線0307。其中，研線0307用于綏芬河、滿洲里口岸站擴(kuò)能改造工程，其余3個(gè)產(chǎn)品在阿拉山口站均有鋪設(shè)。

4種圖號(hào)的平面尺寸較為接近，尖軌尖端至道岔前接頭的距離(Q值)均為2 646 mm。CZ267的沖擊角βc最小，道岔導(dǎo)曲線半徑為250 m，采用曲線尖軌，對(duì)列車(chē)過(guò)岔較為有利，但曲線尖軌粗壯度最小，尖軌較薄弱。專(zhuān)線9827、CZ256和研線0307的尖軌相對(duì)較為粗壯，但導(dǎo)曲線半徑較小，采用直線尖軌，沖擊角較大。減小道岔側(cè)磨的主要途徑是增大導(dǎo)曲線半徑、設(shè)置超高，提高尖軌斷面粗壯度、尖軌表面硬度等。

5.1.2 既有道岔平面線型的改進(jìn)方案對(duì)比

改進(jìn)道岔的前長(zhǎng)、后長(zhǎng)及全長(zhǎng)與既有道岔保持一致。為了改善行車(chē)條件，減少導(dǎo)曲線鋼軌磨耗，應(yīng)采用較大的導(dǎo)曲線半徑。同時(shí)，導(dǎo)曲線半徑R不能取得過(guò)大，否則轍叉前直線長(zhǎng)度(K值)變小，成曲線型轍叉，會(huì)增加備件備料。

改進(jìn)設(shè)計(jì)中，電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)備仍采用既有的轉(zhuǎn)換設(shè)備，因此，牽引點(diǎn)處岔枕間距及尖軌尖端與相鄰岔枕間距保持不變。在既有產(chǎn)品中，Q值大部分采用2 646 mm，因此在設(shè)計(jì)中仍采用2 646 mm。

按照上述分析，初步設(shè)計(jì)了4種改進(jìn)方案，平面線型改進(jìn)方案對(duì)比如表3所示。

表3 道岔平面線型改進(jìn)方案對(duì)比 mm

由表3可知:①4種方案中，方案1、方案2采用割線型轍叉平面線型，方案2～方案4均采用相離半切線曲線尖軌線型。②既有道岔導(dǎo)曲線半徑較大，但尖軌粗壯度不夠，尖軌磨耗嚴(yán)重。③方案1、方案2導(dǎo)曲線半徑較大，對(duì)列車(chē)過(guò)岔較為有利，但是該兩種方案的尖軌沖擊角較大，列車(chē)過(guò)岔時(shí)對(duì)尖軌沖擊較大。④方案3的沖擊角較小，但尖軌粗壯度及導(dǎo)曲線半徑均不如方案1和方案2。⑤方案4的K值較大，未充分利用道岔的全長(zhǎng)，導(dǎo)曲線半徑較小。⑥在方案2、方案4中，導(dǎo)曲線實(shí)際起點(diǎn)處尖軌斷面寬度分別為49.0，46.5 mm，在設(shè)計(jì)中不宜采用尖軌曲線實(shí)際起點(diǎn)處斷面寬度超過(guò)輪軌游間(仍采用國(guó)內(nèi)準(zhǔn)軌機(jī)車(chē)41 mm的游間)的平面線型。

綜上所述，為延長(zhǎng)道岔尖軌的使用壽命，應(yīng)以較小的沖擊角、較粗壯的尖軌斷面，減小列車(chē)對(duì)道岔尖軌的沖擊，避免尖軌側(cè)向磨耗嚴(yán)重，出現(xiàn)曲尖軌前端處基本軌磨耗嚴(yán)重等問(wèn)題，因此，采用方案1的平面線型。

5.1.3 控制參數(shù)檢算

按方案1進(jìn)行道岔平面線型控制參數(shù)檢算，導(dǎo)曲線半徑為250 m，復(fù)曲線半切線線型，導(dǎo)曲線實(shí)際起點(diǎn)設(shè)在尖軌20.6 mm斷面處，尖軌前端沖擊角為1°4'35″，轉(zhuǎn)轍器部分軌距如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)轍器部分軌距示意

經(jīng)計(jì)算，動(dòng)能損失為0.318 km2/h2;未被平衡離心加速度為0.239 m/s2;在道岔的入口處，未被平衡離心加速度增量為0.125 m/s2。各項(xiàng)指標(biāo)符合控制參數(shù)要求。

5.2 道岔結(jié)構(gòu)及工藝改進(jìn)設(shè)計(jì)

5.2.1 鋼軌材質(zhì)

鋼軌件均采用 U75V(PD3)材質(zhì)，抗拉強(qiáng)度＞980 MPa，鋼軌件進(jìn)行軌頭頂面全長(zhǎng)淬火以提高鋼軌抗彎變形能力和耐磨性。

5.2.2 轉(zhuǎn)轍器

1)尖軌、基本軌

在尖軌和基本軌密貼區(qū)段，將基本軌密貼段軌頭水平刨切3 mm厚度，尖軌軌頭寬度相應(yīng)增加同樣厚度，如圖3所示。此結(jié)構(gòu)可提高其抗磨耗能力，尤其是尖軌尖端厚度的增加可以防止尖端的快速磨耗、掉塊，增大安全儲(chǔ)備。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造方便。

圖3 水平藏尖式尖軌加寬結(jié)構(gòu)示意

2)尖軌理論尖端加粗

將既有道岔尖軌理論尖端寬度由0改為2 mm，提高尖軌斷面寬度，改善距尖軌前端較近的薄弱截面受力狀態(tài)。

3)軌件表面強(qiáng)化技術(shù)

采取激光表面強(qiáng)韌化處理技術(shù)，對(duì)所有鋼軌件表面進(jìn)行激光表面改性處理以提高鋼軌件耐磨性，處理后鋼軌使用壽命可提高1～3倍。

激光表面改性技術(shù)是采用大功率密度的激光束以非接觸性的方式加熱材料表面，借助于材料表面本身傳導(dǎo)冷卻，使金屬材料表面在瞬間(毫秒甚至微秒級(jí))被加熱或熔化后高速冷卻，來(lái)實(shí)現(xiàn)其表面改性的工藝方法。表面處理后使材料表面形成有一定厚度的能與本體冶金結(jié)合并含有高度彌散的均勻細(xì)小具有極好的耐磨及耐蝕性的工作層。激光處理無(wú)需淬火介質(zhì)，處理后具有最小的變形，從而簡(jiǎn)化了后續(xù)加工工序。

激光表面強(qiáng)韌化技術(shù)能較大程度地提高鋼軌抗磨能力，對(duì)鋼軌部件原結(jié)構(gòu)和綜合機(jī)械性能無(wú)不利影響，不影響軌道電路。

4)轍叉

轍叉仍采用既有高錳鋼整鑄轍叉，在轍叉心軌頂面、工作邊及圓弧全長(zhǎng)范圍內(nèi)采用三次爆炸硬化工藝。高錳鋼轍叉經(jīng)爆炸硬化處理后，叉心表面硬度達(dá)到350 HB以上，硬化層深度≥30 mm，充分發(fā)掘了高錳鋼的高沖擊韌性和高耐磨性，從而提高轍叉的使用壽命。該方案實(shí)用，購(gòu)置成本低，輕便、現(xiàn)場(chǎng)更換容易。

5)護(hù)軌

方案1:護(hù)軌仍采用43 kg/m鋼軌制造，在護(hù)軌工作邊進(jìn)行激光表面強(qiáng)韌化處理。

方案2:采用高錳鋼整鑄護(hù)軌替換既有護(hù)軌，通過(guò)改變護(hù)軌材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，增加護(hù)軌的耐磨性，提高護(hù)軌壽命。

由于材料運(yùn)輸問(wèn)題，試驗(yàn)時(shí)采用了方案1，建議下一步采用方案2。

6 進(jìn)一步改進(jìn)的措施和改進(jìn)思路

6.1 第二次改進(jìn)存在的問(wèn)題

1)沖擊角為1°4'35″(轉(zhuǎn)轍角)與哈方0°27'相比明顯偏大。

2)尖軌長(zhǎng)度中方7 073 mm，哈方65 150 mm;尖軌曲率半徑中方CZ267是250 m，本次采用200 m，與哈方297.3 m半徑相比偏小。

3)尖軌前端基本軌長(zhǎng)中方2 650 mm，哈方4 327 mm;道岔全長(zhǎng)中方30 126 mm，哈方31 050 mm。

通過(guò)改進(jìn)后的情況看，在296 d的磨耗中，尖軌最大磨耗量是5.1 mm，導(dǎo)曲最大磨耗量是3.34 mm，與第一次改進(jìn)后的磨耗現(xiàn)象基本一致，即磨耗嚴(yán)重的部分仍然是尖軌，因此，還需要對(duì)尖軌進(jìn)一步改進(jìn)。這也說(shuō)明中方轉(zhuǎn)轍角偏大和尖軌曲率半徑偏小?；拒壡岸酥良廛壖舛俗饔眠吺冀K存在肥邊，無(wú)法測(cè)量，這與第一次不同，有待進(jìn)一步分析產(chǎn)生的原因。

6.2 升級(jí)現(xiàn)有50 kg/m鋼軌9號(hào)混凝土枕道岔方案

現(xiàn)有已建成的阿拉山口和霍爾果斯口岸站，由于受場(chǎng)地限制，比較有利的條件是對(duì)既有50 kg/m鋼軌9號(hào)混凝土枕道岔(CZ267)升級(jí)為60 kg/m鋼軌9號(hào)混凝土枕道岔，利用鋼軌的外形結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)減輕哈方車(chē)輛輪對(duì)的磨耗，從而降低維修成本。其缺點(diǎn)是與現(xiàn)有站線50 kg/m鋼軌軌道結(jié)構(gòu)不匹配，需要異型軌或異型夾板聯(lián)接，會(huì)增加改造成本。具體改動(dòng)如下:

1)60 kg/m鋼軌9號(hào)道岔升級(jí)寬軌單開(kāi)道岔與既有50 kg/m鋼軌9號(hào)混凝土枕道岔滿足互換要求，主要幾何尺寸道岔前長(zhǎng)14 350 mm、后長(zhǎng)15 776 mm、全長(zhǎng)30 126 mm等均保持不變。

2)道岔采用復(fù)圓曲線線型、基本軌刨切3 mm結(jié)構(gòu)和尖軌理論尖端為2 mm加寬技術(shù)等改進(jìn)措施。

3)道岔采用細(xì)晶粒預(yù)硬化嵌入式高錳鋼組合轍叉。

4)道岔采用兩點(diǎn)牽引的分動(dòng)外鎖閉轉(zhuǎn)換方式，轉(zhuǎn)換設(shè)備需重新設(shè)計(jì)。

5)道岔采用Ⅲ型混凝土岔枕。

6)道岔設(shè)置1∶40軌底坡或軌頂坡。

6.3 改進(jìn)思路

1)繼續(xù)優(yōu)化平面尺寸，重點(diǎn)是道岔轉(zhuǎn)轍部分。沖擊角繼續(xù)減小，向哈方靠近。尖軌長(zhǎng)度盡量與哈方(65 150 mm)接近;尖軌曲率半徑與哈方(297.3 m)盡量接近。尖軌前端基本軌長(zhǎng)中方2 650 mm，哈方4 327 mm;道岔全長(zhǎng)中方30 126 mm，哈方31 050 mm。建議適當(dāng)調(diào)整這些參數(shù)使尖軌前端基本軌長(zhǎng)盡量接近，避免道岔前引軌過(guò)早磨耗下線。道岔全長(zhǎng)受限制較多，可適當(dāng)微調(diào)。轉(zhuǎn)轍部分的個(gè)別軌枕的承軌槽和螺栓孔位要重新設(shè)計(jì)。

2)在新建寬軌線路時(shí)，重新設(shè)計(jì)大號(hào)碼道岔或者直接選用哈方道岔，按照哈方道岔平面線型和尺寸重新設(shè)計(jì)我國(guó)的寬軌道岔，來(lái)應(yīng)對(duì)哈方車(chē)輛輪對(duì)對(duì)中方道岔的磨耗。按此思路可徹底解決寬軌道岔不適應(yīng)哈方車(chē)輛的問(wèn)題。

7 結(jié)語(yǔ)

對(duì)阿拉山口站寬軌50 kg/m鋼軌9號(hào)單開(kāi)道岔的兩次改進(jìn)，有效緩解了目前使用的寬軌單開(kāi)道岔尖軌、基本軌等鋼軌件磨耗嚴(yán)重的問(wèn)題，減少了養(yǎng)護(hù)維修工作量，降低了道岔的使用成本，保證了口岸站正常的貨物運(yùn)輸秩序，也積累了道岔設(shè)計(jì)與養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)，可為今后1 520 mm軌距的其他類(lèi)型道岔的研制與使用提供借鑒。

由于磨耗原因比較復(fù)雜，有些情況調(diào)查得不夠深入，加之哈方車(chē)輛的不確定因素很多，如車(chē)輛沒(méi)有定期修和輔修，有些車(chē)輛不同程度存在框架歪斜、車(chē)輪踏面鞍形磨耗等，如何確定哈方車(chē)輛在中方線路上輪軌游間的合理值和進(jìn)一步優(yōu)化中方道岔的維修標(biāo)準(zhǔn)還有待進(jìn)一步研究。其它改進(jìn)方案需要進(jìn)一步試驗(yàn)。

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