1 435與1 000 mm軌距10號(hào)套線道岔研究與設(shè)計(jì)

毛建平

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西寶雞721006)

1 435與1 000 mm軌距10號(hào)套線道岔研究與設(shè)計(jì)

毛建平

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西寶雞721006)

套線道岔是指將兩組不同軌距的同向單開道岔套合在一起構(gòu)成的道岔，僅在需要通過輪對(duì)參數(shù)不同的車輛時(shí)使用，三軌套線道岔是常見的形式，其中有一根鋼軌為共用軌。本文介紹了50 kg/m鋼軌10號(hào)套線道岔設(shè)計(jì)參數(shù)的選取和技術(shù)特點(diǎn)，并對(duì)轉(zhuǎn)轍器、雙銳角轍叉及護(hù)軌、鈍角轍叉及護(hù)軌、扣件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)闡述。

套線道岔 設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)轍器 雙銳角轍叉

為滿足兩種不同軌距的車輛通過道岔，可將兩組不同軌距的同向單開道岔套合在一起，構(gòu)成套線道岔。在套線道岔中，三軌套線道岔是最常用的形式，其中一股軌道為共用軌道，另一股軌道根據(jù)車輛輪對(duì)參數(shù)設(shè)置。當(dāng)列車過岔時(shí)，根據(jù)不同的軌距選擇不同的軌道。目前，我國(guó)套線道岔主要鋪設(shè)于昆明鐵路局中越交界處，為1 435與1 000 mm軌距43 kg/m鋼軌10號(hào)套線道岔。基于既有套線道岔替換和新線建設(shè)的需要，設(shè)計(jì)研發(fā)了1 435與1 000 mm軌距50 kg/m鋼軌10號(hào)套線道岔，其類型為:①右側(cè)基本軌為標(biāo)準(zhǔn)軌距、1 m軌距線路共用軌、左右向道岔;②左側(cè)基本軌為標(biāo)準(zhǔn)軌距、1 m軌距線路共用軌、左右向道岔。

1 基本參數(shù)與設(shè)計(jì)指標(biāo)

1.1 容許通過速度

容許通過速度，對(duì)旅客列車，V直≤100 km/h，V側(cè)≤30 km/h;對(duì)貨物列車，V直≤80 km/h，V側(cè)≤30 km/h。

1.2 機(jī)車車輛參數(shù)

米軌車輛軸重、輪對(duì)幾何尺寸等參數(shù)見表1，標(biāo)準(zhǔn)軌距機(jī)車車輛輪對(duì)尺寸、容許誤差等參數(shù)參見文獻(xiàn)［1-5］。

1.3 道岔線型設(shè)計(jì)參數(shù)

基于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的道岔側(cè)線線型設(shè)計(jì)參數(shù)為:①動(dòng)能損失ω≤0.65 km2/h2。②未被平衡的離心加速度α≤0.56 m/s2。③未被平衡的離心加速度增量ψ≤0.5 m/s3。

表1 米軌車輛基本參數(shù)

2 道岔線型與平面布置

為了便于與現(xiàn)場(chǎng)道岔更換，新研發(fā)的道岔線型和平面尺寸與既有43 kg/m鋼軌10號(hào)套線道岔(圖號(hào):專線(65)8539、專線(65)8540)完全相同，道岔中心線半徑為160 m，道岔線型和平面尺寸見表2和圖1。

表2 套線道岔線型參數(shù)mm

新研發(fā)的道岔采用半切線型尖軌，切點(diǎn)處曲線尖軌軌頭寬度為40 mm，導(dǎo)曲線實(shí)際起點(diǎn)距尖軌尖端距離為1 792 mm。其轉(zhuǎn)轍器主要幾何尺寸見圖2。

岔枕間距為535 mm，牽引點(diǎn)處岔枕間距為650 mm?？紤]到節(jié)約成本，兩銳角轍叉叉心相同。兩轍叉處岔枕間距除個(gè)別調(diào)整外，均為620 mm。牽引點(diǎn)處岔枕不加長(zhǎng)，電務(wù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過角鋼安裝在基本軌上。

根據(jù)曲線軌道軌距加寬標(biāo)準(zhǔn):當(dāng)導(dǎo)曲線半徑為160 m時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)軌距軌道曲股軌距加寬15 mm，為1 450 mm，為了避免尖軌尖端前軌距過渡率偏大，在尖軌尖端處軌距取為1 445(1 010)mm，在直線尖軌豎向刨切起點(diǎn)軌距取為1 450(1 015)mm;在導(dǎo)曲線終點(diǎn)前3 000 mm軌距由1 450(1 015)mm過渡為1 435 (1 000)mm，軌距變化率＜6‰。經(jīng)計(jì)算，對(duì)CK1E型米軌機(jī)車米軌軌道軌距需加寬1.2 mm，對(duì)CK1F型米軌機(jī)車則無(wú)需加寬。根據(jù)套線道岔設(shè)計(jì)原則，軌距加寬值采用其中最大者，取為15 mm。

圖1 道岔線型和平面尺寸

圖2 轉(zhuǎn)轍器主要幾何尺寸(單位:mm)

3 道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 轉(zhuǎn)轍器結(jié)構(gòu)

1)尖軌為彈性可彎結(jié)構(gòu)，采用50AT軌制造。兩種形式套線道岔所用尖軌長(zhǎng)度均為5 380 mm，準(zhǔn)軌軌道直曲基本軌長(zhǎng)度為9 644 mm，對(duì)形式一，米軌曲股下股后端接鈍角轍叉，為了保證鈍角轍叉結(jié)構(gòu)的合理性，基本軌長(zhǎng)度為7 171 mm;對(duì)形式二，米軌直股上股跟端接鈍角轍叉，基本軌長(zhǎng)度為8 405 mm。

2)不同尖軌軌頭寬度時(shí)尖軌相對(duì)于基本軌降低值見表3?？梢钥闯?，尖軌軌頭寬50 mm以后部位完全承受車輪的荷載;尖軌軌頭寬20 mm以前完全由基本軌承受車輪的荷載;尖軌軌頭寬20～50 mm部分為承受車輪荷載的過渡段。尖軌降低值直接關(guān)系到行車安全和尖軌的使用壽命，套線道岔尖軌各部位采用表3規(guī)定的降低值。

表3 不同尖軌軌頭寬度時(shí)斷面尖軌降低值

3)尖軌尖端采用藏尖式。通過切削基本軌軌顎，使尖軌尖端藏在基本軌工作邊內(nèi)，藏尖處工作面斜度為1∶4，以保護(hù)尖端不被車輪軋傷，并使尖軌在動(dòng)載荷作用下保持良好的豎向穩(wěn)定性。自“92”型道岔后，新型道岔均采用這種藏尖式尖軌，如圖3所示。

圖3 尖軌尖端藏尖結(jié)構(gòu)(單位:mm)

圖4 尖軌跟端活接頭結(jié)構(gòu)

4)尖軌跟端采用活接頭形式，采用如圖4所示的5孔間隔鐵，內(nèi)外側(cè)均設(shè)置軌撐扣壓，軌撐通過螺栓與墊板相連。在形式一的右側(cè)及形式二的左側(cè)，由于米軌線路與準(zhǔn)軌線路僅相距435 mm，中間部位無(wú)法設(shè)置軌撐，故在中間兩根鋼軌間設(shè)置如圖5所示的間隔鐵。間隔鐵在尖軌、基本軌組裝時(shí)進(jìn)行配焊，以保證轍跟支距。

圖5 尖軌跟端間隔鐵

5)拉桿、連桿采用如圖6所示的F形連接鐵與安裝在尖軌軌腰的接頭鐵相連，每個(gè)拉桿、連桿上焊接3個(gè)連接鐵。轉(zhuǎn)轍器部分設(shè)置1個(gè)拉桿，動(dòng)程為152 mm。由于尖軌扳動(dòng)時(shí)，3根尖軌相連，故設(shè)置2個(gè)連桿以加強(qiáng)尖軌的框架結(jié)構(gòu)，保證尖軌與基本軌密貼。

圖6 尖軌拉桿和連桿

6)為了加強(qiáng)基本軌的穩(wěn)定性，減小基本軌的外傾和軌距擴(kuò)張，基本軌外側(cè)間隔設(shè)置軌撐，通過調(diào)整楔調(diào)整軌距。

3.2 雙銳角轍叉及護(hù)軌結(jié)構(gòu)

1)每組套線道岔包含兩個(gè)銳角轍叉，兩銳角轍叉首尾相接，趾端和跟端長(zhǎng)度均相同，趾端長(zhǎng)度為2 174 mm，跟端長(zhǎng)度為2 190 mm。經(jīng)計(jì)算，米軌轍叉輪緣槽t2≥34 mm，轍叉咽喉輪緣槽t1≥63 mm?？紤]到銳角轍叉為米軌和準(zhǔn)軌共用，轍叉輪緣槽統(tǒng)一取為46，65和80 mm，轍叉咽喉為65 mm。

2)轍叉跟端采用間隔鐵通過長(zhǎng)螺栓與后部鋼軌連接，并且在跟端位置設(shè)置大墊板，如圖7所示。

圖7 銳角轍叉跟端

3)套線道岔一股線路采用如圖8所示的雙護(hù)軌墊板結(jié)構(gòu)，護(hù)軌墊板上設(shè)置了兩套護(hù)軌安裝撐板、臺(tái)板等。

4)由于1 435 mm軌距和1 000 mm軌距差距小，在套線道岔如圖9和圖10所示的部位，扣件安裝空間極為有限，故除正常B型彈條扣件外，在道岔中空間受限位置設(shè)置了支距扣板、軌卡、焊接式扣板等多種扣壓軌肢的結(jié)構(gòu)形式。

5)護(hù)軌采用UIC33槽形鋼，護(hù)軌頂面高出基本軌頂面12 mm。米軌線路護(hù)軌平直段輪緣槽th≤45 mm，故和準(zhǔn)軌線路取相同值，護(hù)軌平直段輪緣槽為42 mm，緩沖段為65 mm，開口段為80 mm。

6)套線道岔用銳角轍叉、鈍角轍叉均設(shè)計(jì)為高錳鋼整鑄轍叉。

圖8 雙護(hù)軌墊板結(jié)構(gòu)

圖9 支距扣板、軌卡結(jié)構(gòu)

圖10 軌卡結(jié)構(gòu)

3.3 鈍角轍叉結(jié)構(gòu)

1)鈍角轍叉采用高錳鋼整鑄式固定轍叉，兩鈍角轍叉均為曲線型，且曲線半徑不同，故兩鈍角轍叉需分別設(shè)計(jì)。根據(jù)計(jì)算，米軌機(jī)車所需轍叉輪緣槽為42 mm，故鈍角轍叉直股、曲股輪緣槽不同，米軌股為42 mm，準(zhǔn)軌股為46 mm。

2)與銳角轍叉相同，在鈍角轍叉及護(hù)軌空間受限位置設(shè)置了支距扣板、軌卡、焊接式扣板等多種扣壓軌肢形式。

3)鈍角轍叉前端與轉(zhuǎn)轍器部分相連，根據(jù)基本軌長(zhǎng)度及鈍角轍叉鑄造要求，對(duì)兩鈍角轍叉的趾端、跟端長(zhǎng)度分別進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，形式二鈍角轍叉趾端兩腿長(zhǎng)度不同。

4 道岔扣件與岔枕

道岔采用如圖11所示的B型彈條扣件系統(tǒng)，鋼軌工作邊一側(cè)安裝13號(hào)軌距塊，鋼軌非工作邊一側(cè)安裝11號(hào)軌距塊，9號(hào)及15號(hào)軌距為備用軌距塊，橫向軌距調(diào)整量為－8～+4 mm。墊板厚度為20 mm，鋼軌軌下、轍叉下均設(shè)置5 mm厚橡膠墊板，鐵墊板下設(shè)置10 mm厚橡膠墊板。

岔枕采用預(yù)應(yīng)力混凝土岔枕，其具有道床阻力大、道岔整體穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)、適應(yīng)大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)等特點(diǎn)。岔枕長(zhǎng)度≤3.0 m時(shí)其長(zhǎng)度按100 mm晉級(jí)，＞3.0 m時(shí)長(zhǎng)度按200 mm晉級(jí)。

圖11 B型彈條扣件系統(tǒng)

5 結(jié)語(yǔ)

準(zhǔn)軌與米軌套軌線路50 kg/m鋼軌10號(hào)單開道岔采用了B型彈條扣件系統(tǒng)，軌下、板下均設(shè)置了彈性墊層，采用混凝土岔枕，提高了列車過岔的彈性及旅客舒適度;采用AT尖軌、高錳鋼整鑄轍叉，能大幅提高道岔使用壽命。在目前國(guó)內(nèi)套線道岔中，其屬于最先進(jìn)水平。

新設(shè)計(jì)的道岔不足之處在于B型彈條扣件系統(tǒng)較普通道釘所需安裝空間大大增大，故在道岔的一些空間有限部位無(wú)法安裝。采用了支距扣板、軌卡、焊接式扣板等多種扣壓方式，與B型彈條扣件相比，扣壓力減小，且軌卡和扣板為剛性扣壓，不利于道岔的軌距調(diào)整和岔區(qū)的整體剛度均勻化。但鑒于套線道岔容許通過速度較低，上述不足不會(huì)影響道岔的整體使用性能及安全性。

［1］中華人民共和國(guó)鐵道部.TB/T 449—2003機(jī)車車輛車輪輪緣踏面外形［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2003.

［2］中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵道部令第29號(hào)鐵路技術(shù)管理規(guī)程［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2008.

［3］中華人民共和國(guó)鐵道部.GB 3314—2006內(nèi)燃機(jī)車通用技術(shù)條件［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

［4］中華人民共和國(guó)鐵道部.GB 3317—2006電力機(jī)車通用技術(shù)條件［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

［5］中華人民共和國(guó)鐵道部.TB/T 1718—2003鐵道車輛輪對(duì)組裝技術(shù)條件［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2003.

(責(zé)任審編李付軍)

U213.6

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.06.36

1003-1995(2015)06-0139-04

2015-01-10;

2015-02-13

毛建平(1970—)，男，陜西寶雞人，高級(jí)工程師。