60 kg/m鋼軌9號(hào)組合道岔(混凝土枕)設(shè)計(jì)

施 慶 峰

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721006)

60 kg/m鋼軌9號(hào)組合道岔(混凝土枕)設(shè)計(jì)

施 慶 峰

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721006)

主要介紹了60 kg/m鋼軌9號(hào)單開道岔與60 kg/m鋼軌9號(hào)對(duì)稱道岔的組合道岔的平面線型、工電接口、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軌下基礎(chǔ)等關(guān)鍵內(nèi)容的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，通過(guò)道岔的開通運(yùn)營(yíng)表明，該組合道岔完全能夠滿足線路運(yùn)營(yíng)和用戶的要求。

組合，道岔設(shè)計(jì)，改造，鋼軌

為了大幅度減少客車徑路木枕道岔數(shù)量，進(jìn)一步強(qiáng)化客車徑路軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，確保旅客列車行車安全，西安鐵路局對(duì)管內(nèi)車站進(jìn)行了大范圍站場(chǎng)大修改造，將既有木枕道岔更換為混凝土枕道岔。

寶成鐵路任家灣車站始建于1954年，位于寶雞站南約7 km處，是主要辦理貨物運(yùn)輸?shù)墓I(yè)站。車站16號(hào)岔位和18號(hào)岔位位于車站南端岔區(qū)咽喉位置，既有16號(hào)岔位鋪設(shè)的是92改進(jìn)型60 kg/m鋼軌9號(hào)單開道岔(木枕，圖號(hào)：專線4115)，18號(hào)岔位鋪設(shè)的是50 kg/m鋼軌9號(hào)對(duì)稱道岔(木枕，圖號(hào)：叁標(biāo)線5812)，對(duì)稱道岔基本軌前端與單開道岔曲股后端相接，中間直線插入段長(zhǎng)度為0 mm，形成組合道岔，如圖1所示。該組合道岔于1994年鋪設(shè)上道，至今使用已近20年。本組合道岔是為了滿足既有木枕道岔改造而特殊設(shè)計(jì)的混凝土枕道岔產(chǎn)品。

1 設(shè)計(jì)原則、標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)

1)設(shè)計(jì)原則。a.采用60 kg/m鋼軌9號(hào)單開道岔(混凝土枕)與60 kg/m鋼軌9號(hào)對(duì)稱道岔(混凝土枕)形成組合道岔，替換既有木枕組合道岔。對(duì)稱道岔與單開道岔保持等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，均采用60 kg/m鋼軌。b.新設(shè)計(jì)的組合道岔線型與既有木枕組合道岔滿足互換要求，單開道岔和對(duì)稱道岔中心距離保持不變，對(duì)稱道岔后長(zhǎng)可以適當(dāng)調(diào)整，但不能影響站場(chǎng)平面布置。c.按“安全、成熟、可靠”的原則選定技術(shù)方案，確保上道成功并交付運(yùn)營(yíng)。

2)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。a.GB 50090—2006鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范；b.GB 50091—2006鐵路車站及樞紐設(shè)計(jì)規(guī)范；c.TB/T 412—2004標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路道岔技術(shù)條件。

3)設(shè)計(jì)參數(shù)。a.既有道岔幾何尺寸。既有道岔主要幾何尺寸如表1所示。b.組合道岔列車容許通過(guò)速度：直向：旅客列車：V≤120 km/h；貨物列車:當(dāng)軸重為23 t時(shí)V≤90 km/h，當(dāng)軸重為25 t時(shí)V≤80 km/h。側(cè)向：旅客列車和貨物列車：V≤30 km/h。c.一般道岔平面設(shè)計(jì)控制參數(shù)設(shè)定如下：動(dòng)能損失容許值：ω0≤0.65 km2/h2；未被平衡的離心加速度容許值：α0≤0.6 m/s2；未被平衡的離心加速度增量容許值：φ0≤0.5 m/s3[2]。

表1 既有道岔主要幾何尺寸[1]

2 組合道岔線型設(shè)計(jì)

2.1 單開道岔線型設(shè)計(jì)

根據(jù)以上道岔設(shè)計(jì)原則和參數(shù)，新設(shè)計(jì)的組合道岔中，單開道岔選用92改進(jìn)型60 kg/m鋼軌9號(hào)單開道岔(混凝土枕，圖號(hào)：CZ577)，該道岔成熟、可靠，已在全路大量使用，其平面幾何尺寸與既有木枕單開道岔完全一致，能夠滿足互換要求。

由于此組合道岔中間直線插入段長(zhǎng)度為0 mm，存在反向曲線，行車條件比較惡劣，從現(xiàn)場(chǎng)察看的木枕道岔軌距狀態(tài)來(lái)看，在單開道岔和對(duì)稱道岔連接過(guò)渡部位，軌距已經(jīng)擴(kuò)張到1 445 mm(含軌頭肥邊)，且根據(jù)以往的實(shí)際行車情況，此區(qū)段為事故易發(fā)路段。因此，若仍保持原有道岔的軌距，將存在影響行車的不安全因素。為了減小該區(qū)段各種不利因素的影響，提出將單開道岔轍叉部分曲股軌距加寬5 mm，至1 440 mm的設(shè)計(jì)方案，軌距變化仍在導(dǎo)曲線終點(diǎn)前4 000 mm范圍內(nèi)完成，如圖2所示。

2.2 對(duì)稱道岔線型設(shè)計(jì)

新設(shè)計(jì)的對(duì)稱道岔全長(zhǎng)為29 584 mm，其中前長(zhǎng)為13 839 mm，后長(zhǎng)為15 745 mm，后長(zhǎng)較既有50 kg/m鋼軌9號(hào)對(duì)稱道岔加長(zhǎng)720 mm；導(dǎo)曲線半徑為355 m，與既有道岔保持一致；尖軌尖端距基本軌軌端距離(q值)為2 646 mm，與既有道岔一致。為了保證與單開道岔的平順連接，尖軌尖端和基本軌前端處軌距均加寬為1 440 mm；側(cè)股軌距在轍叉趾端前由1 440 mm過(guò)渡為1 435 mm，過(guò)渡段長(zhǎng)度為2 500 mm。對(duì)稱道岔線型如圖3所示。

對(duì)稱道岔平面設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

動(dòng)能損失：

ω=v2sin2βc[3]=302×sin20.729=0.14 km2/h2

(1)

其中，βc為撞擊部位沖擊角，βc=0°43′27″；v為列車運(yùn)行速度,km/h。

未被平衡離心加速度：

(2)

其中，R為導(dǎo)曲線半徑，m。

未被平衡離心加速度增量：

(3)

其中，l為車輛全軸距，m，按普通貨車8.5 m取值。

通過(guò)計(jì)算，對(duì)稱道岔平面設(shè)計(jì)參數(shù)的各項(xiàng)參數(shù)均在控制參數(shù)范圍之內(nèi)。

2.3 對(duì)稱道岔與單開道岔的連接

單開道岔轍叉部分曲股軌距加寬后，曲股中心線與轍叉工作邊距離為717.5 mm，中心線至曲股基本軌工作邊距離為722.5 mm，而對(duì)稱道岔軌距加寬后，道岔中心線與基本軌工作邊距離均為720 mm。當(dāng)單開道岔曲股中心線與對(duì)稱道岔中心線重合時(shí)，將導(dǎo)致單開道岔曲股軌距線與對(duì)稱道岔軌距線不重合，偏離2.5 mm，如圖4所示，此時(shí)需要設(shè)置過(guò)渡。如果在兩道岔連接部位(即單開道岔尾部和對(duì)稱道岔前端)進(jìn)行過(guò)渡，由于過(guò)渡范圍有限(在對(duì)稱道岔的Q值2 650 mm范圍內(nèi)撥道2.5 mm)，將對(duì)行車平穩(wěn)性造成影響，加劇設(shè)備的磨損。

為了保證組合道岔軌距線的平順銜接，使列車平穩(wěn)通過(guò)道岔連接部位，將對(duì)稱道岔整體移動(dòng)2.5 mm，即在組合道岔連接部分，使單開道岔和對(duì)稱道岔的軌距線處于同一直線上，而單開道岔曲股中心線與對(duì)稱道岔理論中心線位置偏移2.5 mm，如圖5所示。對(duì)稱道岔理論中心線的偏移，將同樣使對(duì)稱道岔岔后軌距線與既有線路軌距線之間產(chǎn)生2.5 mm的偏差，而這完全可以通過(guò)在較長(zhǎng)范圍內(nèi)撥道過(guò)渡實(shí)現(xiàn)。

3 組合道岔電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)

3.1 單開道岔的工電接口設(shè)計(jì)

單開道岔的電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)備仍采用92改進(jìn)型60 kg/m鋼軌9號(hào)單開道岔(圖號(hào)：CZ577)的電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)備。

3.2 對(duì)稱道岔的工電接口設(shè)計(jì)

為了采用成熟電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)備，并考慮利舊原則，對(duì)稱道岔的電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)備采用92改60 kg/m鋼軌9號(hào)單開道岔(木枕，專線4115)的電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)備，即采用聯(lián)動(dòng)內(nèi)鎖閉裝置，一點(diǎn)牽引，牽引點(diǎn)動(dòng)程為152 mm。對(duì)稱道岔采用既有的轉(zhuǎn)換設(shè)備完全能夠滿足道岔設(shè)計(jì)和行車安全的要求。

4 組合道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

組合道岔中，對(duì)稱道岔的扣件仍采用分開式Ⅱ型彈條扣件，與單開道岔保持一致。

1)對(duì)稱道岔與單開道岔連接部分設(shè)計(jì)。

由于對(duì)稱道岔前端與單開道岔曲股之間直線插入段為0 mm，因此，此連接部分的設(shè)計(jì)為重點(diǎn)之一。由于空間受到限制，對(duì)稱道岔序號(hào)1～序號(hào)9岔枕與單開道岔共用。序號(hào)1和序號(hào)2岔枕逐漸扭轉(zhuǎn)垂直于對(duì)稱道岔轍叉角平分線，因此連接部分墊板做特殊設(shè)計(jì)。

2)尖軌跟部結(jié)構(gòu)型式。

尖軌跟部采用間隔鐵式活接頭聯(lián)接(如圖6所示)，此型式構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于尖軌的靈活扳動(dòng)。

3)尖軌間增加連桿結(jié)構(gòu)。

在轉(zhuǎn)轍器部分設(shè)置2根連桿，保持尖軌間框架穩(wěn)定，并對(duì)保證尖軌密貼有一定作用。

4)間隔設(shè)置軌撐。

軌撐作為一種防止鋼軌傾覆、扭轉(zhuǎn)和縱橫向位移的軌道部件，通常是安裝在道岔區(qū)基本軌的外側(cè)，能夠有效防止基本軌的橫向移動(dòng)[4]。為了加強(qiáng)鋼軌的穩(wěn)定性，保持軌距，防止鋼軌爬行，在基本軌和導(dǎo)曲線外側(cè)均間隔設(shè)置軌撐。

5)轍叉采用高錳鋼整鑄式轍叉，轍叉為直線型轍叉，與單開道岔的高錳鋼轍叉相同，可以實(shí)現(xiàn)互換，以減少備件、備料。

6)護(hù)軌采用UIC33槽型護(hù)軌。

護(hù)軌結(jié)構(gòu)與單開道岔保持一致，采用UIC33槽型護(hù)軌。為防止車輪對(duì)叉心的沖擊和減小心軌磨耗，保證行車安全，護(hù)軌平直段防護(hù)范圍為轍叉咽喉前起至叉心頂寬50 mm處止。護(hù)軌頂面高出基本軌12 mm，避免車輪爬上護(hù)軌[3]。

7)鋼軌下設(shè)置5 mm厚橡膠墊板，鐵墊板下設(shè)置10 mm厚橡膠墊板。

5 混凝土岔枕設(shè)計(jì)

5.1 岔枕斷面與結(jié)構(gòu)

岔枕斷面和結(jié)構(gòu)與我國(guó)提速道岔的岔枕保持一致。

5.2 單開道岔岔枕

單開道岔轍叉及護(hù)軌部分通過(guò)更改墊板的規(guī)格來(lái)保證岔枕釘孔距的不變。取消原序號(hào)50號(hào)～66號(hào)岔枕，其余部分岔枕保持不變。

5.3 對(duì)稱道岔岔枕

1)岔枕布置。序號(hào)1號(hào)～9號(hào)岔枕與單開道岔共用。岔枕均垂直于對(duì)稱道岔轍叉角平分線，部分岔枕逐漸扭轉(zhuǎn)垂直于各自股線。2)岔枕間距。道岔的岔枕間距,一般情況下為600 mm,牽引點(diǎn)處為650 mm。岔枕間距可根據(jù)平面布置進(jìn)行調(diào)整。3)岔枕長(zhǎng)度。岔枕長(zhǎng)度按道岔平面線型計(jì)算確定，長(zhǎng)度從2.4 m～4.8 m，按0.1 m級(jí)差進(jìn)級(jí)。

6 結(jié)語(yǔ)

該組合道岔的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了道岔“木改混凝土”的目標(biāo)，提高了軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，滿足了用戶提出的原則和要求。2013年1月，西安鐵路局通過(guò)了對(duì)該組合道岔的技術(shù)審查，同意道岔在西安局管內(nèi)上道試用。道岔于2013年4月開通運(yùn)營(yíng)，目前使用效果良好，完全能滿足線路的運(yùn)營(yíng)要求。

[1] 中鐵寶橋集團(tuán)有限公司.鐵路道岔參數(shù)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2009.

[2] 高 亮.軌道工程[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2010.

[3] 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，1975.

[4] 馬 莉,宣 言,王 瀾,等.75 kg·m-1鋼軌用軌撐設(shè)計(jì)與鋪裝試驗(yàn)[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2011(1)：39-40.

The design for 60 kg/m rail No.9 combined turnout(concrete bearer)

Shi Qingfeng

(ChinaRailwayBaojiBridgeGroupCo.,Ltd,Baoji721006,China)

This paper mainly introduces the design of 60 kg/m rail No.9 simple turnout and 60 kg/m rail No.9 symmetrical turnout, combined turnout regarding alignment, engineering-signaling interface, structure and sub-rail foundation. The use of this turnout shows it can fully meet requirements of the railway operation and the client.

combined, the design of turnout, reform, rail

2014-11-27

施慶峰(1982- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2015)04-0133-03

U213.6

A