我國(guó)鐵路道岔現(xiàn)狀與發(fā)展

王樹國(guó)

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京 100081)

我國(guó)鐵路道岔現(xiàn)狀與發(fā)展

王樹國(guó)

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京 100081)

我國(guó)在高速道岔研究、設(shè)計(jì)、實(shí)車試驗(yàn)方面已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平，在道岔制造、鋪設(shè)和維修方面取得了顯著進(jìn)步。本文系統(tǒng)地介紹我國(guó)高速道岔的研發(fā)歷程、研究成果及創(chuàng)新技術(shù)，并基于近10年的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐總結(jié)了高速道岔在設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)的問題，指出高速道岔未來的發(fā)展方向和要點(diǎn)。此外，介紹近10年特別是近5年來我國(guó)重載道岔和普速道岔的研究現(xiàn)狀和創(chuàng)新成果，總結(jié)了重載道岔和普速道岔在型號(hào)簡(jiǎn)化統(tǒng)型、創(chuàng)新技術(shù)推廣應(yīng)用等方面的問題，指出了其未來的發(fā)展方向和要點(diǎn)。

高速道岔 重載道岔 普速道岔 現(xiàn)狀與發(fā)展

鐵路道岔是鐵路軌道的重要組成部分和關(guān)鍵設(shè)備，其發(fā)展水平集中體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家鐵路軌道的發(fā)展水平［1］。我國(guó)道岔工業(yè)從無到有，從小到大，其發(fā)展基本同步或略滯后于軌道的發(fā)展。自2005年至今的10年時(shí)間，我國(guó)鐵路道岔工業(yè)抓住了高速鐵路和重載鐵路建設(shè)大發(fā)展的機(jī)遇，在道岔設(shè)計(jì)、制造、鋪設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面取得顯著進(jìn)步，完全實(shí)現(xiàn)了與鐵路軌道的同步發(fā)展，總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

1 高速道岔現(xiàn)狀與發(fā)展

1.1 高速道岔發(fā)展現(xiàn)狀

1.1.1 客專線道岔研發(fā)歷程及成果

在高速鐵路建設(shè)初期，我國(guó)無成熟的高速道岔設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)用實(shí)踐，因此采用技術(shù)引進(jìn)和自主研發(fā)并存的解決方案。至2014年底，我國(guó)高速鐵路使用了自主研發(fā)的客專線道岔、技術(shù)引進(jìn)的CN道岔和CZ道岔共三種道岔，其中自主研發(fā)的客專線道岔占70% 以上。

客專線道岔研發(fā)始于2005年，至2012年7月，時(shí)速350 km的60 kg/m鋼軌62號(hào)無砟道岔在哈大高鐵長(zhǎng)春西站試驗(yàn)成功［2］，歷時(shí)7年。自主研制的客專線系列道岔(見表1)成功應(yīng)用于多條高速鐵路，滿足了鐵路建設(shè)急需。至2014年底，客專線道岔鋪設(shè)總數(shù)約3 000組，成為世界上使用數(shù)量最多的高速道岔。

表1 我國(guó)自主研發(fā)的客專線道岔

1.1.2 客專線道岔的創(chuàng)新技術(shù)

客專線道岔是在我國(guó)原有道岔工業(yè)基礎(chǔ)上，自主創(chuàng)新的結(jié)果，具有鮮明的中國(guó)特色，研發(fā)過程中形成了多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)。

1)道岔設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇及側(cè)線線型設(shè)計(jì)技術(shù)。選擇了合適的基于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)和剛體運(yùn)動(dòng)的道岔設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)了18，42和62號(hào)道岔側(cè)線線型［3］。其中42 和62號(hào)道岔采用圓曲線加緩和曲線線型，規(guī)定了三種號(hào)碼道岔的平面尺寸，同一號(hào)碼但采用不同技術(shù)的道岔尺寸完全一致。

2)尖軌降低值(尖軌相對(duì)于基本軌高差)和心軌降低值(心軌相對(duì)于翼軌高差)優(yōu)化技術(shù)。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，尖軌降低值決定輪載在尖軌和基本軌間的過渡范圍和過渡比例，和道岔平順性直接相關(guān)，通過優(yōu)化尖軌和心軌降低值分別保證了轉(zhuǎn)轍器和轍叉的高平順性［4］。

3)軋制翼軌及心軌轉(zhuǎn)換托槽等新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)。設(shè)計(jì)、軋制了60TY鋼軌，用以制造可動(dòng)心軌轍叉翼軌，克服了原鍛造翼軌在焊縫處斷裂及磨耗嚴(yán)重的缺陷。取消原道岔心軌的轉(zhuǎn)換凸緣，鎖鉤上移，直接牽引心軌轉(zhuǎn)換，確保了轍叉結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與可靠性。

4)轍叉水平藏尖技術(shù)。時(shí)速350 km的18號(hào)道岔轍叉心軌水平藏尖，可提高轍叉平順性并延長(zhǎng)心軌使用壽命。

5)道岔扣件系統(tǒng)剛度合理設(shè)置與均勻化技術(shù)。通過理論研究和實(shí)車試驗(yàn)確定了扣件系統(tǒng)支點(diǎn)剛度，根據(jù)道岔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在道岔不同區(qū)域采用不同的支點(diǎn)剛度，使道岔區(qū)軌道整體剛度趨于一致［4］。

6)多機(jī)多點(diǎn)牽引方式及優(yōu)化設(shè)計(jì)的外鎖閉機(jī)構(gòu)為道岔提供可靠的轉(zhuǎn)換、鎖閉與檢測(cè)能力，并適應(yīng)跨區(qū)間無縫線路的要求。

7)無砟岔枕和道岔板設(shè)計(jì)技術(shù)。設(shè)計(jì)、制造、鋪設(shè)和試驗(yàn)了無砟岔枕和道岔板，滿足了無砟軌道基礎(chǔ)上道岔鋪設(shè)需求。

客專線道岔是基于我國(guó)道岔工業(yè)基礎(chǔ)在既有鐵路道岔技術(shù)上研發(fā)的，采用了大量創(chuàng)新技術(shù)，比較適應(yīng)我國(guó)高速鐵路運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)，表現(xiàn)出用量最多、服務(wù)最優(yōu)、問題最少三個(gè)優(yōu)勢(shì)。

1.1.3 我國(guó)高速道岔技術(shù)發(fā)展總體評(píng)價(jià)

經(jīng)過10年的研究探索和經(jīng)驗(yàn)累積，我國(guó)在高速道岔研究、設(shè)計(jì)、實(shí)車試驗(yàn)方面已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平，在道岔制造、鋪設(shè)和維修方面取得了顯著技術(shù)進(jìn)步，可歸結(jié)為以下幾個(gè)方面:

1)基本上構(gòu)建了高速道岔設(shè)計(jì)理論體系。通過長(zhǎng)期試驗(yàn)和理論研究，掌握了影響高速列車過岔安全性與舒適性的關(guān)鍵因素，并得到了運(yùn)營(yíng)實(shí)踐的驗(yàn)證。

2)建立了高速道岔實(shí)車動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的理論、方法和評(píng)價(jià)體系。在高速道岔自主研發(fā)過程中，對(duì)每個(gè)型號(hào)的道岔逐一進(jìn)行了實(shí)車綜合試驗(yàn)，取得了大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，為理論分析驗(yàn)證、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、制造與鋪設(shè)質(zhì)量考核、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定提供了技術(shù)支撐。

3)形成了高速道岔標(biāo)準(zhǔn)體系。制定并頒布了《高速鐵路道岔技術(shù)條件》(TB/T 3301)，《高速鐵路道岔制造技術(shù)條件》(TB/T 3307)，《高速鐵路無砟軌道道岔鋪設(shè)技術(shù)條件》(TB/T 3302)，《高速鐵路有砟軌道道岔鋪設(shè)技術(shù)條件》(TB/T 3306)，使道岔的設(shè)計(jì)、制造和鋪設(shè)規(guī)范化、制度化［5］。

4)推動(dòng)了我國(guó)鐵路道岔工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。高速道岔的制造要求高加工精度，執(zhí)行嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，配備專業(yè)加工設(shè)備，在廠內(nèi)進(jìn)行逐組組裝。道岔生產(chǎn)廠家以此為契機(jī)，更新了設(shè)備，完善了工藝，建立了精細(xì)化制造理念，在與國(guó)外企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中，制造水平顯著提高。

1.2 高速道岔運(yùn)營(yíng)中存在問題

通過多年的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐，高速道岔總體狀態(tài)良好，但也暴露出一些問題，主要表現(xiàn)在以下方面。

1)道岔制造方面

道岔制造不夠精細(xì)化。如由于翼軌趾端刨切加工粗糙出現(xiàn)馬氏體、螺栓孔不倒棱等問題，導(dǎo)致軌件上道后出現(xiàn)多起傷損。個(gè)別道岔尖軌廓形或尖軌降低值不滿足設(shè)計(jì)要求，造成動(dòng)車組過岔時(shí)車體加速度超限。不能按技術(shù)條件的要求在廠內(nèi)進(jìn)行包括軌枕、轉(zhuǎn)換設(shè)備、軌件、聯(lián)結(jié)件在內(nèi)的組裝。個(gè)別工廠不按設(shè)計(jì)圖紙制造道岔，造成不同工廠制造的軌件不能互換，給現(xiàn)場(chǎng)維修更換帶來困難和安全隱患。

2)運(yùn)營(yíng)實(shí)踐方面

①道岔區(qū)晃車問題。在多條高速鐵路發(fā)生了動(dòng)車組直向過岔晃車問題。如京滬高鐵黃渡線路所42號(hào)道岔尖軌降低值超差，CRH2型動(dòng)車組車體橫向加速度平均幅值1.3 m/s2，最大為2.2 m/s2，人體感覺晃車非常明顯，動(dòng)車限速160 km/h直向通過［6］。

②CN18號(hào)道岔轍叉輪軌垂直力過渡部位出現(xiàn)系列問題。自CN系列18號(hào)道岔上道鋪設(shè)以來，在綜合試驗(yàn)和聯(lián)調(diào)聯(lián)試中發(fā)現(xiàn)列車側(cè)向過岔時(shí)翼軌橫移量、輪軸橫向力、脫軌系數(shù)過大問題，在運(yùn)營(yíng)實(shí)踐階段出現(xiàn)了下拉裝置頻繁損壞、故障率高、翼軌軌撐T型螺栓斷裂和彈簧墊圈斷裂等問題。這些問題均位于車輪在翼軌和心軌過渡區(qū)域。

③鋼軌件傷損與斷裂問題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005—2015年全路高速道岔共發(fā)生13起鋼軌傷損事件。其中翼軌傷損事件5起，心軌傷損事件5起，基本軌、尖軌、叉跟尖軌傷損事件各1起。由于尖軌和心軌的傷損和斷裂有導(dǎo)致列車脫軌的危險(xiǎn)，而且不能及時(shí)通過軌道電路和聯(lián)鎖設(shè)備報(bào)警，只能通過人工探傷和巡查發(fā)現(xiàn)，因此軌件的傷損和斷裂是高速鐵路軌道系統(tǒng)中最大的風(fēng)險(xiǎn)之一。

④曲尖軌磨耗快，使用壽命短。某些繁忙高鐵線路側(cè)向過車頻繁的18號(hào)道岔曲尖軌磨耗快，使用不到2年就因磨耗到限而更換。

⑤道岔尖軌跟端存在不足位移。尖軌打開再閉合時(shí)，尖軌不能轉(zhuǎn)換到位，尖軌軌腰和頂鐵間存在3～5 mm縫隙，影響了道岔平順性。

1.3 高速道岔未來的發(fā)展要點(diǎn)

上述問題的存在表明高速道岔技術(shù)發(fā)展并非一蹴而就，而是一個(gè)長(zhǎng)期過程，要在不斷地解決既有問題中探索前進(jìn)。高速道岔技術(shù)未來發(fā)展要點(diǎn)如下。

1)深入開展道岔區(qū)輪軌關(guān)系研究

利用商業(yè)軟件和自編軟件兩種計(jì)算工具，對(duì)道岔區(qū)輪軌關(guān)系進(jìn)行深入研究，為解決現(xiàn)存問題提供理論指導(dǎo)，為道岔技術(shù)發(fā)展和下一代高速道岔研制提供基礎(chǔ)理論儲(chǔ)備。對(duì)動(dòng)車組通過轉(zhuǎn)轍器區(qū)域的晃車機(jī)理進(jìn)行研究，為維修提供理論依據(jù);對(duì)轍叉區(qū)沖擊振動(dòng)特性進(jìn)行研究，從理論上解決轍叉區(qū)垂直力過渡區(qū)域沖擊作用劇烈及部件傷損多的問題;對(duì)道岔軌件打磨廓形和摩擦控制進(jìn)行研究，為岔區(qū)軌件打磨和維修提供指導(dǎo);基于輪軌關(guān)系和動(dòng)力響應(yīng)研究不同速度條件下軌道剛度取值問題，為下一代高速道岔軌道剛度取值奠定理論基礎(chǔ);開展曲線尖軌線型及結(jié)構(gòu)對(duì)其磨耗特性影響的研究，從輪軌關(guān)系方面找到客專線道岔曲線尖軌磨耗快、壽命短的理論原因，為下一代長(zhǎng)壽命道岔研制奠定理論基礎(chǔ)。

2)道岔設(shè)計(jì)與使用

研究合并18號(hào)道岔種類的可能性。目前18號(hào)道岔共4個(gè)圖號(hào)，有砟道岔分為250和350 km/h兩種，無砟道岔分為250和350 km/h兩種，應(yīng)將18號(hào)道岔統(tǒng)型為兩個(gè)圖號(hào)，即18號(hào)有砟道岔和18號(hào)無砟道岔，不按速度進(jìn)行劃分。研究高速道岔軌件統(tǒng)一使用U75V材質(zhì)的可能性，延長(zhǎng)軌件使用壽命的同時(shí)，為道岔制造和維修提供方便。規(guī)范高速道岔的使用，明確高速道岔使用條件。

3)道岔精細(xì)化制造

完善道岔廠內(nèi)整組組裝與集成供貨制度。高速道岔鋪設(shè)的高品質(zhì)與其廠內(nèi)逐組組裝和集成供貨有密切關(guān)系，該制度可消除組裝缺陷和誤差，解決工電接口不匹配問題，從而確保道岔產(chǎn)品整體性能。

工廠應(yīng)完全按設(shè)計(jì)圖制造道岔及其部件，保證不同道岔廠家制造部件的互換性，從而有利于維修部門的備料和維護(hù)，消除由于部件間不匹配造成的安全隱患。

扎實(shí)推進(jìn)道岔精細(xì)制造技術(shù)。在道岔使用過程中還存在軌件傷損、尺寸超差、部件生銹等問題，道岔工廠需優(yōu)化工藝，推進(jìn)精細(xì)制造技術(shù)，加強(qiáng)質(zhì)量控制，不斷提升道岔質(zhì)量。

4)開展道岔維修技術(shù)深化研究

①加強(qiáng)軌件傷損、斷裂探傷與監(jiān)測(cè)技術(shù)研究。在道岔病害中對(duì)安全影響最大的是軌件的傷損和斷裂。因此，應(yīng)高度重視尖軌和心軌傷損或斷裂對(duì)行車安全帶來的危害，在以下三個(gè)方面做好工作。道岔工廠增加軌件探傷工序，確保出廠軌件無內(nèi)部傷損、無微裂紋，從制造源頭消除隱患;維護(hù)單位提高軌件傷損檢測(cè)技術(shù)水平，加強(qiáng)對(duì)尖軌和心軌的周期檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期傷損和裂紋，防止傷損和裂紋發(fā)展至斷裂;組織開展軌件裂紋和斷裂在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，開發(fā)、試驗(yàn)出一套成熟、可靠的軌件傷損在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

②進(jìn)行岔區(qū)軌件傷損標(biāo)準(zhǔn)的研究。對(duì)道岔傷損標(biāo)準(zhǔn)開展研究，確定道岔鋼軌件、零部件的更換標(biāo)準(zhǔn)。

③進(jìn)行道岔鋼軌打磨研究并進(jìn)行實(shí)踐。目前區(qū)間鋼軌一般對(duì)軌角進(jìn)行打磨，以獲得鋼軌光帶居中的效果，實(shí)踐效果較好。但岔區(qū)軌件和區(qū)間不同，特別是密貼段尖軌和基本軌、心軌和翼軌的預(yù)防性打磨，不得改變其原始廓形，只有當(dāng)廓形影響了行車平穩(wěn)性，且在光帶上表征出來，方可改變其廓形。因此岔區(qū)軌件的打磨不同于區(qū)間鋼軌，應(yīng)進(jìn)行針對(duì)性研究。

④持續(xù)進(jìn)行道岔區(qū)扣件系統(tǒng)動(dòng)靜剛度變化規(guī)律研究。最早一批高速道岔上道已經(jīng)10年，隨時(shí)間推移，硫化墊板逐漸老化，應(yīng)對(duì)道岔區(qū)扣件系統(tǒng)動(dòng)靜剛度變化規(guī)律開展長(zhǎng)期研究，分析、掌握橡膠墊板剛度變化規(guī)律并預(yù)測(cè)其使用壽命，為扣件系統(tǒng)的維修和成批更換提供依據(jù)。

2 重載道岔和普速道岔的現(xiàn)狀與發(fā)展

為提高既有鐵路貨物運(yùn)能，原鐵道部經(jīng)系統(tǒng)論證于2012年進(jìn)行了貨物列車軸重從23 t提高至27 t的試驗(yàn)。2015年在新建晉冀魯豫鐵路進(jìn)行了30 t軸重貨物列車運(yùn)行試驗(yàn)。既有鐵路和新建鐵路重載化是今后鐵路的發(fā)展趨勢(shì)。中國(guó)鐵路總公司組織研制了27 t，30 t軸重12號(hào)和18號(hào)重載道岔。自2010年開始的重載道岔研制過程中，首先系統(tǒng)地對(duì)國(guó)外重載道岔技術(shù)進(jìn)行了全面調(diào)研，客觀分析了國(guó)內(nèi)外在重載道岔技術(shù)方面的差距，總結(jié)提煉出提高道岔使用壽命的國(guó)外關(guān)鍵技術(shù);其次對(duì)國(guó)內(nèi)重載道岔的使用情況進(jìn)行了全面調(diào)查，重點(diǎn)調(diào)查分析了道岔傷損類型及影響其使用壽命的關(guān)鍵因素。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)了多種型號(hào)重載道岔。近幾年來重載道岔技術(shù)進(jìn)步顯著。

2.1 重載道岔和普速道岔發(fā)展現(xiàn)狀

1)輪軌關(guān)系

重載道岔輪軌關(guān)系研究日新月異。上世紀(jì)末德國(guó)研究并實(shí)踐了KGO軌距加寬技術(shù)，車輪在直向或側(cè)向通過時(shí)，防止輪緣貼靠尖軌尖端，提高導(dǎo)向性能。近幾年，美國(guó)研究并實(shí)踐了Pre－steer switch［7］技術(shù)，用于提高車輛通過尖軌時(shí)的性能，此技術(shù)可提供比KGO技術(shù)更有利的道岔通過性能。我國(guó)在重載道岔研究中，基于NUCAS軟件，建立了重載車輛—道岔動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)重載道岔輪軌關(guān)系進(jìn)行了較深入研究，研發(fā)并實(shí)踐了直曲組合型曲線尖軌技術(shù)和心軌加寬技術(shù)，顯著延長(zhǎng)了曲尖軌和轍叉使用壽命。今后應(yīng)以提高道岔及其部件使用壽命為目標(biāo)開展重載道岔輪軌關(guān)系的研究。

2)貝氏體材料

自20世紀(jì)末以來，研制了幾種用于制造轍叉心軌、60AT軌和60 kg/m鋼軌的貝氏體材料?；谲堉曝愂象w鋼軌和鍛造奧貝體材料的研發(fā)，鐵科院自1997年始研制了合金鋼組合轍叉，在既有線和重載鐵路上得到推廣應(yīng)用。目前發(fā)展到第二代翼軌加強(qiáng)型合金鋼組合轍叉。合金鋼組合轍叉和高錳鋼整鑄轍叉的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)促使企業(yè)升級(jí)高錳鋼轍叉鑄造工藝，使其使用壽命由80年代末的通過載重3 000萬t逐漸提高到現(xiàn)在的近1億t。

3)新型重載道岔研制及其創(chuàng)新技術(shù)［8］

自2010年始，研發(fā)并實(shí)踐了多項(xiàng)延長(zhǎng)道岔及其關(guān)鍵部件使用壽命的關(guān)鍵技術(shù)，更好地適應(yīng)了大軸重、高密度重載鐵路運(yùn)輸?shù)囊?，主要的?chuàng)新技術(shù)如下:

①側(cè)線線型設(shè)計(jì)技術(shù)與1∶20軌頂坡的實(shí)踐。加大了12和18號(hào)道岔導(dǎo)曲線相離值，以盡可能延長(zhǎng)曲線尖軌前端直線段長(zhǎng)度，為此18號(hào)道岔導(dǎo)曲線半徑選定為1 000 m。試驗(yàn)和實(shí)踐了1∶20軌頂坡。

②延長(zhǎng)曲線尖軌使用壽命的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)。研發(fā)和實(shí)踐了“直曲組合型”曲線尖軌技術(shù)，該尖軌前部為直線，后部為曲線，直線段長(zhǎng)度超過尖軌總長(zhǎng)的1/3。“直曲組合型”曲線尖軌將直線尖軌耐磨的優(yōu)點(diǎn)與曲線尖軌彈性可彎及縮短道岔長(zhǎng)度的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來。在尖軌線型優(yōu)化的基礎(chǔ)上，提出并實(shí)踐了刨切基本軌加厚尖軌技術(shù)。新型曲尖軌的磨耗特性發(fā)生了顯著變化，表現(xiàn)為產(chǎn)生最大側(cè)面磨耗的斷面顯著后移，有效地避免了尖軌軌頭寬35 mm之前薄弱斷面磨耗過快與剝離掉塊的問題，對(duì)于保證行車安全具有重要意義［9］。新型12號(hào)道岔曲尖軌使用壽命為原道岔曲尖軌的3倍。

③延長(zhǎng)固定轍叉使用壽命的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)。基于固定轍叉區(qū)輪軌關(guān)系的研究，提出并實(shí)踐了心軌加寬技術(shù)?；谶\(yùn)營(yíng)機(jī)車車輛輪對(duì)參數(shù)，通過大量仿真和實(shí)車試驗(yàn)，將查照間隔從不小于1 391 mm調(diào)整為不小于1 388 mm，從心軌尖端至50 mm寬斷面每側(cè)加厚4 mm。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，心軌加寬后，其使用壽命延長(zhǎng)了50% 以上［10］。使用輪廓測(cè)試儀MiniProf對(duì)在用車輛車輪輪緣及踏面進(jìn)行了大量測(cè)試，擬合了在用車輪輪緣及踏面，用其替代新車輪指導(dǎo)轍叉縱橫斷面設(shè)計(jì)，使轍叉軌頂型面和車輪踏面更加匹配。

④高錳鋼組合轍叉設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。轍叉采用高錳鋼叉心和鋼軌栓接主體結(jié)構(gòu)。高錳鋼叉心軌頂表面采用爆炸硬化工藝處理，表面硬度不小于352 HB。爆炸硬化技術(shù)和心軌加寬技術(shù)相結(jié)合可以使轍叉使用壽命超過4億t，達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的平均水平，基本解決了國(guó)內(nèi)轍叉?zhèn)麚p多、壽命短的難題［11］。

4)普速可動(dòng)心軌道岔的優(yōu)化升級(jí)

利用客專線道岔的創(chuàng)新技術(shù)，研制了圖號(hào)為GLC (08)01的新型12號(hào)可動(dòng)心軌道岔和多種高速鐵路站線道岔，上述道岔采用軋制特種斷面翼軌代替鍛制翼軌，取消心軌轉(zhuǎn)換凸緣并優(yōu)化工電接口，消除了舊型可動(dòng)心軌轍叉心軌和翼軌存在的缺陷，推動(dòng)了普速鐵路用可動(dòng)心軌道岔技術(shù)進(jìn)步。

2.2 普速道岔和重載道岔存在的問題

1)我國(guó)設(shè)計(jì)了種類齊全的道岔型號(hào)，道岔號(hào)碼齊全，結(jié)構(gòu)形式多樣，滿足了鐵路建設(shè)和工務(wù)維修的需求。但由于歷史原因，道岔圖號(hào)過多，即一個(gè)道岔型號(hào)對(duì)應(yīng)多個(gè)圖號(hào)。據(jù)2014年全路道岔統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，平均每種道岔型號(hào)有9個(gè)圖號(hào)，圖號(hào)過多給使用、維修和更換造成了極大困難。特別是對(duì)同一類型道岔進(jìn)行重復(fù)設(shè)計(jì)，既浪費(fèi)了人力也不利于道岔標(biāo)準(zhǔn)化。

2)27 t軸重12和18號(hào)道岔及其部件的使用壽命顯著提高，比較適用于運(yùn)行27 t軸重的普速鐵路和大秦鐵路等運(yùn)煤通道，但尚未推廣使用。延長(zhǎng)曲尖軌和轍叉使用壽命的創(chuàng)新技術(shù)尚未推廣應(yīng)用于普速道岔，普速道岔仍面臨著固定轍叉和曲尖軌使用壽命短的問題。

3)奧貝體鍛造叉心和貝氏體鋼軌材料性能穩(wěn)定性問題尚未徹底解決，轍叉使用壽命離散性大。合金鋼組合轍叉仍采用20世紀(jì)的設(shè)計(jì)圖紙，未根據(jù)出現(xiàn)的問題進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化改進(jìn)。未制定鍛造叉心技術(shù)條件對(duì)鍛造奧貝體材料的制造進(jìn)行規(guī)范。

4)既有干線兩千多組舊型SC325和CZ2516道岔仍在使用，隨著服役周期延長(zhǎng)，心軌和翼軌出現(xiàn)傷損的可能性增大，給鐵路運(yùn)營(yíng)帶來安全隱患。

2.3 重載道岔和普速道岔發(fā)展要點(diǎn)

1)道岔型號(hào)的簡(jiǎn)統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化

道岔型號(hào)的簡(jiǎn)統(tǒng)化與標(biāo)準(zhǔn)化是普速道岔急需解決的技術(shù)難題，需采取強(qiáng)力措施加以解決。道岔型號(hào)的簡(jiǎn)統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)分2步走。第1步先進(jìn)行簡(jiǎn)統(tǒng)化，主要工作是梳理既有道岔圖號(hào)，以文件的形式規(guī)定鐵路道岔的有效圖號(hào)和限制使用圖號(hào)，逐漸減少現(xiàn)場(chǎng)使用的道岔種類。第2步進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，主要工作是對(duì)全路道岔進(jìn)行調(diào)研，充分征求各路局、工廠及設(shè)計(jì)院的意見，制定鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路道岔型號(hào)》，對(duì)道岔的軌型、類型、號(hào)碼及主要尺寸做出規(guī)定。

道岔標(biāo)準(zhǔn)化主要包括以下內(nèi)容:統(tǒng)一道岔軌型為50，60和75 kg/m 3種;統(tǒng)一道岔類型為單開、對(duì)稱、交叉渡線、復(fù)式交分4種;規(guī)定單開道岔的號(hào)碼、側(cè)向通過速度及主要平面尺寸;規(guī)定道岔型號(hào)。道岔簡(jiǎn)統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化的最終目的是實(shí)現(xiàn)道岔設(shè)計(jì)與需求、道岔設(shè)計(jì)與制造、道岔型號(hào)與圖號(hào)的統(tǒng)一［12］。

2)不斷將高速道岔和重載道岔采用的創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用于普速鐵路道岔，是普速鐵路道岔技術(shù)的發(fā)展方向，也是快速提高普速道岔技術(shù)水平的一條捷徑。如在可動(dòng)心軌轍叉設(shè)計(jì)中，采用軋制特種斷面翼軌代替鍛制翼軌，取消心軌轉(zhuǎn)換凸緣并優(yōu)化工電接口。在轉(zhuǎn)轍器設(shè)計(jì)中，采用彈性?shī)A扣壓基本軌，采用輥輪降低轉(zhuǎn)換阻力。將直曲組合型曲線尖軌技術(shù)、刨切基本軌加厚尖軌技術(shù)、心軌加寬技術(shù)應(yīng)用于固定型轍叉單開道岔。

3)對(duì)鍛造奧貝體材料的制造和使用進(jìn)行規(guī)范，提高奧貝體材料性能的穩(wěn)定性。根據(jù)近10年來合金鋼轍叉出現(xiàn)的問題，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，更新圖紙，解決轍叉使用壽命離散性大的問題，延長(zhǎng)轍叉的平均使用壽命。

4)根據(jù)研究結(jié)論和《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》的要求，明確和落實(shí)時(shí)速160 km/h及以下線路可采用固定型轍叉。逐步將以SC325和CZ2516為主的2 800組舊型可動(dòng)心軌轍岔更換為固定型轍叉，徹底消除舊型可動(dòng)心軌轍叉的缺陷。

5)推廣應(yīng)用延長(zhǎng)道岔及其部件使用壽命的創(chuàng)新技術(shù)。在大秦、朔黃鐵路及準(zhǔn)備開行27 t軸重的普速鐵路推廣應(yīng)用27 t軸重12和18號(hào)道岔，通過延長(zhǎng)部件使用壽命，減少更換維修次數(shù)，減少對(duì)運(yùn)營(yíng)的干擾。

6)中國(guó)鐵路總公司計(jì)劃在既有線開行23 t軸重120 km/h快速貨物列車，并將貨物列車最大軸重提高至27 t，提速和提高軸重將對(duì)道岔使用和維護(hù)帶來較大影響，應(yīng)及時(shí)做好技術(shù)準(zhǔn)備并提出應(yīng)對(duì)措施。

［1］盧祖文.我國(guó)鐵路道岔的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.中國(guó)鐵路，2005， 44(4):11－14.

［2］郭福安，許有全，肖俊恒，等.高速鐵路側(cè)向220 km/h道岔的研制［J］.中國(guó)鐵路，2012，51(10):8－12.

［3］王樹國(guó)，葛晶，孫家林，等.高速鐵路道岔平面設(shè)計(jì)參數(shù)與側(cè)線線型的研究［J］.鐵道建筑，2014(1):91－94.

［4］王樹國(guó)，葛晶，王猛.高速道岔關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)研究［J］.鐵道學(xué)報(bào)，2015，37(1):76－82.

［5］王樹國(guó)，司道林，葛晶，等.中國(guó)和歐洲高速鐵路道岔標(biāo)準(zhǔn)體系及內(nèi)容分析［J］.鐵道技術(shù)監(jiān)督，2014，42(5):28－33.

［6］王樹國(guó)，司道林，王猛，等.高速鐵路道岔尖軌降低值對(duì)行車平穩(wěn)性影響機(jī)理研究［J］.中國(guó)鐵道科學(xué)，2014，35(3): 28－33.

［7］SHU Xinggao，DAVIS D D.Mainline Switch Design to Improve Vehicle Steering Technology Digest TD10－023［R］.Pueblo，CO，USA:Association of American Railroads，Transportation Technology Center，Inc.，2010.

［8］王樹國(guó)，葛晶，王猛.重載鐵路12號(hào)道岔設(shè)計(jì)［J］.鐵道建筑，2013(12):98－102.

［9］王樹國(guó)，王猛，司道林，等.曲線尖軌線型對(duì)其磨耗特性影響的研究［J］.鐵道建筑，2015(1):78－92.

［10］王樹國(guó)，葛晶，司道林，等.固定轍叉查照間隔及心軌加寬研究［J］.中國(guó)鐵道科學(xué)，2014，35(1):7－12.

［11］劉輝，鹿廣清.重載貨運(yùn)鐵路75 kg/m 12號(hào)高錳鋼叉心拼裝式轍叉的研究［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2012(增):79－84.

［12］張志方.鐵路道岔簡(jiǎn)化統(tǒng)型研究［J］.鐵道建筑，2014(6): 1－3.

Current status and future development trend of railway turnouts in China

WANG Shuguo
(Railway Engineering Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China)

Our country has reached the world advanced level in the research，design and real vehicle test of highspeed turnout and achieved significant progress in the manufacture，layout and maintenance of the turnout.T his paper introduced the development process，research achievement and innovative technology of high－speed turnout in China，summarized the problems appeared in the design，manufacture and operation of high－speed turnout and points out the future development direction and key points based on operation practice in the last 10 years.In addition，this paper also introduced the research status and innovations of China heavy－h(huán)aul turnout and common－speed turnout in the last 10 years especially in the last 5 years，concluded such problems as system type simplification and innovation technology applications of heavy－h(huán)aul turnout and common－speed turnout，and presented the future direction and key points of them.

High－speedturnout;Heavy－h(huán)aulturnout;Common－speedturnout;Currentstatusandfuture development trend

U213.6

A

10.3969/j.issn.1003－1995.2015.10.08

(責(zé)任審編 李付軍)

1003－1995(2015)10－0042－05

2015－08－20;

2015－08－30

中國(guó)神華科技創(chuàng)新項(xiàng)目(SHGF－13－61)

王樹國(guó)(1974—)，男，研究員，博士。