耐久性少維護(hù)系列道岔的研制

趙 隴 康

(寶雞中鐵寶橋天元實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，陜西 寶雞 721001)

?

耐久性少維護(hù)系列道岔的研制

趙 隴 康

(寶雞中鐵寶橋天元實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，陜西 寶雞 721001)

從道岔板下膠墊板破損、螺母松動、尖軌剝落掉塊等方面，分析了耐久性少維護(hù)系列道岔出現(xiàn)各種質(zhì)量問題的原因，并介紹了道岔設(shè)計(jì)的原則及主要參數(shù)，闡述了耐久性少維護(hù)系列道岔的改進(jìn)措施，從而提高了道岔的整體質(zhì)量。

道岔，鐵路，尖軌，螺母

1 線路概況

當(dāng)前，我國在國鐵道岔上投入較大，道岔技術(shù)快速發(fā)展。但是大多數(shù)廠礦專用線道岔還處在20世紀(jì)80年代的水平，與企業(yè)的運(yùn)能出現(xiàn)了嚴(yán)重的矛盾，本文簡述了金川集團(tuán)公司等重載低速鐵路線路運(yùn)行條件下，解決現(xiàn)場道岔出現(xiàn)的諸多問題的解決辦法。本文以為金川集團(tuán)公司新設(shè)計(jì)的“改進(jìn)型50 kg/m鋼軌9號5.78 m間距耐久性少維護(hù)交叉渡線(圖號：CZ2339，Ⅴ型)”的研制為例進(jìn)行論述。

2 道岔問題原因分析

2014年3月，我公司研發(fā)部同金川集團(tuán)公司鐵路運(yùn)輸分公司和工務(wù)段一起，對金川公司道岔的使用現(xiàn)狀進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)研。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，載重量平均達(dá)到30 t，國鐵為17 t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國鐵的載重量，屬于低速重載。同時開展了深入廣泛的交流和討論，并成立聯(lián)合設(shè)計(jì)組，對金川公司的道岔進(jìn)行耐久性少維護(hù)設(shè)計(jì)。我們經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研，主要存在的問題以及原因分析如表1所示。

3 系列道岔設(shè)計(jì)原則

根據(jù)現(xiàn)場需求，本次設(shè)計(jì)參照以往道岔的成熟設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總體按92改進(jìn)型設(shè)計(jì)。道岔主要平面線型參考成熟產(chǎn)品以及成熟的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，主要從以下幾個方面進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，旨在解決現(xiàn)場安全隱患，減免(或減少)道岔維護(hù)工作量。

表1 金川公司現(xiàn)場道岔主要問題及原因分析

1)尖軌上增加防跳鐵，避免因道岔彈性不一致而造成的尖軌跳動撞尖現(xiàn)象。2)水平螺栓采用防轉(zhuǎn)片，在螺母擰緊后，將防轉(zhuǎn)片彎折用以防止螺母松動。3)使用增強(qiáng)膠墊增加其剛性，防止壓潰及斷裂。4)對扣件系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，設(shè)置限位螺母及防松蓋型螺母“雙限位扣件系統(tǒng)”。5)采用我公司“分開承力式支距扣板”專利技術(shù)，解決支距扣板斷裂起不到保證支距作用、螺母松動等問題。6)對部分連接鋼軌長度重新進(jìn)行計(jì)算，以便于適應(yīng)現(xiàn)場場外鋪設(shè)、整體吊裝移位施工方案，減少道岔更換天窗時間。7)為提高道岔軌下結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定性和螺栓與套管的連接強(qiáng)度，特采用Ⅲ型岔枕螺栓與鐵墊板相聯(lián)。8)轍跟墊板處采用公司彈性“轍跟扣件”專利技術(shù)，解決優(yōu)化轍跟墊板的扣壓以及彈條與轍跟橫向螺栓相抗問題。9)連桿設(shè)計(jì)為可調(diào)連桿，以便現(xiàn)場調(diào)整。10)滑床臺板使用耐磨滑床臺板處理，采用Q345B及以上材質(zhì)等。

4 道岔主要參數(shù)

專為金川公司設(shè)計(jì)的改進(jìn)型50 kg/m鋼軌9號5.78 m間距耐久性交叉渡線CZ2339(Ⅴ型)線型布置圖，如圖1所示。

改進(jìn)型50 kg/m鋼軌9號5.78 m間距耐久性交叉渡線CZ2339(Ⅴ型)主要技術(shù)參數(shù)如下：1)交叉渡線全長79 698 mm，菱形長軸12 994 mm，短軸長1 449 mm。2)軌道中心半徑180 m。3)直向通過速度80 km/h;側(cè)向通過速度35 km/h。4)尖軌為50AT直線型尖軌，左側(cè)與右側(cè)對稱設(shè)計(jì)。5)跟端采用間隔鐵式活接頭聯(lián)結(jié)。6)鋼軌軌下及高錳鋼整鑄轍叉下設(shè)5 mm厚橡膠墊板，護(hù)軌墊板下設(shè)置7 mm厚橡膠墊板，其他墊板下設(shè)置10 mm厚橡膠墊板。7)岔枕均垂直直股鋪設(shè)，斜腿序號38號，39號岔枕逐漸過渡扭轉(zhuǎn)。8)采用整鑄高錳鋼叉心。9)采用無擋肩的三型混凝土岔枕。10)轍叉護(hù)軌采用槽型護(hù)軌。11)采用B性彈條、限位螺母、蓋型螺母扣件。12)鋼軌絕緣采用普通絕緣。

5 耐久性少維護(hù)系列道岔主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了保持與現(xiàn)場現(xiàn)有道岔特征的一致性，零件的通用性，結(jié)構(gòu)形式按照成熟產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便于現(xiàn)場儲存、更換互用。對上述現(xiàn)場問題采用十大改進(jìn)措施，對“改進(jìn)型50 kg/m鋼軌9號5.78 m間距耐久性少維護(hù)交叉渡線”進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

1)防松防轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)。道岔鋪設(shè)完畢后，水平螺栓扭矩達(dá)到設(shè)計(jì)扭矩值(400 N·m～600 N·m)后，應(yīng)將防轉(zhuǎn)片彎折，壓住六角螺母的平面，用以防止水平螺栓的松動，保證行車的安全性。

2)扣件系統(tǒng)耐久性設(shè)計(jì)。由于現(xiàn)有道岔扣件系統(tǒng)彈性不均勻、裝配關(guān)系不穩(wěn)定，所以容易造成扣件松動。限位螺母與蓋型螺母分別擰緊后，不同步，共同起到防松、防轉(zhuǎn)作用。

3)彈性剛度均勻性優(yōu)化。由于金川集團(tuán)公司線路載重量平均達(dá)到30 t，并且現(xiàn)場道床板結(jié)嚴(yán)重，彈性整體性差，鋼軌對橡膠墊板形成硬沖擊，致使普通橡膠墊板易破損、壓潰、脫落或者竄位，本次設(shè)計(jì)中采用增強(qiáng)膠墊，與道床剛度接近一致，提高抗沖擊力，延長使用壽命，提高行車的安全性。

4)支距扣板設(shè)計(jì)。支距扣板采用分開承力式支距扣板(我公司專利)，將支距扣板分為擋塊和扣板兩個零件，分別承受來自鋼軌的橫向力和豎向力，避免了受力集中疊加，防止了支距扣板斷裂的現(xiàn)象，并且分開承力式支距扣板由鑄件改為機(jī)加工形式，加工簡單，安全可靠，可以防止扣板在高速或低速重載情況下斷裂，提高行車的安全性，而且螺栓可由上向下自由更換和安裝。

5)尖軌防跳設(shè)計(jì)。在尖軌第一連桿處設(shè)置防跳鐵，防止尖軌跳動，避免車輛在逆向進(jìn)岔時撞傷尖軌；同時在防跳鐵一端設(shè)計(jì)一個矩形槽，可防止接頭鐵處螺栓轉(zhuǎn)動。

6)轍跟穩(wěn)定性優(yōu)化。取消外軌撐，減少了轍跟墊板上外軌撐擋條的現(xiàn)場配焊工作量及后期維護(hù)工作量。將連接方式由剛性扣壓改為彈條彈性扣壓，保證了道岔區(qū)道岔墊板扣壓的彈性一致性，但是彈條與轍跟橫向螺栓相抗，最終設(shè)計(jì)出了“彈性轍跟扣件”，如圖2所示。

7)岔枕優(yōu)化設(shè)計(jì)。金川集團(tuán)公司線路上大多為有擋肩的混凝土岔枕，本次設(shè)計(jì)采用性能更加優(yōu)越的預(yù)應(yīng)力無擋肩混凝土岔枕。

8)岔枕螺栓優(yōu)化。為提高金川集團(tuán)公司現(xiàn)場道岔軌下結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定性和螺栓、套管的連接強(qiáng)度，減小岔枕螺栓橫向剪切力，特采用Ⅲ型岔枕螺栓與鐵墊板相聯(lián)，增加尼龍緩沖套，重型彈簧墊圈斷面增大，而且安裝方便，便于更換。

9)連桿的優(yōu)化。由于在道岔鋪設(shè)時，道岔的框架尺寸很難調(diào)整，所以本次設(shè)計(jì)將原連桿優(yōu)化為可調(diào)連桿，通過轉(zhuǎn)動雙向螺紋套管可實(shí)現(xiàn)道岔連桿長度的調(diào)整，解決了道岔尖軌豎貼點(diǎn)不密貼的問題，便于現(xiàn)場調(diào)整。

10)減少天窗時間的軌件分段設(shè)計(jì)。由于原設(shè)計(jì)中導(dǎo)曲線部分長大軌件影響現(xiàn)場天窗時間和工期,本次優(yōu)化設(shè)計(jì)中對部分長大軌件進(jìn)行截短處理，以滿足預(yù)鋪移位鋪設(shè)方案，可減少現(xiàn)場天窗時間。

6 結(jié)語

本次金川公司設(shè)計(jì)的“改進(jìn)型50 kg/m鋼軌9號5.78 m間距耐久性少維護(hù)交叉渡線(圖號：CZ2339，Ⅴ型)”，線型采用以往成熟經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取了十大改進(jìn)設(shè)計(jì)措施，從多方面考慮解決目前金川公司出現(xiàn)的以上所列出的諸多問題，來提高道岔的使用壽命，減少道岔的維護(hù)次數(shù)和維護(hù)成本，從而提高了道岔的性價比，初步預(yù)計(jì)用戶可以省去相當(dāng)一部分養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，而且可以增加道岔的使用壽命。

Study and development of durable low-maintenance turnout

Zhao Longkang

(BaojiChinaRailwayTianyuanIndustryDevelopmentCo.,Ltd,Baoji721001,China)

Starting from aspects of turnout board rubber backing plate damage, nut tottering and switch rail peeling, the paper analyzes various quality problems causes of durable low-maintenance turnout, introduces turnout design principles and major parameters, and describes durable low-maintenance turnout improving measures, with a view to improve the integral turnout quality.

turnout, railway, switch rail, nut

1009-6825(2016)20-0142-02

2016-05-03

趙隴康(1985- )，男，助理工程師

U213.6

A