三開(kāi)道岔在地鐵應(yīng)用中的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

孫東旭

(中鐵物總軌道裝備貿(mào)易有限公司，北京 100036)

1 概述

三開(kāi)道岔又稱(chēng)復(fù)式異側(cè)對(duì)稱(chēng)道岔，是復(fù)式道岔中較常用的一種形式，相當(dāng)于兩組異側(cè)順接的單開(kāi)道岔，但其長(zhǎng)度卻遠(yuǎn)比兩組單開(kāi)道岔的長(zhǎng)度之和短。因此，常用于鐵路輪渡橋頭引線、駝峰編組場(chǎng)以及地形狹窄等有特殊需要的地段[1]。

三開(kāi)道岔由一組轉(zhuǎn)轍器、一組中間轍叉、兩組后端轍叉、護(hù)軌及連接鋼軌組成(如圖1所示)。隨著國(guó)內(nèi)地鐵建設(shè)的發(fā)展，三開(kāi)道岔逐漸得到了推廣和應(yīng)用。上海是首次把三開(kāi)道岔應(yīng)用到地鐵領(lǐng)域的城市，天津、哈爾濱地鐵工程建設(shè)中也采用了三開(kāi)道岔。地鐵一般建設(shè)于城市建筑密集、交通擁擠區(qū)域，采用三開(kāi)道岔具有縮短道岔長(zhǎng)度，減小車(chē)站的開(kāi)挖規(guī)模，縮短車(chē)站長(zhǎng)度，減少工程投資，降低車(chē)站施工難度等優(yōu)點(diǎn)[2-4]。采用60 kg/m鋼軌9號(hào)三開(kāi)道岔，可縮短車(chē)站長(zhǎng)度約60 m(如圖2所示)，每個(gè)工程可節(jié)省投資約1 500萬(wàn)元[5]，尚不包括減少拆遷、管線改移，城市道路路面破除、恢復(fù)及疏解等間接費(fèi)用。

圖1 三開(kāi)道岔結(jié)構(gòu)組成

圖2 三開(kāi)道岔與單開(kāi)道岔比較

三開(kāi)道岔在地鐵特殊地段的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，推動(dòng)了地鐵道岔技術(shù)的發(fā)展，但工程應(yīng)用中尚存在一些問(wèn)題及不足，需要加以改進(jìn)和優(yōu)化。以天津地鐵6號(hào)線三開(kāi)道岔的應(yīng)用為例，介紹三開(kāi)道岔建設(shè)及運(yùn)營(yíng)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施。

2 三開(kāi)道岔結(jié)構(gòu)特征

天津地鐵6號(hào)線采用60 kg/m鋼軌9號(hào)對(duì)稱(chēng)三開(kāi)道岔[6]，主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

(1)轉(zhuǎn)轍器由直向尖軌、側(cè)向尖軌、基本軌(各2根)組成(如圖3所示)，采用直向尖軌在前、側(cè)向尖軌在后的平面形式，其中直向尖軌與另一側(cè)的側(cè)向尖軌由拉桿連接而成；尖軌采用60AT1鋼軌制造，跟端為活接頭式。

圖3 三開(kāi)道岔轉(zhuǎn)轍器組成

(2)轍叉部分包括1組中間轍叉和2組后端轍叉，中間轍叉為雙邊曲線轍叉，后端轍叉為直線轍叉。

(3)采用H形護(hù)軌，中間轍叉的護(hù)軌工作邊為曲線，兩后端轍叉的護(hù)軌為直線，均采用50 kg/m鋼軌制造。

(4)采用Ⅱ型彈條分開(kāi)式扣件系統(tǒng)，鋼軌及轍叉下設(shè)置10 mm厚彈性墊板，鐵墊板下設(shè)置12 mm厚彈性墊板；道岔軌下基礎(chǔ)采用短枕式整體道床。

3 三開(kāi)道岔在地鐵應(yīng)用中的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

三開(kāi)道岔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)轍器部分加工和組裝的精度要求較高，工程應(yīng)用中，轉(zhuǎn)轍器部分發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題也較多。

(1)尖軌和基本軌加工、組裝精度較低，不能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)合調(diào)試要求。

與單開(kāi)道岔相比，三開(kāi)道岔除了要求曲基本軌與直向尖軌密貼外，還要求直向尖軌與側(cè)向尖軌密貼[7]，且均為曲線密貼(如圖3所示)，密貼間隙對(duì)鋼軌加工、組裝精度要求較高。架軌施工時(shí)一般只關(guān)注軌距、水平、間隔等尺寸要求，密貼間隙要求容易被忽略。鐵路線路修理規(guī)則[8]規(guī)定，尖軌牽引點(diǎn)后的密貼間隙應(yīng)小于1 mm，而現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，三開(kāi)道岔尖軌密貼間隙最大值可達(dá)3 mm。此問(wèn)題一般采取彎軌或更換尖軌的辦法解決，因天窗點(diǎn)短，且需要拆裝尖軌，導(dǎo)致整改困難。

為解決尖軌和基本軌組裝精度低、現(xiàn)場(chǎng)密貼間隙調(diào)試?yán)щy等問(wèn)題，借鑒了客專(zhuān)道岔的做法：在廠內(nèi)把尖軌和基本軌組裝好，待密貼、支距、降低值等合格后一起發(fā)運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，不拆解直接架軌澆筑[10]，減少了單根尖軌在運(yùn)輸，裝卸和安裝過(guò)程中硬彎、變形、擦傷等傷損。

針對(duì)三開(kāi)道岔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，參照國(guó)鐵維修規(guī)范，《天津地鐵60 kg/m鋼軌9號(hào)對(duì)稱(chēng)三開(kāi)道岔制造、鋪設(shè)和養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)文件》[9](以下簡(jiǎn)稱(chēng)技術(shù)文件)中規(guī)定竣工驗(yàn)收時(shí)尖軌牽引點(diǎn)后的密貼間隙應(yīng)小于2 mm，以滿(mǎn)足工電聯(lián)調(diào)需要。

(2)短枕塊不平、歪斜，現(xiàn)場(chǎng)軌距、高低超限且調(diào)整困難。

三開(kāi)道岔軌下基礎(chǔ)為短枕塊，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題有：滑床臺(tái)前后高低不平，尖軌轉(zhuǎn)換不順暢，同一塊滑床板外傾、歪斜；軌距偏差較大；滑床板側(cè)面與基本軌間隙較大(如圖4所示，正常情況下該間隙小于1 mm)。

圖4 滑床臺(tái)側(cè)面與基本軌軌底間隙

圖5 尖軌動(dòng)程測(cè)量位置

采用鋼桁架長(zhǎng)岔枕可從根本上解決短枕塊不平、歪斜等問(wèn)題。鋼桁架長(zhǎng)岔枕預(yù)埋塑料套管定位精度為-1.0～+1.5 mm，能有效控制轉(zhuǎn)轍器部分的軌距、水平、高低、滑床臺(tái)歪斜和不平等尺寸偏差，方便現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)及調(diào)整。在同一根長(zhǎng)岔枕上支撐多根鋼軌，鋼軌之間的空間有限，鐵墊板擺放困難，而三開(kāi)道岔短軌枕為錯(cuò)開(kāi)布置，避免了鐵墊板的干擾。因此，只有轉(zhuǎn)轍器部分有條件采用長(zhǎng)岔枕，其余部分仍采用短軌枕。中間及后端轍叉因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便，采用短枕塊不影響現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)精度。

(3)工電聯(lián)調(diào)聯(lián)試效率低，專(zhuān)業(yè)配合度不高。

三開(kāi)道岔聯(lián)調(diào)聯(lián)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題有：各專(zhuān)業(yè)間分開(kāi)調(diào)試，缺乏組織協(xié)調(diào)和專(zhuān)業(yè)配合，調(diào)試效率低下，軌道專(zhuān)業(yè)粗調(diào)后交付信號(hào)專(zhuān)業(yè)安裝轉(zhuǎn)轍機(jī)，致使角鋼孔位固定，無(wú)法開(kāi)展后續(xù)道岔的精調(diào)工作；對(duì)尖軌動(dòng)程、信號(hào)轉(zhuǎn)轍機(jī)2 mm鎖閉及4 mm不鎖閉測(cè)量位置認(rèn)識(shí)模糊，易出現(xiàn)尖軌動(dòng)程偏差大、信號(hào)轉(zhuǎn)轍機(jī)4 mm不鎖閉等問(wèn)題。

針對(duì)以上問(wèn)題，技術(shù)文件中明確指出：三開(kāi)道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝前，軌道和信號(hào)施工單位應(yīng)聯(lián)合檢查轉(zhuǎn)轍器框架尺寸及尖軌密貼情況，確認(rèn)合格后方可進(jìn)行轉(zhuǎn)轍機(jī)的安裝；牽引點(diǎn)處尖軌與基本軌的密貼檢查以4 mm不鎖閉或密貼檢查器的檢測(cè)結(jié)果作為判定依據(jù)。4 mm檢查位置：直向尖軌在牽引點(diǎn)拉桿中心，側(cè)向尖軌在密貼檢查器連桿中心，尖軌動(dòng)程在側(cè)向尖軌尖端處測(cè)量(如圖5所示)。

(4)最小輪緣槽尺寸偏小。

維修規(guī)范規(guī)定尖軌最小輪緣槽大于等于63 mm，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)個(gè)別最小輪緣槽在60 mm以下。最小輪緣槽一般位于尖軌刨切起點(diǎn)附近，該值偏小時(shí)車(chē)輪會(huì)與尖軌接觸，造成尖軌磨耗與變形。三開(kāi)道岔尖軌活動(dòng)段較長(zhǎng)，尖軌中部無(wú)約束、彈性變形大，致使尖軌位移不足，是輪緣槽偏小的原因之一。尖軌動(dòng)程及其跟端支距、間隔鐵尺寸偏小、鋪設(shè)精度低等也會(huì)引起輪緣槽偏小。

解決最小輪緣槽偏小的措施有：加大尖軌的開(kāi)口值和跟端支距，最小輪緣槽會(huì)隨之增大；調(diào)整尖軌軌底與滑床臺(tái)間隙值，確保尖軌轉(zhuǎn)換順暢，無(wú)掉板、無(wú)卡阻現(xiàn)象，從而減小尖軌彈性變形。另外，也可增大最小輪緣槽寬度。

4 三開(kāi)道岔結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議

總結(jié)上海、天津等地三開(kāi)道岔使用經(jīng)驗(yàn)，給出三開(kāi)道岔結(jié)構(gòu)設(shè)方面的優(yōu)化建議，以方便三開(kāi)道岔制造、鋪設(shè)和養(yǎng)護(hù)維修。

(1)尖軌采用直線密貼線形[11]

三開(kāi)道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中側(cè)向尖軌與直向尖軌、直向尖軌與曲基本軌采用曲線密貼線形，如圖6(a)所示。尖軌密貼由直線密貼段和曲線密貼段組成，對(duì)尖軌加工和組裝精度要求較高，不利于鋪設(shè)、調(diào)試和養(yǎng)護(hù)維修，建議尖軌采用直線密貼線形，如圖6(b)。尖軌密貼為一直線段，加工和組裝簡(jiǎn)單，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和養(yǎng)護(hù)維修，缺點(diǎn)是尖軌沖擊角[12]較大。三開(kāi)道岔只適用于存車(chē)線，使用頻率較低且通過(guò)速度要求不高，輪軌沖擊力增大對(duì)尖軌磨耗及使用壽命影響不大。

圖6 尖軌直線密貼曲線密貼線形比較

(2)縮短尖軌活動(dòng)段長(zhǎng)度

尖軌活動(dòng)段越長(zhǎng)、彈性變形越大，其不足位移量也會(huì)隨之增大，容易導(dǎo)致尖軌最小輪緣槽減小、軌距偏差較大等問(wèn)題，三開(kāi)道岔直向尖軌，側(cè)向尖軌活動(dòng)段長(zhǎng)度分別為7 254 mm、6 607 mm，比單開(kāi)道岔活接頭尖軌分別長(zhǎng)413 mm、1 060 mm。三開(kāi)道岔尖軌前端強(qiáng)度削弱較大，更不利于最小輪緣槽、軌距等尺寸的保持。建議縮短尖軌活動(dòng)段長(zhǎng)度，以減少?gòu)椥宰冃魏臀灰撇蛔?。可以通過(guò)前移尖軌跟端接頭位置、增大尖軌半切斷面的方式來(lái)縮短尖軌活動(dòng)段長(zhǎng)度。

5 結(jié)束語(yǔ)

(1)三開(kāi)道岔轉(zhuǎn)轍器部分組裝和鋪設(shè)精度要求較高，建議采用廠內(nèi)組裝，以提高現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)精度，降低調(diào)試難度。

(2)建議轉(zhuǎn)轍器部分軌下基礎(chǔ)采用鋼桁架長(zhǎng)岔枕，以提高轉(zhuǎn)轍器整體鋪設(shè)精度。

(3)尖軌最小輪緣槽可以通過(guò)調(diào)整尖軌動(dòng)程和間隔鐵偏差、尖軌軌底與滑床臺(tái)間隙值來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(4)尖軌采用直線密貼線形，以方便尖軌制造、組裝、調(diào)試和養(yǎng)護(hù)維修；建議縮短尖軌活動(dòng)段長(zhǎng)度，以減少尖軌位移不足對(duì)最小輪緣槽和軌距的影響。

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