新型道岔防脫護(hù)軌的應(yīng)用分析

張強(qiáng)

摘 要：首次在道岔尖軌前安裝新型防脫護(hù)軌來(lái)降低列車(chē)的脫軌風(fēng)險(xiǎn)，本文詳細(xì)介紹了該防脫護(hù)軌在該線的應(yīng)用情況，對(duì)輪背與護(hù)軌作用后產(chǎn)生的磨痕進(jìn)行分析，初步評(píng)價(jià)護(hù)軌的使用效果。

關(guān)鍵字：新型防脫護(hù)軌；構(gòu)造；使用效果

某車(chē)廠受地形條件的影響，設(shè)計(jì)采用較多5號(hào)道岔及65米半徑曲線，線路條件復(fù)雜。而該線增購(gòu)車(chē)國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較進(jìn)口轉(zhuǎn)向架發(fā)生了較大變化（無(wú)搖枕、軸箱外置結(jié)構(gòu)），其轉(zhuǎn)向架回轉(zhuǎn)阻力系數(shù)明顯大于進(jìn)口轉(zhuǎn)向架，導(dǎo)致在同等條件下國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)向架脫軌風(fēng)險(xiǎn)明顯高于進(jìn)口轉(zhuǎn)向架，該線增購(gòu)車(chē)順向出岔時(shí)，可能出現(xiàn)第1輪對(duì)外側(cè)車(chē)輪爬上軌面，進(jìn)而脫軌?；谏鲜霈F(xiàn)狀，根據(jù)列車(chē)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)及技術(shù)部門(mén)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的情況，為了增強(qiáng)列車(chē)運(yùn)行的安全性，防止列車(chē)脫軌，工務(wù)分部在車(chē)廠線5號(hào)單開(kāi)道岔直線尖軌前安裝了新型防脫護(hù)軌。

一、新型防脫護(hù)軌結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及布置方式

（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

護(hù)軌采用UIC33槽型鋼軌加工制造，強(qiáng)度大，安全系數(shù)高，耐磨損，使用壽命廠?？郯迮c支架采用斜面壓緊的方式，使扣板與鋼軌密貼，消除了鋼軌及零部件制造公差而產(chǎn)生的縫隙。

當(dāng)發(fā)生脫軌危險(xiǎn)時(shí)，車(chē)輪背部與護(hù)軌發(fā)生激烈的摩擦、碰撞，此時(shí)產(chǎn)生很大的橫向力，護(hù)軌及支架組成的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)共同承受橫向力的沖擊，如在砕石道床以外的道床類型上安裝時(shí)，還可以通過(guò)支架底部黏貼的橡膠墊層與道床接觸產(chǎn)生的摩擦力共同來(lái)抵抗橫向力，詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

（二）布置方式

新型防脫護(hù)軌總長(zhǎng)3600mm，按照護(hù)軌布置圖要求，新型防脫護(hù)軌分左開(kāi)右開(kāi)，安裝在道岔直線尖軌一側(cè)，通過(guò)6個(gè)護(hù)軌支架與鋼軌固定，若道岔前順坡終點(diǎn)接頭為絕緣接頭，則該處支架可不進(jìn)行安裝。新型防脫護(hù)軌與現(xiàn)有的道岔護(hù)軌的各部分開(kāi)口尺寸也有很大不同，靠近尖軌一端距離尖軌尖端70mm，特殊情況下可適當(dāng)加大?？拷廛壱欢碎_(kāi)口尺寸為140mm，另一端開(kāi)口尺寸為136mm，護(hù)軌平直段長(zhǎng)1100mm，輪緣槽寬度為65±3mm，詳細(xì)布置圖見(jiàn)圖2。

二、確定護(hù)軌安裝位置

該車(chē)廠進(jìn)行了多次的列車(chē)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)得出車(chē)輪鏇修前后列車(chē)通過(guò)5號(hào)單開(kāi)道岔時(shí)的脫軌系數(shù)，根據(jù)脫軌系數(shù)的大小，結(jié)合實(shí)際走行路徑與近年兩次脫軌股道的相似程度，安裝了新型防脫護(hù)軌，降低列車(chē)的脫軌風(fēng)險(xiǎn)。

三、護(hù)軌磨痕分析

新型護(hù)軌安裝后，為驗(yàn)證護(hù)軌是否對(duì)輪對(duì)的橫向位移有限制作用，起到降低列車(chē)輪對(duì)爬軌的風(fēng)險(xiǎn)的作用，我們對(duì)安裝在L34、L55道岔上的新型防脫護(hù)軌進(jìn)行了使用情況觀察。

（一） 觀察方式

我們?cè)贚34、L55道岔新型防脫護(hù)軌作用邊上噴涂白漆，觀察列車(chē)通過(guò)后護(hù)軌上的白漆是否被輪背磨蹭，以此判斷輪對(duì)與護(hù)軌是否產(chǎn)生作用關(guān)系，并記錄通過(guò)的列車(chē)編號(hào)，走行路徑，磨蹭點(diǎn)護(hù)軌作用邊與鋼軌作用邊的距離。

（二） 觀察結(jié)果

我們對(duì)護(hù)軌的使用情況進(jìn)行了7天的觀察，分別有99列及32列車(chē)經(jīng)過(guò)L55、L34道岔，統(tǒng)計(jì)并分析觀察記錄的信息，得出了以下共同規(guī)律：

（1）60%曲向通過(guò)道岔的列車(chē)輪對(duì)經(jīng)過(guò)護(hù)軌后，護(hù)軌上有被輪背磨蹭的痕跡（見(jiàn)圖5）；

（2）直向通過(guò)道岔的列車(chē)輪對(duì)與護(hù)軌基本不會(huì)產(chǎn)生磨蹭的現(xiàn)象；

（3）護(hù)軌上磨痕的起點(diǎn)輪緣槽寬度平均為69.5mm（見(jiàn)圖6）。

（三）磨痕情況分析

護(hù)軌輪緣槽的寬度是決定護(hù)軌是否能限制車(chē)輪橫向偏移，防止車(chē)輪爬軌脫軌的主要因素，通過(guò)對(duì)磨痕的情況的分析，可以判斷出防脫護(hù)軌狀態(tài)是否正常，是否起到了降低脫軌風(fēng)險(xiǎn)的作用。

經(jīng)查閱相關(guān)資料，作出輪軌及護(hù)軌關(guān)系圖可知，在最大游間時(shí)，若要車(chē)輪不與護(hù)軌發(fā)生磨蹭，需輪緣槽寬度≥1451-1351-26=74mm；在最小游間時(shí)，若要車(chē)輪絲毫不發(fā)生爬軌，則需輪緣槽寬度為≤1443-1355-34=54mm。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，取軌道及輪對(duì)一般狀態(tài)下的尺寸計(jì)算，即軌距為1445mm，輪背距離1353mm，輪緣厚度為30mm，可得在以上輪軌狀態(tài)下的輪軌游間約為1445-1353-30=62mm。目前安裝新型道岔防脫護(hù)軌時(shí)，平直段的輪緣槽寬度設(shè)置為65±3mm。

根據(jù)以上分析，可以印證現(xiàn)場(chǎng)磨痕觀察所得出的結(jié)論：

（1）當(dāng)列車(chē)直向通過(guò)道岔后經(jīng)過(guò)護(hù)軌時(shí)，運(yùn)行速度低，輪對(duì)幾乎不產(chǎn)生左右位移，且設(shè)置的輪緣槽寬度大于軌道及輪對(duì)一般狀態(tài)下的游間大小，所以直向通過(guò)護(hù)軌的列車(chē)輪對(duì)基本不與護(hù)軌發(fā)生磨蹭。

（2）當(dāng)列車(chē)曲向通過(guò)道岔后經(jīng)過(guò)護(hù)軌時(shí)，列車(chē)會(huì)產(chǎn)生一定的離心力，輪對(duì)會(huì)發(fā)生一定的橫向位移，導(dǎo)致輪背與護(hù)軌發(fā)生磨蹭。實(shí)際護(hù)軌磨痕起點(diǎn)輪緣槽寬度的平均值為69.5mm，大于軌道及輪對(duì)一般狀態(tài)下的游間大小62mm，所以大部分曲向通過(guò)道岔的列車(chē)輪對(duì)經(jīng)過(guò)護(hù)軌時(shí)會(huì)產(chǎn)生磨痕。若護(hù)軌輪緣槽寬度值設(shè)置在70mm時(shí)，無(wú)論列車(chē)直向或曲向經(jīng)過(guò)道岔時(shí)，均不會(huì)產(chǎn)生磨痕，此結(jié)論已在脫軌模擬實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證。

（3）由結(jié)論（2）進(jìn)一步可得出，當(dāng)列車(chē)曲向通過(guò)道岔經(jīng)過(guò)護(hù)軌時(shí)，一部分列車(chē)輪對(duì)最大會(huì)有約8mm的爬軌量（小于脫軌臨界條件29mm），輪緣槽設(shè)置為65mm，有效地限制了輪對(duì)進(jìn)一步爬軌的趨勢(shì)，起到了降低脫軌風(fēng)險(xiǎn)的作用。

（4）最早安裝的護(hù)軌至今已上線使用了接近一年的時(shí)間，護(hù)軌作用邊的磨耗量最大不足1mm，未發(fā)生支架變形、螺栓松脫等情況，可反映出列車(chē)經(jīng)過(guò)護(hù)軌時(shí)，即使輪背與護(hù)軌發(fā)生了磨蹭，但輪對(duì)對(duì)護(hù)軌的沖擊力不大，輪背與護(hù)軌間的磨蹭程度較輕微，列車(chē)運(yùn)行時(shí)不存在較大的脫軌風(fēng)險(xiǎn)。

四、總結(jié)

截止目前，該車(chē)廠所安裝的新型道岔防脫護(hù)軌均出現(xiàn)了不同程度的磨痕，結(jié)合上述分析，目前該線車(chē)廠安裝使用的新型道岔防脫護(hù)軌使用效果良好，在一定條件下有降低脫軌風(fēng)險(xiǎn)的作用。后續(xù)，工務(wù)分部將逐步對(duì)車(chē)廠內(nèi)所有5號(hào)道岔安裝防脫護(hù)軌，進(jìn)一步有效地保障列車(chē)運(yùn)行安全。

五、參考文獻(xiàn)：

[1] 王建文，張英州.防爬防脫護(hù)軌研究[J].中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)，2000

[2] 冉蕾，馮健，李俊璽.城市軌道交通高架橋防脫護(hù)軌設(shè)計(jì)研究[J]《鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)》，2011（1）：42-44

[3] 俞展猷，李富達(dá).車(chē)輪脫軌及其評(píng)價(jià)《鐵道學(xué)報(bào)》1999

[4] 李耀明.車(chē)輪爬軌影響因素分析《鐵道車(chē)輛》1988

[5] 劉婷林.車(chē)廠線5號(hào)單開(kāi)道岔防脫護(hù)軌方案設(shè)計(jì)《鐵道勘察》2016