高原鐵路固定型組合轍叉的研制

孫立彬 王世雄 杜 平

(1.中鐵寶橋集團有限公司，陜西 寶雞 721006；2.中國鐵路青藏集團有限公司，青海 西寧 810006)

0 引言

高原鐵路具有自然條件惡劣、工程地址條件復雜、平均年氣溫低且日溫差大、常年凍土區(qū)分布廣泛等特點，其建設及養(yǎng)護維修條件極差。作為世界上海拔最高的高原鐵路，青藏鐵路所處的高原氣候環(huán)境，對道岔扣件系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部件用于跨區(qū)間無縫線路技術(shù)的適應性提出了嚴峻挑戰(zhàn)。此外，青藏鐵路途經(jīng)多處環(huán)境惡劣地帶甚至無人區(qū)，尤其是嚴寒缺氧所造成的人機工作效率下降，這對特殊環(huán)境下軌道結(jié)構(gòu)少維修及長期服役性能提出了更高的要求。轍叉作為道岔中關(guān)鍵部件，直接影響整組道岔的使用壽命。本文以青藏鐵路鋪設最為廣泛的60 kg/m鋼軌12號單開道岔(圖號：專線4249)為例，主要介紹固定型高錳鋼組合轍叉的結(jié)構(gòu)特點和制造過程，為青藏鐵路、川藏鐵路等高原鐵路道岔產(chǎn)品提升提供技術(shù)參考。

1 轍叉設計原則及主要參數(shù)

1.1 設計原則

1)延長轍叉使用壽命、減少養(yǎng)護維修工作量，滿足高原鐵路運營條件。

2)與既有轍叉具有互換性，通過速度等指標與既有轍叉一致。

3)滿足高原鐵路無縫化適應性要求。

1.2 主要參數(shù)

1)幾何尺寸見表1。

表1 轍叉主要參數(shù) mm

2)通過速度(23 t軸重)。

直向通過速度：≤160 km/h；側(cè)向通過速度：≤50 km/h。

2 固定型組合轍叉的主要結(jié)構(gòu)特點

固定型高錳鋼組合轍叉由不對稱式高錳鋼整鑄叉心及長、短叉跟軌、翼軌、間隔鐵等通過高強螺栓連接副拼裝而成，見圖1。

1)采用高錳鋼叉心組合式結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了轍叉最大沖擊部位錳鋼化。

2)叉心尾部與叉跟軌貼合為相錯聯(lián)接結(jié)構(gòu)，避免了溫度力集中至同一橫向位置，改善了該部位受力狀態(tài)，見圖2。

3)叉心處間隔鐵與叉心為高錳鋼整鑄一體式，組裝后間隔鐵下部支撐在翼軌軌肢上表面，上部支撐于軌頭下顎，可保持豎向荷載的傳遞路徑一致性，減少心軌與翼軌的垂直錯位，增強結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，防止心軌、翼軌隨列車運行振動，引起心軌、翼軌高差變化。

4)翼軌、叉跟軌采用與線路相同材質(zhì)的60 kg/m在線熱處理鋼軌制造，可適用于無縫線路的焊接要求。

5)轍叉間隔鐵采用M30高強度螺栓副連接，保證了叉跟軌與心軌的連接強度，實現(xiàn)了溫度力的傳遞。

6)防松裝置。在螺母處增加防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，防止螺栓松動，減少養(yǎng)護維修工作量,見圖3。

7)轍叉跟部間隔鐵與鋼軌軌腰之間均采用膠接，提高轍叉整體強度，進一步增強轍叉滿足無縫化線路，抵御溫度力的能力。

8)本次設計對高錳鋼組合轍叉的心軌、翼軌相對位置關(guān)系進行了優(yōu)化(見圖4)，提高了過岔平順性，改善了列車通過轍叉時的運行條件，減輕了車輪對心軌的沖擊與磨耗。

3 主要零部件的制造過程

轍叉制造過程中，立足公司已有組合轍叉成熟的制造經(jīng)驗基礎上，結(jié)合本轍叉結(jié)構(gòu)特點及生產(chǎn)能力對工藝進行了優(yōu)化，嚴格執(zhí)行圖紙、標準及工藝文件要求，高質(zhì)量、高精度地完成了制造任務。

1)不對稱式高錳鋼叉心鑄造工藝流程。編制鑄造工藝文件→設計制作模板→模樣制作→模型檢驗→冶煉/造型→合箱澆筑→落砂→熱處理→溶解→調(diào)直→毛坯修整→毛坯檢驗→機加工。

2)不對稱式高錳鋼叉心的加工工藝流程。一次調(diào)直劃線→銑軌底→銑端頭→二次調(diào)直劃線→粗銑軌頂平面→銑工作邊→銑翼軌輪廓及上下斜面→鉆孔→銑降低值→銑底面臺階→精銑軌頂面→銑工作邊圓弧→銑過渡段→成品打磨→檢驗→組裝。

3)叉跟軌。叉跟軌采用在線熱處理鋼軌加工，其工藝流程如下：

下料→鉆孔→頂彎→銑削→打磨棱角→扭轉(zhuǎn)→精調(diào)→檢驗→人字尖組裝。

4)翼軌。翼軌采用在線熱處理鋼軌加工，其工藝流程如下：

下料→鉆孔→頂彎→銑削→打磨棱角→扭轉(zhuǎn)→精調(diào)→檢驗→轍叉組裝。

5)高錳鋼組合轍叉的組裝。高錳鋼叉心、長心軌、短心軌、翼軌經(jīng)檢驗合格后方可進行轍叉組裝。轍叉組裝時，檢查轍叉開口、輪緣槽寬度、深度、趾長、跟長、工作邊直線度、轍叉平面度等項點，主要采用專用檢測樣板、量具等，通過配裝等方式保證組裝精度。轍叉組裝的關(guān)鍵是叉心和鋼軌間配合面的組裝、心翼軌高差控制、轍叉工作邊直線度的控制等。

4 上道使用效果

高原氣候環(huán)境下60 kg/m鋼軌12號單開道岔固定型高錳鋼組合轍叉于2018年5月在青藏鐵路格爾木工務段玉珠峰站上道鋪設，目前使用狀態(tài)良好。該組合轍叉減少了道岔養(yǎng)護維修工作量，滿足青藏鐵路道岔無縫化適應性要求。

5 結(jié)語

固定型高錳鋼組合轍叉研制過程中，汲取了高速鐵路、重載鐵路等先進道岔設計理念，運用了新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料，制定了科學合理的工藝流程，開發(fā)出滿足青藏鐵路特有高原氣候的新型轍叉, 取得了一定的創(chuàng)新性成果，為今后高原鐵路固定型轍叉的設計、制造、鋪設積累了更多的經(jīng)驗。