出口泰國BS80A鋼軌8號復(fù)式交分道岔的設(shè)計

馮 毅

(中鐵寶橋集團有限公司，陜西 寶雞 721006)

1 概述

出口泰國BS80A鋼軌8號復(fù)式交分道岔是為泰國曼谷既有車場線舊線改造開發(fā)的新產(chǎn)品，軌距為1 000 mm，道岔及既有線鋼軌為BS80A英標(biāo)軌型，道岔軌下基礎(chǔ)采用木岔枕。

2 道岔設(shè)計原則

根據(jù)泰鐵(SRT)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、道岔平面與結(jié)構(gòu)設(shè)計、站場布置情況及甲方相關(guān)要求，道岔設(shè)計原則如下：

1)道岔設(shè)計載荷為20 t軸重，道岔未被平衡離心加速度不大于0.6 m/s2；動能損失不大于0.65 km2/h2；未被平衡離心加速度增量不大于0.5 m/s3。

2)道岔導(dǎo)曲線半徑為155.5 m，用于有縫線路。道岔前后設(shè)置順坡墊板，與普通線路的1∶20軌底坡連接過渡。

3)道岔用于電氣化鐵路，岔內(nèi)設(shè)軌道電路。銳角轍叉、鈍角轍叉均采用鋼軌拼裝式結(jié)構(gòu)。

4)泰國機車車輛全軸距為15.9 m，機車固定軸距為1.85 m，轉(zhuǎn)向架為三軸排列，需結(jié)合轉(zhuǎn)向架輪對尺寸開展道岔相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計。

3 道岔平面設(shè)計

3.1 最大軌距核算

考慮到道岔曲線半徑較小,為保證軌距加寬后的行車安全性,需進行最大軌距的核算，即檢算車輪在軌道行駛最不利情況下也不致掉道的軌距，確保輪對一側(cè)最薄輪緣緊貼鋼軌時，另一側(cè)車輪踏面不致落入鋼軌頭部側(cè)面圓弧以內(nèi),機車輪對參數(shù)如表1所示。

表1 機車輪對參數(shù)

最大軌距=26(最薄輪緣厚度)+926(最小輪背距)+93.25(距離輪對內(nèi)側(cè)的有效踏面寬度)-11.11(BS80A軌頭圓弧)-2(軌距彈性擴張)=1 032.14 mm。

3.2 道岔曲股軌距加寬計算

按機車車輛以正常強制內(nèi)接條件通過時的軌距Si:

Si=Tmax+2dmax+2+δmin/2+Zi。

其中，Zi為楔形內(nèi)接時的各部軌距加寬值；2為軌距允許負(fù)公差；δmin為最小輪軌游間,為998-928-2×30=10 mm。

1)導(dǎo)曲線中部軌距加寬值計算[1]：

由于機車為三軸轉(zhuǎn)向架，fN=0，由此得ZR=fw-fn=2.74 mm。

得：導(dǎo)曲線中部軌距SR=Tmax+2dmax+2+δmin/2+ZR=

928+2×30+2+5+2.74=997.74 mm。

2)尖軌尖端處軌距加寬Z0(A0=4 246.3 mm,為曲線尖軌理論起點至尖軌實際尖端之距；f1=54.7 mm，為道岔導(dǎo)曲線割距)：

得：尖軌尖端處軌距:

S0=Tmax+2dmax+2+δmin/2+Z0=
928+2×30+2+5+32.2=1 027.2 mm。

因此取尖端軌距為1 028 mm，小于最大軌距1 032.14 mm。

3)導(dǎo)曲線終點處軌距加寬ZA。

得：導(dǎo)曲線終點處軌距S0=Tmax+2dmax+2+δmin/2+ZA=928+2×30+2+5+5.5=1 000.5 mm。

綜上所述，根據(jù)機車通過條件，該復(fù)式交分道岔的直股軌距為1 000 mm，尖端處軌距為1 028 mm，曲線尖軌跟端處軌距過渡至1 020 mm，直線尖軌跟端處軌距為1 005 mm，曲股其余部位軌距為1 020 mm。

3.3 尖軌平面線型

為最大限度增大導(dǎo)曲線半徑、提高車輛輪對的通過能力，道岔尖軌設(shè)計為半割線型，曲線尖軌33.4 mm斷面之前工作邊為直線段。

4 道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 新型AT爬坡式尖軌的應(yīng)用

8號復(fù)式交分道岔由于號數(shù)小、結(jié)構(gòu)緊湊，尖軌長度受限，尖軌跟端結(jié)構(gòu)必須采用活接頭形式。該道岔在設(shè)計過程，創(chuàng)造性地采用50AT鋼軌代替?zhèn)鹘y(tǒng)的補強式爬坡尖軌，具體如下：

如圖1所示，50AT鋼軌高度為128 mm，BS80A鋼軌高度為133.35 mm，兩軌型理論高差為5.35 mm，為設(shè)置尖軌下6 mm滑床臺板，尖軌軌頂通長加工0.65 mm。

尖軌跟端在420 mm范圍內(nèi)軌腰由50AT軌加工過渡為BS80A斷面輪廓(見圖2)，為保證尖軌跟端軌肢必要的強度，軌腰加工范圍內(nèi)，軌肢上表面抬高6 mm(見圖3)，尖軌轍跟夾板設(shè)置異型夾板。

尖軌跟端間隔鐵設(shè)置為異型裝配輪廓，以滿足跟端活接頭連接。組裝后尖軌頂面與基本軌頂面等高，如圖4所示。

新型AT爬坡式尖軌結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的補強爬坡式尖軌相比，有如下優(yōu)點：

1)尖軌與基本軌等高，消除了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用補強式尖軌后，尖軌整體抬高6 mm形成的軌頂面豎向不平順，提高了列車過岔的平順性與穩(wěn)定性；2)大幅簡化了尖軌整體加工工藝，解決了補強式尖軌軌頂淬火后尖軌與補強板變形量無法控制、補強板加工過程中與尖軌配鉆難度大的問題；3)尖軌整體強度顯著增強，提高尖軌使用壽命。

4.2 轍叉結(jié)構(gòu)

1)根據(jù)泰鐵(SRT)站場改造要求，銳角轍叉與鈍角轍叉均采用鋼軌拼裝式結(jié)構(gòu)，同時綜合考慮道岔容許速度與實際運營環(huán)境，鈍角轍叉心軌取消短心軌以簡化結(jié)構(gòu)。

2)長心軌與輪背接觸的非工作邊側(cè)軌頭斜度設(shè)計為1∶10，與輪緣接觸的工作邊側(cè)斜度設(shè)計為1∶5[1]，心軌尖端處的非工作邊側(cè)設(shè)置1∶4斜度的補充刨切。

3)機車輪對安全通過鈍角轍叉有害空間的安全性分析。

為確保輪對能自行防護，安全通過鈍角轍叉有害空間，則必須滿足以下條件：

L≤a1+a2+K。

其中，L為有害空間長度；a1+a2+K為自護長度。

經(jīng)核算， 8號道岔結(jié)構(gòu)的有害空間長度為392.4 mm(心軌取實際尖端為10 mm斷面)，鈍角轍叉護軌頂面高出基本軌頂面20 mm后的自護長度小于有害空間的長度，滿足機車通過的安全性要求。

4.3 主要軌件結(jié)構(gòu)設(shè)計

1)尖軌降低值：根據(jù)泰鐵(SRT)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，車輪輪緣深度為27，參照中國內(nèi)設(shè)計經(jīng)驗(國內(nèi)機車輪緣深度為28)，取尖軌尖端降低值為22，5 mm斷面為14，20 mm斷面為3，50 mm斷面為0；

2)銳角轍叉的長心軌前端設(shè)置水平防跳臺，降低值10 mm斷面為13，20 mm斷面為3，40 mm斷面為0；短心軌尖端降低值為22，100 mm范圍內(nèi)軌頂降低值過渡至0；

3)翼軌做上下彎折，自咽喉處開始抬高4 mm，以適應(yīng)輪對通過有害空間形成的豎向不平順，翼軌側(cè)面刨切7 mm。

4.4 扣件系統(tǒng)

道岔扣件系統(tǒng)采用Pandrol E2091TAV型分開式可調(diào)彈性扣件，鋼軌下設(shè)置5 mm橡膠墊板，鐵墊板下設(shè)置10 mm橡膠墊板。

5 主要創(chuàng)新點

1)采用新型AT軌爬坡式尖軌取代傳統(tǒng)BS80A補強式尖軌，簡化制造工藝的同時，大幅提升了道岔薄弱零件的強度及使用壽命，該項技術(shù)為國內(nèi)首創(chuàng)。

2)尖軌跟端采用異型活接頭，配合跟端不壓型的AT鋼軌作爬坡式尖軌，構(gòu)成新型“AT軌爬坡式尖軌跟端活接頭結(jié)構(gòu)”。

6 結(jié)語

AT鋼軌爬坡式尖軌在出口泰國BS80A鋼軌8號復(fù)式交分道岔中的成功應(yīng)用，填補了我國道岔補強式尖軌技術(shù)改進的一項空白。該道岔于2018年5月23日完成泰鐵(SRT)首組試鋪驗收，目前5組8號復(fù)式交分道岔已在泰國曼谷車場線運營1年以上，道岔性能穩(wěn)定，狀態(tài)良好，滿足了用戶的站場改造需求。