60AT1做長心軌的固定型合金鋼轍叉設(shè)計

鄭 會 鋒

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721006)

1 概述

合金鋼轍叉以適應(yīng)無縫線路、使用壽命長、維護(hù)方便、運(yùn)營成本低等特點(diǎn)，成為鐵路轍叉產(chǎn)品發(fā)展的重要方向之一，普遍在鐵路軌道和城市軌道交通線路使用。隨著鐵路運(yùn)輸事業(yè)快速發(fā)展的需求及目前國內(nèi)外鐵路道岔市場的發(fā)展趨勢，60 kg/m，60AT1合金鋼鋼軌也得到了各大鋼廠的研制且已在鐵路線路使用，利用既有軌型新材料進(jìn)行合金鋼轍叉設(shè)計，以減少加工難度，縮短生產(chǎn)制造周期，降低合金鋼轍叉生產(chǎn)制造成本，為用戶提供性價比高的鐵路軌道產(chǎn)品，成為軌道裝備研制企業(yè)追求的目標(biāo)。

目前轍叉設(shè)計制造中，AT鋼軌主要作為可動心軌轍叉的長心軌和短心軌在使用，而未在固定型組合轍叉使用，目前研制出的60AT1合金鋼鋼軌其性能優(yōu)于既有的U75 V在線熱處理鋼軌，隨著鋼軌性能的提升可考慮采用60AT1作為心軌在固定型轍叉上使用。

2 60 kg/m鋼軌12號合金鋼鋼軌組合轍叉的設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

1)可直接與既有道岔的高錳鋼轍叉、合金鋼轍叉互換使用。

2)扣件采用60 kg/m鋼軌彈條Ⅱ型扣件。

3)適應(yīng)無縫線路。

4)延長轍叉使用壽命、減少養(yǎng)護(hù)維修工作量，滿足運(yùn)營要求。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

合金鋼鋼軌組合轍叉由長心軌、短心軌和翼軌等主要部件組成，通過間隔鐵和高強(qiáng)度螺栓連接而成，采用防轉(zhuǎn)鋼軌墊圈和防轉(zhuǎn)片防止螺栓松動。轍叉零部件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1)長心軌采用60AT1合金鋼鋼軌制造，跟端壓型成60 kg/m標(biāo)準(zhǔn)鋼軌斷面，便于線路鋼軌連接。理論尖端借鑒工聯(lián)岔、客專道岔長心軌尖端結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路，在轍叉理論尖端處鋼軌軌頭中心線偏移理論尖端6 mm，避免非對稱斷面鋼軌偏心。2)優(yōu)化了心軌頂面廓形和心翼軌高差，最大限度提高輪軌匹配性。3)長心軌與短心軌采用1∶8斜度配合，并采取藏尖式結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免撞尖及保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。4)短心軌采用60 kg/m在線熱處理鋼軌制造，避免跟端壓型。5)翼軌采用60 kg/m合金鋼鋼軌制造，實(shí)現(xiàn)翼軌易磨損部位合金化，提高翼軌性能和耐磨性。左右側(cè)翼軌對稱設(shè)計，翼軌跟端開口位置，滿足交叉渡線護(hù)軌設(shè)置。6)采用高強(qiáng)度螺栓將短心軌與長心軌連接在一起，連接螺栓的數(shù)量及緊固扭矩能保持部件處于穩(wěn)定狀態(tài)，在溫度力作用下，確保轍叉在無縫線路使用時的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。7)60AT1長心軌理論尖端處設(shè)置橫向高強(qiáng)度螺栓連接，兩側(cè)均設(shè)置三孔間隔鐵提高轍叉心軌整體剛度，使車輪沖擊心軌時保持轍叉結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，避免產(chǎn)生螺栓松動、剪斷等病害。8)螺栓采用鋼軌墊圈防轉(zhuǎn)片結(jié)構(gòu)防止螺栓松動，且便于現(xiàn)場拆卸維護(hù)。

3 檢算分析

3.1 轍叉平順性分析

3.2 轍叉強(qiáng)度檢算

通過有限元計算模型，對轍叉輪軌接觸、長心軌、間隔鐵、螺栓等零部件檢算分析，轍叉和各零部件結(jié)構(gòu)滿足線路使用要求。

3.3 長心軌前端穩(wěn)定性分析

長心軌理論尖端處的間隔鐵與心軌軌腰接觸面為豎直平面，豎向力傳遞主要靠摩擦力，摩擦力不足逆向行車時，易使螺栓松動和受剪。通過計算，該處設(shè)置三根螺栓連接滿足心軌豎向承載的要求。

3.4 無縫線路適應(yīng)性分析

通過建立無縫道岔的有限元計算模型，經(jīng)過計算軌溫變化幅度55 ℃時各軌件的溫度力及位移，結(jié)果表明，60 kg/m鋼軌12號合金鋼鋼軌組合轍叉在溫度變化時結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以滿足無縫道岔的使用要求。

4 結(jié)語

60AT1鋼軌做長心軌的合金鋼組合轍叉，采用了標(biāo)準(zhǔn)斷面和特種斷面的合金鋼鋼軌制造，結(jié)構(gòu)較既有合金鋼組合轍叉結(jié)構(gòu)簡單，零部件加工方便，轍叉生產(chǎn)制造周期短。通過設(shè)計、檢算、制造及試鋪，完成了轍叉研制，后續(xù)結(jié)合上道驗(yàn)證情況，持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)，提升轍叉品質(zhì)，延長轍叉使用壽命。另外，合金鋼鋼軌與線路U75 V鋼軌焊接為異種材料焊接，需不斷進(jìn)行焊接工藝的改進(jìn)，提高合格率減少病害，更好的促進(jìn)合金鋼鋼軌的應(yīng)用。