道岔群線型優(yōu)化方案探討

汪明玉 中國鐵路上海局集團有限公司工務(wù)部

1 引言

某車站T8-T1 徑路原為普通客車徑路，后新型車體需經(jīng)T8-T1徑路調(diào)車進客整所Z1道存放，出現(xiàn)制動軟管中部與密接車鉤底部有輕微摩擦痕跡。經(jīng)測量軟管、制動管系安裝尺寸，符合工藝標(biāo)準(zhǔn)，工務(wù)設(shè)備曲線、道岔結(jié)構(gòu)設(shè)備齊全有效，幾何尺寸均在Ⅰ級偏差范圍內(nèi)，養(yǎng)護良好。同時該徑路平面狀態(tài)較差，連續(xù)通過反向小半徑曲線且夾直線短。判定為該車體經(jīng)過連續(xù)反向彎道時，制動軟管拉緊與車鉤底部摩擦。為解決T8-T1反向曲線問題，需對其平面線型進行優(yōu)化。

2 既有設(shè)備

T8-T1-Z1 及 T8-T1-T2 徑路鋼軌為 P50 短軌，橡膠鋪面道口1 處（B-5 m），道口前后為鉿枕。T8 道岔為P50 鋼軌1/9單開木枕道岔，T1道岔為P50鋼軌1/6對稱木枕道岔，T2道岔為P50 鋼軌1/6 對稱木枕道岔，且T2 為咽喉區(qū)道岔，連接Z2-Z8 共 7 個股道。T8 岔尾距 1#曲線 ZY 點 4.81 m，1#曲線 YZ 點距T1 岔首3.27m。既有T8 道岔后連接曲線L-23.064 m，R-200 m，T2 對稱道岔后往Z1 道連接曲線L-91.7 m，R-450。電氣化線路，涉及電氣化立柱NK16、NK17、NK18、NK19。現(xiàn)場經(jīng)全站儀測量，具體座標(biāo)位置及現(xiàn)場情況見圖1、圖2。

圖1 座標(biāo)圖

圖2 現(xiàn)場照片

3 確定優(yōu)化方案

3.1 優(yōu)化方案概述

由于該車站建造時間久遠，周邊為繁華市區(qū)，幾何空間受限，T2為咽喉道岔其后連接道岔群，整體改造投入高、難度非常大。可通過T8-T1 局部線型優(yōu)化，改善線路平面狀態(tài)。為保證T2 及道岔群不受擾動，可通過將T1 道岔由對稱道岔更換為P50 鋼軌1/9 單開道岔，直股連接兩條曲線、曲股連接T2 道岔，原T1 對稱道岔R-180 的導(dǎo)曲線變?yōu)橹本€，消除反向曲線。

3.2 確定中交移動范圍

T1道岔將P50鋼軌1/9單開道岔原位替換P50鋼軌1/6對稱道岔，并將新T1中交在T2道岔與原T1道岔（1/6對稱道岔）夾直線方向移動。假設(shè)新T1中交移動x，1#曲線交點在T8道岔曲股延長線上移動y，相應(yīng)幾何關(guān)系如圖3。已知T8 道岔為 P50 鋼軌 1/9 道岔，P50 鋼軌 1/9 道岔前長 a=13.839 m，道岔后長b=15.009 m，轍叉角α=6°20"25"，新T1 道岔中交不變將1/9 單開道岔原位替換 1/6 對稱道岔，1#曲線 JD1 至 T8 岔尾距離L1=8.23 m，考慮到曲線R 小于195 m，曲線軌距加寬值為15 mm，加寬遞減范圍將進一步擴大，故選擇將原1#曲線半徑R=200 m，轉(zhuǎn)角為∠3=4°54"22"始終固定不變。則1#曲線L=17.13 m，切線長∠1=∠2=6°20"25"(1/9道岔轍叉角)，∠3 固定不變?yōu)?°53"59"。為確保1#曲線前不侵入T8道岔，后不侵入新T1道岔，將道岔幾何平面轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)問題，見公式：

可求出：0.44m＜x＜3.67m

圖3 橫向拉伸3倍效果圖

經(jīng)計算，中交移動范圍為0.44 m＜x＜3.67 m，可確保1#曲線前不侵入T8 道岔，后不侵入新T1 道岔。且隨著T1 中交移動的距離增加，T8岔尾距1#曲線ZY點距離增大，1#曲線距新T1 岔首的距離減小。同時中交移動越多電化立柱NK16處線路撥道量越小。

根據(jù)《普速鐵路線路修理規(guī)則》道岔與其連接曲線軌距加寬遞減率困難條件下不應(yīng)大于3‰。1#曲線R-200軌距加寬值10 mm ，T8 道岔岔尾與1#曲線夾直線長度應(yīng)達到3.34 m 才能確保曲線軌距加寬不順至T8道岔內(nèi)，1#曲線后軌距加寬順至新T1岔前基本軌但不得順至尖軌尖以內(nèi)（與道岔尖軌尖至基本軌自有軌距加寬順接），1/9 道岔尖軌尖至基本軌接頭2.65 m，故不宜過多侵入。經(jīng)計算新T1 中交應(yīng)移動2.82 m，T8 岔尾距后1#曲線ZY 點3.34 m。故中交移動范圍應(yīng)2.82 m＜x＜3.67 m。

1#曲線YZ 點距新T1 尖軌尖如不足3.34 m，軌距加寬將順至新T1尖軌尖內(nèi)。將對道岔薄弱環(huán)節(jié)進行沖擊，故應(yīng)避開軌距加寬順至尖軌尖內(nèi)。經(jīng)計算新T1 中交應(yīng)移動3.4 m，新T1尖軌尖距前1#曲線YZ點3.34 m。故中交移動范圍應(yīng)控制在2.82 m＜x＜3.4 m。

3.3 優(yōu)化方案的最終確定

確定選擇中間值中交移動3.16 m，具體方案：新T1 中交移動 3.16 m，T8 岔尾距1#曲線ZY 點 3.78 m，1#曲線 YZ 點距新T1 岔首1.06 m，新T1 岔尾距后2#曲線ZY 點6.62 m，2#、3#曲線夾直線20.43 m。同時2#，3#曲線半徑適當(dāng)增大，曲線要素匯總?cè)缦拢?/p>

1#設(shè)計曲線：R=200 m，α=4°53"59"，L=17.102 m，右偏；

2#設(shè)計曲線：R=450 m，α=2°15"27"，L=17.73 m，左偏；

3#設(shè)計曲線：R=450 m，α=9°06"17"，L=71.509 m，左偏，效果圖見圖4。

經(jīng)計算機模擬T8-T1-Z1現(xiàn)場控制點位撥道量詳見表1，電化立柱位置相應(yīng)線路撥道量：NK16：-688 mm，NK17：0 mm，NK18：318 mm，NK19：-44 mm。按此方案撥道，T8-T1-Z1 與T8直向線路橫向距離足夠。接觸網(wǎng)供電NK18接觸網(wǎng)支柱需要移設(shè)，NK16 接觸網(wǎng)支柱附近線路撥移量較大需要更換腕臂調(diào)整拉出值，NK19接觸網(wǎng)支柱需要調(diào)整拉出值。

圖4 效果圖

表1 T8-T1-Z1徑路各控制點位撥道量表

線路連續(xù)反向曲線易造成鋼軌傷損和軌道病害，是日常養(yǎng)護維修的重點和難點，新型車體的平穩(wěn)運行對軌道線路線型提出了更高的要求。本方案原T8～T1～Z1道徑路經(jīng)過T1道岔的前后的連續(xù)反向曲線消除，T8～T1～T2道岔徑路均為同向曲線，T1道岔直曲股徑路的平面線型得到優(yōu)化。為保證軌道結(jié)構(gòu)強度，T8與T1道岔應(yīng)更換為砼枕道岔，T8岔后曲線內(nèi)長岔枕更換為普枕，普枕應(yīng)交錯分布以免互相影響。1#、2#、3#曲線采用彈條扣件，其軌距桿或軌撐應(yīng)符合《普速線路修理規(guī)則》，鋪設(shè)混凝土枕線路，采用彈條扣件時，不安裝軌距桿或軌撐。采用其他扣件時，行駛電力機車區(qū)段半徑600 m及以下的曲線應(yīng)根據(jù)需要比照木枕安裝。經(jīng)現(xiàn)場反饋，按此方案優(yōu)化后，新型車體通過時運行狀態(tài)良好。

4 施工注意事項

（1）施工單位應(yīng)對道岔中交以及曲線起終點進行測量放線校對，確保道岔及曲線位置符合設(shè)計，其中岔首岔尾位置為現(xiàn)場接頭所在位置。

（2）施工單位應(yīng)組織相關(guān)單位現(xiàn)場交底、對接施工工序的銜接、優(yōu)化施工方案，統(tǒng)籌安排工、電、供各專業(yè)進度、合理提報施工計劃。

（3）作業(yè)現(xiàn)場空間有限，應(yīng)加強現(xiàn)場新、舊料管理，料場堆放新料要整齊，舊料要圈定地片，勿隨意散亂堆放，下道舊料應(yīng)及時回收，做到工完料凈。

5 建議

（1）設(shè)備管理單位應(yīng)制定相關(guān)措施監(jiān)控道岔狀態(tài)，加強T1、T8道岔的日常巡查，巡查中發(fā)現(xiàn)道岔軌道結(jié)構(gòu)及幾何尺寸不符合要求時，應(yīng)及時修理。

（2）換岔、換枕、換砟施工同步化，應(yīng)采用機械進行換砟清篩，徹底整治道床翻漿冒泥，確保道岔區(qū)道岔道床狀態(tài)良好，同步更換道岔前后過渡段的軌枕，提高道岔區(qū)整體剛度。

（3）小半徑曲線上，由于列車通過時對鋼軌的擠動，使膠墊較一般曲線地段損耗快，造成扣件扣壓力下降，維修周期縮短，故應(yīng)設(shè)置高強度墊板。