城市軌道交通低動(dòng)力道岔可行性分析研究

劉婷林 張濟(jì)淳

摘 要：隨著我國城市軌道交通的發(fā)展，居民對岔區(qū)減振和降噪的需求日益增加。目前國內(nèi)地鐵道岔均采用固定型轍叉，由于固定型轍叉存在有害空間，軌線不連續(xù)，導(dǎo)致車輛在通過有害空間時(shí)，會產(chǎn)生較大的動(dòng)力響應(yīng)，對周邊居民生活造成不良影響，同時(shí)限制了地鐵車輛段上蓋物業(yè)的開發(fā)和空間合理利用。因此對適用于城市軌道交通用的低動(dòng)力道岔的設(shè)計(jì)研究是非常必要的?？蓜?dòng)心軌轍叉采用長短心軌組裝，保證軌線連續(xù)，消除了岔區(qū)的有害空間，列車在通過時(shí)平順性較好，對岔區(qū)減振具有非常好的效果和廣泛的應(yīng)用前景，為地鐵岔區(qū)減振設(shè)計(jì)的趨勢。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;減振;固定型轍叉;可動(dòng)心軌轍叉;道岔

1? 概述

隨著我國城市軌道交通的發(fā)展，高速、舒適、快捷出行成為當(dāng)代人愈發(fā)迫切的需求[1]。因此對軌道減振的需求日益增加，目前正線用道岔轍叉均采用固定型轍叉，固定型轍叉存在有害空間，造成結(jié)構(gòu)上存在固有的不平順現(xiàn)象，導(dǎo)致車輛在通過有害空間時(shí)，會產(chǎn)生較大附加動(dòng)力響應(yīng)，是岔區(qū)輪軌振動(dòng)和噪聲最大的區(qū)域。對于特殊減振敏感地段（如居民區(qū)、學(xué)校等），有害空間存在產(chǎn)生的振動(dòng)會有較大影響。因此，對于城市軌道交通低動(dòng)力道岔的研究是十分迫切的。

2? 國內(nèi)城軌交通轍叉應(yīng)用情況

2.1 固定型轍叉

固定型轍叉包含高錳鋼整鑄轍叉和合金鋼轍叉。普速道岔主要采用高錳鋼整鑄轍叉和合金鋼組合轍叉兩種類型的固定型轍叉;重載道岔以合金鋼組合轍叉為主;地鐵道岔普遍采用高錳鋼整鑄轍叉，部分咽喉折返區(qū)段采用合金鋼組合轍叉。

2.1.1高錳鋼整鑄轍叉

高錳鋼整鑄轍叉采用高錳鋼進(jìn)行整體澆筑，經(jīng)熱處理后，在沖擊荷載作用下，能夠很快產(chǎn)生硬化，轍叉表面具有良好的沖擊韌性、耐磨性，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)大多數(shù)城市軌道交通線路中。高錳鋼整鑄轍叉具有以下特點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡單、整體性好，具有較高的機(jī)加工硬化性能，較高的強(qiáng)度和良好的韌性，方便工務(wù)上道和更換工作。

（2）對初期運(yùn)量大的線路適應(yīng)性較差，初期硬度較低，轍叉上道初期磨耗較快，服役壽命較為離散，普通線路一般在0.8～1.5億噸;與普通鋼軌焊接技術(shù)復(fù)雜，且難以探傷。

合金鋼轍叉目前有四種型式：鍛制合金鋼心軌組合轍叉、鑲嵌翼軌式合金鋼組合轍叉、合金鋼鋼軌組合式轍叉以及焊接式翼軌加強(qiáng)型合金鋼組合轍叉。主要有以下特點(diǎn)：

（1）在有害空間處采用合金鋼材質(zhì)，該材質(zhì)耐磨性強(qiáng)，提高了轍叉薄弱環(huán)節(jié)的耐磨性，提高轍叉整體使用壽命。

（2）結(jié)構(gòu)部件較多，各部件通過螺栓聯(lián)結(jié)。

（3）能實(shí)現(xiàn)岔區(qū)無縫化，形成跨區(qū)間無縫線路。

固定型轍叉兩種型式均存在有害空間，由于軌線不連續(xù)，造成車輛通過有害空間時(shí)會產(chǎn)生較大的動(dòng)力響應(yīng)。

2.2 可動(dòng)心軌轍叉

可動(dòng)心轍叉是指轍叉心軌可以移動(dòng)，保證列車過岔時(shí)軌線的連續(xù)，消除固定型轍叉存在的有害空間，減小轍叉在縱斷面上的幾何不平順，顯著降低轍叉部位的輪軌相互作用，提高運(yùn)行的平穩(wěn)性，延長轍叉的使用壽命[2]。其主要特點(diǎn)如下：

（1）可動(dòng)心軌轍叉分為單肢彈性可彎和雙肢彈性可彎兩種型式。

（2）單肢彈性可彎結(jié)構(gòu)由長短心軌、翼軌、岔跟軌、間隔鐵及螺栓等零部件組成，短心軌與岔跟軌間存在接頭。

（3）雙肢彈性可彎結(jié)構(gòu)由長短心軌、翼軌、間隔鐵及螺栓等零部件組成，長短心軌均采用彈性可彎結(jié)構(gòu)，短心軌尖端采用藏尖式。

（4）心軌采用鉤型外鎖閉裝置。

（5）軌線連續(xù)，不存在有害空間。

2.3 對比分析

可動(dòng)心軌轍叉相較固定型轍叉，能夠有效降低振動(dòng)動(dòng)力響應(yīng)，表1為車輛以60km/h的速度通過提速12號道岔時(shí)兩者測試數(shù)據(jù)對比情況。

通過對比可以發(fā)現(xiàn)，可動(dòng)心軌轍叉能顯著降低垂向和橫向輪軌力、振動(dòng)加速度等指標(biāo)，采用可動(dòng)心軌轍叉能降低因固定型轍叉有害空間的存在造成的動(dòng)力響應(yīng)，對岔區(qū)減振具有良好的效果。

3? 低動(dòng)力道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述分析，針對低動(dòng)力可動(dòng)心道岔進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.1轉(zhuǎn)轍器結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)轍器采用60AT2藏尖式尖軌，跟端采用間隔鐵連接。

3.2可動(dòng)心轍叉為鋼軌組合式，心軌采用60AT2鋼軌制造，翼軌采用60TY1鋼軌制造。

3.3長短心軌均采用彈性可彎結(jié)構(gòu)，短心軌尖端為藏尖式。

3.4長短心軌間設(shè)置錯(cuò)動(dòng)裝置，以減小長短心軌間的摩擦阻力。

3.5心軌設(shè)置一個(gè)牽引點(diǎn)，采用鉤型外鎖閉裝置。

3.6可動(dòng)心轍叉?zhèn)认蛟O(shè)置護(hù)軌，護(hù)軌采用分開式，采用33kg/m槽型鋼制造，護(hù)軌頂面高出基本軌頂面12mm，護(hù)軌基本軌內(nèi)側(cè)采用彈性夾扣壓。

3.7翼軌跟端采用大間隔鐵進(jìn)行連接。

3.8轍叉?zhèn)认蛟O(shè)置會，護(hù)軌采用33kg/m槽型鋼軌制造。

3.9尖軌采用分動(dòng)外鎖閉裝置，心軌采用外鎖閉裝置。

3.10道岔軌下基礎(chǔ)采用預(yù)埋套管式混凝土岔枕。

4? 結(jié)束語

低動(dòng)力可動(dòng)心軌道岔由于消除有害空間，對車輛通過道岔時(shí)的動(dòng)力響應(yīng)具有很好的抑制效果和作用。特別對于特殊減振需求地段，對岔區(qū)減振具有非常重要的意義，隨著城軌交通對減振需求的增加，低動(dòng)力可動(dòng)心軌轍叉將具有非常好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁樹奎，姜傳治. 北京市域快軌新機(jī)場線關(guān)鍵技術(shù)及建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2016，29（4）：12-19.

[2]張曉娟. 地鐵軌道減振技術(shù)綜述[J].市政技術(shù)，2014，42（2）：90-93.