59R2槽型鋼軌3號(hào)4.2 m間距交叉渡線的研制

鄭 會(huì) 鋒

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721006)

0 引言

交叉渡線一般由四組單開(kāi)道岔和一組菱形交叉組合而成，可縮短站場(chǎng)長(zhǎng)度，減少占地面積，因此得到廣泛應(yīng)用。《道岔設(shè)計(jì)手冊(cè)》中，線間距很小(4.1 m～4.2 m)時(shí)，單開(kāi)轍叉和銳角轍叉的“有害空間”在線路方向上部分或全部重疊[1]；GB 50157—2013地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范中，4.6 m線間距的交叉渡線一般為改造過(guò)程或困難條件下使用[3]?？煽闯鼍€間距小主要表現(xiàn)在單開(kāi)、銳角轍叉的“有害空間”在線路方向上部分或全部重疊，不能單獨(dú)設(shè)置護(hù)軌，及兩方向曲線間直線長(zhǎng)度小于車(chē)輛全軸距。線間距小使道岔結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，行車(chē)條件十分不利，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起足夠重視。

59R2槽型鋼軌3號(hào)4.2 m間距交叉渡線單開(kāi)轍叉和銳角轍叉的“有害空間”部分重疊，不能單獨(dú)設(shè)置護(hù)軌，且兩反向曲線間直線短，是小號(hào)碼小間距道岔，設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還應(yīng)確保其營(yíng)運(yùn)安全性。

1 設(shè)計(jì)原則和研究?jī)?nèi)容

1.1 設(shè)計(jì)原則

1)平面線型符合線路設(shè)計(jì)要求。

2)單開(kāi)部分同本項(xiàng)目用59R2槽型鋼軌3號(hào)單開(kāi)道岔主要尺寸及結(jié)構(gòu)。

3)軌下基礎(chǔ)為整體道床，采用無(wú)枕彈性扣件。

4)轍叉主體結(jié)構(gòu)為整體式。

1.2 研究的主要內(nèi)容

1)道岔平面線型的設(shè)計(jì)。

2)整體式轍叉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3)單開(kāi)轍叉、銳角轍叉及鈍角轍叉護(hù)軌的設(shè)置。

2 確定設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

1)道岔容許通過(guò)速度同單開(kāi)道岔。

2)軸重：不大于12.5 t。

3)軌距：1 435 mm，菱形交叉部分軌距采用1 440 mm。

4)道岔不設(shè)軌道電路。

5)軌下基礎(chǔ)：整體道床，無(wú)枕彈性扣件。

2.2 車(chē)輛參數(shù)

采用本項(xiàng)目的車(chē)輛機(jī)車(chē)參數(shù)。

2.3 道岔平面設(shè)計(jì)控制參數(shù)

常用的基本參數(shù)有三項(xiàng)：動(dòng)能損失容許值、未被平衡的離心加速度容許值、未被平衡的離心加速度增量容許值[1]?！兜啦碓O(shè)計(jì)手冊(cè)》,TB/T 2477鐵路道岔的容許通過(guò)速度和GB 50157—2013地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范中均有論述，綜合考慮道岔使用工況，選用我國(guó)鐵路道岔采用的控制參數(shù)設(shè)定值：

動(dòng)能損失容許值：ω0≤0.65 km2/h2；

未被平衡的離心加速度容許值：α0≤0.65 m/s2；

未被平衡的離心加速度增量容許值：φ0≤0.5 m/s3。

3 平面線型及主要結(jié)構(gòu)

3.1 平面線型

59R2槽型鋼軌3號(hào)4.2 m間距交叉渡線的單開(kāi)部分與同項(xiàng)目單開(kāi)道岔平面線型主要尺寸保持一致；按Ⅰ型設(shè)計(jì)，軌距為1 435 mm，菱形交叉部分及單開(kāi)轍叉下股軌距采用1 440 mm，在單開(kāi)道岔轍叉趾端前逐漸過(guò)渡到1 435 mm，加寬引起單開(kāi)轍叉理論尖端后移，通過(guò)調(diào)整配軌長(zhǎng)度調(diào)節(jié)，保證單開(kāi)道岔中心不變。

3.2 主要結(jié)構(gòu)

1)導(dǎo)軌采用59R2槽型鋼軌制造；轉(zhuǎn)轍器為焊接框架式結(jié)構(gòu)，尖軌采用50AT1鋼軌制造，水平藏尖3 mm，尖軌密貼段范圍加厚3 mm。

2)尖軌設(shè)一個(gè)牽引點(diǎn)。

3)轉(zhuǎn)轍器部分墊板垂直于道岔直股，轍叉部分墊板垂直于轍叉角平分線，其余墊板垂直鋼軌。

4)轍叉為高錳鋼轍叉整鑄式，趾跟端軌頭、420 mm范圍內(nèi)魚(yú)尾空間加工成59R2鋼軌斷面與線路連接。

5)轍叉翼軌、護(hù)軌按不設(shè)置抬高設(shè)計(jì)，頂面與鋼軌平齊。護(hù)軌采用耐磨材料。銳角轍叉、單開(kāi)轍叉曲股護(hù)軌，由各自翼軌起護(hù)軌作用。

6)銳角轍叉、鈍角轍叉轍叉角較大，為確保過(guò)岔平穩(wěn)，輪緣槽深度最小值hmin，初始值按新車(chē)輪輪緣、踏面同時(shí)接觸轍叉設(shè)計(jì)，并設(shè)過(guò)渡段。

7)銳角轍叉與鈍角轍叉連接接頭受空間及轍叉結(jié)構(gòu)影響，接頭采用特殊結(jié)構(gòu)連接形式。

8)道岔軌下基礎(chǔ)為整體道床無(wú)枕式，為便于鋪設(shè)、調(diào)試，道岔區(qū)設(shè)置連接桿，保持框架穩(wěn)定。

3.3 道岔連接部分

菱形部分連接有多種方式，通過(guò)比選采用優(yōu)化方案見(jiàn)圖1。銳角轍叉趾端與鈍角轍叉端頭直接相連；在空間、轍叉結(jié)構(gòu)限制接頭處采用四孔特殊接頭連接；單開(kāi)轍叉直股跟端加長(zhǎng)至對(duì)稱(chēng)中心；連接部位導(dǎo)軌接頭少。為減少錯(cuò)牙以及鋪設(shè)難度，通過(guò)控制轍叉趾、跟寬制造精度來(lái)保證要求。

4 分析優(yōu)化結(jié)構(gòu)

4.1 平面設(shè)計(jì)控制參數(shù)

按確定的三項(xiàng)基本控制參數(shù)對(duì)59R2-3-4.2 m間距交叉渡線進(jìn)行檢算：

動(dòng)能損失：ω=V2sin2βc=0.32 km2/h2。

其中，βc為沖擊角；V為運(yùn)行速度；R為導(dǎo)曲線半徑，取25 m;l為全軸距。

通過(guò)檢算，道岔平面設(shè)計(jì)的三個(gè)基本參數(shù)均在控制范圍內(nèi)。

4.2 未被平衡的離心加速度時(shí)變率

車(chē)輛全軸距為9.565 m，兩單開(kāi)導(dǎo)曲線之間的夾直線長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于一個(gè)車(chē)輛的全軸距，當(dāng)車(chē)輛的全軸距大于夾直線長(zhǎng)度時(shí)，車(chē)輛還未走出第一組道岔的導(dǎo)曲線就又進(jìn)入了第二組道岔的導(dǎo)曲線，車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)與通過(guò)單開(kāi)道岔情況不同，此時(shí)由未被平衡的離心加速度時(shí)變率[2]可得出φ：

其中:V為列車(chē)走行速度，m/s；R為導(dǎo)曲線半徑，m；lc為全軸距，m；lz為夾直線長(zhǎng)度，m。

通過(guò)計(jì)算，列車(chē)在通過(guò)交叉渡線時(shí)未被平衡的離心加速度時(shí)變率滿足要求。

4.3 轍叉防撞尖

有軌電車(chē)轍叉的特殊性，車(chē)輛順向通過(guò)時(shí)輪緣沖擊轍叉非工作邊尖端，逆向通過(guò)時(shí)車(chē)輪輪緣撞擊心軌尖端，如圖2所示。

綜合考慮軌距、查照間隔、護(hù)背距和養(yǎng)護(hù)維修等條件，由計(jì)算可知，逆向過(guò)岔時(shí)，軌距不允許出現(xiàn)負(fù)向容許限度；順向過(guò)岔時(shí)，軌距不允許出現(xiàn)正向容許限度。為保證在不利條件下，尖端不會(huì)受車(chē)輪撞擊，對(duì)實(shí)際尖端兩側(cè)面各切去5 mm，刨切向后順延50 mm～100 mm過(guò)渡。

4.4 轍叉垂向不平順?lè)治?/h3>

轍叉鋪設(shè)在地面以下，且不能影響社會(huì)車(chē)輛和行人的正常通行，翼軌不設(shè)置抬高，車(chē)輪在翼軌和心軌間運(yùn)行時(shí)，錐形踏面車(chē)輪先逐漸下降又逐漸恢復(fù)到原水平面，加大車(chē)體的振動(dòng)和搖擺。在轍叉角較大時(shí)必須克服這種垂直幾何不平順，為保證車(chē)輛運(yùn)行安全和延長(zhǎng)道岔使用壽命，對(duì)轍叉角較大的銳角、鈍角轍叉輪緣槽深度初始值按新車(chē)輪輪緣、踏面同時(shí)接觸轍叉設(shè)計(jì)，以彌補(bǔ)翼軌無(wú)抬高引起的垂向不平順，減少車(chē)輪對(duì)心軌的沖擊，利于車(chē)輛平穩(wěn)運(yùn)行。

4.5 有害空間的防護(hù)

單開(kāi)轍叉?zhèn)认颉J角轍叉不能單獨(dú)設(shè)置護(hù)軌，由各自的翼軌起護(hù)軌防護(hù)作用。考慮翼軌平直段咽喉側(cè)受車(chē)輪沖擊，引起折點(diǎn)圓弧變大，平直段變短，降低翼軌防護(hù)能力。經(jīng)分析咽喉折點(diǎn)圓弧變大時(shí)，一側(cè)車(chē)輪離開(kāi)翼軌平直段之前，另一側(cè)車(chē)輪輪緣已進(jìn)入心軌工作邊，車(chē)輪通過(guò)“有害空間”始終有固定的引導(dǎo)。鈍角轍叉采用自護(hù)方式。

5 結(jié)語(yǔ)

有軌電車(chē)59R2槽型鋼軌3號(hào)4.2 m間距交叉渡線為車(chē)輛段出入場(chǎng)“咽喉”位置的主要道岔，其號(hào)碼小、間距小，行車(chē)條件復(fù)雜。通過(guò)設(shè)計(jì)、檢算、制造及試鋪完成了道岔的研制，后續(xù)結(jié)合線路使用情況，進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以延長(zhǎng)道岔使用壽命，減少養(yǎng)護(hù)維修工作量。

參考文獻(xiàn)：

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