重載鐵路可動心軌道岔改造技術(shù)方案研究

岳學(xué)峰 張建民

摘 要：可動心軌道岔因其具有消除有害空間等特點，在鐵路新擴改建時多被推廣應(yīng)用，但通過在國內(nèi)幾家重載鐵路實踐應(yīng)用，證明此種道岔并不適合在重載鐵路上使用。本文對大準鐵路鋪設(shè)的可動心軌道岔設(shè)備的試驗和病害調(diào)查、分析，并通過對大秦、朔黃等國內(nèi)主要的幾家重載鐵路進行調(diào)研，提出重載鐵路可動心軌轍叉改造為固定型合金鋼轍叉的技術(shù)方案，并對改造后的效果進行了對比分析。

關(guān)鍵詞：重載鐵路;可動心軌道岔;道岔病害;固定轍叉

中圖分類號：U13.16 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）02-0115-03

準能大準鐵路正線全長264km。該鐵路上行為貨物重載，下行為貨車空車，最高速度80 km/h，2006年開行C80型萬噸重載列車，2017年運量達1.44億噸。大準鐵路上行線年運量、牽引質(zhì)量已超過重載鐵路標準，為貨運重載鐵路。大準鐵路的道岔設(shè)備狀況及運輸模式與其他重載鐵路不同。通過對大準鐵路鋪設(shè)的可動心軌道岔設(shè)備的試驗和病害調(diào)查、分析，結(jié)合維修與養(yǎng)護工作，提出單向重載運輸條件下的可動心軌道岔設(shè)備改造技術(shù)研究和可行性方案。

1 可動心軌道岔設(shè)備病害表現(xiàn)形式[1]

大準線有75kg/m軌1/12號可動心軌道岔（圖號SC381）和75kg/m軌1/18號可動心軌道岔（圖號SC488）兩種，大部分為2010至2014年增二線和鋼軌大修時鋪設(shè)。隨著運量的增加，線路維修與養(yǎng)護天窗時間縮短，道岔設(shè)備傷損顯著增加，質(zhì)量狀態(tài)惡化，給安全運營造成隱患[2]。

（1）長心軌容易出現(xiàn)方向良，尖軌、可動心軌不密貼，有可能影響道岔鎖閉。（2）道岔尖軌空吊板多，心軌尖端處鐵墊板容易斷裂;轍叉處滑床板易出現(xiàn)裂縫和離縫，曲向彈條斷裂，立螺栓折斷。（3）滑床板由于單向重載列車碾壓，造成滑床板四凸不平，使轉(zhuǎn)轍機轉(zhuǎn)動難。（4）可動心尖軌磨耗嚴重，魚鱗傷損和剝落掉塊發(fā)展快;可動心軌道岔構(gòu)造復(fù)雜，發(fā)生故障后查找原因困難。

2 可動心軌道岔改造的必要性

通過大準線現(xiàn)場使用經(jīng)驗和調(diào)研大秦、朔黃兩條重載貨運鐵路可知，從構(gòu)造上，可動心軌轍叉不存在“有害空間”，消除了列車通過轍叉時產(chǎn)生的強烈振動和沖擊，使列車運行的平順性和舒適性得到了很大提高，同時轍叉的使用壽命也有很大的提高。因此，高速道岔普遍采用可動心軌轍叉。然而，對于重載鐵路，可動心軌轍叉高平順性與長壽命的特征并未得到充分體現(xiàn)。首先，對于運煤專線，運煤列車最高速度僅為80km/h，對列車運行的舒適度要求不高。另外，根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，在重載、高密度、大運量的條件下，75kg/m鋼軌可動心軌轍叉平均使用壽命僅為1.5-3.0億噸，且養(yǎng)護維修工作量卻很大，更換費用比較高。運行實踐表明，目前的可動心軌轍叉，難以滿足重載運輸需要，從使用壽命、養(yǎng)護維修工作量、更換成本和時間等方面綜合考慮，采用固定型轍叉更為有利。為此，大秦線、朔黃線均已將重車線可動心軌轍叉全部改造為固定型轍叉，解決了原有可動心軌道岔由于轍叉長度較大、結(jié)構(gòu)松散、零部件多，現(xiàn)場更換軌件困難的問題，在一定程度上提升了道岔性能，延長了轍叉使用壽命。大準線與大秦線、朔黃線性質(zhì)相同，都是運煤專線，并且可動心軌存在問題也一致。

3 改造75kg/m軌1/12可動心轍叉為固定轍叉方案

3.1 既有SC381單開道岔主要技術(shù)參數(shù)

既有75kg/m軌1/12砼岔枕單開道岔SC381主要參數(shù)如下，道岔全長為43.200 m，前長16.592m，后長26.608m，采用可動心轍叉，轍叉理論尖端至道岔中心距離為17.250m。

3.2 可動心轍叉改固定轍叉方案

既有75kg/m軌1/12砼岔枕單開道岔SC381可動心轍叉改造為固定轍叉，改造后SC559-Ⅰ、Ⅱ單開道岔保持既有SC381道岔前長、轍叉理論尖端至道岔中心距離不變，改造前后道岔示意圖如圖1所示。

當既有線間距為5.0m、5.3m的單渡線道岔均要改造時，按改造后SC559-Ⅱ單開道岔布置示意圖鋪設(shè);其余單開道岔改造按改造后SC559-Ⅰ單開道岔布置示意圖鋪設(shè)。

3.2.1 轍叉及護軌改造

75kg/m軌1/12改造后SC559-Ⅰ、Ⅱ單開道岔由可動心轍叉改造為固定轍叉，轍叉采用合金鋼制造，護軌采用UIC鋼槽型護軌，轍叉改造時第49～71號砼岔枕同步更換，配套砼岔枕圖號為SC559-500，砼岔枕配件每個車站第1組全部采用新料，第2組利舊，在本站內(nèi)進行倒運。

3.2.2 道岔改造時鋼軌改造

由于固定轍叉的費用遠大于所連接鋼軌費用，為保護新更換的固定轍叉，在新轍叉兩端采用新鋼軌連接，其具體改造措施如下：

（1）拆除既有轍叉砋端直、曲股鋼軌接頭和既有鋼軌，更換為14.992m和8.441m新軌與之連接。

（2）在距既有轍叉跟端直股外7.108m鋸軌、鉆孔，并拆除鋼軌，更換12.500m新鋼軌與之連接。

當采用SC559-Ⅰ單開道岔時，在新轍叉跟端側(cè)股新鋪5.400m新軌與之連接;當采用SC559-Ⅱ單開道岔時，在新轍叉跟端側(cè)股新鋪12.500m和8.905m鋼軌與之連接，兩軌之間采用現(xiàn)場膠接絕緣接頭連接。

（3）在新轍叉跟端對應(yīng)直股基本軌處及其后12.500m處鋸軌、鉆孔，并拆除鋼軌，更換12.500m再用鋼軌與之連接。當采用SC559-Ⅰ單開道岔時，轍叉?zhèn)韧夤删S持既有鋼軌不變;當采用SC559-Ⅱ單開道岔時，在新轍叉跟端對應(yīng)側(cè)股基本軌處鋸軌、鉆孔新鋪12.500m和8.905m鋼軌與之連接，兩軌之間采用現(xiàn)場膠接絕緣接頭連接。

（4）更換轍叉后，道岔鋼軌絕緣采用現(xiàn)場膠接絕緣接頭，普通接頭均采用施必牢凍結(jié)接頭。

3.2.3 道岔改造具體實施方案

可動心轍叉更換為固定轍叉的實施按照預(yù)鋪軌排的方式進行，其軌排由固定轍叉、轍叉直外軌、側(cè)外軌、護軌、第49～71號砼岔枕及其配件組成。

施工時，拆除既有可動心轍叉、轍叉直外軌、側(cè)外軌、護軌、第49～71號砼岔枕及其配件，并清篩該組道岔，鋪入預(yù)鋪好的軌排，然后根據(jù)改造后道岔類型連接軌排兩端的鋼軌。

4 改造75kg/m軌1/18可動心轍叉為固定轍叉方案

4.1 既有SC488單開道岔布置示意圖

既有75kg/m軌1/18砼岔枕單開道岔SC488主要參數(shù)如下，道岔全長為60.0m，前長22.744m，后長37.256m，采用可動心轍叉，轍叉理論尖端至道岔中心距離為25.850m。

4.2 可動心轍叉改固定轍叉設(shè)計

既有75kg/m軌1/18砼岔枕單開道岔SC488可動心轍叉改造為固定轍叉，改造后專線4295-Ⅰ、Ⅱ單開道岔保持既有SC488道岔前長、轍叉理論尖端至道岔中心距離不變，改造前后道岔示意圖如圖2所示。

當既有線間距為5.0m、5.3m的單渡線道岔均要改造時，按改造后專線4295-Ⅱ單開道岔布置示意圖鋪設(shè);其余單開道岔改造按改造后專線4295-Ⅰ單開道岔布置示意圖鋪設(shè)。

4.2.1 轍叉及護軌改造

75kg/m軌1/18改造后專線4295-Ⅰ、Ⅱ單開道岔由可動心轍叉改造為固定轍叉，轍叉采用合金鋼制造，護軌采用UIC鋼槽型護軌，轍叉改造時第73～99號砼岔枕同步更換，配套砼岔枕圖號為專線4295-Ⅳ，砼岔枕配件每個車站第1組全部采用新料，第2組利舊，在本站內(nèi)進行倒運。

4.2.2 道岔改造時鋼軌改造

由于固定轍叉的費用遠大于所連接鋼軌費用，為保護新更換的固定轍叉，在新轍叉兩端采用新鋼軌連接，其具體改造措施如下：

（1）拆除既有轍叉砋端直、曲股鋼軌接頭和既有鋼軌，更換為24.785m和16.816m新軌與之連接。

（2）在距既有轍叉跟端直股外7.108m鋸軌、鉆孔，并拆除鋼軌，更換12.500m新鋼軌與之連接。

當采用專線4295-Ⅰ單開道岔時，在新轍叉跟端側(cè)股新鋪5.400m新軌與之連接;當采用專線4295-Ⅱ單開道岔時，在新轍叉跟端側(cè)股新鋪12.500m和19.338m鋼軌與之連接，兩軌之間采用現(xiàn)場膠接絕緣接頭連接。

（3）在新轍叉跟端對應(yīng)直股基本軌處及其后12.500m處鋸軌、鉆孔，并拆除鋼軌，更換12.500m再用鋼軌與之連接。

當采用專線4295-Ⅰ單開道岔時，轍叉?zhèn)韧夤删S持既有鋼軌不變;當采用專線4295-Ⅱ單開道岔時，在新轍叉跟端對應(yīng)側(cè)股基本軌處鋸軌、鉆孔新鋪12.500m和19.338鋼軌與之連接，兩軌之間采用現(xiàn)場膠接絕緣接頭連接。

（4）更換轍叉后，道岔鋼軌絕緣采用現(xiàn)場膠接絕緣接頭，普通接頭均采用施必牢凍結(jié)接頭。

4.3 道岔改造具體實施方案

可動心轍叉更換為固定轍叉的實施按照預(yù)鋪軌排的方式進行，其軌排由固定轍叉、轍叉直外軌、側(cè)外軌、護軌、第73～99號砼岔枕及其配件組成。

施工時，拆除既有可動心轍叉、轍叉直外軌、側(cè)外軌、護軌、第73～99號砼岔枕及其配件，并清篩該組道岔，鋪入預(yù)鋪好的軌排，然后根據(jù)改造后道岔類型連接軌排兩端的鋼軌。

5 道岔改造原則

（1）維持既有道岔前長、轍叉理論尖端至道岔中心距離不變。（2）為保護新更換的固定轍叉，新鋪設(shè)固定轍叉兩端采用新鋼軌連接。（3）道岔用基本軌、尖軌、心軌、翼軌和導(dǎo)軌采用同規(guī)格和強度等級為1180MPa的U75V或U78Crv在線熱處理對稱及非對稱斷面鋼軌。（4）每個車站道岔改造時均考慮一組新料，只在本站內(nèi)進行舊料的倒運，但與固定轍叉連接鋼軌均采用新料。（5）砼岔枕采用II型彈條扣件。（6）清篩道岔時只清篩軌排部分，且枕下清篩厚度不小于100mm，清篩補砟1/18道岔按25m3計，1/12道岔按20m3計，道砟采用一級碎石道砟。

6 改造后的效果[3]

6.1 節(jié)約成本效果顯著

根據(jù)對大秦線、朔黃鐵路的調(diào)研，結(jié)合大準鐵路多年的數(shù)量積累分析，可動心轍叉壽命平均為2億噸，可動心軌轍叉每組費用約為32萬，平均按照一年半更換一次，每組道岔年折算費用約為21.3萬元;固定式合金鋼轍叉平均壽命為4億噸，每組75kg/m軌1/12固定合金鋼轍叉費用為4萬，每組75kg/m軌1/18固定合金鋼轍叉費用為15萬，按平均每三年更換一次，兩種每組道岔年折算費用分別約為1.3萬元和5萬。

通過對比可以發(fā)現(xiàn)，固定形式轍叉使用成本明顯低于可動心轍叉，可動心改造固定開轍叉經(jīng)濟效效果顯著。

6.2 減少對運輸?shù)挠绊?、?jié)省維修資源效果明顯

更換可動心轍叉需要封鎖線路平均約為3小時（包括道岔調(diào)試），更換固定型轍叉平均時間約為1小時?？蓜有能壍啦磙H叉部分連接零件病害多，故障處理難度大，工電配合投人力多，日常維修每月平均不少于三次;固定型轍叉結(jié)構(gòu)簡單，每月維修工作約為可動心轍叉的1/3左右，工電聯(lián)合整治次數(shù)少。

7 結(jié)語

可動心軌道岔具有消除道岔的“有害空間”等優(yōu)點，但對于單向重載低速的貨運鐵路來說并不適用，為了節(jié)約道岔使用和維護成本，對既有線已鋪設(shè)可動心軌道岔，可以考慮選擇適當?shù)臅r機將可動心軌轍叉改造為固定型轍叉;同時建議新建改擴建鐵路時，對于速度較低的重載運輸鐵路盡量避免使用可動心軌道岔，為延長道岔使用壽命，可以考慮使用固定式合金鋼轍叉。

參考文獻

[1] 杜功，劉衛(wèi)峰，徐炳輝.朔黃鐵路新鋪75kgm可動心軌道岔病害工電聯(lián)整實踐經(jīng)驗探討[J].鐵道建筑技術(shù)，2007（增）：80-83.

[2] 王建強，楊毅，李全旺.客貨混跑線路重載運輸條件下道岔設(shè)備病害分析及整改對策[J].中國鐵路，2011（12）：49-51.

[3] 安玉海.大準鐵路可動心軌轍叉改固定型轍叉可行性研究分析報告[J].工程技術(shù)，2018（01）：116-118.