高速鐵路無砟軌道過渡段軌道板模具改造及應(yīng)用

崔德水，馬元清，方明，朱栓，孫成曉 （上鐵蕪湖軌道板有限公司，安徽 蕪湖 241012）

軌道過渡段是指沿軌道結(jié)構(gòu)橫向或豎向存在剛度突變的軌道板結(jié)構(gòu)形式，如路橋過渡段、有砟軌道與無砟軌道過渡段及道岔過渡段等。過渡段連接處由于軌道板結(jié)構(gòu)不同存在著一定的剛度差，導(dǎo)致軌面沉降變形不一致而發(fā)生彎折[1]。當(dāng)列車高速通過時(shí)，會(huì)增加列車與軌道板的振動(dòng)，引起列車與軌道板結(jié)構(gòu)作用力的增加，影響軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以致危及行車安全。為了保證高速鐵路線路的高平順性，必須對線路剛度有突變的區(qū)域進(jìn)行過渡段的設(shè)置。目前在高速鐵路線路上應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)軌道板型有3種，分別為P5600，P4856和P4925。在實(shí)際的線路精算中，在局部位置與線路接口連接區(qū)域也增加了部分異型軌道板，如P6730、P4490、P3710等板型。而通常在過渡段設(shè)置輔助軌，用輔助軌與無砟軌道板共同參與抵抗變形[2]。

由于異型軌道板在軌道線路中實(shí)際用量較少，有時(shí)整條線路設(shè)計(jì)中只有特定區(qū)域使用該類軌道板，結(jié)合軌道板生產(chǎn)實(shí)際情況和對軌道板生產(chǎn)成本的控制，針對部分異型軌道板存在外形尺寸共性，且結(jié)構(gòu)形式相近的模具進(jìn)行改造，以達(dá)到滿足標(biāo)準(zhǔn)軌道板和異型軌道板的生產(chǎn)需求。

1 模具結(jié)構(gòu)形式

標(biāo)準(zhǔn)軌道板P5600型模具在外形尺寸和結(jié)構(gòu)形式方面與過渡段軌道板P5600A型模具基本相同，這是進(jìn)行模具改造的基礎(chǔ)。兩種模具的區(qū)別及共性如下。

①外形尺寸。兩種模具的長度、寬度和厚度相同，均為5600mm、2500mm和200mm。且P5600A型模具除在承軌臺內(nèi)側(cè)加設(shè)32個(gè)用于安裝輔助軌套管的定位柱以外，其余各部尺寸均與P5600型軌道板模具相同。

②預(yù)應(yīng)力筋布置。過渡段軌道板P5600A型模具橫向預(yù)應(yīng)力筋截面中心對稱布置，布置位置與P5600型軌道板橫向預(yù)應(yīng)力筋相同，而縱向預(yù)應(yīng)力筋布置需避開輔助軌套管位置，縱向中部4根預(yù)應(yīng)力筋位置有所調(diào)整，由P5600型的鋼筋間距300mm-340mm-300mm調(diào)整為330mm-280mm-330mm。

2 模具改造方案

基于兩種模具外形尺寸和結(jié)構(gòu)形式的共性和區(qū)別，我們通過設(shè)計(jì)加工配套工裝，將P5600型軌道板型模具改造為P5600A型軌道板模具，并將兩種模具合理布置于臺座內(nèi)，完成兩種型號的軌道板的同批次生產(chǎn)。具體方案如下。

①輔助軌套管定位柱安裝。按設(shè)計(jì)圖紙尺寸要求，采用精度為0.02mm的游標(biāo)卡尺配合直角尺，在模具底板找點(diǎn)定位，在既定位置采用人工鉆孔的方式在模具底板進(jìn)行鉆孔作業(yè)，并安裝輔助軌套管定位柱。

②軌道板模具側(cè)模改造。由于P5600A型軌道板模具縱向預(yù)應(yīng)力筋位置有所調(diào)整，因此需對P5600型軌道板模具縱向側(cè)模張拉孔位置進(jìn)行鉆孔和封堵，并進(jìn)行打磨處理，保證改造后的軌道板模具側(cè)模表面光滑。

圖1 定位鉆孔

③轉(zhuǎn)換梁工裝設(shè)計(jì)。為解決兩種板型預(yù)應(yīng)力筋位置偏差導(dǎo)致單根預(yù)應(yīng)力筋張拉力不均的問題，需在P5600型張拉橫梁設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋位置轉(zhuǎn)換裝置（下稱“轉(zhuǎn)換梁”），通過轉(zhuǎn)換梁連接P5600A型軌道板的預(yù)應(yīng)力筋，這樣就可以無需對張拉橫梁進(jìn)行改造。

圖2 模具張拉橫梁與轉(zhuǎn)換梁安裝圖

圖3 轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)尺寸圖

④張拉連接桿工裝設(shè)計(jì)。軌道板臺座法生產(chǎn)工藝采用整體張拉形式進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，每個(gè)張拉臺座內(nèi)采用“2×4”單元模式[3]。預(yù)應(yīng)力體系由預(yù)應(yīng)力筋和錨固板組成。先張法張拉系統(tǒng)主要包括張拉臺座、梁、連接桿件、液壓和自動(dòng)控制系統(tǒng)。改造后軌道板模具在張拉橫梁處加設(shè)一段轉(zhuǎn)換梁，縮短了鋼模與縱向張拉橫梁的距離，原配套張拉端拉桿已不適用，因此，設(shè)計(jì)一種新的張拉端拉桿。

圖4 P5600A型模具張拉端拉桿

⑤連接器工裝設(shè)計(jì)。改造后的P5600A型模具與P5600型模具安裝于同一臺座內(nèi)生產(chǎn)，由于P5600A型模具預(yù)應(yīng)力位置偏差，在與P5600型模具連接時(shí)標(biāo)準(zhǔn)模間連接器已不再適用。因此，設(shè)計(jì)一種異型模間連接器用于兩種型號軌道板的連續(xù)生產(chǎn)。

圖5 P5600型模具標(biāo)準(zhǔn)模間連接器

圖6 P5600A型模具異型模間連接器

3 生產(chǎn)驗(yàn)證

經(jīng)改造的P5600A型模具安裝后與P5600型模具置于統(tǒng)一生產(chǎn)臺座內(nèi)生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝依據(jù)《高速鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道先張法預(yù)應(yīng)力混凝土軌道板》（Q/CR567-2017）標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行控制[4-5]。P5600A型成品板經(jīng)檢測所有外形尺寸均滿足設(shè)計(jì)圖紙要求。

圖7 P5600A型軌道板模具生產(chǎn)布置圖

模具改造成本核算

4 成本核算

軌道板模具改造成本核算主要包括轉(zhuǎn)換梁、張拉端張拉桿、異型連接器等加工費(fèi)用，不考慮人員成本的基礎(chǔ)上，對比分析購置模具和模具改造的成本。模具改造成本分析見下表。

無論對P5600型模具改造還是新購置P5600A型模具，在臺座內(nèi)生產(chǎn)均需要配備上表內(nèi)（除定位柱）的所列配套工裝。因此，模具改造節(jié)約的成本即為購置新模具的費(fèi)用，根據(jù)現(xiàn)階段模具市場價(jià)格，單套P5600A型模具含稅價(jià)格為15萬元。

5 結(jié)語

CRTSⅢ型軌道板是我國自主研發(fā)，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的軌道板，主要用于時(shí)速300km以上高鐵建設(shè)項(xiàng)目，目前已用于多個(gè)在建高鐵項(xiàng)目中。上鐵蕪湖軌道板有限公司作為國內(nèi)最大Ⅲ型軌道板生產(chǎn)基地，在蕪湖、淮北、東臺配備6條軌道板生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力18萬塊，工廠化、集中式的生產(chǎn)環(huán)節(jié)控制對軌道板生產(chǎn)質(zhì)量提供有力保障。過渡段軌道板模具改造項(xiàng)目的應(yīng)用，不僅可保證軌道板生產(chǎn)質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，也在一定程度上降低了軌道板生產(chǎn)成本，符合企業(yè)節(jié)能降耗的企業(yè)宗旨。