1000mm 軌距UIC54 鋼軌9 號(hào)單開道岔的設(shè)計(jì)

左麗麗 李永茂

（鐵科（北京）軌道裝備技術(shù)有限公司，北京102202）

1 概述

道岔是機(jī)車車輛從一股軌道轉(zhuǎn)入或越過另一股軌道時(shí)必不可少的設(shè)備，存在著構(gòu)造復(fù)雜、養(yǎng)護(hù)困難等特點(diǎn)，是軌道的一個(gè)重要組成部分，也是軌道的薄弱環(huán)節(jié)。

該道岔是在滿足客戶需求的基礎(chǔ)上，按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)出的新型道岔-UIC54 鋼軌9 號(hào)單開道岔。對(duì)于1000mm 軌距的軌道來說，對(duì)道岔在設(shè)計(jì)上提出更高的要求。1000mm 軌距UIC54 鋼軌9 號(hào)單開道岔的設(shè)計(jì)，根據(jù)出口道岔特有的設(shè)計(jì)理念，結(jié)合國(guó)內(nèi)道岔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出滿足客戶要求的出口道岔產(chǎn)品尤為重要。

該道岔是以成熟、可靠、先進(jìn)、安全與舒適為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，在分析論證許多技術(shù)問題后，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工作順利進(jìn)行，能夠滿足線路使用需求，適用于項(xiàng)目總體的規(guī)范性要求和安全、舒適性要求以及施工需求，最終得到了國(guó)外業(yè)主的充分肯定。

2 道岔的設(shè)計(jì)要求

UIC54 鋼軌9 號(hào)單開道岔以成熟、可靠、先進(jìn)、安全與舒適為原則，依據(jù)國(guó)內(nèi)《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路道岔制造技術(shù)條件》、國(guó)外UIC相關(guān)標(biāo)注以及客戶提供線路及車輛段技術(shù)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1 道岔的平面線型

1000mm 軌距UIC54 鋼軌9 號(hào)單開道岔，道岔全長(zhǎng)22060mm，前長(zhǎng)9130mm，后長(zhǎng)12930mm，采用曲線型設(shè)計(jì)，導(dǎo)曲線半徑154m（見圖1）。

圖1

道岔容許通過速度：直向120km/h；側(cè)向35km/h。直股軌距為1000mm，曲股軌距加寬為1005mm。轍叉角為6°21′35″。

根據(jù)道岔主要尺寸和岔枕間距布置，確定尖軌尖端至基本軌前端距離為2060mm，采用半切線型曲線尖軌，尖軌長(zhǎng)8552mm；尖軌半切斷面為25.5mm，距尖軌尖端1404mm；尖軌為藏尖式，從尖軌尖端向后165mm 作藏尖刨切。

2.2 基本參數(shù)的確定和計(jì)算

2.3 主要結(jié)構(gòu)要求

2.3.1 基本軌采用54E1（UIC54） 斷面鋼軌，尖軌采用54E1A1 斷面鋼軌；護(hù)軌采用33kg/m 槽型鋼。

2.3.2 轍叉采用直線轍叉，轍叉趾端距理論尖端距離為2030mm，轍叉跟端距理論尖端距離為3926mm；直、側(cè)向護(hù)軌均設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為4100mm。轍叉采用高錳鋼轍叉與鋼軌焊接式，頂面爆炸硬化。

2.4 過岔速度引起的安全性校核

道岔設(shè)計(jì)中表達(dá)列車在實(shí)際使用的時(shí)候在道岔上受到橫向力的作用，可以通過以下三個(gè)方面來衡量：列車過岔的動(dòng)能損失的大小、沒有及時(shí)抵消的離心加速度、沒有及時(shí)抵消的離心加速度的增加量。上述三個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)均是橫向力及其變化對(duì)運(yùn)行的影響，體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）旅客舒適度；

（2）道岔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、列車運(yùn)行的穩(wěn)定性及安全性；

（3）對(duì)道岔零部件的磨損。

2.4.1 動(dòng)能損失

為防止列車側(cè)向通過道岔時(shí)，列車損失的動(dòng)能較多，我國(guó)指定了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，要求道岔設(shè)計(jì)在撞擊過程中的動(dòng)能損失必須小于0.65km2/h2，這樣才能保證試用的可行性。

對(duì)于本道岔，經(jīng)計(jì)算：

3 道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1.1 道岔設(shè)置1:20 軌底坡或軌頂坡。

3.1.2 鋼軌及轍叉下設(shè)5mm 厚橡膠墊板，鐵墊板下設(shè)10mm厚橡膠墊板。

3.2 轉(zhuǎn)轍器部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2.1 尖軌采用54E1A1 鋼軌制造，半切線型彈性可彎尖軌，尖軌尖端為藏尖式，曲線尖軌由尖軌尖端至25.5mm 斷面寬度為直線，之后為R154500mm 曲線。半切線型可以減小尖軌尖端的沖擊角度，可以減小尖軌小斷面長(zhǎng)度，增加尖軌的耐磨性，提高尖軌的使用壽命。

3.2.2 本道岔用于無縫線路，道岔鋼軌與線路鋼軌通過焊接形式連接。無縫道岔尖軌跟端傳力結(jié)構(gòu)通常有三種：限位器、間隔鐵、不設(shè)傳力結(jié)構(gòu)即只采用扣件固定。限位器在尖軌中使用的優(yōu)點(diǎn)：能夠較好傳導(dǎo)基本軌上的力。此道岔跟端采用限位器結(jié)構(gòu)，限位器A、B 塊間距為7mm，見圖2。

圖2

3.2.3 尖軌工作邊與非工作邊斜度均采用1:4，為保證在列車運(yùn)行條件下，合理設(shè)置輪載轉(zhuǎn)移，減緩尖軌的磨損，道岔直、曲線尖軌斷面寬度、降低值見表1。

3.2.4 轉(zhuǎn)轍器采用一點(diǎn)牽引，牽引點(diǎn)距尖軌尖端440mm，牽引點(diǎn)動(dòng)程為160mm。設(shè)置連桿增強(qiáng)尖軌間的框架作用，提高尖軌的穩(wěn)定性。

3.2.5 轉(zhuǎn)轍器滑床板的基本軌內(nèi)側(cè)采用施維格彈性夾扣壓，安裝、拆卸較為方便，使用效果良好。另外設(shè)置輥輪滑床板，降低尖軌的扳動(dòng)力。

表1 尖軌斷面寬度、降低值 單位：mm

3.2.6 曲股軌距加寬為5mm，道岔前端為1000mm，尖軌尖端為1005mm，在導(dǎo)曲線終點(diǎn)前過渡至1000mm；直股軌距從尖軌尖端至尖軌70mm 斷面處為構(gòu)造加寬范圍。

3.3 轍叉及護(hù)軌部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.3.1 轍叉采用焊接式高錳鋼轍叉，直線型轍叉，全長(zhǎng)5956mm，趾端距理論尖端距離2030mm，趾端開口距225.2mm，趾端焊腿長(zhǎng)500mm；跟端距理論尖端距離3926mm，跟端開口距435.6mm，跟端焊腿長(zhǎng)1219mm；頂面爆炸硬化，爆炸硬化后轍叉實(shí)物表面硬度不小于350HBW。

3.3.2 護(hù)軌采用33kg/m 槽型鋼制造，減輕了護(hù)軌的重量，降低了護(hù)軌制造的工藝難度，有利于提高護(hù)軌的加工精度和確保鋪設(shè)的尺寸；護(hù)軌頂面高出基本軌頂面12mm。

3.4 扣件系統(tǒng)

扣件是軌道結(jié)構(gòu)中比較關(guān)鍵的組成之一，它的作用是維持整個(gè)軌道的穩(wěn)定性以及安全性。所以，扣件的類型需要與對(duì)應(yīng)道床類型相匹配，還需要具有較高的強(qiáng)度、耐久性等一些性能，并且要滿足實(shí)際使用中的各種要求，扣件零部件要求統(tǒng)一化、通用化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝和維修。

考慮到為與線路使用的扣件相同，使用了分開式彈條Ⅱ型扣件。

3.4.1 扣件采用Ⅱ型彈條分開式可調(diào)扣件，配T 型螺栓、六角頭螺母、平墊圈。該扣件系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)具有成熟的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。

3.4.2 鋼軌兩側(cè)安裝軌距塊：工作邊一側(cè)安裝13 號(hào)軌距塊，高錳鋼轍叉兩側(cè)及非工作邊一側(cè)安裝11 號(hào)軌距塊。

3.5 軌下基礎(chǔ)

軌下基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力混凝土岔枕，軌道彈性均勻，具有較高的道岔阻力，提高了道岔的整體穩(wěn)定性，且不受氣候、腐朽、蟲蛀及火災(zāi)的影響，使用壽命長(zhǎng)，適應(yīng)大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)。在岔枕中預(yù)埋尼龍?zhí)坠?，通過岔枕螺栓與鐵墊板連接。

4 結(jié)論

1000mm 軌距UIC54 鋼軌9 號(hào)單開道岔在吸取國(guó)內(nèi)現(xiàn)有道岔設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上進(jìn)行了結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。該型道岔經(jīng)過試制試鋪，順利通過用戶的驗(yàn)收，最終批量生產(chǎn)并交付上道使用。但該型道岔在設(shè)計(jì)、零部件制造加工、試鋪過程中還存在一些問題，如國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、整鑄墊板的制造精度普遍不高，需要進(jìn)行第二次機(jī)加工等問題，需要進(jìn)一步完善、優(yōu)化該道岔結(jié)構(gòu)。