鄭西高鐵60 kg/m鋼軌18號無砟單開道岔設計

林軍科

(中鐵寶橋(南京)有限公司，江蘇 南京 210046)

1 概述

鄭西高鐵60 kg/m鋼軌18號無砟單開道岔采用了法國高速道岔技術設計。由中鐵寶橋集團有限公司以技術許可的方式引進法國富順通—科吉富公司的高速道岔技術設計制造。道岔直向通過速度設計值為350 km/h、側向80 km/h(試驗檢算速度按照直向容許通過速度+10%、側向容許速度+10 km/h進行，以保證道岔運營速度的絕對安全)。法國富順通—科吉富公司的無砟高速道岔，是在有砟高速道岔成熟的理論、結構體系下，將有砟道岔技術應用到無砟道岔上。其無砟道岔的典型結構形式有用于法國TGV東線的套靴結構(如圖1所示，模擬有砟道岔道床剛度)和歐洲隧道無砟道岔的整體道床結構(如圖2所示，采用300W扣件系統、雷達2000無砟岔枕技術)。

圖1 法國TGV東線套靴結構無砟道岔

圖2 歐洲隧道整體道床無砟道岔

鄭西高鐵60 kg/m鋼軌18號無砟單開道岔在設計中按照我國客運專線道岔招標技術條件進行了修正和優化改進(如:為了保證電務設備轉換的安全、可靠，將一機多點轉換方式改進為多機多點)。結構設計上采用了整鑄高錳鋼翼軌、整鑄墊板、德國Vossloh的300W扣件系統以及雷達2000岔枕等新技術，與我國自主研發的客運專線時速350 km，60 kg/m鋼軌18號無砟單開道岔在結構上有較大差別，該道岔的成功研制、運營，對我國高速道岔產品的設計具有很好的借鑒和參考作用。

2 道岔平面線型設計

鄭西高鐵60 kg/m鋼軌18號無砟單開道岔主要尺寸見表1。道岔采用1 100 m相離圓曲線平面線型，使尖軌與基本軌結構簡化、便于制造。同時有效增強了尖軌尖端處的強度，減小側磨。運營實踐證明這種結構設計非常合理。道岔平面主要尺寸見圖3。

表1 道岔主要平面尺寸

3 一般結構設計

道岔結構設計最大的特點是安全、可靠、整體剛度均勻化，通過動力學仿真分析及現場實車試驗表明，道岔結構滿足舒適度和運營要求。

圖3 鄭西高鐵60 kg/m鋼軌18號無砟單開道岔平面主要尺寸示意圖（單位：mm）

3.1 軌底、頂坡度

設1∶40軌底坡或軌頂坡。

3.2 鋼軌件

基本軌、導軌采用60 kg/m鋼軌制造，尖軌，長、短心軌及叉跟尖軌采用60D40鋼軌制造，便于滑床板彈性扣壓結構設計，橫向剛度小，利于減小扳動阻力。翼軌中間部位采用高錳鋼整鑄結構，提高了整體強度與穩定性;前端焊接60 kg/m鋼軌，后端焊接軋制特種斷面鋼軌。

3.3 墊板件

墊板分鑄造墊板和焊接墊板，鑄造墊板采用QT400-18-LT，其強度高、耐低溫沖擊。

3.4 扣件系統

采用德國Vossloh公司的300W扣件系統(見圖4)，主要由彈條、軌距塊、軌下墊層、鐵墊板、彈性墊層、調高墊板、支撐板和軌距調整片組成。道岔整體剛度均勻化主要由彈性墊層實現。同時通過調高墊板來調整水平高程、軌距調整片調整軌距及橫向框架尺寸。

為了改善岔枕V形槽的受力狀況，在其與支撐板之間設置了V形尼龍墊片(見圖5)。

3.5 軌下基礎

軌下基礎為無砟道床，岔枕采用按德國標準設計的雷達2000岔枕，岔枕類型為GWS05-300W，該岔枕與300W扣件系統配套使用。

4 轉轍器主要結構設計

4.1 轉轍器跟端結構

轉轍器跟端不設限位器或間隔鐵等傳力結構。在20世紀90年代前，富順通—科吉富公司在法國高速道岔設計中也是通過設置傳力機構(限位器或間隔鐵)來實現無縫線路溫度力的傳遞。但是在運營過程中，傳力機構由于受較大的溫度力容易導致道岔線型發生變化，影響線路運行速度和列車過岔的平順性。經過分析、試驗，富順通—科吉富公司提出了在道岔與區間線路焊聯整合時，通過控制鎖定軌溫與焊接順序，消除了進入道岔區間的溫度力;同時在道岔結構設計上通過防爬軌撐、跟端錨固結構設計均勻分擔了區間無縫線路的溫度力，確保了道岔幾何形位的穩定。

圖4 300W扣件系統

圖5 V形尼龍墊片

4.2 尖軌防跳

在尖軌尖端設置防跳鐵、基本軌軌腰設置防跳頂鐵，防止尖軌在密貼狀態下的豎向跳動。

4.3 滑床板彈性扣壓

基本軌內側采用“幾”字形彈性夾扣壓(見圖6)。

4.4 滑床臺減摩

為了減少尖軌的扳動力，通過間隔設置滾輪滑床板(如圖7所示，在開口值較大的部位采用雙滾輪)和在滑床臺板面進行減摩涂層處理兩種方式減小摩擦阻力。

圖6 滑床板彈性扣壓

圖7 滾輪滑床板

4.5 彈條

道岔扣件主要為SKL15和SKL12彈性扣件(見圖8)，結構簡單、可靠。特別在跟端、趾端等結構狹小的部位，采用了SKL24扣件和USK2彈條，使道岔區整體實現了彈性扣壓，保障了運營的舒適度要求。

5 可動心軌轍叉主要結構設計

5.1 高錳鋼整鑄翼軌

可動心軌轍叉翼軌采用了前端60 kg/m鋼軌、中間部位高錳鋼整鑄翼軌(如圖9所示)和后端軋制特種斷面翼軌焊接組成的結構設計，焊接技術通過CMA機構實驗室的認證。高錳鋼整鑄式翼軌結構整體強度高、結構可靠，尤其是列車過岔時穩定性高，輪軌踏面過渡平順。

圖8 彈條

圖9 高錳鋼整鑄翼軌

5.2 心軌

長、短心軌采用60D40制造，短心軌后端為滑動端。翼軌與長心軌之間、長心軌與短心軌之間均采用水平藏尖方式(見圖10)，減少軌線的豎向和橫向的不平順。長短心軌采用哈克螺栓聯結，保證了結構的整體穩定性。

圖10 長、短心軌連接及心軌水平藏尖結構

5.3 跟端結構

轍叉跟端錨固結構由間隔鐵、空心彈性銷及螺栓連接副等組成(見圖11)。彈性銷與鋼軌和間隔鐵孔為“過盈”配合，使心軌、岔跟尖軌與翼軌之間相對位置固定，保證道岔線型穩定。經過富順通—科吉富公司多年在法鐵和歐洲其他線路的運營實踐表明:該結構能夠很好抵御區間無縫線路溫度力的要求。

圖11 可動心轍叉跟端錨固結構

5.4 心軌防跳

心軌尖端設置防跳限位裝置(見圖12)，防止了心軌的豎向跳動，杜絕了心軌在運營使用過程的損傷。

圖12 心軌端部防跳限位裝置

6 轉換系統

鄭西高鐵60 kg/m鋼軌18號無砟單開道岔采用多機多點牽引轉換系統，在尖軌、心軌密貼部位均設置表示桿。

6.1 牽引點布置

轉轍器設4個牽引點，牽引點動程依次為120 mm，107 mm，83 mm，41 mm;轍叉設2個牽引點，牽引點動程依次為115 mm，54 mm。

6.2 鎖閉檢查器

道岔在尖軌、心軌尖端分別采用富順通—科吉富公司的VCC鎖閉檢查器、VPM鎖閉檢查器，鎖閉檢查器實時向監控系統提供道岔鎖閉狀況，保障線路運行安全、可靠;同時鎖閉結構還能適應尖軌、心軌的縱向自由伸縮，有效避免了電務轉換系統的卡阻現象。

6.3 Paulve密貼檢查器

在轉轍器與轍叉各牽引點間設置密貼檢查器，通過凸輪搖桿機構將軌件的移動轉化為凸輪轉動，實時監控尖軌、心軌在轉換過程中密貼狀態，有效保證行車安全。

7 結語

鄭西高鐵60 kg/m鋼軌18號無砟單開道岔共計74組，經過近三年的運營實踐表明:道岔整體性能穩定，結構設計安全可靠，滿足了我國客運專線道岔運營要求，取得了良好的社會經濟效益，道岔設計中采用的多項新技術為我國自主研發高速道岔提供了有益借鑒。

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