三開道岔在地鐵應(yīng)用中的問題及應(yīng)對措施

孫東旭

(中鐵物總軌道裝備貿(mào)易有限公司，北京 100036)

1 概述

三開道岔又稱復(fù)式異側(cè)對稱道岔，是復(fù)式道岔中較常用的一種形式，相當(dāng)于兩組異側(cè)順接的單開道岔，但其長度卻遠比兩組單開道岔的長度之和短。因此，常用于鐵路輪渡橋頭引線、駝峰編組場以及地形狹窄等有特殊需要的地段[1]。

三開道岔由一組轉(zhuǎn)轍器、一組中間轍叉、兩組后端轍叉、護軌及連接鋼軌組成(如圖1所示)。隨著國內(nèi)地鐵建設(shè)的發(fā)展，三開道岔逐漸得到了推廣和應(yīng)用。上海是首次把三開道岔應(yīng)用到地鐵領(lǐng)域的城市，天津、哈爾濱地鐵工程建設(shè)中也采用了三開道岔。地鐵一般建設(shè)于城市建筑密集、交通擁擠區(qū)域，采用三開道岔具有縮短道岔長度，減小車站的開挖規(guī)模，縮短車站長度，減少工程投資，降低車站施工難度等優(yōu)點[2-4]。采用60 kg/m鋼軌9號三開道岔，可縮短車站長度約60 m(如圖2所示)，每個工程可節(jié)省投資約1 500萬元[5]，尚不包括減少拆遷、管線改移，城市道路路面破除、恢復(fù)及疏解等間接費用。

圖1 三開道岔結(jié)構(gòu)組成

圖2 三開道岔與單開道岔比較

三開道岔在地鐵特殊地段的應(yīng)用優(yōu)勢明顯，推動了地鐵道岔技術(shù)的發(fā)展，但工程應(yīng)用中尚存在一些問題及不足，需要加以改進和優(yōu)化。以天津地鐵6號線三開道岔的應(yīng)用為例，介紹三開道岔建設(shè)及運營中發(fā)現(xiàn)的問題及應(yīng)對措施。

2 三開道岔結(jié)構(gòu)特征

天津地鐵6號線采用60 kg/m鋼軌9號對稱三開道岔[6]，主要結(jié)構(gòu)特點如下：

(1)轉(zhuǎn)轍器由直向尖軌、側(cè)向尖軌、基本軌(各2根)組成(如圖3所示)，采用直向尖軌在前、側(cè)向尖軌在后的平面形式，其中直向尖軌與另一側(cè)的側(cè)向尖軌由拉桿連接而成；尖軌采用60AT1鋼軌制造，跟端為活接頭式。

圖3 三開道岔轉(zhuǎn)轍器組成

(2)轍叉部分包括1組中間轍叉和2組后端轍叉，中間轍叉為雙邊曲線轍叉，后端轍叉為直線轍叉。

(3)采用H形護軌，中間轍叉的護軌工作邊為曲線，兩后端轍叉的護軌為直線，均采用50 kg/m鋼軌制造。

(4)采用Ⅱ型彈條分開式扣件系統(tǒng)，鋼軌及轍叉下設(shè)置10 mm厚彈性墊板，鐵墊板下設(shè)置12 mm厚彈性墊板；道岔軌下基礎(chǔ)采用短枕式整體道床。

3 三開道岔在地鐵應(yīng)用中的問題及應(yīng)對措施

三開道岔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)轍器部分加工和組裝的精度要求較高，工程應(yīng)用中，轉(zhuǎn)轍器部分發(fā)現(xiàn)的問題也較多。

(1)尖軌和基本軌加工、組裝精度較低，不能滿足現(xiàn)場聯(lián)合調(diào)試要求。

與單開道岔相比，三開道岔除了要求曲基本軌與直向尖軌密貼外，還要求直向尖軌與側(cè)向尖軌密貼[7]，且均為曲線密貼(如圖3所示)，密貼間隙對鋼軌加工、組裝精度要求較高。架軌施工時一般只關(guān)注軌距、水平、間隔等尺寸要求，密貼間隙要求容易被忽略。鐵路線路修理規(guī)則[8]規(guī)定，尖軌牽引點后的密貼間隙應(yīng)小于1 mm，而現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)，三開道岔尖軌密貼間隙最大值可達3 mm。此問題一般采取彎軌或更換尖軌的辦法解決，因天窗點短，且需要拆裝尖軌，導(dǎo)致整改困難。

為解決尖軌和基本軌組裝精度低、現(xiàn)場密貼間隙調(diào)試?yán)щy等問題，借鑒了客專道岔的做法：在廠內(nèi)把尖軌和基本軌組裝好，待密貼、支距、降低值等合格后一起發(fā)運至施工現(xiàn)場，不拆解直接架軌澆筑[10]，減少了單根尖軌在運輸，裝卸和安裝過程中硬彎、變形、擦傷等傷損。

針對三開道岔結(jié)構(gòu)特點，參照國鐵維修規(guī)范，《天津地鐵60 kg/m鋼軌9號對稱三開道岔制造、鋪設(shè)和養(yǎng)護維修技術(shù)文件》[9](以下簡稱技術(shù)文件)中規(guī)定竣工驗收時尖軌牽引點后的密貼間隙應(yīng)小于2 mm，以滿足工電聯(lián)調(diào)需要。

(2)短枕塊不平、歪斜，現(xiàn)場軌距、高低超限且調(diào)整困難。

三開道岔軌下基礎(chǔ)為短枕塊，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的問題有：滑床臺前后高低不平，尖軌轉(zhuǎn)換不順暢，同一塊滑床板外傾、歪斜；軌距偏差較大；滑床板側(cè)面與基本軌間隙較大(如圖4所示，正常情況下該間隙小于1 mm)。

圖4 滑床臺側(cè)面與基本軌軌底間隙

圖5 尖軌動程測量位置

采用鋼桁架長岔枕可從根本上解決短枕塊不平、歪斜等問題。鋼桁架長岔枕預(yù)埋塑料套管定位精度為-1.0～+1.5 mm，能有效控制轉(zhuǎn)轍器部分的軌距、水平、高低、滑床臺歪斜和不平等尺寸偏差，方便現(xiàn)場鋪設(shè)及調(diào)整。在同一根長岔枕上支撐多根鋼軌，鋼軌之間的空間有限，鐵墊板擺放困難，而三開道岔短軌枕為錯開布置，避免了鐵墊板的干擾。因此，只有轉(zhuǎn)轍器部分有條件采用長岔枕，其余部分仍采用短軌枕。中間及后端轍叉因結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便，采用短枕塊不影響現(xiàn)場鋪設(shè)精度。

(3)工電聯(lián)調(diào)聯(lián)試效率低，專業(yè)配合度不高。

三開道岔聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題有：各專業(yè)間分開調(diào)試，缺乏組織協(xié)調(diào)和專業(yè)配合，調(diào)試效率低下，軌道專業(yè)粗調(diào)后交付信號專業(yè)安裝轉(zhuǎn)轍機，致使角鋼孔位固定，無法開展后續(xù)道岔的精調(diào)工作；對尖軌動程、信號轉(zhuǎn)轍機2 mm鎖閉及4 mm不鎖閉測量位置認(rèn)識模糊，易出現(xiàn)尖軌動程偏差大、信號轉(zhuǎn)轍機4 mm不鎖閉等問題。

針對以上問題，技術(shù)文件中明確指出：三開道岔轉(zhuǎn)轍機安裝前，軌道和信號施工單位應(yīng)聯(lián)合檢查轉(zhuǎn)轍器框架尺寸及尖軌密貼情況，確認(rèn)合格后方可進行轉(zhuǎn)轍機的安裝；牽引點處尖軌與基本軌的密貼檢查以4 mm不鎖閉或密貼檢查器的檢測結(jié)果作為判定依據(jù)。4 mm檢查位置：直向尖軌在牽引點拉桿中心，側(cè)向尖軌在密貼檢查器連桿中心，尖軌動程在側(cè)向尖軌尖端處測量(如圖5所示)。

(4)最小輪緣槽尺寸偏小。

維修規(guī)范規(guī)定尖軌最小輪緣槽大于等于63 mm，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)個別最小輪緣槽在60 mm以下。最小輪緣槽一般位于尖軌刨切起點附近，該值偏小時車輪會與尖軌接觸，造成尖軌磨耗與變形。三開道岔尖軌活動段較長，尖軌中部無約束、彈性變形大，致使尖軌位移不足，是輪緣槽偏小的原因之一。尖軌動程及其跟端支距、間隔鐵尺寸偏小、鋪設(shè)精度低等也會引起輪緣槽偏小。

解決最小輪緣槽偏小的措施有：加大尖軌的開口值和跟端支距，最小輪緣槽會隨之增大；調(diào)整尖軌軌底與滑床臺間隙值，確保尖軌轉(zhuǎn)換順暢，無掉板、無卡阻現(xiàn)象，從而減小尖軌彈性變形。另外，也可增大最小輪緣槽寬度。

4 三開道岔結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議

總結(jié)上海、天津等地三開道岔使用經(jīng)驗，給出三開道岔結(jié)構(gòu)設(shè)方面的優(yōu)化建議，以方便三開道岔制造、鋪設(shè)和養(yǎng)護維修。

(1)尖軌采用直線密貼線形[11]

三開道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計中側(cè)向尖軌與直向尖軌、直向尖軌與曲基本軌采用曲線密貼線形，如圖6(a)所示。尖軌密貼由直線密貼段和曲線密貼段組成，對尖軌加工和組裝精度要求較高，不利于鋪設(shè)、調(diào)試和養(yǎng)護維修，建議尖軌采用直線密貼線形，如圖6(b)。尖軌密貼為一直線段，加工和組裝簡單，方便現(xiàn)場調(diào)試和養(yǎng)護維修，缺點是尖軌沖擊角[12]較大。三開道岔只適用于存車線，使用頻率較低且通過速度要求不高，輪軌沖擊力增大對尖軌磨耗及使用壽命影響不大。

圖6 尖軌直線密貼曲線密貼線形比較

(2)縮短尖軌活動段長度

尖軌活動段越長、彈性變形越大，其不足位移量也會隨之增大，容易導(dǎo)致尖軌最小輪緣槽減小、軌距偏差較大等問題，三開道岔直向尖軌，側(cè)向尖軌活動段長度分別為7 254 mm、6 607 mm，比單開道岔活接頭尖軌分別長413 mm、1 060 mm。三開道岔尖軌前端強度削弱較大，更不利于最小輪緣槽、軌距等尺寸的保持。建議縮短尖軌活動段長度，以減少彈性變形和位移不足。可以通過前移尖軌跟端接頭位置、增大尖軌半切斷面的方式來縮短尖軌活動段長度。

5 結(jié)束語

(1)三開道岔轉(zhuǎn)轍器部分組裝和鋪設(shè)精度要求較高，建議采用廠內(nèi)組裝，以提高現(xiàn)場鋪設(shè)精度，降低調(diào)試難度。

(2)建議轉(zhuǎn)轍器部分軌下基礎(chǔ)采用鋼桁架長岔枕，以提高轉(zhuǎn)轍器整體鋪設(shè)精度。

(3)尖軌最小輪緣槽可以通過調(diào)整尖軌動程和間隔鐵偏差、尖軌軌底與滑床臺間隙值來實現(xiàn)。

(4)尖軌采用直線密貼線形，以方便尖軌制造、組裝、調(diào)試和養(yǎng)護維修；建議縮短尖軌活動段長度，以減少尖軌位移不足對最小輪緣槽和軌距的影響。

[1] 蔣昕.城市軌道交通用60 kg/m鋼軌9號對稱三開道岔的設(shè)計[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2013，57(8):42-44

[2] 馬振海，于春華.城軌交通工程對稱三開道岔的研究與應(yīng)用[J].鐵道工程學(xué)報，2010，27(10):99-100

[3] 孟凡鐵.天津地鐵6號線三開道岔的應(yīng)用研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2012，56(11):9-10

[4] 李俊璽.上海市軌道交通12號線軌道新技術(shù)的設(shè)計與應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2017，61(4):7-8

[5] 趙源.城市軌道交通三開道岔的應(yīng)用與完善措施[J].上海建設(shè)科技，2012，33(3):6-7

[6] 中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司.專線9775-V-100 60 kg/m鋼軌9號對稱三開道岔[Z].北京：中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司，2006

[7] 國家鐵路局.TB/T412—2014 標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路道岔技術(shù)條件[S].北京：中國鐵道出版社，2014

[8] 中華人民共和國鐵道部.鐵運[2006]146號 鐵路線路修理規(guī)則[S].北京：中國鐵道出版社，2013

[9] 天津軌道交通集團有限公司.天津地鐵60 kg/m鋼軌9號對稱三開道岔制造、鋪設(shè)和養(yǎng)護維修技術(shù)文件[Z].天津：天津軌道交通集團有限公司，2013

[10] 國家鐵路局.TB/T3307.1—2014 高速鐵路道岔制造技術(shù)條件第1部分：制造與組裝[S].北京：中國鐵道出版社，2014

[11] 郝瀛.鐵道工程[M].北京：中國鐵道出版社，2000

[12] 鐵道部第三勘測設(shè)計院.道岔設(shè)計手冊[M].北京：人民鐵道出版社，1975