新型道岔防脫護軌的應用分析

張強

摘 要：首次在道岔尖軌前安裝新型防脫護軌來降低列車的脫軌風險，本文詳細介紹了該防脫護軌在該線的應用情況，對輪背與護軌作用后產生的磨痕進行分析，初步評價護軌的使用效果。

關鍵字：新型防脫護軌；構造；使用效果

某車廠受地形條件的影響，設計采用較多5號道岔及65米半徑曲線，線路條件復雜。而該線增購車國產轉向架的設計結構較進口轉向架發生了較大變化（無搖枕、軸箱外置結構），其轉向架回轉阻力系數明顯大于進口轉向架，導致在同等條件下國產轉向架脫軌風險明顯高于進口轉向架，該線增購車順向出岔時，可能出現第1輪對外側車輪爬上軌面，進而脫軌。基于上述現狀，根據列車動力學數據及技術部門現場調研的情況，為了增強列車運行的安全性，防止列車脫軌，工務分部在車廠線5號單開道岔直線尖軌前安裝了新型防脫護軌。

一、新型防脫護軌結構特點及布置方式

（一）結構特點

護軌采用UIC33槽型鋼軌加工制造，強度大，安全系數高，耐磨損，使用壽命廠。扣板與支架采用斜面壓緊的方式，使扣板與鋼軌密貼，消除了鋼軌及零部件制造公差而產生的縫隙。

當發生脫軌危險時，車輪背部與護軌發生激烈的摩擦、碰撞，此時產生很大的橫向力，護軌及支架組成的結構系統共同承受橫向力的沖擊，如在砕石道床以外的道床類型上安裝時，還可以通過支架底部黏貼的橡膠墊層與道床接觸產生的摩擦力共同來抵抗橫向力，詳細結構圖如圖1所示。

（二）布置方式

新型防脫護軌總長3600mm，按照護軌布置圖要求，新型防脫護軌分左開右開，安裝在道岔直線尖軌一側，通過6個護軌支架與鋼軌固定，若道岔前順坡終點接頭為絕緣接頭，則該處支架可不進行安裝。新型防脫護軌與現有的道岔護軌的各部分開口尺寸也有很大不同，靠近尖軌一端距離尖軌尖端70mm，特殊情況下可適當加大。靠近尖軌一端開口尺寸為140mm，另一端開口尺寸為136mm，護軌平直段長1100mm，輪緣槽寬度為65±3mm，詳細布置圖見圖2。

二、確定護軌安裝位置

該車廠進行了多次的列車動力學實驗，實驗得出車輪鏇修前后列車通過5號單開道岔時的脫軌系數，根據脫軌系數的大小，結合實際走行路徑與近年兩次脫軌股道的相似程度，安裝了新型防脫護軌，降低列車的脫軌風險。

三、護軌磨痕分析

新型護軌安裝后，為驗證護軌是否對輪對的橫向位移有限制作用，起到降低列車輪對爬軌的風險的作用，我們對安裝在L34、L55道岔上的新型防脫護軌進行了使用情況觀察。

（一） 觀察方式

我們在L34、L55道岔新型防脫護軌作用邊上噴涂白漆，觀察列車通過后護軌上的白漆是否被輪背磨蹭，以此判斷輪對與護軌是否產生作用關系，并記錄通過的列車編號，走行路徑，磨蹭點護軌作用邊與鋼軌作用邊的距離。

（二） 觀察結果

我們對護軌的使用情況進行了7天的觀察，分別有99列及32列車經過L55、L34道岔，統計并分析觀察記錄的信息，得出了以下共同規律：

（1）60%曲向通過道岔的列車輪對經過護軌后，護軌上有被輪背磨蹭的痕跡（見圖5）；

（2）直向通過道岔的列車輪對與護軌基本不會產生磨蹭的現象；

（3）護軌上磨痕的起點輪緣槽寬度平均為69.5mm（見圖6）。

（三）磨痕情況分析

護軌輪緣槽的寬度是決定護軌是否能限制車輪橫向偏移，防止車輪爬軌脫軌的主要因素，通過對磨痕的情況的分析，可以判斷出防脫護軌狀態是否正常，是否起到了降低脫軌風險的作用。

經查閱相關資料，作出輪軌及護軌關系圖可知，在最大游間時，若要車輪不與護軌發生磨蹭，需輪緣槽寬度≥1451-1351-26=74mm；在最小游間時，若要車輪絲毫不發生爬軌，則需輪緣槽寬度為≤1443-1355-34=54mm。

根據現場實際情況，取軌道及輪對一般狀態下的尺寸計算，即軌距為1445mm，輪背距離1353mm，輪緣厚度為30mm，可得在以上輪軌狀態下的輪軌游間約為1445-1353-30=62mm。目前安裝新型道岔防脫護軌時，平直段的輪緣槽寬度設置為65±3mm。

根據以上分析，可以印證現場磨痕觀察所得出的結論：

（1）當列車直向通過道岔后經過護軌時，運行速度低，輪對幾乎不產生左右位移，且設置的輪緣槽寬度大于軌道及輪對一般狀態下的游間大小，所以直向通過護軌的列車輪對基本不與護軌發生磨蹭。

（2）當列車曲向通過道岔后經過護軌時，列車會產生一定的離心力，輪對會發生一定的橫向位移，導致輪背與護軌發生磨蹭。實際護軌磨痕起點輪緣槽寬度的平均值為69.5mm，大于軌道及輪對一般狀態下的游間大小62mm，所以大部分曲向通過道岔的列車輪對經過護軌時會產生磨痕。若護軌輪緣槽寬度值設置在70mm時，無論列車直向或曲向經過道岔時，均不會產生磨痕，此結論已在脫軌模擬實驗中得到驗證。

（3）由結論（2）進一步可得出，當列車曲向通過道岔經過護軌時，一部分列車輪對最大會有約8mm的爬軌量（小于脫軌臨界條件29mm），輪緣槽設置為65mm，有效地限制了輪對進一步爬軌的趨勢，起到了降低脫軌風險的作用。

（4）最早安裝的護軌至今已上線使用了接近一年的時間，護軌作用邊的磨耗量最大不足1mm，未發生支架變形、螺栓松脫等情況，可反映出列車經過護軌時，即使輪背與護軌發生了磨蹭，但輪對對護軌的沖擊力不大，輪背與護軌間的磨蹭程度較輕微，列車運行時不存在較大的脫軌風險。

四、總結

截止目前，該車廠所安裝的新型道岔防脫護軌均出現了不同程度的磨痕，結合上述分析，目前該線車廠安裝使用的新型道岔防脫護軌使用效果良好，在一定條件下有降低脫軌風險的作用。后續，工務分部將逐步對車廠內所有5號道岔安裝防脫護軌，進一步有效地保障列車運行安全。

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