重載鐵路可動心軌道岔改造技術方案研究

岳學峰 張建民

摘 要：可動心軌道岔因其具有消除有害空間等特點，在鐵路新擴改建時多被推廣應用，但通過在國內幾家重載鐵路實踐應用，證明此種道岔并不適合在重載鐵路上使用。本文對大準鐵路鋪設的可動心軌道岔設備的試驗和病害調查、分析，并通過對大秦、朔黃等國內主要的幾家重載鐵路進行調研，提出重載鐵路可動心軌轍叉改造為固定型合金鋼轍叉的技術方案，并對改造后的效果進行了對比分析。

關鍵詞：重載鐵路;可動心軌道岔;道岔病害;固定轍叉

中圖分類號：U13.16 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）02-0115-03

準能大準鐵路正線全長264km。該鐵路上行為貨物重載，下行為貨車空車，最高速度80 km/h，2006年開行C80型萬噸重載列車，2017年運量達1.44億噸。大準鐵路上行線年運量、牽引質量已超過重載鐵路標準，為貨運重載鐵路。大準鐵路的道岔設備狀況及運輸模式與其他重載鐵路不同。通過對大準鐵路鋪設的可動心軌道岔設備的試驗和病害調查、分析，結合維修與養護工作，提出單向重載運輸條件下的可動心軌道岔設備改造技術研究和可行性方案。

1 可動心軌道岔設備病害表現形式[1]

大準線有75kg/m軌1/12號可動心軌道岔（圖號SC381）和75kg/m軌1/18號可動心軌道岔（圖號SC488）兩種，大部分為2010至2014年增二線和鋼軌大修時鋪設。隨著運量的增加，線路維修與養護天窗時間縮短，道岔設備傷損顯著增加，質量狀態惡化，給安全運營造成隱患[2]。

（1）長心軌容易出現方向良，尖軌、可動心軌不密貼，有可能影響道岔鎖閉。（2）道岔尖軌空吊板多，心軌尖端處鐵墊板容易斷裂;轍叉處滑床板易出現裂縫和離縫，曲向彈條斷裂，立螺栓折斷。（3）滑床板由于單向重載列車碾壓，造成滑床板四凸不平，使轉轍機轉動難。（4）可動心尖軌磨耗嚴重，魚鱗傷損和剝落掉塊發展快;可動心軌道岔構造復雜，發生故障后查找原因困難。

2 可動心軌道岔改造的必要性

通過大準線現場使用經驗和調研大秦、朔黃兩條重載貨運鐵路可知，從構造上，可動心軌轍叉不存在“有害空間”，消除了列車通過轍叉時產生的強烈振動和沖擊，使列車運行的平順性和舒適性得到了很大提高，同時轍叉的使用壽命也有很大的提高。因此，高速道岔普遍采用可動心軌轍叉。然而，對于重載鐵路，可動心軌轍叉高平順性與長壽命的特征并未得到充分體現。首先，對于運煤專線，運煤列車最高速度僅為80km/h，對列車運行的舒適度要求不高。另外，根據調查統計，在重載、高密度、大運量的條件下，75kg/m鋼軌可動心軌轍叉平均使用壽命僅為1.5-3.0億噸，且養護維修工作量卻很大，更換費用比較高。運行實踐表明，目前的可動心軌轍叉，難以滿足重載運輸需要，從使用壽命、養護維修工作量、更換成本和時間等方面綜合考慮，采用固定型轍叉更為有利。為此，大秦線、朔黃線均已將重車線可動心軌轍叉全部改造為固定型轍叉，解決了原有可動心軌道岔由于轍叉長度較大、結構松散、零部件多，現場更換軌件困難的問題，在一定程度上提升了道岔性能，延長了轍叉使用壽命。大準線與大秦線、朔黃線性質相同，都是運煤專線，并且可動心軌存在問題也一致。

3 改造75kg/m軌1/12可動心轍叉為固定轍叉方案

3.1 既有SC381單開道岔主要技術參數

既有75kg/m軌1/12砼岔枕單開道岔SC381主要參數如下，道岔全長為43.200 m，前長16.592m，后長26.608m，采用可動心轍叉，轍叉理論尖端至道岔中心距離為17.250m。

3.2 可動心轍叉改固定轍叉方案

既有75kg/m軌1/12砼岔枕單開道岔SC381可動心轍叉改造為固定轍叉，改造后SC559-Ⅰ、Ⅱ單開道岔保持既有SC381道岔前長、轍叉理論尖端至道岔中心距離不變，改造前后道岔示意圖如圖1所示。

當既有線間距為5.0m、5.3m的單渡線道岔均要改造時，按改造后SC559-Ⅱ單開道岔布置示意圖鋪設;其余單開道岔改造按改造后SC559-Ⅰ單開道岔布置示意圖鋪設。

3.2.1 轍叉及護軌改造

75kg/m軌1/12改造后SC559-Ⅰ、Ⅱ單開道岔由可動心轍叉改造為固定轍叉，轍叉采用合金鋼制造，護軌采用UIC鋼槽型護軌，轍叉改造時第49～71號砼岔枕同步更換，配套砼岔枕圖號為SC559-500，砼岔枕配件每個車站第1組全部采用新料，第2組利舊，在本站內進行倒運。

3.2.2 道岔改造時鋼軌改造

由于固定轍叉的費用遠大于所連接鋼軌費用，為保護新更換的固定轍叉，在新轍叉兩端采用新鋼軌連接，其具體改造措施如下：

（1）拆除既有轍叉砋端直、曲股鋼軌接頭和既有鋼軌，更換為14.992m和8.441m新軌與之連接。

（2）在距既有轍叉跟端直股外7.108m鋸軌、鉆孔，并拆除鋼軌，更換12.500m新鋼軌與之連接。

當采用SC559-Ⅰ單開道岔時，在新轍叉跟端側股新鋪5.400m新軌與之連接;當采用SC559-Ⅱ單開道岔時，在新轍叉跟端側股新鋪12.500m和8.905m鋼軌與之連接，兩軌之間采用現場膠接絕緣接頭連接。

（3）在新轍叉跟端對應直股基本軌處及其后12.500m處鋸軌、鉆孔，并拆除鋼軌，更換12.500m再用鋼軌與之連接。當采用SC559-Ⅰ單開道岔時，轍叉側外股維持既有鋼軌不變;當采用SC559-Ⅱ單開道岔時，在新轍叉跟端對應側股基本軌處鋸軌、鉆孔新鋪12.500m和8.905m鋼軌與之連接，兩軌之間采用現場膠接絕緣接頭連接。

（4）更換轍叉后，道岔鋼軌絕緣采用現場膠接絕緣接頭，普通接頭均采用施必牢凍結接頭。

3.2.3 道岔改造具體實施方案

可動心轍叉更換為固定轍叉的實施按照預鋪軌排的方式進行，其軌排由固定轍叉、轍叉直外軌、側外軌、護軌、第49～71號砼岔枕及其配件組成。

施工時，拆除既有可動心轍叉、轍叉直外軌、側外軌、護軌、第49～71號砼岔枕及其配件，并清篩該組道岔，鋪入預鋪好的軌排，然后根據改造后道岔類型連接軌排兩端的鋼軌。

4 改造75kg/m軌1/18可動心轍叉為固定轍叉方案

4.1 既有SC488單開道岔布置示意圖

既有75kg/m軌1/18砼岔枕單開道岔SC488主要參數如下，道岔全長為60.0m，前長22.744m，后長37.256m，采用可動心轍叉，轍叉理論尖端至道岔中心距離為25.850m。

4.2 可動心轍叉改固定轍叉設計

既有75kg/m軌1/18砼岔枕單開道岔SC488可動心轍叉改造為固定轍叉，改造后專線4295-Ⅰ、Ⅱ單開道岔保持既有SC488道岔前長、轍叉理論尖端至道岔中心距離不變，改造前后道岔示意圖如圖2所示。

當既有線間距為5.0m、5.3m的單渡線道岔均要改造時，按改造后專線4295-Ⅱ單開道岔布置示意圖鋪設;其余單開道岔改造按改造后專線4295-Ⅰ單開道岔布置示意圖鋪設。

4.2.1 轍叉及護軌改造

75kg/m軌1/18改造后專線4295-Ⅰ、Ⅱ單開道岔由可動心轍叉改造為固定轍叉，轍叉采用合金鋼制造，護軌采用UIC鋼槽型護軌，轍叉改造時第73～99號砼岔枕同步更換，配套砼岔枕圖號為專線4295-Ⅳ，砼岔枕配件每個車站第1組全部采用新料，第2組利舊，在本站內進行倒運。

4.2.2 道岔改造時鋼軌改造

由于固定轍叉的費用遠大于所連接鋼軌費用，為保護新更換的固定轍叉，在新轍叉兩端采用新鋼軌連接，其具體改造措施如下：

（1）拆除既有轍叉砋端直、曲股鋼軌接頭和既有鋼軌，更換為24.785m和16.816m新軌與之連接。

（2）在距既有轍叉跟端直股外7.108m鋸軌、鉆孔，并拆除鋼軌，更換12.500m新鋼軌與之連接。

當采用專線4295-Ⅰ單開道岔時，在新轍叉跟端側股新鋪5.400m新軌與之連接;當采用專線4295-Ⅱ單開道岔時，在新轍叉跟端側股新鋪12.500m和19.338m鋼軌與之連接，兩軌之間采用現場膠接絕緣接頭連接。

（3）在新轍叉跟端對應直股基本軌處及其后12.500m處鋸軌、鉆孔，并拆除鋼軌，更換12.500m再用鋼軌與之連接。

當采用專線4295-Ⅰ單開道岔時，轍叉側外股維持既有鋼軌不變;當采用專線4295-Ⅱ單開道岔時，在新轍叉跟端對應側股基本軌處鋸軌、鉆孔新鋪12.500m和19.338鋼軌與之連接，兩軌之間采用現場膠接絕緣接頭連接。

（4）更換轍叉后，道岔鋼軌絕緣采用現場膠接絕緣接頭，普通接頭均采用施必牢凍結接頭。

4.3 道岔改造具體實施方案

可動心轍叉更換為固定轍叉的實施按照預鋪軌排的方式進行，其軌排由固定轍叉、轍叉直外軌、側外軌、護軌、第73～99號砼岔枕及其配件組成。

施工時，拆除既有可動心轍叉、轍叉直外軌、側外軌、護軌、第73～99號砼岔枕及其配件，并清篩該組道岔，鋪入預鋪好的軌排，然后根據改造后道岔類型連接軌排兩端的鋼軌。

5 道岔改造原則

（1）維持既有道岔前長、轍叉理論尖端至道岔中心距離不變。（2）為保護新更換的固定轍叉，新鋪設固定轍叉兩端采用新鋼軌連接。（3）道岔用基本軌、尖軌、心軌、翼軌和導軌采用同規格和強度等級為1180MPa的U75V或U78Crv在線熱處理對稱及非對稱斷面鋼軌。（4）每個車站道岔改造時均考慮一組新料，只在本站內進行舊料的倒運，但與固定轍叉連接鋼軌均采用新料。（5）砼岔枕采用II型彈條扣件。（6）清篩道岔時只清篩軌排部分，且枕下清篩厚度不小于100mm，清篩補砟1/18道岔按25m3計，1/12道岔按20m3計，道砟采用一級碎石道砟。

6 改造后的效果[3]

6.1 節約成本效果顯著

根據對大秦線、朔黃鐵路的調研，結合大準鐵路多年的數量積累分析，可動心轍叉壽命平均為2億噸，可動心軌轍叉每組費用約為32萬，平均按照一年半更換一次，每組道岔年折算費用約為21.3萬元;固定式合金鋼轍叉平均壽命為4億噸，每組75kg/m軌1/12固定合金鋼轍叉費用為4萬，每組75kg/m軌1/18固定合金鋼轍叉費用為15萬，按平均每三年更換一次，兩種每組道岔年折算費用分別約為1.3萬元和5萬。

通過對比可以發現，固定形式轍叉使用成本明顯低于可動心轍叉，可動心改造固定開轍叉經濟效效果顯著。

6.2 減少對運輸的影響、節省維修資源效果明顯

更換可動心轍叉需要封鎖線路平均約為3小時（包括道岔調試），更換固定型轍叉平均時間約為1小時。可動心軌道岔轍叉部分連接零件病害多，故障處理難度大，工電配合投人力多，日常維修每月平均不少于三次;固定型轍叉結構簡單，每月維修工作約為可動心轍叉的1/3左右，工電聯合整治次數少。

7 結語

可動心軌道岔具有消除道岔的“有害空間”等優點，但對于單向重載低速的貨運鐵路來說并不適用，為了節約道岔使用和維護成本，對既有線已鋪設可動心軌道岔，可以考慮選擇適當的時機將可動心軌轍叉改造為固定型轍叉;同時建議新建改擴建鐵路時，對于速度較低的重載運輸鐵路盡量避免使用可動心軌道岔，為延長道岔使用壽命，可以考慮使用固定式合金鋼轍叉。

參考文獻

[1] 杜功，劉衛峰，徐炳輝.朔黃鐵路新鋪75kgm可動心軌道岔病害工電聯整實踐經驗探討[J].鐵道建筑技術，2007（增）：80-83.

[2] 王建強，楊毅，李全旺.客貨混跑線路重載運輸條件下道岔設備病害分析及整改對策[J].中國鐵路，2011（12）：49-51.

[3] 安玉海.大準鐵路可動心軌轍叉改固定型轍叉可行性研究分析報告[J].工程技術，2018（01）：116-118.