出口蒙古60E1鋼軌系列單開道岔的研制

袁 寶 軍

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721006)

1 概述

出口蒙古60E1鋼軌系列單開道岔是為蒙古扎門烏德物流園專用線建設(shè)需要研制的新型道岔，軌距有1 435 mm，1 520 mm兩種。

2 道岔設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)及原則

1)GB 50090,鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范;

2)GB 50091,鐵路車站及樞紐設(shè)計(jì)規(guī)范;

3)TB/T 412,標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路道岔技術(shù)規(guī)范;

4)TB/T 447,高錳鋼轍叉技術(shù)條件;

5)道岔容許通過(guò)速度：直向:120 km/h，側(cè)向：35 km/h；

6)道岔設(shè)計(jì)載荷：25 t軸重;

7)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇：動(dòng)能損失ω≤0.65 km2/h2；未被平衡離心加速度a≤0.6 m/s2；未被平衡離心加速度增量ψ≤0.5 m/s3。

2.2 道岔主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1)平面布置。

2)采用9 420 mm長(zhǎng)度的60D40半切線型藏尖式彈性可彎尖軌，彈性可彎段進(jìn)行軌肢銑削，根據(jù)1 435 mm，1 520 mm兩種軌距要求，曲線尖軌從37 mm，35.4 mm寬度到尖軌尖端為直線，之后分別相切R190 717.5 mm，R190 760 mm圓曲線。

3)尖軌工作邊和非工作邊均采用1∶4斜度，為保證尖軌在頂寬20 mm斷面之后開始承載，減緩尖軌磨損，直、曲線尖軌頂面按縱坡設(shè)計(jì)，縱坡降低值見表1。

表1 尖軌頂面縱坡降低值

4)轉(zhuǎn)轍器彈性可彎尖軌首次采用一點(diǎn)牽引,設(shè)計(jì)動(dòng)程160 mm，在確保彈性可彎式尖軌的跟端結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)，滿足了現(xiàn)場(chǎng)電務(wù)安裝條件，實(shí)現(xiàn)采用一機(jī)一點(diǎn)牽引，節(jié)約了電務(wù)采購(gòu)與機(jī)電施工及后期維護(hù)成本。填補(bǔ)了60D40鋼軌彈性可彎式尖軌設(shè)置一機(jī)一點(diǎn)牽引在設(shè)計(jì)與應(yīng)用方面的技術(shù)空白。

5)轉(zhuǎn)轍器跟端設(shè)置限位器，以滿足線路的溫差需要，防止出現(xiàn)電務(wù)轉(zhuǎn)換卡阻，見圖1。

6)為了加強(qiáng)基本軌的穩(wěn)定性，減小基本軌的外傾和軌距擴(kuò)張，轉(zhuǎn)轍器基本軌外側(cè)部分設(shè)置軌撐，并采用調(diào)整片調(diào)整軌距，見圖2。

7)轍叉為直線型高錳鋼整鑄式轍叉，轍叉前后端閃光對(duì)焊接長(zhǎng)60E1鋼軌，見圖3。轍叉下設(shè)置橡膠墊板，兩種不同軌距的道岔采用同一種轍叉，提高了標(biāo)準(zhǔn)化程度。

8)護(hù)軌采用UIC33槽型鋼制造，降低了制造難度和成本。

9)道岔岔枕采用扇形排布，與常規(guī)道岔設(shè)計(jì)相比，提高了道岔非軌類零配件的通用性。

10)道岔采用Ⅱ型彈條扣件，采用波形墊圈及配套的螺母進(jìn)行扣件螺栓連接副防松，以減少道岔后期的養(yǎng)護(hù)維修工作量，如圖4所示。

11)岔區(qū)不設(shè)置軌頂坡或軌底坡，道岔前后端設(shè)置順坡墊板與區(qū)間線路相接。

3 道岔設(shè)計(jì)參數(shù)評(píng)估分析

3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)檢算

在確定道岔平面線型時(shí)，須確保設(shè)計(jì)參數(shù)不超過(guò)設(shè)計(jì)原則中確定的限制。即：動(dòng)能損失ω≤0.65 km2/h2；未被平衡離心加速度α≤0.6 m/s2；未被平衡離心加速度增量ψ≤0.5 m/s3。1 435 mm,1 520 mm軌距道岔設(shè)計(jì)參數(shù)檢算如下：

1)動(dòng)能損失：

ω=V2(sinβc)2=352×(sin1.125 475°)2=0.47 km2/h2<0.65 km2/h2(1 435 mm軌距尖軌尖端沖擊角：βc=1.125 475°)。

ω=V2(sinβc)2=352×(sin0.942 22°)2=0.33 km2/h2<0.65 km2/h2(1 520 mm軌距尖軌尖端沖擊角：βc=0.942 22°)。

2)未被平衡離心加速度。

a=V2/(3.62R)=352/(3.62×190)=0.497 m/s2<0.6 m/s2(1 435 mm,1 520 mm兩種軌距導(dǎo)曲線半徑相同)。

3)未被平衡離心加速度增量。

ψ=V3/(3.63RL)=353/(3.63×190×12)=0.403 m/s3<0.5 m/s3(兩種軌距導(dǎo)曲線半徑相同，機(jī)車轉(zhuǎn)向架中心距12 m)。

通過(guò)上述檢算，平面線型的設(shè)計(jì)在達(dá)到側(cè)向通過(guò)速度的性能指標(biāo)的條件下，符合設(shè)計(jì)依據(jù)及原則控制參數(shù)要求。

3.2 外軌欠超高計(jì)算

外軌欠超高I的計(jì)算公式：

I=7.6V2/R。

其中，V為側(cè)向最高通過(guò)速度，km/h。

通過(guò)計(jì)算：I=7.6V2/R=7.6×352/190=49 mm<75 mm，符合規(guī)定要求。

3.3 道岔側(cè)股軌距加寬

按機(jī)車車輛以常強(qiáng)制內(nèi)接條件通過(guò)時(shí)的軌距Si:

Si=Tmax+2dmax+3+δmin/2+Zi。

其中，Zi為楔形內(nèi)接時(shí)的各部軌距加寬值；3為軌距允許負(fù)公差；δmin為最小輪軌游間。

1)導(dǎo)曲線中部軌距加寬。

由SR=Tmax+2dmax+3+δmin/2+ZR，計(jì)算出兩種軌距道岔的導(dǎo)曲線中部軌距為：1 437.49 mm,1 527.56 mm。

2)尖軌尖端處軌距加寬Zo(f1=-11，為道岔割距)。

由SO=Tmax+2dmax+3+δmin/2+ZR，計(jì)算出兩種軌距道岔尖軌尖端處的軌距為：1 445 mm,1 532.3 mm。

3)導(dǎo)曲線終點(diǎn)處軌距加寬。

由SO=Tmax+2dmax+3+δmin/2+ZA計(jì)算出兩種軌距道岔導(dǎo)曲線終點(diǎn)處軌距為：1 433.25 mm,1 520.78 mm。

3.4 尖軌降低值

根據(jù)機(jī)車車輪輪緣深度，以行車安全性、平穩(wěn)性及尖軌頂寬20 mm處開始承載、50 mm完全承載為設(shè)計(jì)控制條件，取尖軌尖端降低值為23 mm，5 mm斷面降低值為14 mm，20 mm斷面降低值為4 mm，50 mm斷面降低值為0。

4 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

1)該系列道岔的設(shè)計(jì)開發(fā)與成功應(yīng)用，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為9 042 mm的60D40彈性可式尖軌采用一機(jī)一點(diǎn)牽引理論計(jì)算方法的正確性，填補(bǔ)了彈性可式AT鋼軌采用一點(diǎn)牽引的技術(shù)空白，為同類道岔產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

2)道岔岔枕采用扇形排布形式。常規(guī)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)與鋪設(shè)過(guò)程中，岔枕采用垂直直股排布，導(dǎo)致道岔直股與側(cè)股零部件互換性差，為提高岔內(nèi)零部件的通用性，岔枕排布形式采用自道岔曲股理論起點(diǎn)處開始扇形排布，實(shí)現(xiàn)了在軌距不加寬部位，道岔直、曲股零部件的通用，有效降低了道岔制造成本。

5 結(jié)語(yǔ)

出口蒙古60E1鋼軌系列單開道岔2017年10月通過(guò)了由用戶組織的廠內(nèi)驗(yàn)收，于2018年1月完成道岔的上道鋪設(shè)，至今道岔運(yùn)行狀態(tài)安全穩(wěn)定，滿足線路建設(shè)需要，采用的新技術(shù)具有較好的推廣使用前景。