1 000 mm軌距54E1鋼軌12號(hào)單開(kāi)道岔的研制

亓 云 飛

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721006)

1 概述

泰國(guó)既有鐵路線路設(shè)備陳舊，平均運(yùn)營(yíng)速度只有60 km/h，新建高速鐵路線路已成為泰國(guó)鐵路迫切需求。2014年泰國(guó)政府批準(zhǔn)了雙線鐵路項(xiàng)目，總成本約7 414億泰銖。道岔作為制約列車(chē)運(yùn)行速度的關(guān)鍵設(shè)備，提出了較高的設(shè)計(jì)要求。1 000 mm軌距54E1鋼軌12號(hào)單開(kāi)道岔就是為泰國(guó)雙線鐵路進(jìn)行的設(shè)計(jì)。該道岔的研究以國(guó)鐵一整套研究方法為基礎(chǔ)，采用國(guó)鐵成熟技術(shù)，同時(shí)結(jié)合泰國(guó)運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)的特點(diǎn)，完成了道岔設(shè)計(jì)及廠內(nèi)試制、試鋪工作。新研制的1 000 mm軌距54E1鋼軌12號(hào)單開(kāi)道岔已在泰國(guó)雙線工程中應(yīng)用，使用效果良好。

2 道岔設(shè)計(jì)

2.1 道岔設(shè)計(jì)需求

1)容許通過(guò)速度：直向：160 km/h；側(cè)向：40 km/h；

2)道岔適用于無(wú)縫線路；

3)軌下基礎(chǔ)：混凝土岔枕、碎石道床；

4)在滿(mǎn)足用戶(hù)需求及產(chǎn)品安全的前提下盡可能提高道岔零部件通用性，盡可能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、考慮經(jīng)濟(jì)性；

5)使用壽命長(zhǎng)，以延長(zhǎng)更換周期，減少對(duì)行車(chē)的影響。

2.2 道岔主要平面尺寸

依據(jù)泰鐵公司提供的《雙線道岔技術(shù)規(guī)范》《軌道工程》及方案設(shè)計(jì)過(guò)程中的溝通交流，確定道岔采用單圓曲線平面線型。

2.2.1道岔主要平面尺寸

道岔主要平面尺寸見(jiàn)表1，圖1。

表1 道岔基本尺寸表

2.2.2尖軌平面線型

既有道岔設(shè)計(jì)曲線尖軌時(shí)，普標(biāo)使用的是半切線型尖軌，它介于直線尖軌和切線型尖軌之間，既兼顧了切線型平順性好的特點(diǎn)，又能使尖軌尖端不太薄[1]。相離型曲線尖軌起源于1986年，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐證明，這種線型對(duì)減輕尖軌的側(cè)磨極為有利，在列車(chē)軸重、運(yùn)行速度、行車(chē)密度一定的條件下，尖軌耐磨性最好。選用相離型曲線尖軌，并采用適當(dāng)?shù)南嚯x，就會(huì)兼有彈性可彎曲線尖軌穩(wěn)定性好、可適用于跨區(qū)間無(wú)縫線路、養(yǎng)護(hù)維修工作量少、旅客舒適度高和直線尖軌耐磨性好的特點(diǎn)[2]。因此,本產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用相離型曲線尖軌，見(jiàn)圖2。

2.3 道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.3.1尖軌結(jié)構(gòu)

尖軌為彈性可彎式，尖軌尖端為藏尖式。尖軌尖端藏尖深度為3 mm，尖端降低值設(shè)置為23 mm，如圖3所示。

2.3.2尖軌跟部成型段與過(guò)渡段

尖軌采用54E1A1鋼軌制造，跟部鍛壓成54E1鋼軌與導(dǎo)曲線連接。按照公司成熟工藝，尖軌跟部成型段長(zhǎng)度為450 mm，過(guò)渡段長(zhǎng)度為168 mm，跟端扭轉(zhuǎn)1∶40斜，如圖4所示。

2.3.3尖軌跟部傳力部件

泰國(guó)屬熱帶季風(fēng)氣候，北部山區(qū)溫差較大，為適應(yīng)無(wú)縫線路伸縮位移要求，尖軌根部采用限位器結(jié)構(gòu)，如圖5所示。

2.3.4滑床板

轉(zhuǎn)轍器基本軌和護(hù)軌基本軌內(nèi)側(cè)的滑床板均采用彈片扣壓。間隔設(shè)置滾珠滑床板。

2.3.5可調(diào)連桿

為便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，道岔尖軌連桿采用可調(diào)連桿，旋轉(zhuǎn)中間的螺紋套筒即可調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)度。

2.3.6轍叉

轍叉采用焊接式高錳鋼轍叉，趾、跟端分別焊接帶1∶40斜的標(biāo)準(zhǔn)54E1鋼軌，滿(mǎn)足線路無(wú)縫化要求。同時(shí)采用爆炸預(yù)硬化技術(shù)滿(mǎn)足技術(shù)規(guī)范要求的轍叉表面350HB的硬度要求。

2.3.7扣件系統(tǒng)

扣件采用Pandrol彈條扣件，軌距調(diào)整時(shí)，采用普通軌距塊絕緣處采用絕緣軌距塊進(jìn)行調(diào)距，如圖6所示。

2.3.8墊板材質(zhì)

墊板采用鑄造墊板，牌號(hào)為QT500-7。材料機(jī)械性能見(jiàn)表2。

表2 QT500-7材料機(jī)械性能表

2.3.9岔枕

岔枕均按照垂直于直股布置，岔枕間距按600 mm排布，第一牽引點(diǎn)處岔枕間距650 mm。岔枕長(zhǎng)度在2 m～4 m范圍。

2.3.10電務(wù)轉(zhuǎn)化設(shè)備

道岔采用電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)，單機(jī)牽引，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換力為4 000 N。

3 道岔設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)

1)借鑒海外現(xiàn)有結(jié)構(gòu)及客運(yùn)專(zhuān)線高速道岔設(shè)計(jì)技術(shù)，轉(zhuǎn)轍器范圍設(shè)置滾珠滑床板，可以有效降低尖軌與滑床臺(tái)板的摩擦力，從而減小道岔轉(zhuǎn)換阻力，同時(shí)減少尖軌后段不足位移。

2)采用可調(diào)連桿，通過(guò)旋轉(zhuǎn)中間的螺紋套筒調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)度，取代了既有通過(guò)調(diào)整片進(jìn)行調(diào)整的方式，進(jìn)一步降低現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工作量，便于養(yǎng)護(hù)維修。

3)使用了帶焊肢的高錳鋼整鑄轍叉，轍叉進(jìn)行爆炸硬化，滿(mǎn)足無(wú)縫線路的焊接要求及延長(zhǎng)了轍叉使用壽命。

4)鋼軌采用54E1鋼軌，尖軌采用54E1A1鋼軌，扣件采用Pandrol型分開(kāi)可調(diào)彈性扣件，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)接，增強(qiáng)我國(guó)道岔產(chǎn)品海外市場(chǎng)開(kāi)拓能力。

4 下一步研究工作

由于此次12號(hào)道岔研發(fā)時(shí)間有限，周期較短，該道岔采用了大量國(guó)內(nèi)成熟技術(shù)。通過(guò)試制試鋪總結(jié)，以下兩點(diǎn)可以作為下一步產(chǎn)品優(yōu)化主要工作。

4.1 墊板材質(zhì)優(yōu)化

目前墊板采用鑄造工藝完成，而鑄造件常見(jiàn)氣孔、砂眼、夾砂、冷格、松縮等缺陷，導(dǎo)致內(nèi)部質(zhì)量缺陷，并且鑄造業(yè)屬高能耗、污染嚴(yán)重行業(yè)。本道岔按鑄造墊板進(jìn)行設(shè)計(jì)。下一步計(jì)劃采用國(guó)內(nèi)技術(shù)成熟的焊接墊板結(jié)構(gòu)取代鑄造墊板。

4.2 采用合金鋼叉心拼裝轍叉

設(shè)計(jì)中采用帶焊肢高錳鋼整鑄轍叉，通過(guò)三次爆炸預(yù)硬化技術(shù)，使轍叉表面硬度達(dá)到HB350以上。但高錳鋼轍叉整體鑄造時(shí)，容易產(chǎn)生內(nèi)部鑄造缺陷，在列車(chē)頻繁的沖擊作用下，會(huì)逐漸產(chǎn)生裂紋并向外擴(kuò)展。有相當(dāng)數(shù)量的高錳鋼轍叉在沒(méi)有達(dá)到磨耗限度之前破損，不得不提前下道，使高錳鋼的優(yōu)勢(shì)得不到充分發(fā)揮[3]。

目前，合金鋼叉心拼裝式轍叉逐漸成為道岔產(chǎn)品新的技術(shù)突破方向，合金鋼叉心拼裝式轍叉由翼軌、叉跟軌、合金鋼心軌通過(guò)橫向高強(qiáng)螺栓及間隔鐵組合而成的拼裝式轍叉。轍叉關(guān)鍵部位采用合金鋼材質(zhì)，強(qiáng)度高，耐磨性好。同時(shí)由于其翼軌與叉跟軌均為普通鋼軌制造，可直接與道岔前后線路鋼軌焊接。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，研發(fā)的1 000 mm軌距54E1鋼軌12號(hào)單開(kāi)道岔已在泰國(guó)雙線項(xiàng)目成功應(yīng)用，大幅提高泰國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)速度。該道岔的設(shè)計(jì)，較好地填補(bǔ)了我國(guó)出口海外道岔的空白。隨著泰國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模不斷增大，該產(chǎn)品應(yīng)用前景十分廣闊。