高速鐵路無砟軌道過渡段軌道板模具改造及應用

崔德水，馬元清，方明，朱栓，孫成曉 （上鐵蕪湖軌道板有限公司，安徽 蕪湖 241012）

軌道過渡段是指沿軌道結(jié)構(gòu)橫向或豎向存在剛度突變的軌道板結(jié)構(gòu)形式，如路橋過渡段、有砟軌道與無砟軌道過渡段及道岔過渡段等。過渡段連接處由于軌道板結(jié)構(gòu)不同存在著一定的剛度差，導致軌面沉降變形不一致而發(fā)生彎折[1]。當列車高速通過時，會增加列車與軌道板的振動，引起列車與軌道板結(jié)構(gòu)作用力的增加，影響軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以致危及行車安全。為了保證高速鐵路線路的高平順性，必須對線路剛度有突變的區(qū)域進行過渡段的設置。目前在高速鐵路線路上應用的標準軌道板型有3種，分別為P5600，P4856和P4925。在實際的線路精算中，在局部位置與線路接口連接區(qū)域也增加了部分異型軌道板，如P6730、P4490、P3710等板型。而通常在過渡段設置輔助軌，用輔助軌與無砟軌道板共同參與抵抗變形[2]。

由于異型軌道板在軌道線路中實際用量較少，有時整條線路設計中只有特定區(qū)域使用該類軌道板，結(jié)合軌道板生產(chǎn)實際情況和對軌道板生產(chǎn)成本的控制，針對部分異型軌道板存在外形尺寸共性，且結(jié)構(gòu)形式相近的模具進行改造，以達到滿足標準軌道板和異型軌道板的生產(chǎn)需求。

1 模具結(jié)構(gòu)形式

標準軌道板P5600型模具在外形尺寸和結(jié)構(gòu)形式方面與過渡段軌道板P5600A型模具基本相同，這是進行模具改造的基礎。兩種模具的區(qū)別及共性如下。

①外形尺寸。兩種模具的長度、寬度和厚度相同，均為5600mm、2500mm和200mm。且P5600A型模具除在承軌臺內(nèi)側(cè)加設32個用于安裝輔助軌套管的定位柱以外，其余各部尺寸均與P5600型軌道板模具相同。

②預應力筋布置。過渡段軌道板P5600A型模具橫向預應力筋截面中心對稱布置，布置位置與P5600型軌道板橫向預應力筋相同，而縱向預應力筋布置需避開輔助軌套管位置，縱向中部4根預應力筋位置有所調(diào)整，由P5600型的鋼筋間距300mm-340mm-300mm調(diào)整為330mm-280mm-330mm。

2 模具改造方案

基于兩種模具外形尺寸和結(jié)構(gòu)形式的共性和區(qū)別，我們通過設計加工配套工裝，將P5600型軌道板型模具改造為P5600A型軌道板模具，并將兩種模具合理布置于臺座內(nèi)，完成兩種型號的軌道板的同批次生產(chǎn)。具體方案如下。

①輔助軌套管定位柱安裝。按設計圖紙尺寸要求，采用精度為0.02mm的游標卡尺配合直角尺，在模具底板找點定位，在既定位置采用人工鉆孔的方式在模具底板進行鉆孔作業(yè)，并安裝輔助軌套管定位柱。

②軌道板模具側(cè)模改造。由于P5600A型軌道板模具縱向預應力筋位置有所調(diào)整，因此需對P5600型軌道板模具縱向側(cè)模張拉孔位置進行鉆孔和封堵，并進行打磨處理，保證改造后的軌道板模具側(cè)模表面光滑。

圖1 定位鉆孔

③轉(zhuǎn)換梁工裝設計。為解決兩種板型預應力筋位置偏差導致單根預應力筋張拉力不均的問題，需在P5600型張拉橫梁設置預應力筋位置轉(zhuǎn)換裝置（下稱“轉(zhuǎn)換梁”），通過轉(zhuǎn)換梁連接P5600A型軌道板的預應力筋，這樣就可以無需對張拉橫梁進行改造。

圖2 模具張拉橫梁與轉(zhuǎn)換梁安裝圖

圖3 轉(zhuǎn)換梁設計尺寸圖

④張拉連接桿工裝設計。軌道板臺座法生產(chǎn)工藝采用整體張拉形式進行預應力張拉，每個張拉臺座內(nèi)采用“2×4”單元模式[3]。預應力體系由預應力筋和錨固板組成。先張法張拉系統(tǒng)主要包括張拉臺座、梁、連接桿件、液壓和自動控制系統(tǒng)。改造后軌道板模具在張拉橫梁處加設一段轉(zhuǎn)換梁，縮短了鋼模與縱向張拉橫梁的距離，原配套張拉端拉桿已不適用，因此，設計一種新的張拉端拉桿。

圖4 P5600A型模具張拉端拉桿

⑤連接器工裝設計。改造后的P5600A型模具與P5600型模具安裝于同一臺座內(nèi)生產(chǎn)，由于P5600A型模具預應力位置偏差，在與P5600型模具連接時標準模間連接器已不再適用。因此，設計一種異型模間連接器用于兩種型號軌道板的連續(xù)生產(chǎn)。

圖5 P5600型模具標準模間連接器

圖6 P5600A型模具異型模間連接器

3 生產(chǎn)驗證

經(jīng)改造的P5600A型模具安裝后與P5600型模具置于統(tǒng)一生產(chǎn)臺座內(nèi)生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝依據(jù)《高速鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道先張法預應力混凝土軌道板》（Q/CR567-2017）標準要求進行控制[4-5]。P5600A型成品板經(jīng)檢測所有外形尺寸均滿足設計圖紙要求。

圖7 P5600A型軌道板模具生產(chǎn)布置圖

模具改造成本核算

4 成本核算

軌道板模具改造成本核算主要包括轉(zhuǎn)換梁、張拉端張拉桿、異型連接器等加工費用，不考慮人員成本的基礎上，對比分析購置模具和模具改造的成本。模具改造成本分析見下表。

無論對P5600型模具改造還是新購置P5600A型模具，在臺座內(nèi)生產(chǎn)均需要配備上表內(nèi)（除定位柱）的所列配套工裝。因此，模具改造節(jié)約的成本即為購置新模具的費用，根據(jù)現(xiàn)階段模具市場價格，單套P5600A型模具含稅價格為15萬元。

5 結(jié)語

CRTSⅢ型軌道板是我國自主研發(fā)，具有完全自主知識產(chǎn)權的軌道板，主要用于時速300km以上高鐵建設項目，目前已用于多個在建高鐵項目中。上鐵蕪湖軌道板有限公司作為國內(nèi)最大Ⅲ型軌道板生產(chǎn)基地，在蕪湖、淮北、東臺配備6條軌道板生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力18萬塊，工廠化、集中式的生產(chǎn)環(huán)節(jié)控制對軌道板生產(chǎn)質(zhì)量提供有力保障。過渡段軌道板模具改造項目的應用，不僅可保證軌道板生產(chǎn)質(zhì)量滿足標準要求，也在一定程度上降低了軌道板生產(chǎn)成本，符合企業(yè)節(jié)能降耗的企業(yè)宗旨。