1000mm 軌距UIC54 鋼軌9 號單開道岔的設計

左麗麗 李永茂

（鐵科（北京）軌道裝備技術有限公司，北京102202）

1 概述

道岔是機車車輛從一股軌道轉入或越過另一股軌道時必不可少的設備，存在著構造復雜、養護困難等特點，是軌道的一個重要組成部分，也是軌道的薄弱環節。

該道岔是在滿足客戶需求的基礎上，按照國際標準開發出的新型道岔-UIC54 鋼軌9 號單開道岔。對于1000mm 軌距的軌道來說，對道岔在設計上提出更高的要求。1000mm 軌距UIC54 鋼軌9 號單開道岔的設計，根據出口道岔特有的設計理念，結合國內道岔的結構特點，設計出滿足客戶要求的出口道岔產品尤為重要。

該道岔是以成熟、可靠、先進、安全與舒適為原則進行設計，在分析論證許多技術問題后，設計與生產工作順利進行，能夠滿足線路使用需求，適用于項目總體的規范性要求和安全、舒適性要求以及施工需求，最終得到了國外業主的充分肯定。

2 道岔的設計要求

UIC54 鋼軌9 號單開道岔以成熟、可靠、先進、安全與舒適為原則，依據國內《標準軌距鐵路道岔制造技術條件》、國外UIC相關標注以及客戶提供線路及車輛段技術資料進行設計。

2.1 道岔的平面線型

1000mm 軌距UIC54 鋼軌9 號單開道岔，道岔全長22060mm，前長9130mm，后長12930mm，采用曲線型設計，導曲線半徑154m（見圖1）。

圖1

道岔容許通過速度：直向120km/h；側向35km/h。直股軌距為1000mm，曲股軌距加寬為1005mm。轍叉角為6°21′35″。

根據道岔主要尺寸和岔枕間距布置，確定尖軌尖端至基本軌前端距離為2060mm，采用半切線型曲線尖軌，尖軌長8552mm；尖軌半切斷面為25.5mm，距尖軌尖端1404mm；尖軌為藏尖式，從尖軌尖端向后165mm 作藏尖刨切。

2.2 基本參數的確定和計算

2.3 主要結構要求

2.3.1 基本軌采用54E1（UIC54） 斷面鋼軌，尖軌采用54E1A1 斷面鋼軌；護軌采用33kg/m 槽型鋼。

2.3.2 轍叉采用直線轍叉，轍叉趾端距理論尖端距離為2030mm，轍叉跟端距理論尖端距離為3926mm；直、側向護軌均設計長度為4100mm。轍叉采用高錳鋼轍叉與鋼軌焊接式，頂面爆炸硬化。

2.4 過岔速度引起的安全性校核

道岔設計中表達列車在實際使用的時候在道岔上受到橫向力的作用，可以通過以下三個方面來衡量：列車過岔的動能損失的大小、沒有及時抵消的離心加速度、沒有及時抵消的離心加速度的增加量。上述三個設計參數均是橫向力及其變化對運行的影響，體現在如下幾個方面：

（1）旅客舒適度；

（2）道岔結構的穩定性、列車運行的穩定性及安全性；

（3）對道岔零部件的磨損。

2.4.1 動能損失

為防止列車側向通過道岔時，列車損失的動能較多，我國指定了一個標準，要求道岔設計在撞擊過程中的動能損失必須小于0.65km2/h2，這樣才能保證試用的可行性。

對于本道岔，經計算：

3 道岔結構設計

3.1 一般結構設計

3.1.1 道岔設置1:20 軌底坡或軌頂坡。

3.1.2 鋼軌及轍叉下設5mm 厚橡膠墊板，鐵墊板下設10mm厚橡膠墊板。

3.2 轉轍器部分結構設計

3.2.1 尖軌采用54E1A1 鋼軌制造，半切線型彈性可彎尖軌，尖軌尖端為藏尖式，曲線尖軌由尖軌尖端至25.5mm 斷面寬度為直線，之后為R154500mm 曲線。半切線型可以減小尖軌尖端的沖擊角度，可以減小尖軌小斷面長度，增加尖軌的耐磨性，提高尖軌的使用壽命。

3.2.2 本道岔用于無縫線路，道岔鋼軌與線路鋼軌通過焊接形式連接。無縫道岔尖軌跟端傳力結構通常有三種：限位器、間隔鐵、不設傳力結構即只采用扣件固定。限位器在尖軌中使用的優點：能夠較好傳導基本軌上的力。此道岔跟端采用限位器結構，限位器A、B 塊間距為7mm，見圖2。

圖2

3.2.3 尖軌工作邊與非工作邊斜度均采用1:4，為保證在列車運行條件下，合理設置輪載轉移，減緩尖軌的磨損，道岔直、曲線尖軌斷面寬度、降低值見表1。

3.2.4 轉轍器采用一點牽引，牽引點距尖軌尖端440mm，牽引點動程為160mm。設置連桿增強尖軌間的框架作用，提高尖軌的穩定性。

3.2.5 轉轍器滑床板的基本軌內側采用施維格彈性夾扣壓，安裝、拆卸較為方便，使用效果良好。另外設置輥輪滑床板，降低尖軌的扳動力。

表1 尖軌斷面寬度、降低值 單位：mm

3.2.6 曲股軌距加寬為5mm，道岔前端為1000mm，尖軌尖端為1005mm，在導曲線終點前過渡至1000mm；直股軌距從尖軌尖端至尖軌70mm 斷面處為構造加寬范圍。

3.3 轍叉及護軌部分結構設計

3.3.1 轍叉采用焊接式高錳鋼轍叉，直線型轍叉，全長5956mm，趾端距理論尖端距離2030mm，趾端開口距225.2mm，趾端焊腿長500mm；跟端距理論尖端距離3926mm，跟端開口距435.6mm，跟端焊腿長1219mm；頂面爆炸硬化，爆炸硬化后轍叉實物表面硬度不小于350HBW。

3.3.2 護軌采用33kg/m 槽型鋼制造，減輕了護軌的重量，降低了護軌制造的工藝難度，有利于提高護軌的加工精度和確保鋪設的尺寸；護軌頂面高出基本軌頂面12mm。

3.4 扣件系統

扣件是軌道結構中比較關鍵的組成之一，它的作用是維持整個軌道的穩定性以及安全性。所以，扣件的類型需要與對應道床類型相匹配，還需要具有較高的強度、耐久性等一些性能，并且要滿足實際使用中的各種要求，扣件零部件要求統一化、通用化、結構簡單，便于安裝和維修。

考慮到為與線路使用的扣件相同，使用了分開式彈條Ⅱ型扣件。

3.4.1 扣件采用Ⅱ型彈條分開式可調扣件，配T 型螺栓、六角頭螺母、平墊圈。該扣件系統在國內具有成熟的運營經驗。

3.4.2 鋼軌兩側安裝軌距塊：工作邊一側安裝13 號軌距塊，高錳鋼轍叉兩側及非工作邊一側安裝11 號軌距塊。

3.5 軌下基礎

軌下基礎采用預應力混凝土岔枕，軌道彈性均勻，具有較高的道岔阻力，提高了道岔的整體穩定性，且不受氣候、腐朽、蟲蛀及火災的影響，使用壽命長，適應大型養路機械作業。在岔枕中預埋尼龍套管，通過岔枕螺栓與鐵墊板連接。

4 結論

1000mm 軌距UIC54 鋼軌9 號單開道岔在吸取國內現有道岔設計理念的基礎上進行了結構創新。該型道岔經過試制試鋪，順利通過用戶的驗收，最終批量生產并交付上道使用。但該型道岔在設計、零部件制造加工、試鋪過程中還存在一些問題，如國內外設計標準不統一、整鑄墊板的制造精度普遍不高，需要進行第二次機加工等問題，需要進一步完善、優化該道岔結構。