城市軌道交通低動(dòng)力道岔可行性分析研究

劉婷林 張濟(jì)淳

摘 要：隨著我國(guó)城市軌道交通的發(fā)展，居民對(duì)岔區(qū)減振和降噪的需求日益增加。目前國(guó)內(nèi)地鐵道岔均采用固定型轍叉，由于固定型轍叉存在有害空間，軌線(xiàn)不連續(xù)，導(dǎo)致車(chē)輛在通過(guò)有害空間時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的動(dòng)力響應(yīng)，對(duì)周邊居民生活造成不良影響，同時(shí)限制了地鐵車(chē)輛段上蓋物業(yè)的開(kāi)發(fā)和空間合理利用。因此對(duì)適用于城市軌道交通用的低動(dòng)力道岔的設(shè)計(jì)研究是非常必要的。可動(dòng)心軌轍叉采用長(zhǎng)短心軌組裝，保證軌線(xiàn)連續(xù)，消除了岔區(qū)的有害空間，列車(chē)在通過(guò)時(shí)平順性較好，對(duì)岔區(qū)減振具有非常好的效果和廣泛的應(yīng)用前景，為地鐵岔區(qū)減振設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;減振;固定型轍叉;可動(dòng)心軌轍叉;道岔

1? 概述

隨著我國(guó)城市軌道交通的發(fā)展，高速、舒適、快捷出行成為當(dāng)代人愈發(fā)迫切的需求[1]。因此對(duì)軌道減振的需求日益增加，目前正線(xiàn)用道岔轍叉均采用固定型轍叉，固定型轍叉存在有害空間，造成結(jié)構(gòu)上存在固有的不平順現(xiàn)象，導(dǎo)致車(chē)輛在通過(guò)有害空間時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大附加動(dòng)力響應(yīng)，是岔區(qū)輪軌振動(dòng)和噪聲最大的區(qū)域。對(duì)于特殊減振敏感地段（如居民區(qū)、學(xué)校等），有害空間存在產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)有較大影響。因此，對(duì)于城市軌道交通低動(dòng)力道岔的研究是十分迫切的。

2? 國(guó)內(nèi)城軌交通轍叉應(yīng)用情況

2.1 固定型轍叉

固定型轍叉包含高錳鋼整鑄轍叉和合金鋼轍叉。普速道岔主要采用高錳鋼整鑄轍叉和合金鋼組合轍叉兩種類(lèi)型的固定型轍叉;重載道岔以合金鋼組合轍叉為主;地鐵道岔普遍采用高錳鋼整鑄轍叉，部分咽喉折返區(qū)段采用合金鋼組合轍叉。

2.1.1高錳鋼整鑄轍叉

高錳鋼整鑄轍叉采用高錳鋼進(jìn)行整體澆筑，經(jīng)熱處理后，在沖擊荷載作用下，能夠很快產(chǎn)生硬化，轍叉表面具有良好的沖擊韌性、耐磨性，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市軌道交通線(xiàn)路中。高錳鋼整鑄轍叉具有以下特點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、整體性好，具有較高的機(jī)加工硬化性能，較高的強(qiáng)度和良好的韌性，方便工務(wù)上道和更換工作。

（2）對(duì)初期運(yùn)量大的線(xiàn)路適應(yīng)性較差，初期硬度較低，轍叉上道初期磨耗較快，服役壽命較為離散，普通線(xiàn)路一般在0.8～1.5億噸;與普通鋼軌焊接技術(shù)復(fù)雜，且難以探傷。

合金鋼轍叉目前有四種型式：鍛制合金鋼心軌組合轍叉、鑲嵌翼軌式合金鋼組合轍叉、合金鋼鋼軌組合式轍叉以及焊接式翼軌加強(qiáng)型合金鋼組合轍叉。主要有以下特點(diǎn)：

（1）在有害空間處采用合金鋼材質(zhì)，該材質(zhì)耐磨性強(qiáng)，提高了轍叉薄弱環(huán)節(jié)的耐磨性，提高轍叉整體使用壽命。

（2）結(jié)構(gòu)部件較多，各部件通過(guò)螺栓聯(lián)結(jié)。

（3）能實(shí)現(xiàn)岔區(qū)無(wú)縫化，形成跨區(qū)間無(wú)縫線(xiàn)路。

固定型轍叉兩種型式均存在有害空間，由于軌線(xiàn)不連續(xù)，造成車(chē)輛通過(guò)有害空間時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的動(dòng)力響應(yīng)。

2.2 可動(dòng)心軌轍叉

可動(dòng)心轍叉是指轍叉心軌可以移動(dòng)，保證列車(chē)過(guò)岔時(shí)軌線(xiàn)的連續(xù)，消除固定型轍叉存在的有害空間，減小轍叉在縱斷面上的幾何不平順，顯著降低轍叉部位的輪軌相互作用，提高運(yùn)行的平穩(wěn)性，延長(zhǎng)轍叉的使用壽命[2]。其主要特點(diǎn)如下：

（1）可動(dòng)心軌轍叉分為單肢彈性可彎和雙肢彈性可彎兩種型式。

（2）單肢彈性可彎結(jié)構(gòu)由長(zhǎng)短心軌、翼軌、岔跟軌、間隔鐵及螺栓等零部件組成，短心軌與岔跟軌間存在接頭。

（3）雙肢彈性可彎結(jié)構(gòu)由長(zhǎng)短心軌、翼軌、間隔鐵及螺栓等零部件組成，長(zhǎng)短心軌均采用彈性可彎結(jié)構(gòu)，短心軌尖端采用藏尖式。

（4）心軌采用鉤型外鎖閉裝置。

（5）軌線(xiàn)連續(xù)，不存在有害空間。

2.3 對(duì)比分析

可動(dòng)心軌轍叉相較固定型轍叉，能夠有效降低振動(dòng)動(dòng)力響應(yīng)，表1為車(chē)輛以60km/h的速度通過(guò)提速12號(hào)道岔時(shí)兩者測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比情況。

通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，可動(dòng)心軌轍叉能顯著降低垂向和橫向輪軌力、振動(dòng)加速度等指標(biāo)，采用可動(dòng)心軌轍叉能降低因固定型轍叉有害空間的存在造成的動(dòng)力響應(yīng)，對(duì)岔區(qū)減振具有良好的效果。

3? 低動(dòng)力道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述分析，針對(duì)低動(dòng)力可動(dòng)心道岔進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.1轉(zhuǎn)轍器結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)轍器采用60AT2藏尖式尖軌，跟端采用間隔鐵連接。

3.2可動(dòng)心轍叉為鋼軌組合式，心軌采用60AT2鋼軌制造，翼軌采用60TY1鋼軌制造。

3.3長(zhǎng)短心軌均采用彈性可彎結(jié)構(gòu)，短心軌尖端為藏尖式。

3.4長(zhǎng)短心軌間設(shè)置錯(cuò)動(dòng)裝置，以減小長(zhǎng)短心軌間的摩擦阻力。

3.5心軌設(shè)置一個(gè)牽引點(diǎn)，采用鉤型外鎖閉裝置。

3.6可動(dòng)心轍叉?zhèn)认蛟O(shè)置護(hù)軌，護(hù)軌采用分開(kāi)式，采用33kg/m槽型鋼制造，護(hù)軌頂面高出基本軌頂面12mm，護(hù)軌基本軌內(nèi)側(cè)采用彈性?shī)A扣壓。

3.7翼軌跟端采用大間隔鐵進(jìn)行連接。

3.8轍叉?zhèn)认蛟O(shè)置會(huì)，護(hù)軌采用33kg/m槽型鋼軌制造。

3.9尖軌采用分動(dòng)外鎖閉裝置，心軌采用外鎖閉裝置。

3.10道岔軌下基礎(chǔ)采用預(yù)埋套管式混凝土岔枕。

4? 結(jié)束語(yǔ)

低動(dòng)力可動(dòng)心軌道岔由于消除有害空間，對(duì)車(chē)輛通過(guò)道岔時(shí)的動(dòng)力響應(yīng)具有很好的抑制效果和作用。特別對(duì)于特殊減振需求地段，對(duì)岔區(qū)減振具有非常重要的意義，隨著城軌交通對(duì)減振需求的增加，低動(dòng)力可動(dòng)心軌轍叉將具有非常好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁樹(shù)奎，姜傳治. 北京市域快軌新機(jī)場(chǎng)線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)及建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2016，29（4）：12-19.

[2]張曉娟. 地鐵軌道減振技術(shù)綜述[J].市政技術(shù)，2014，42（2）：90-93.