广州地铁三北线道岔设计思路(中铁)

刘杰

(中铁第一勘察设计院集团有限公司线运处西安710043)

【摘要】广州地铁三号线北延段道岔采用的是60kg／m钢轨钢筋混凝土短轨枕道岔系列．本文结合广州地铁三号线北延段，阐述了地铁用道岔种类、号数及主要技术特点，并对地铁用道岔的选型、设计提出建议．

【关键词】地铁道岔尖轨辙叉选型设计

1 地铁轨道交通的特点

地铁同国有铁路相比有其特殊性：车辆速度低、轴重轻、轴距单一、固定轴距小；行车密度大，列车间隔时间小、运营时间长、列车侧向通过道岔时一般为空车折返；列车运行区段一般在人口较为密集的繁华地区，要求轨道有良好的弹性和减振降噪能力；养护维修只能在夜间断电时间内完成，要求道岔必须具有足够的强度和稳定性，扣件力求简单、方便、可调，有一定的通用性．

2 道岔的种类及号数

主线道岔宜以列车计算通过速度为依据来选用．不同类型道岔侧向、直向容许通过速度如表1所示．广州地铁三号线北延段折返能力不受道岔型号的控制，仅受列车直向、侧向通过道岔速度要求的制约．当列车直向通过道岔速度低于95km／h或侧向通过道岔速度不大于30km／h时，宜采用9号道岔；当直向通过道岔速度为95—120km／h或侧向通过道岔速度大于30kin／h时，宜选用12号道岔；当侧向通过道岔速度大于50km／h时，宜选用18号道岔．全线所有道岔、交叉渡线均采用60kg／m钢轨．

3．1 道岔尖轨

目前我国地铁铺设的道岔结构一般采用AT藏尖式尖轨，尖轨跟端构造分为间隔铁式和可弯式．尖轨的平面线型分为直线型和曲线型，各有优缺点，道岔设计时可根据不同情况选用．3．1．1 直线型尖轨

直线型尖轨的工作边为一直线，它与基本轨工作边所成的交角称转辙角，转辙角与尖端角相等，也与车轮轮缘冲击尖轨工作边的角相等．这种尖轨可用于左开或右开单开道岔，加工制造简单，便于修换．缺点是尖轨尖端轨距加宽大，影响列车沿正线运行的平稳，当列车逆向进入侧线时，轮缘对尖轨的冲击较大，列车摇晃，尖轨也易磨损．3．1．2 曲线型尖轨

曲线型尖轨的工作边除尖端前部有一小段直线外，其余均为圆曲线，一般冲击角小于直线型尖轨，这种尖轨与导曲线的衔接比较圆顺，与同号码直线型尖轨比较，导曲线半径可以增大，侧向通过速度可以提高，道岔全长可以缩短．其缺点是左右开道岔不能通用，加工较复杂．曲线尖轨根据平面线型的不同又可分为切线型、半切线型、割线型、半割线型．其中半切线型、割线型、半割线型在我国铁路应用的较为广泛．

(1)半切线型：见图1，尖轨曲线的理论起点与基本轨工作边相切，在尖轨25ram断面宽作切线，将尖轨前部取直．这种线型可显著地增大导曲线半径和缩短道岔全长，我国各种曲线尖轨主要采取此种形式，上海地铁一、二号线应用此道岔已运营十余年。

(2)割线型：见图2，曲线尖轨工作边与基本轨工作边相割，割距应满足使车轮逆向进岔时

对尖轨的冲击角小于或等于容许值的要求．采用这种型式的尖轨与采用同号数的半切线型曲线尖轨相比较，导曲线半径可更大，道岔全长更短．但尖轨冲击角大，尖轨前部易磨耗，列车易产生摇晃．这种尖轨多用于小号数和全长较短的道岔．

(3)半割线型：见图3，曲线尖轨工作边与基本轨工作边相割，在尖轨某断面处作切线，将尖轨前部取直，割距和尖轨断面宽应使冲击角小于或等于容许值．这种尖轨一般是条件限制，要求道岔长度尽量缩短或导曲线半径尽量加大时采用，其冲击角大，尖轨磨耗快，运行条件差，一般情况不宜采用．

导曲线半径180 In的60 kg／In钢轨9号单开道岔，采用弹性可弯曲线尖轨，道岔全长较直线尖轨道岔短约1．8 In．曲线尖轨冲击角比直线尖轨约减小20 ，减少侧向通过时动能损失，列车进入道岔平顺性好，但尖轨较长，需要2台转辙机．采用直线尖轨其道岔主要尺寸与国铁9号单开道岔相同．直线尖轨长为6450 mm，尖轨跟端为间隔铁活接头，尖轨稳定性差，但尖轨搬动灵活，需要1台转辙机．直线尖轨冲击角较大，为1。21 56”，侧向通过道岔时列车产生晃动．限制了侧向容许通过速度．根据以上适用特点，综合考虑广州地铁三号线北延段的投资及使用条件，60ks~m钢轨9号道岔采用与原三号线方案相同的铁路用标准道岔，转辙器采用直线尖轨，尖轨跟端采用间隔铁式活接头；60kg／m钢轨12号单开道岔，转辙器采用弹性可弯式半切线型曲线尖轨．

3．2道岔的导曲线半径

导曲线半径的确定主要依赖于道岔的侧向容许通过速度．较大的导曲线半径虽然可以改善旅行舒适度，但将显著增加道岔长度，进而增加工程造价，有时也使道岔的结构复杂化，因此导曲线半径不是越大越好．目前的9号道岔导曲线半径在180—200 m ，相应的侧向容许通过速度可达30—35 km／h．广州地铁三号线北延段9号道岔导曲线半径为180m，12号道岔导曲线半径为350m．3．3 辙叉类型辙又是使车轮由一股钢轨通过另一股钢轨的轨线平面交叉设备，主要由翼轨、心轨及联结零件组成．我国现行辙叉结构主要是固定型辙叉和可动心轨辙叉两种．广州地铁三号线北延段仍采用高锰钢整铸固定辙叉(见图4)，其原因如下：

目前，国内地铁用的道岔均主要采用3．4 道岔的锁闭设备高锰钢整铸辙叉，其存在轨线中断的有害空间，为了完成道岔锁闭功能，国内外都存空间，列车通过时的冲击振动较大，使用寿命低．但其整体性好、养护维修方便、价格较低．可动心轨辙叉由于消除了有害空间，可减轻列车的冲击振动和噪音，提高列车的直向容许通过速度，列车运行平稳，旅客的旅行舒适度较好；可动心轨辙叉的使用寿命较长，可动心轨辙叉比固定型辙叉长度增加，每组道岔的造价需增加约25—30％；道岔号数较小时，可动心轨辙叉工电接口较为复杂，若处理不好，工电结合部养护维修的工作量较大；采用可动心轨辙叉，电务需增加一个牵引点，相应需增加电务(包括信号)投资．

内锁闭采用的是机内锁闭，锁闭施力点与须锁闭点存在一段距离，一旦在此段”距离”连接失效，道岔尖轨将处于自由状态．外锁闭装置具有锁闭安全、可靠、可显著减少养护维修工作量的优点，缺点是投资较内锁闭高．

4 国内地铁用道岔一览表