高速铁路道岔设计与铺设的几点建议

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参考文献

1　李怡厚.铁路客运专线架梁铺轨施工设备.北京:中国铁

道出版社,2003

2　王其昌.高速铁路土木工程.成都:西南交通大学出版社,

1999

收稿日期:20040525;修回日期:20040930

高速铁路道岔设计与铺设的几点建议

贾志武

(中国铁道建筑总公司　北京　100855)

摘　要　高速铁路道岔是轨道结构的最薄弱部分,是限制列车运行速度的关键设备。结合秦沈客运专线综合试验情况,为进一步优化和完善高速道岔的结构设计和铺设方法,分析了道岔在设计、加工、铺设中存在的一些问题,并提出了相应的改进意见。

关键词　高速铁路道岔　结构设计　道岔铺设　建议

1　引言

随着铁路运输对道岔的直向和侧向通过速度要求的不断提高,道岔的应用迅速朝着高速、大号码方向发展。

在秦沈客运专线上,就应用了18号和38号两种形式的高速道岔,从使用的情况来看,其结构设计和铺设施工均满足安全、舒适运行的设计要求,但是在试验中也发现了道岔在设计、加工、铺设中存在一些问题。

在高速铁路中,列车将采用最高运行速度350k m /h 的动车组,跨线列车采用运行速度200k m /h 及以上的动车组。正线上进站停车用的道岔采用18号,用于反向行车的渡线道岔采用43号,转线用

道岔采用58号。随着我国新建客运专线铁路序幕

的拉开,高速道岔的应用也将得到更广泛的应用,因此,对高速道岔的结构设计和铺设方法的进一步优化和完善,是一个非常迫切的问题。

2　国内外概况

1995年以前既有道岔受其结构的限制,允许通

过速度均较低,一般不超过80km /h 。在“八五”和

“九五”期间,我国参考国外高速铁路道岔设计标准,设计了18号和41号道岔,主要技术指标已接近国外高速道岔水平。从1996年开始,我国设计了提速道岔系列,目前适用于既有线提速重载的60kg/m 钢轨主型道岔有12号、18号、30号。2001年根据秦沈客运专线需要,研制和试铺了秦沈18号、38号大号码道岔,38号道岔直向最高试验速度达到了260km /h,侧向速度达到160km /h 。目前国外的高速道岔最大号码是法国的65号道岔,侧向速度为230km /h 。

2001年铁道部组织在北京铁路局狼窝铺车站附近试铺了两组38号道岔,铺设方法为:先在既有线侧完成道岔的分块组装,然后用人工将其横向滑移至既有线。20012002年,秦沈线分别铺设18号和38号道岔24组,其主要采用换铺法,利用人工及小型机具来完成。2002年郑州铁路局引进了法国GE I S MAR 公司的P UM 道岔铺换机,成功在既有线换铺上百组道岔。国外一些发达国家,大号码道岔铺设,一般采用道岔整组铺设设备进行铺设。代表设备有:法国GE I S MAR 公司的P UM 道岔铺换机,芬兰DESEC 公司T L50型道岔铺换机,奥地利P LASSER &theurer 公司的“四柱起重架”与“专用两用运输车”组合机组等。

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3　道岔设计和铺设建议

在秦沈客运专线综合试验中,尽管试验结果表明38号道岔能够满足列车直向以250k m/h,侧向以140k m/h安全、舒适运行的设计要求,但是在试验中也发现了道岔在设计、加工、铺设中存在一些问题,对此提出以下建议,供大家参考。

311　38号道岔应用范围的问题

根据《时速200公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定》第81312条的规定:“区间渡线应采用30号单开道岔,车站咽喉区两正线间的渡线应按功能需要,采用18号或30号单开道岔”。秦沈客运专线车站两端都布置了站外单渡线,每站布置4组38号大号码道岔。其目的是直通列车遇有本线线路维修或故障而邻线反向运行,由此可知38号道岔侧向开通的机会很少。侧向过岔时速度由200k m/h以上降为140k m/h,比采用18号道岔侧向降速至80 k m/h对运能的损失少。从养护维修角度而言,大号码道岔养护维修工作量较大,养护费用高;从经济角度而言,线路建设成本增大。因此对于大码道岔的使用位置、数量、功能应由运输部门根据运输组织运能等要求来综合研究,以供我国高速铁路车站布置道岔时参考。

312　牵引点处安装挡碴的问题

在秦沈客运专线第三次综合试验前对38号道岔进行了综合整治和大机捣固作业,牵引点前后2根岔枕采用了挡碴板进行连接,根据测试结果表明,牵引点处岔枕的垂向位移和加速度都明显减少,并有效控制了牵引点处岔枕的前后窜动位移,提高了对道床的保持能力。根据京秦6012号Ⅰ型可动心轨道岔(直向速度200k m/h)应用经验以及综合试验结果,建议在两牵引点岔枕间采用一定长度的枕间挡碴板,以防石碴填充过高影响电务的转换,形成与钢枕功能类似的牵引点前后枕相结合方式。313　道岔内轨距偏小问题

由于38号道岔在尖轨第6牵引点至尖轨跟端扣压固定点的距离为718m,因此在此范围易产生尖轨不足位移,尤其在斥离状态下,还易产生S型小弯;在长心轨位置也易产生轨距偏小的问题。在第三次试验前,提出了严格控制安装公差和动程公差(由±5mm降为±3mm或更小)后,S型反弯情况大为改善。但部分位置轨距偏小的问题还是存在。

这一现象说明在大号码道岔设计中,尤其应重点考虑长尖轨和长心轨的变形问题,在道岔研制过程中,首先应进行转换过程的仿真分析,并进行牵引点布置位置、转换力大小和变形的综合试验,以优化牵引点的布置方式和转换方式(采用步进电机等保证尖轨各点转换同步,并在牵引点中间加设感应装置,控制尖轨变形,检测其转辙密贴情况),严格控制各部的安装公差,采取有效的减磨方式,控制尖轨和心轨的不足位移在合理的范围内。

314　大号码道岔的铺设和制造问题

(1)在多次道岔几何状态测试中发现,道岔各部顶铁的安装不符合技术条件的规定,缝隙较大(最大达15mm)。由于大号码道岔零部件数量多,各部配合公差要求严格,因此在铺设前应对铺设人员进行技术培训,了解道岔各部件的安装技术要求和正确的安装方法,设计部门也应制定相关的铺设技术条件,同时在安装过程中,工务和电务两部门应密切配合进行联调。

(2)38号道岔在冬、夏季出现卡阻问题,主要是电务部门的钩型外锁闭装置不适应尖轨的爬行而引起的横向移动,国外横向移动可达30mm,国内为15mm,移动值相对较小。

(3)工厂应严格按道岔制造技术条件控制零配件的加工分差,特别注意对长尖轨和心轨的调直问题,避免尖轨和心轨的弓腰,开发减磨效果显著的滑床板,降低尖轨和心轨的转换阻力和不足变形。同时应研究道岔分段组装后吊装和运输装备,避免长大轨件的运输变形。

(4)在铺轨作业中,当大量的工程车仍在运营时,应暂缓铺设正式运营用的道岔,即道岔晚于区间轨道施工时间铺设,施工需要时可在道岔位置先铺设过渡短轨或临时道岔,以免对道岔尖轨、心轨和其它零部件造成严重的磨损或变形。

(5)道岔区道碴必须分层压实,预留5c m道碴进行铺设后的填碴。道岔区进行大机捣固和小型结合的捣固,以提高捣固质量,降低牵引点处岔枕的垂向振动位移,增强道床稳定性。也可尝试对道岔区进行动力稳定车稳定道床状态。

(6)根据国外铺设高速道岔的经验,采用道岔整组铺设机械,对保证铺设质量,防止钢轨件的变形,降低劳动强度是非常重要的。建议我国高速铁路中采用道岔整组铺设设备进行铺设。