SC325道岔可動心軌轍叉改固定型轍叉的研制

李 根 玉

(中鐵寶橋集團有限公司，陜西 寶雞 721006)

SC325道岔可動心軌轍叉改固定型轍叉的研制

李 根 玉

(中鐵寶橋集團有限公司，陜西 寶雞 721006)

SC325G新型道岔采用固定型高錳鋼組合轍叉，替代了可動心軌轍叉，既適應(yīng)了跨區(qū)間無縫線路焊接要求，又節(jié)省了購置電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)備和日常維護的費用，并且滿足既有線路改造要求。

道岔,可動心軌轍叉,固定型轍叉,改造

SC325道岔為60 kg/m鋼軌12號提速改進型(Vz200)可動心軌轍叉單開道岔，于2001年開始上道使用，廣泛應(yīng)用于北京鐵路局、武漢鐵路局等主要提速干線。SC325道岔由于設(shè)計時期較早，受設(shè)計理念和制造工藝的限制，道岔投入使用后出現(xiàn)了轍叉病害多、維修成本高等問題。為解決應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，中國鐵道科學(xué)研究院組織開展了SC325可動心軌轍叉改固定型方案研究，提出了將160 km及以下區(qū)段的SC325道岔可動心軌轍叉更換為固定型轍叉的方案。該方案具有結(jié)構(gòu)合理、成本低、養(yǎng)護維修工作量小等特點。本文以固定型高錳鋼組合轍叉為例，介紹SC325道岔改造方案及其結(jié)構(gòu)特點和制造過程。

1 道岔設(shè)計原則、方案及適用范圍

1.1設(shè)計原則

1)減少現(xiàn)場換鋪的維修工作量。

2)盡量采用成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，保證改造后的使用效果，以及道岔制造和使用部門的備品備件。

3)改造后仍能適用于無縫線路。

1.2SC325道岔可動心軌轍叉改為固定型轍叉設(shè)計方案

改造后的SC325道岔總圖號為SC325G，轍叉使用高錳鋼組合轍叉(圖號：SC325G-200B)，見圖1。

1)原SC325道岔第51號～第72號岔枕換鋪成岔枕圖號為專線3399的第51號～第72號岔枕，預(yù)埋套管與原SC325道岔相同。

2)固定型轍叉全長為13 192 mm，趾端長為3 838 mm，跟端長為9 354 mm，趾端開口為316.1 mm，跟端開口為777.5 mm，轍叉角為4°45′49″。

3)護軌仍然采用鋼軌護軌，直、側(cè)向均設(shè)置護軌，直向護軌長6 900 mm，側(cè)向護軌長4 800 mm。

4)護軌墊板、普通墊板與專線4249道岔同型號墊板相同。

1.3SC325G道岔的適用范圍

1)適用于既有線SC325道岔改造。

2)容許通過速度：

直向：客車160 km/h，貨物列車90 km/h(靜軸重≤23 t)；側(cè)向：50 km/h。

3)適用于無縫線路。

2 固定型高錳鋼組合轍叉及護軌的主要結(jié)構(gòu)特點

固定型高錳鋼組合轍叉由嵌入式高錳鋼叉心(與翼軌鑲嵌塊連體鑄造)、翼軌、叉跟軌、間隔鐵、高強度螺栓連接副等部件組成。

1)嵌入式高錳鋼叉心。

叉心的心軌與翼軌鑲嵌塊及部分間隔鐵采用整體鑄造結(jié)構(gòu)型式，實現(xiàn)了轍叉轉(zhuǎn)移滾動區(qū)在翼軌及心軌的最大沖擊部位全錳鋼化。該結(jié)構(gòu)型式可加大轍叉的整體剛度，改善受力狀況，提高轍叉的穩(wěn)定性。

2)爆炸硬化處理。

叉心工作表面經(jīng)過爆炸硬化處理后，其表面硬度從初始的(170～229)HB提高至352 HB以上，硬化層深度達到40 mm以上，高錳鋼轍叉的使用壽命得以有效提高，見圖2。

3)叉心尾部結(jié)構(gòu)。

叉心尾部與叉跟軌貼合為燕尾狀間隔鐵結(jié)構(gòu)，叉跟軌采用與線路相同材質(zhì)的60 kg/m在線淬火鋼軌制造，與叉心尾部間隔鐵用6根M30高強度螺栓副連接，保證了叉跟軌與叉心的連接強度，實現(xiàn)了溫度力的傳遞。

4)翼軌傳力結(jié)構(gòu)。

翼軌采用與線路相同材質(zhì)的60 kg/m在線淬火鋼軌制造，可適用于線路的各種連接方式。翼軌經(jīng)過頂彎、銑削而成，翼軌與叉心鑲嵌塊貼合。組裝后的叉心下部支撐在翼軌軌肢上表面，可保持豎向荷載的傳遞路徑一致性，減少心軌與翼軌的垂直錯位，見圖3。

5)防松裝置。

高錳鋼組合轍叉的螺栓頭一側(cè)采用防松鋼軌墊圈實現(xiàn)防松，螺母一側(cè)采用螺母防松帽，通過開口銷與螺栓固定，從而實現(xiàn)高強度螺栓防松，見圖4。

6)護軌。

護軌采用50 kg/m鋼軌制造，與專線4249護軌相同。

3 主要零部件的制造過程及質(zhì)量控制

本次試制的重點是高錳鋼叉心的鑄造、加工、爆炸硬化及翼軌、叉跟軌的加工。將重要零部件、關(guān)鍵工序?qū)Ω魃a(chǎn)班組進行工藝交底，并制定合理的工藝流程，保證尺寸精度。

1)高錳鋼叉心鑄造工藝流程(見圖5)。

高錳鋼叉心鑄造時，為了保證叉心內(nèi)部質(zhì)量，造型、冶煉、澆筑和熱處理等幾項關(guān)鍵工序，是需要控制的重點，也是難點。在叉心鑄造時，采用新型材料(如福士科發(fā)熱、保溫冒口)，制作了轍叉專用工裝，運用成熟的鑄造工藝和經(jīng)驗，通過采用開放式排氣等方式，消除氣孔缺陷，提高鑄造質(zhì)量。同時，通過加強過程控制，重點保證易磨耗部位的內(nèi)部質(zhì)量。

2)高錳鋼叉心的加工工藝流程。

高錳鋼叉心加工工藝流程：一次調(diào)直、劃線→銑軌底→跟端打磨→銑端頭→二次調(diào)直、劃線→銑頂面→銑心、翼軌工作邊及咽喉→銑過渡段→心、翼軌工作邊圓弧加工→打磨飛邊→爆炸硬化→三次調(diào)直→三次劃線→修整工作邊→修過渡段→四次調(diào)直→翼軌外側(cè)成型加工→間隔鐵外側(cè)加工→五次調(diào)直→下斜面加工→成品調(diào)直→成品打磨→檢驗→組裝。

高錳鋼叉心加工，重點是通過數(shù)控機床，采用成型刀具控制各斷面尺寸精度和形狀公差，特別是與鋼軌配合面的加工，炸前、炸后咽喉、翼軌工作邊、心軌工作邊、各斷面輪緣槽的加工精度。為了保證轍叉心質(zhì)量，制作了翼軌外側(cè)裝配面、心軌降低值、輪緣槽平直段、間隔鐵端頭檢測樣板等,見圖6。

3)高錳鋼叉心爆炸硬化。

爆炸硬化前，高錳鋼叉心進行調(diào)直、粗加工，并預(yù)留適當硬化壓縮量。爆炸硬化部位需打磨拋光處理，符合預(yù)硬化前的表面要求。高錳鋼叉心行車表面進行全長爆炸硬化，硬化前表面硬度為(170～229)HB，硬化后表面硬度不小于352 HB，并對硬化表面進行著色滲透探傷，確保了叉心質(zhì)量。

4)翼軌。

翼軌采用U75V在線淬火軌加工，其工藝流程：下料→鋸切→矯正→銑端面→號孔→鉆孔→倒角→頂彎(水平和垂直方向)→調(diào)直→銑鑲嵌部位軌頭內(nèi)側(cè)→銑軌底側(cè)邊→趾端扭轉(zhuǎn)1∶40斜→精調(diào)→探傷→組裝。

翼軌加工的難點是翼軌趾端的扭轉(zhuǎn)和翼軌各部位的彎折支距，主要通過采用大噸位的頂彎壓力機和頂彎檢測樣板，保證翼軌扭轉(zhuǎn)和彎折尺寸符合要求。對彎折部位進行滲透檢驗，確保了翼軌質(zhì)量。

5)叉跟軌。

叉跟軌采用U75V在線淬火軌加工，其工藝流程：下料→鋸切→矯正→銑端面→號孔→鉆孔→倒角→頂彎→調(diào)直→銑軌頭→銑軌肢→跟端扭轉(zhuǎn)1∶40斜→精調(diào)→組裝。

叉跟軌加工的重點是工作邊和軌腰圓弧面的加工，主要通過在數(shù)控機床上采用成型銑刀，通過專用檢測樣板檢測，保證加工精度。

6)高錳鋼組合轍叉的組裝。

高錳鋼叉心與軌件經(jīng)檢驗合格后方可進行轍叉組裝。高錳鋼組合轍叉組裝時，難點主要是心軌和鋼軌間配合面的組裝，心、翼軌高差控制，轍叉工作邊直線度的控制等，主要采用專用檢測樣板、量具等，通過配裝等方式保證組裝精度。

4 結(jié)語

SC325G新型道岔采用固定型高錳鋼組合轍叉，替代了可動心軌轍叉，既適應(yīng)了跨區(qū)間無縫線路焊接要求，又節(jié)省了購置電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)備和日常維護的費用，并且滿足既有線路改造要求。

在固定型高錳鋼組合轍叉制造過程中，開發(fā)專用刀具、工藝裝備，針對不同的鋼軌件，制定了合理科學(xué)的工藝流程，采取了行之有效的質(zhì)量控制措施，在加工工藝方面取得了創(chuàng)新性成果，為今后高錳鋼組合轍叉的制造、鋪設(shè)積累了更多的經(jīng)驗。

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[2] 董彥錄.拼裝式固定型轍叉的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J].鐵道標準設(shè)計，2013(1)：36-38.

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[5] 高 亮．軌道工程[M]．北京:中國鐵道出版社，2010.

Theresearch&developmentaboutSC325turnoutwithswingnosecrossingchangedtotheturnoutwithfixedcrossing

LiGenyu

(ChinaRailwayBaojiBridgeGroupCo.,Ltd，Baoji721006，China)

SC325G new type turnout with fixed high manganese steel combination frog have replaced the turnout with swing nose crossing, it not only meet the requirements CWR line, but also save the cost of purchasing electricity conversion equipment and daily maintenance, and meanwhile, meet the requirment of improved existing railway line.

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1009-6825(2017)28-0145-02

2017-07-28

李根玉(1968- )，男，工程師

U213.6

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