60R2槽型鋼軌6號不對稱三開道岔設計

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(鐵科(北京)軌道裝備技術有限公司，北京 102202)

三開道岔指從1個方向通向3個方向的道岔。它由1股直線鋼軌、2股曲線鋼軌、2對尖軌、3副轍叉組成。由于三開道岔的結構較單開道岔復雜，運行條件也受到一定的限制，真正使用的地方并不是很多。受地形條件限制，沒有足夠的長度來排列2組單開道岔時，才采用三開道岔，通常在編組站、貨場、機務段內鋪設[1-3]。在有軌電車線路設計時，在交叉路口經常用到不對稱三開道岔。

有軌電車道岔是軌道系統中最復雜的設備，也是薄弱環節之一。有軌電車為適應與地面車輛混行的需求，軌面需要與公路面平齊，并預留有軌電車所需要的輪緣槽，所以常采用槽型鋼軌[4]。

60R2槽型鋼軌6號6.8m間距(R50m)不對稱三開道岔是為成都有軌電車項目最新設計的道岔，其能夠滿足成都城市軌道交通運行的需求。本文介紹該型道岔的具體設計及關鍵技術。

1 主要設計參數

通過現場調查，在總結我國一些國鐵道岔設計經驗基礎上，本著安全、耐用的指導思想，確定主要設計參數如下[5-6]：

①曲線半徑50 m;

②允許通過速度為直向50 km/h,側向20 km/h;

③不設軌道電路;

④軌距為1 435 mm，軌距測量點位于軌頭下方14 mm處。

2 總體平面設計

2.1 尖軌平面線型的確定

常見的尖軌平面形式為直線型尖軌和曲線型尖軌。曲線型尖軌單開道岔具有導曲線半徑顯著增大、道岔全長顯著縮短、車輪對尖軌的沖擊較小、可使尖軌使用壽命加長等優點，故采用曲線型尖軌。

曲線型尖軌分為切線型、半切線型、割線型及相離型。其中切線型、割線型尖軌尖端較薄。由于有軌電車道岔使用頻繁，尖軌的磨耗較為嚴重，根據國鐵道岔的設計經驗，采用相離型曲線尖軌對減輕曲線尖軌的磨耗較為有利，能夠顯著延長尖軌的使用壽命。此外該線型也可以減小尖軌的沖擊角[7-10]，因此采用相離半切線型曲線尖軌,如圖1所示。

圖1 相離半切線型曲線尖軌示意

2.2 道岔平面尺寸的確定

①道岔全長15 650 mm；②導曲線半徑50 m；③直股、側股軌距均為 1 435 mm；④線間距 6 800 mm。

總布置線型如圖2所示。

圖2 總布置線型示意(單位：mm)

3 道岔結構設計

根據業主需要，本道岔采用60R2鋼軌。道岔結構設計既要借鑒國外道岔主要結構，又要考慮我國原材料實際情況和成熟工藝。

3.1 轉轍器的設計

設計了一種新型轉轍器結構，由直基本軌、尖軌、立墻、臺板、滑床板、底板、軌下墊板、立墻筋組成，如圖3 所示。

圖3 新型轉轍器結構

此新型轉轍器結構解決了合金鋼整體式轉轍器剛度突變大、工藝性差、連續性不好等問題，避免了焊接拼裝式轉轍器焊后變形大、尺寸精度低的問題，并適用于不同的有軌電車基本軌及扣件系統。其使用更加方便，經濟效益顯著。轉轍器的設計如圖4所示。

圖4 轉轍器的設計

圖5 尖軌尖端藏尖結構(單位：mm)

3.2 尖軌的設計

采用50AT軌為原材料，尖軌尖端為藏尖式(見圖5)，補充刨切3 mm。尖軌為彈性可彎式，為防止尖軌所需扳動力過大，對尖軌軌底進行了大量銑削。尖軌跟端采用新型斜接頭，可實現線路無縫連接，提高旅客的舒適度。尖軌磨損后，拆卸方便，可快速更換。AT尖軌整體性強，剛度大，截面粗壯，受力狀態優越，承載能力強，穩定性好，在使用過程中不易出現拱腰鼔肚現象，養護維修量小。

3.3 轉轍器跟端設計

第1轉轍器跟端(見圖6)采用特殊鉤式整體間隔鐵設計，固定基本軌橫向支距位置，保證了基本軌、尖軌間的支距及尖軌跟端的扣壓。其優點為：尖軌磨損后可垂直拆卸并更換，有效解決了有軌電車道岔尖軌跟端間隔鐵水平螺栓更換困難的問題。

圖6 第1轉轍器跟端結構

第2轉轍器(見圖7)由于受到空間的限制，又要考慮保證尖軌磨損后可垂直拆卸并更換，因此設計了一種簡易間隔鐵結構，保證了基本軌、尖軌間的支距及尖軌跟端扣壓。

圖7 第2轉轍器跟端結構

3.4 立墻設計

立墻采用了特殊的折線結構，由角鋼銑削而成。此結構既保證了轉轍器安裝區域方正和尖軌所需的轉換空間，又起到了隔離路面材料，防止雜物入侵并為電動轉轍機提供支撐的作用。

3.5 蓋板設計

為了防止雜物從轉轍器上方進入，采用蓋板擋住轉轍器中后部空間，并為將來尖軌更換提供作業空間。

3.6 排水裝置

轉轍器前后設雙排水孔上下連通(見圖8)。整體結構密閉性好，排水性能優越。

圖8 排水系統

3.7 焊接轍叉設計

轍叉叉心是由下層Q345鋼坯和上層NM400鋼坯焊接而成(雙層結構,見圖9)，轍叉叉心全部采用機加工。由于耐磨鋼的硬度高達400 HB左右，叉心具有很高的耐磨性，后期維護簡單。

圖9 焊接轍叉叉心示意

轍叉與普通U75V鋼軌的焊接采用專有焊接工藝，接頭強度可靠。該工藝可以將異形材料進行焊接，經檢驗工藝穩定，安全可靠，并已在沈陽、珠海等軌城項目的道岔中使用。

3.8 護軌及護導軌結構設計

護軌由耐磨鋼鋼坯全機加工而成，耐磨鋼硬度可達400 HB左右，具有不易磨耗、養護維修少的優點。通過護軌與配軌間調整片的增加或減少，可對護軌輪緣槽寬度進行調整。護軌及護導軌在廠內完成組裝，現場鋪設簡單方便，其結構見圖10。

圖10 護軌及護導軌結構

3.9 扣件系統

扣件是軌道結構的重要組成部件，直接影響軌道結構整體功能的安全與穩定。因此，扣件應具有足夠的強度、耐久性、扣壓力和彈性，并能保持和調整軌距，同時還應能調整鋼軌高低?？奂悴考?見圖11)應盡量標準化，通用化，結構簡單，便于安裝和維修[11-12]。

圖11 扣件系統結構

為與線路扣件一致并方便現場備料，采用尼龍基板(見圖12)替代傳統的鐵墊板結構。它結構簡單，便于線路施工與維修，同時能夠降低車體振動，減少有軌電車通過道岔時的噪聲，提高旅客的舒適性。

圖12 尼龍基板結構

4 結語

60R2槽型鋼軌6號6.8 m間距(R50 m)不對稱三開道岔已經在成都市郫溫路和紅旗東路交叉路口完成鋪設，使用情況良好。道岔的設計在改善線路平面、增大結構強度、提高行車安全性、減少線路養護維修、延長設備使用壽命幾方面進行系統的改進，在道岔轉換安全性上得到加強。三開道岔結構工藝性好，生產成本低，在今后的城市有軌電車建設中有廣闊的應用前景。