60 kg/m钢轨9号组合道岔(混凝土枕)设计

施 庆 峰

(中铁宝桥集团有限公司，陕西 宝鸡 721006)

60 kg/m钢轨9号组合道岔(混凝土枕)设计

施 庆 峰

(中铁宝桥集团有限公司，陕西 宝鸡 721006)

主要介绍了60 kg/m钢轨9号单开道岔与60 kg/m钢轨9号对称道岔的组合道岔的平面线型、工电接口、结构设计、轨下基础等关键内容的设计要点，通过道岔的开通运营表明，该组合道岔完全能够满足线路运营和用户的要求。

组合，道岔设计，改造，钢轨

为了大幅度减少客车径路木枕道岔数量，进一步强化客车径路轨道结构强度，确保旅客列车行车安全，西安铁路局对管内车站进行了大范围站场大修改造，将既有木枕道岔更换为混凝土枕道岔。

宝成铁路任家湾车站始建于1954年，位于宝鸡站南约7 km处，是主要办理货物运输的工业站。车站16号岔位和18号岔位位于车站南端岔区咽喉位置，既有16号岔位铺设的是92改进型60 kg/m钢轨9号单开道岔(木枕，图号：专线4115)，18号岔位铺设的是50 kg/m钢轨9号对称道岔(木枕，图号：叁标线5812)，对称道岔基本轨前端与单开道岔曲股后端相接，中间直线插入段长度为0 mm，形成组合道岔，如图1所示。该组合道岔于1994年铺设上道，至今使用已近20年。本组合道岔是为了满足既有木枕道岔改造而特殊设计的混凝土枕道岔产品。

1 设计原则、标准及参数

1)设计原则。a.采用60 kg/m钢轨9号单开道岔(混凝土枕)与60 kg/m钢轨9号对称道岔(混凝土枕)形成组合道岔，替换既有木枕组合道岔。对称道岔与单开道岔保持等强度设计，均采用60 kg/m钢轨。b.新设计的组合道岔线型与既有木枕组合道岔满足互换要求，单开道岔和对称道岔中心距离保持不变，对称道岔后长可以适当调整，但不能影响站场平面布置。c.按“安全、成熟、可靠”的原则选定技术方案，确保上道成功并交付运营。

2)设计标准。a.GB 50090—2006铁路线路设计规范；b.GB 50091—2006铁路车站及枢纽设计规范；c.TB/T 412—2004标准轨距铁路道岔技术条件。

3)设计参数。a.既有道岔几何尺寸。既有道岔主要几何尺寸如表1所示。b.组合道岔列车容许通过速度：直向：旅客列车：V≤120 km/h；货物列车:当轴重为23 t时V≤90 km/h，当轴重为25 t时V≤80 km/h。侧向：旅客列车和货物列车：V≤30 km/h。c.一般道岔平面设计控制参数设定如下：动能损失容许值：ω0≤0.65 km2/h2；未被平衡的离心加速度容许值：α0≤0.6 m/s2；未被平衡的离心加速度增量容许值：φ0≤0.5 m/s3[2]。

表1 既有道岔主要几何尺寸[1]

2 组合道岔线型设计

2.1 单开道岔线型设计

根据以上道岔设计原则和参数，新设计的组合道岔中，单开道岔选用92改进型60 kg/m钢轨9号单开道岔(混凝土枕，图号：CZ577)，该道岔成熟、可靠，已在全路大量使用，其平面几何尺寸与既有木枕单开道岔完全一致，能够满足互换要求。

由于此组合道岔中间直线插入段长度为0 mm，存在反向曲线，行车条件比较恶劣，从现场察看的木枕道岔轨距状态来看，在单开道岔和对称道岔连接过渡部位，轨距已经扩张到1 445 mm(含轨头肥边)，且根据以往的实际行车情况，此区段为事故易发路段。因此，若仍保持原有道岔的轨距，将存在影响行车的不安全因素。为了减小该区段各种不利因素的影响，提出将单开道岔辙叉部分曲股轨距加宽5 mm，至1 440 mm的设计方案，轨距变化仍在导曲线终点前4 000 mm范围内完成，如图2所示。

2.2 对称道岔线型设计

新设计的对称道岔全长为29 584 mm，其中前长为13 839 mm，后长为15 745 mm，后长较既有50 kg/m钢轨9号对称道岔加长720 mm；导曲线半径为355 m，与既有道岔保持一致；尖轨尖端距基本轨轨端距离(q值)为2 646 mm，与既有道岔一致。为了保证与单开道岔的平顺连接，尖轨尖端和基本轨前端处轨距均加宽为1 440 mm；侧股轨距在辙叉趾端前由1 440 mm过渡为1 435 mm，过渡段长度为2 500 mm。对称道岔线型如图3所示。

对称道岔平面设计参数如下：

动能损失：

ω=v2sin2βc[3]=302×sin20.729=0.14 km2/h2

(1)

其中，βc为撞击部位冲击角，βc=0°43′27″；v为列车运行速度,km/h。

未被平衡离心加速度：

(2)

其中，R为导曲线半径，m。

未被平衡离心加速度增量：

(3)

其中，l为车辆全轴距，m，按普通货车8.5 m取值。

通过计算，对称道岔平面设计参数的各项参数均在控制参数范围之内。

2.3 对称道岔与单开道岔的连接

单开道岔辙叉部分曲股轨距加宽后，曲股中心线与辙叉工作边距离为717.5 mm，中心线至曲股基本轨工作边距离为722.5 mm，而对称道岔轨距加宽后，道岔中心线与基本轨工作边距离均为720 mm。当单开道岔曲股中心线与对称道岔中心线重合时，将导致单开道岔曲股轨距线与对称道岔轨距线不重合，偏离2.5 mm，如图4所示，此时需要设置过渡。如果在两道岔连接部位(即单开道岔尾部和对称道岔前端)进行过渡，由于过渡范围有限(在对称道岔的Q值2 650 mm范围内拨道2.5 mm)，将对行车平稳性造成影响，加剧设备的磨损。

为了保证组合道岔轨距线的平顺衔接，使列车平稳通过道岔连接部位，将对称道岔整体移动2.5 mm，即在组合道岔连接部分，使单开道岔和对称道岔的轨距线处于同一直线上，而单开道岔曲股中心线与对称道岔理论中心线位置偏移2.5 mm，如图5所示。对称道岔理论中心线的偏移，将同样使对称道岔岔后轨距线与既有线路轨距线之间产生2.5 mm的偏差，而这完全可以通过在较长范围内拨道过渡实现。

3 组合道岔电务转换设计

3.1 单开道岔的工电接口设计

单开道岔的电务转换设备仍采用92改进型60 kg/m钢轨9号单开道岔(图号：CZ577)的电务转换设备。

3.2 对称道岔的工电接口设计

为了采用成熟电务转换设备，并考虑利旧原则，对称道岔的电务转换设备采用92改60 kg/m钢轨9号单开道岔(木枕，专线4115)的电务转换设备，即采用联动内锁闭装置，一点牵引，牵引点动程为152 mm。对称道岔采用既有的转换设备完全能够满足道岔设计和行车安全的要求。

4 组合道岔结构设计

组合道岔中，对称道岔的扣件仍采用分开式Ⅱ型弹条扣件，与单开道岔保持一致。

1)对称道岔与单开道岔连接部分设计。

由于对称道岔前端与单开道岔曲股之间直线插入段为0 mm，因此，此连接部分的设计为重点之一。由于空间受到限制，对称道岔序号1～序号9岔枕与单开道岔共用。序号1和序号2岔枕逐渐扭转垂直于对称道岔辙叉角平分线，因此连接部分垫板做特殊设计。

2)尖轨跟部结构型式。

尖轨跟部采用间隔铁式活接头联接(如图6所示)，此型式构造简单，便于尖轨的灵活扳动。

3)尖轨间增加连杆结构。

在转辙器部分设置2根连杆，保持尖轨间框架稳定，并对保证尖轨密贴有一定作用。

4)间隔设置轨撑。

轨撑作为一种防止钢轨倾覆、扭转和纵横向位移的轨道部件，通常是安装在道岔区基本轨的外侧，能够有效防止基本轨的横向移动[4]。为了加强钢轨的稳定性，保持轨距，防止钢轨爬行，在基本轨和导曲线外侧均间隔设置轨撑。

5)辙叉采用高锰钢整铸式辙叉，辙叉为直线型辙叉，与单开道岔的高锰钢辙叉相同，可以实现互换，以减少备件、备料。

6)护轨采用UIC33槽型护轨。

护轨结构与单开道岔保持一致，采用UIC33槽型护轨。为防止车轮对叉心的冲击和减小心轨磨耗，保证行车安全，护轨平直段防护范围为辙叉咽喉前起至叉心顶宽50 mm处止。护轨顶面高出基本轨12 mm，避免车轮爬上护轨[3]。

7)钢轨下设置5 mm厚橡胶垫板，铁垫板下设置10 mm厚橡胶垫板。

5 混凝土岔枕设计

5.1 岔枕断面与结构

岔枕断面和结构与我国提速道岔的岔枕保持一致。

5.2 单开道岔岔枕

单开道岔辙叉及护轨部分通过更改垫板的规格来保证岔枕钉孔距的不变。取消原序号50号～66号岔枕，其余部分岔枕保持不变。

5.3 对称道岔岔枕

1)岔枕布置。序号1号～9号岔枕与单开道岔共用。岔枕均垂直于对称道岔辙叉角平分线，部分岔枕逐渐扭转垂直于各自股线。2)岔枕间距。道岔的岔枕间距,一般情况下为600 mm,牵引点处为650 mm。岔枕间距可根据平面布置进行调整。3)岔枕长度。岔枕长度按道岔平面线型计算确定，长度从2.4 m～4.8 m，按0.1 m级差进级。

6 结语

该组合道岔的设计，实现了道岔“木改混凝土”的目标，提高了轨道结构强度，满足了用户提出的原则和要求。2013年1月，西安铁路局通过了对该组合道岔的技术审查，同意道岔在西安局管内上道试用。道岔于2013年4月开通运营，目前使用效果良好，完全能满足线路的运营要求。

[1] 中铁宝桥集团有限公司.铁路道岔参数手册[M].北京：中国铁道出版社，2009.

[2] 高 亮.轨道工程[M].北京：中国铁道出版社，2010.

[3] 铁道部第三设计院.道岔设计手册[M].北京：人民铁道出版社，1975.

[4] 马 莉,宣 言,王 澜,等.75 kg·m-1钢轨用轨撑设计与铺装试验[J].中国铁道科学，2011(1)：39-40.

The design for 60 kg/m rail No.9 combined turnout(concrete bearer)

Shi Qingfeng

(ChinaRailwayBaojiBridgeGroupCo.,Ltd,Baoji721006,China)

This paper mainly introduces the design of 60 kg/m rail No.9 simple turnout and 60 kg/m rail No.9 symmetrical turnout, combined turnout regarding alignment, engineering-signaling interface, structure and sub-rail foundation. The use of this turnout shows it can fully meet requirements of the railway operation and the client.

combined, the design of turnout, reform, rail

2014-11-27

施庆峰(1982- )，男，硕士，工程师

1009-6825(2015)04-0133-03

U213.6

A