三开道岔在地铁应用中的问题及应对措施

孙东旭

(中铁物总轨道装备贸易有限公司，北京 100036)

1 概述

三开道岔又称复式异侧对称道岔，是复式道岔中较常用的一种形式，相当于两组异侧顺接的单开道岔，但其长度却远比两组单开道岔的长度之和短。因此，常用于铁路轮渡桥头引线、驼峰编组场以及地形狭窄等有特殊需要的地段[1]。

三开道岔由一组转辙器、一组中间辙叉、两组后端辙叉、护轨及连接钢轨组成(如图1所示)。随着国内地铁建设的发展，三开道岔逐渐得到了推广和应用。上海是首次把三开道岔应用到地铁领域的城市，天津、哈尔滨地铁工程建设中也采用了三开道岔。地铁一般建设于城市建筑密集、交通拥挤区域，采用三开道岔具有缩短道岔长度，减小车站的开挖规模，缩短车站长度，减少工程投资，降低车站施工难度等优点[2-4]。采用60 kg/m钢轨9号三开道岔，可缩短车站长度约60 m(如图2所示)，每个工程可节省投资约1 500万元[5]，尚不包括减少拆迁、管线改移，城市道路路面破除、恢复及疏解等间接费用。

图1 三开道岔结构组成

图2 三开道岔与单开道岔比较

三开道岔在地铁特殊地段的应用优势明显，推动了地铁道岔技术的发展，但工程应用中尚存在一些问题及不足，需要加以改进和优化。以天津地铁6号线三开道岔的应用为例，介绍三开道岔建设及运营中发现的问题及应对措施。

2 三开道岔结构特征

天津地铁6号线采用60 kg/m钢轨9号对称三开道岔[6]，主要结构特点如下：

(1)转辙器由直向尖轨、侧向尖轨、基本轨(各2根)组成(如图3所示)，采用直向尖轨在前、侧向尖轨在后的平面形式，其中直向尖轨与另一侧的侧向尖轨由拉杆连接而成；尖轨采用60AT1钢轨制造，跟端为活接头式。

图3 三开道岔转辙器组成

(2)辙叉部分包括1组中间辙叉和2组后端辙叉，中间辙叉为双边曲线辙叉，后端辙叉为直线辙叉。

(3)采用H形护轨，中间辙叉的护轨工作边为曲线，两后端辙叉的护轨为直线，均采用50 kg/m钢轨制造。

(4)采用Ⅱ型弹条分开式扣件系统，钢轨及辙叉下设置10 mm厚弹性垫板，铁垫板下设置12 mm厚弹性垫板；道岔轨下基础采用短枕式整体道床。

3 三开道岔在地铁应用中的问题及应对措施

三开道岔结构复杂，转辙器部分加工和组装的精度要求较高，工程应用中，转辙器部分发现的问题也较多。

(1)尖轨和基本轨加工、组装精度较低，不能满足现场联合调试要求。

与单开道岔相比，三开道岔除了要求曲基本轨与直向尖轨密贴外，还要求直向尖轨与侧向尖轨密贴[7]，且均为曲线密贴(如图3所示)，密贴间隙对钢轨加工、组装精度要求较高。架轨施工时一般只关注轨距、水平、间隔等尺寸要求，密贴间隙要求容易被忽略。铁路线路修理规则[8]规定，尖轨牵引点后的密贴间隙应小于1 mm，而现场测量发现，三开道岔尖轨密贴间隙最大值可达3 mm。此问题一般采取弯轨或更换尖轨的办法解决，因天窗点短，且需要拆装尖轨，导致整改困难。

为解决尖轨和基本轨组装精度低、现场密贴间隙调试困难等问题，借鉴了客专道岔的做法：在厂内把尖轨和基本轨组装好，待密贴、支距、降低值等合格后一起发运至施工现场，不拆解直接架轨浇筑[10]，减少了单根尖轨在运输，装卸和安装过程中硬弯、变形、擦伤等伤损。

针对三开道岔结构特点，参照国铁维修规范，《天津地铁60 kg/m钢轨9号对称三开道岔制造、铺设和养护维修技术文件》[9](以下简称技术文件)中规定竣工验收时尖轨牵引点后的密贴间隙应小于2 mm，以满足工电联调需要。

(2)短枕块不平、歪斜，现场轨距、高低超限且调整困难。

三开道岔轨下基础为短枕块，现场发现的问题有：滑床台前后高低不平，尖轨转换不顺畅，同一块滑床板外倾、歪斜；轨距偏差较大；滑床板侧面与基本轨间隙较大(如图4所示，正常情况下该间隙小于1 mm)。

图4 滑床台侧面与基本轨轨底间隙

图5 尖轨动程测量位置

采用钢桁架长岔枕可从根本上解决短枕块不平、歪斜等问题。钢桁架长岔枕预埋塑料套管定位精度为-1.0～+1.5 mm，能有效控制转辙器部分的轨距、水平、高低、滑床台歪斜和不平等尺寸偏差，方便现场铺设及调整。在同一根长岔枕上支撑多根钢轨，钢轨之间的空间有限，铁垫板摆放困难，而三开道岔短轨枕为错开布置，避免了铁垫板的干扰。因此，只有转辙器部分有条件采用长岔枕，其余部分仍采用短轨枕。中间及后端辙叉因结构简单、调整方便，采用短枕块不影响现场铺设精度。

(3)工电联调联试效率低，专业配合度不高。

三开道岔联调联试过程中发现的问题有：各专业间分开调试，缺乏组织协调和专业配合，调试效率低下，轨道专业粗调后交付信号专业安装转辙机，致使角钢孔位固定，无法开展后续道岔的精调工作；对尖轨动程、信号转辙机2 mm锁闭及4 mm不锁闭测量位置认识模糊，易出现尖轨动程偏差大、信号转辙机4 mm不锁闭等问题。

针对以上问题，技术文件中明确指出：三开道岔转辙机安装前，轨道和信号施工单位应联合检查转辙器框架尺寸及尖轨密贴情况，确认合格后方可进行转辙机的安装；牵引点处尖轨与基本轨的密贴检查以4 mm不锁闭或密贴检查器的检测结果作为判定依据。4 mm检查位置：直向尖轨在牵引点拉杆中心，侧向尖轨在密贴检查器连杆中心，尖轨动程在侧向尖轨尖端处测量(如图5所示)。

(4)最小轮缘槽尺寸偏小。

维修规范规定尖轨最小轮缘槽大于等于63 mm，现场发现个别最小轮缘槽在60 mm以下。最小轮缘槽一般位于尖轨刨切起点附近，该值偏小时车轮会与尖轨接触，造成尖轨磨耗与变形。三开道岔尖轨活动段较长，尖轨中部无约束、弹性变形大，致使尖轨位移不足，是轮缘槽偏小的原因之一。尖轨动程及其跟端支距、间隔铁尺寸偏小、铺设精度低等也会引起轮缘槽偏小。

解决最小轮缘槽偏小的措施有：加大尖轨的开口值和跟端支距，最小轮缘槽会随之增大；调整尖轨轨底与滑床台间隙值，确保尖轨转换顺畅，无掉板、无卡阻现象，从而减小尖轨弹性变形。另外，也可增大最小轮缘槽宽度。

4 三开道岔结构优化建议

总结上海、天津等地三开道岔使用经验，给出三开道岔结构设方面的优化建议，以方便三开道岔制造、铺设和养护维修。

(1)尖轨采用直线密贴线形[11]

三开道岔结构设计中侧向尖轨与直向尖轨、直向尖轨与曲基本轨采用曲线密贴线形，如图6(a)所示。尖轨密贴由直线密贴段和曲线密贴段组成，对尖轨加工和组装精度要求较高，不利于铺设、调试和养护维修，建议尖轨采用直线密贴线形，如图6(b)。尖轨密贴为一直线段，加工和组装简单，方便现场调试和养护维修，缺点是尖轨冲击角[12]较大。三开道岔只适用于存车线，使用频率较低且通过速度要求不高，轮轨冲击力增大对尖轨磨耗及使用寿命影响不大。

图6 尖轨直线密贴曲线密贴线形比较

(2)缩短尖轨活动段长度

尖轨活动段越长、弹性变形越大，其不足位移量也会随之增大，容易导致尖轨最小轮缘槽减小、轨距偏差较大等问题，三开道岔直向尖轨，侧向尖轨活动段长度分别为7 254 mm、6 607 mm，比单开道岔活接头尖轨分别长413 mm、1 060 mm。三开道岔尖轨前端强度削弱较大，更不利于最小轮缘槽、轨距等尺寸的保持。建议缩短尖轨活动段长度，以减少弹性变形和位移不足。可以通过前移尖轨跟端接头位置、增大尖轨半切断面的方式来缩短尖轨活动段长度。

5 结束语

(1)三开道岔转辙器部分组装和铺设精度要求较高，建议采用厂内组装，以提高现场铺设精度，降低调试难度。

(2)建议转辙器部分轨下基础采用钢桁架长岔枕，以提高转辙器整体铺设精度。

(3)尖轨最小轮缘槽可以通过调整尖轨动程和间隔铁偏差、尖轨轨底与滑床台间隙值来实现。

(4)尖轨采用直线密贴线形，以方便尖轨制造、组装、调试和养护维修；建议缩短尖轨活动段长度，以减少尖轨位移不足对最小轮缘槽和轨距的影响。

[1] 蒋昕.城市轨道交通用60 kg/m钢轨9号对称三开道岔的设计[J].铁道标准设计，2013，57(8):42-44

[2] 马振海，于春华.城轨交通工程对称三开道岔的研究与应用[J].铁道工程学报，2010，27(10):99-100

[3] 孟凡铁.天津地铁6号线三开道岔的应用研究[J].铁道标准设计，2012，56(11):9-10

[4] 李俊玺.上海市轨道交通12号线轨道新技术的设计与应用[J].铁道标准设计，2017，61(4):7-8

[5] 赵源.城市轨道交通三开道岔的应用与完善措施[J].上海建设科技，2012，33(3):6-7

[6] 中铁工程设计咨询集团有限公司.专线9775-V-100 60 kg/m钢轨9号对称三开道岔[Z].北京：中铁工程设计咨询集团有限公司，2006

[7] 国家铁路局.TB/T412—2014 标准轨距铁路道岔技术条件[S].北京：中国铁道出版社，2014

[8] 中华人民共和国铁道部.铁运[2006]146号 铁路线路修理规则[S].北京：中国铁道出版社，2013

[9] 天津轨道交通集团有限公司.天津地铁60 kg/m钢轨9号对称三开道岔制造、铺设和养护维修技术文件[Z].天津：天津轨道交通集团有限公司，2013

[10] 国家铁路局.TB/T3307.1—2014 高速铁路道岔制造技术条件第1部分：制造与组装[S].北京：中国铁道出版社，2014

[11] 郝瀛.铁道工程[M].北京：中国铁道出版社，2000

[12] 铁道部第三勘测设计院.道岔设计手册[M].北京：人民铁道出版社，1975