60R2槽型钢轨6号不对称三开道岔设计

，，,

(铁科(北京)轨道装备技术有限公司，北京 102202)

三开道岔指从1个方向通向3个方向的道岔。它由1股直线钢轨、2股曲线钢轨、2对尖轨、3副辙叉组成。由于三开道岔的结构较单开道岔复杂，运行条件也受到一定的限制，真正使用的地方并不是很多。受地形条件限制，没有足够的长度来排列2组单开道岔时，才采用三开道岔，通常在编组站、货场、机务段内铺设[1-3]。在有轨电车线路设计时，在交叉路口经常用到不对称三开道岔。

有轨电车道岔是轨道系统中最复杂的设备，也是薄弱环节之一。有轨电车为适应与地面车辆混行的需求，轨面需要与公路面平齐，并预留有轨电车所需要的轮缘槽，所以常采用槽型钢轨[4]。

60R2槽型钢轨6号6.8m间距(R50m)不对称三开道岔是为成都有轨电车项目最新设计的道岔，其能够满足成都城市轨道交通运行的需求。本文介绍该型道岔的具体设计及关键技术。

1 主要设计参数

通过现场调查，在总结我国一些国铁道岔设计经验基础上，本着安全、耐用的指导思想，确定主要设计参数如下[5-6]：

①曲线半径50 m;

②允许通过速度为直向50 km/h,侧向20 km/h;

③不设轨道电路;

④轨距为1 435 mm，轨距测量点位于轨头下方14 mm处。

2 总体平面设计

2.1 尖轨平面线型的确定

常见的尖轨平面形式为直线型尖轨和曲线型尖轨。曲线型尖轨单开道岔具有导曲线半径显著增大、道岔全长显著缩短、车轮对尖轨的冲击较小、可使尖轨使用寿命加长等优点，故采用曲线型尖轨。

曲线型尖轨分为切线型、半切线型、割线型及相离型。其中切线型、割线型尖轨尖端较薄。由于有轨电车道岔使用频繁，尖轨的磨耗较为严重，根据国铁道岔的设计经验，采用相离型曲线尖轨对减轻曲线尖轨的磨耗较为有利，能够显著延长尖轨的使用寿命。此外该线型也可以减小尖轨的冲击角[7-10]，因此采用相离半切线型曲线尖轨,如图1所示。

图1 相离半切线型曲线尖轨示意

2.2 道岔平面尺寸的确定

①道岔全长15 650 mm；②导曲线半径50 m；③直股、侧股轨距均为 1 435 mm；④线间距 6 800 mm。

总布置线型如图2所示。

图2 总布置线型示意(单位：mm)

3 道岔结构设计

根据业主需要，本道岔采用60R2钢轨。道岔结构设计既要借鉴国外道岔主要结构，又要考虑我国原材料实际情况和成熟工艺。

3.1 转辙器的设计

设计了一种新型转辙器结构，由直基本轨、尖轨、立墙、台板、滑床板、底板、轨下垫板、立墙筋组成，如图3 所示。

图3 新型转辙器结构

此新型转辙器结构解决了合金钢整体式转辙器刚度突变大、工艺性差、连续性不好等问题，避免了焊接拼装式转辙器焊后变形大、尺寸精度低的问题，并适用于不同的有轨电车基本轨及扣件系统。其使用更加方便，经济效益显著。转辙器的设计如图4所示。

图4 转辙器的设计

图5 尖轨尖端藏尖结构(单位：mm)

3.2 尖轨的设计

采用50AT轨为原材料，尖轨尖端为藏尖式(见图5)，补充刨切3 mm。尖轨为弹性可弯式，为防止尖轨所需扳动力过大，对尖轨轨底进行了大量铣削。尖轨跟端采用新型斜接头，可实现线路无缝连接，提高旅客的舒适度。尖轨磨损后，拆卸方便，可快速更换。AT尖轨整体性强，刚度大，截面粗壮，受力状态优越，承载能力强，稳定性好，在使用过程中不易出现拱腰鼔肚现象，养护维修量小。

3.3 转辙器跟端设计

第1转辙器跟端(见图6)采用特殊钩式整体间隔铁设计，固定基本轨横向支距位置，保证了基本轨、尖轨间的支距及尖轨跟端的扣压。其优点为：尖轨磨损后可垂直拆卸并更换，有效解决了有轨电车道岔尖轨跟端间隔铁水平螺栓更换困难的问题。

图6 第1转辙器跟端结构

第2转辙器(见图7)由于受到空间的限制，又要考虑保证尖轨磨损后可垂直拆卸并更换，因此设计了一种简易间隔铁结构，保证了基本轨、尖轨间的支距及尖轨跟端扣压。

图7 第2转辙器跟端结构

3.4 立墙设计

立墙采用了特殊的折线结构，由角钢铣削而成。此结构既保证了转辙器安装区域方正和尖轨所需的转换空间，又起到了隔离路面材料，防止杂物入侵并为电动转辙机提供支撑的作用。

3.5 盖板设计

为了防止杂物从转辙器上方进入，采用盖板挡住转辙器中后部空间，并为将来尖轨更换提供作业空间。

3.6 排水装置

转辙器前后设双排水孔上下连通(见图8)。整体结构密闭性好，排水性能优越。

图8 排水系统

3.7 焊接辙叉设计

辙叉叉心是由下层Q345钢坯和上层NM400钢坯焊接而成(双层结构,见图9)，辙叉叉心全部采用机加工。由于耐磨钢的硬度高达400 HB左右，叉心具有很高的耐磨性，后期维护简单。

图9 焊接辙叉叉心示意

辙叉与普通U75V钢轨的焊接采用专有焊接工艺，接头强度可靠。该工艺可以将异形材料进行焊接，经检验工艺稳定，安全可靠，并已在沈阳、珠海等轨城项目的道岔中使用。

3.8 护轨及护导轨结构设计

护轨由耐磨钢钢坯全机加工而成，耐磨钢硬度可达400 HB左右，具有不易磨耗、养护维修少的优点。通过护轨与配轨间调整片的增加或减少，可对护轨轮缘槽宽度进行调整。护轨及护导轨在厂内完成组装，现场铺设简单方便，其结构见图10。

图10 护轨及护导轨结构

3.9 扣件系统

扣件是轨道结构的重要组成部件，直接影响轨道结构整体功能的安全与稳定。因此，扣件应具有足够的强度、耐久性、扣压力和弹性，并能保持和调整轨距，同时还应能调整钢轨高低。扣件零部件(见图11)应尽量标准化，通用化，结构简单，便于安装和维修[11-12]。

图11 扣件系统结构

为与线路扣件一致并方便现场备料，采用尼龙基板(见图12)替代传统的铁垫板结构。它结构简单，便于线路施工与维修，同时能够降低车体振动，减少有轨电车通过道岔时的噪声，提高旅客的舒适性。

图12 尼龙基板结构

4 结语

60R2槽型钢轨6号6.8 m间距(R50 m)不对称三开道岔已经在成都市郫温路和红旗东路交叉路口完成铺设，使用情况良好。道岔的设计在改善线路平面、增大结构强度、提高行车安全性、减少线路养护维修、延长设备使用寿命几方面进行系统的改进，在道岔转换安全性上得到加强。三开道岔结构工艺性好，生产成本低，在今后的城市有轨电车建设中有广阔的应用前景。