出口蒙古60E1钢轨系列单开道岔的研制

袁 宝 军

(中铁宝桥集团有限公司，陕西 宝鸡 721006)

1 概述

出口蒙古60E1钢轨系列单开道岔是为蒙古扎门乌德物流园专用线建设需要研制的新型道岔，轨距有1 435 mm，1 520 mm两种。

2 道岔设计

2.1 设计依据及原则

1)GB 50090,铁路线路设计规范;

2)GB 50091,铁路车站及枢纽设计规范;

3)TB/T 412,标准轨距铁路道岔技术规范;

4)TB/T 447,高锰钢辙叉技术条件;

5)道岔容许通过速度：直向:120 km/h，侧向：35 km/h；

6)道岔设计载荷：25 t轴重;

7)设计参数选择：动能损失ω≤0.65 km2/h2；未被平衡离心加速度a≤0.6 m/s2；未被平衡离心加速度增量ψ≤0.5 m/s3。

2.2 道岔主要结构设计

1)平面布置。

2)采用9 420 mm长度的60D40半切线型藏尖式弹性可弯尖轨，弹性可弯段进行轨肢铣削，根据1 435 mm，1 520 mm两种轨距要求，曲线尖轨从37 mm，35.4 mm宽度到尖轨尖端为直线，之后分别相切R190 717.5 mm，R190 760 mm圆曲线。

3)尖轨工作边和非工作边均采用1∶4斜度，为保证尖轨在顶宽20 mm断面之后开始承载，减缓尖轨磨损，直、曲线尖轨顶面按纵坡设计，纵坡降低值见表1。

表1 尖轨顶面纵坡降低值

4)转辙器弹性可弯尖轨首次采用一点牵引,设计动程160 mm，在确保弹性可弯式尖轨的跟端结构稳定性的同时，满足了现场电务安装条件，实现采用一机一点牵引，节约了电务采购与机电施工及后期维护成本。填补了60D40钢轨弹性可弯式尖轨设置一机一点牵引在设计与应用方面的技术空白。

5)转辙器跟端设置限位器，以满足线路的温差需要，防止出现电务转换卡阻，见图1。

6)为了加强基本轨的稳定性，减小基本轨的外倾和轨距扩张，转辙器基本轨外侧部分设置轨撑，并采用调整片调整轨距，见图2。

7)辙叉为直线型高锰钢整铸式辙叉，辙叉前后端闪光对焊接长60E1钢轨，见图3。辙叉下设置橡胶垫板，两种不同轨距的道岔采用同一种辙叉，提高了标准化程度。

8)护轨采用UIC33槽型钢制造，降低了制造难度和成本。

9)道岔岔枕采用扇形排布，与常规道岔设计相比，提高了道岔非轨类零配件的通用性。

10)道岔采用Ⅱ型弹条扣件，采用波形垫圈及配套的螺母进行扣件螺栓连接副防松，以减少道岔后期的养护维修工作量，如图4所示。

11)岔区不设置轨顶坡或轨底坡，道岔前后端设置顺坡垫板与区间线路相接。

3 道岔设计参数评估分析

3.1 设计参数检算

在确定道岔平面线型时，须确保设计参数不超过设计原则中确定的限制。即：动能损失ω≤0.65 km2/h2；未被平衡离心加速度α≤0.6 m/s2；未被平衡离心加速度增量ψ≤0.5 m/s3。1 435 mm,1 520 mm轨距道岔设计参数检算如下：

1)动能损失：

ω=V2(sinβc)2=352×(sin1.125 475°)2=0.47 km2/h2<0.65 km2/h2(1 435 mm轨距尖轨尖端冲击角：βc=1.125 475°)。

ω=V2(sinβc)2=352×(sin0.942 22°)2=0.33 km2/h2<0.65 km2/h2(1 520 mm轨距尖轨尖端冲击角：βc=0.942 22°)。

2)未被平衡离心加速度。

a=V2/(3.62R)=352/(3.62×190)=0.497 m/s2<0.6 m/s2(1 435 mm,1 520 mm两种轨距导曲线半径相同)。

3)未被平衡离心加速度增量。

ψ=V3/(3.63RL)=353/(3.63×190×12)=0.403 m/s3<0.5 m/s3(两种轨距导曲线半径相同，机车转向架中心距12 m)。

通过上述检算，平面线型的设计在达到侧向通过速度的性能指标的条件下，符合设计依据及原则控制参数要求。

3.2 外轨欠超高计算

外轨欠超高I的计算公式：

I=7.6V2/R。

其中，V为侧向最高通过速度，km/h。

通过计算：I=7.6V2/R=7.6×352/190=49 mm<75 mm，符合规定要求。

3.3 道岔侧股轨距加宽

按机车车辆以常强制内接条件通过时的轨距Si:

Si=Tmax+2dmax+3+δmin/2+Zi。

其中，Zi为楔形内接时的各部轨距加宽值；3为轨距允许负公差；δmin为最小轮轨游间。

1)导曲线中部轨距加宽。

由SR=Tmax+2dmax+3+δmin/2+ZR，计算出两种轨距道岔的导曲线中部轨距为：1 437.49 mm,1 527.56 mm。

2)尖轨尖端处轨距加宽Zo(f1=-11，为道岔割距)。

由SO=Tmax+2dmax+3+δmin/2+ZR，计算出两种轨距道岔尖轨尖端处的轨距为：1 445 mm,1 532.3 mm。

3)导曲线终点处轨距加宽。

由SO=Tmax+2dmax+3+δmin/2+ZA计算出两种轨距道岔导曲线终点处轨距为：1 433.25 mm,1 520.78 mm。

3.4 尖轨降低值

根据机车车轮轮缘深度，以行车安全性、平稳性及尖轨顶宽20 mm处开始承载、50 mm完全承载为设计控制条件，取尖轨尖端降低值为23 mm，5 mm断面降低值为14 mm，20 mm断面降低值为4 mm，50 mm断面降低值为0。

4 主要创新点

1)该系列道岔的设计开发与成功应用，验证了设计长度为9 042 mm的60D40弹性可式尖轨采用一机一点牵引理论计算方法的正确性，填补了弹性可式AT钢轨采用一点牵引的技术空白，为同类道岔产品的开发与应用奠定了良好的技术基础。

2)道岔岔枕采用扇形排布形式。常规产品在设计与铺设过程中，岔枕采用垂直直股排布，导致道岔直股与侧股零部件互换性差，为提高岔内零部件的通用性，岔枕排布形式采用自道岔曲股理论起点处开始扇形排布，实现了在轨距不加宽部位，道岔直、曲股零部件的通用，有效降低了道岔制造成本。

5 结语

出口蒙古60E1钢轨系列单开道岔2017年10月通过了由用户组织的厂内验收，于2018年1月完成道岔的上道铺设，至今道岔运行状态安全稳定，满足线路建设需要，采用的新技术具有较好的推广使用前景。