城市轨道交通低动力道岔可行性分析研究

刘婷林 张济淳

摘 要：随着我国城市轨道交通的发展，居民对岔区减振和降噪的需求日益增加。目前国内地铁道岔均采用固定型辙叉，由于固定型辙叉存在有害空间，轨线不连续，导致车辆在通过有害空间时，会产生较大的动力响应，对周边居民生活造成不良影响，同时限制了地铁车辆段上盖物业的开发和空间合理利用。因此对适用于城市轨道交通用的低动力道岔的设计研究是非常必要的。可动心轨辙叉采用长短心轨组装，保证轨线连续，消除了岔区的有害空间，列车在通过时平顺性较好，对岔区减振具有非常好的效果和广泛的应用前景，为地铁岔区减振设計的趋势。

关键词：城市轨道交通;减振;固定型辙叉;可动心轨辙叉;道岔

1  概述

随着我国城市轨道交通的发展，高速、舒适、快捷出行成为当代人愈发迫切的需求[1]。因此对轨道减振的需求日益增加，目前正线用道岔辙叉均采用固定型辙叉，固定型辙叉存在有害空间，造成结构上存在固有的不平顺现象，导致车辆在通过有害空间时，会产生较大附加动力响应，是岔区轮轨振动和噪声最大的区域。对于特殊减振敏感地段（如居民区、学校等），有害空间存在产生的振动会有较大影响。因此，对于城市轨道交通低动力道岔的研究是十分迫切的。

2  国内城轨交通辙叉应用情况

2.1 固定型辙叉

固定型辙叉包含高锰钢整铸辙叉和合金钢辙叉。普速道岔主要采用高锰钢整铸辙叉和合金钢组合辙叉两种类型的固定型辙叉;重载道岔以合金钢组合辙叉为主;地铁道岔普遍采用高锰钢整铸辙叉，部分咽喉折返区段采用合金钢组合辙叉。

2.1.1高锰钢整铸辙叉

高锰钢整铸辙叉采用高锰钢进行整体浇筑，经热处理后，在冲击荷载作用下，能够很快产生硬化，辙叉表面具有良好的冲击韧性、耐磨性，现广泛应用于国内大多数城市轨道交通线路中。高锰钢整铸辙叉具有以下特点：

（1）结构简单、整体性好，具有较高的机加工硬化性能，较高的强度和良好的韧性，方便工务上道和更换工作。

（2）对初期运量大的线路适应性较差，初期硬度较低，辙叉上道初期磨耗较快，服役寿命较为离散，普通线路一般在0.8～1.5亿吨;与普通钢轨焊接技术复杂，且难以探伤。

合金钢辙叉目前有四种型式：锻制合金钢心轨组合辙叉、镶嵌翼轨式合金钢组合辙叉、合金钢钢轨组合式辙叉以及焊接式翼轨加强型合金钢组合辙叉。主要有以下特点：

（1）在有害空间处采用合金钢材质，该材质耐磨性强，提高了辙叉薄弱环节的耐磨性，提高辙叉整体使用寿命。

（2）结构部件较多，各部件通过螺栓联结。

（3）能实现岔区无缝化，形成跨区间无缝线路。

固定型辙叉两种型式均存在有害空间，由于轨线不连续，造成车辆通过有害空间时会产生较大的动力响应。

2.2 可动心轨辙叉

可动心辙叉是指辙叉心轨可以移动，保证列车过岔时轨线的连续，消除固定型辙叉存在的有害空间，减小辙叉在纵断面上的几何不平顺，显著降低辙叉部位的轮轨相互作用，提高运行的平稳性，延长辙叉的使用寿命[2]。其主要特点如下：

（1）可动心轨辙叉分为单肢弹性可弯和双肢弹性可弯两种型式。

（2）单肢弹性可弯结构由长短心轨、翼轨、岔跟轨、间隔铁及螺栓等零部件组成，短心轨与岔跟轨间存在接头。

（3）双肢弹性可弯结构由长短心轨、翼轨、间隔铁及螺栓等零部件组成，长短心轨均采用弹性可弯结构，短心轨尖端采用藏尖式。

（4）心轨采用钩型外锁闭装置。

（5）轨线连续，不存在有害空间。

2.3 对比分析

可动心轨辙叉相较固定型辙叉，能够有效降低振动动力响应，表1为车辆以60km/h的速度通过提速12号道岔时两者测试数据对比情况。

通过对比可以发现，可动心轨辙叉能显著降低垂向和横向轮轨力、振动加速度等指标，采用可动心轨辙叉能降低因固定型辙叉有害空间的存在造成的动力响应，对岔区减振具有良好的效果。

3  低动力道岔结构设计

根据上述分析，针对低动力可动心道岔进行结构设计。

3.1转辙器结构

转辙器采用60AT2藏尖式尖轨，跟端采用间隔铁连接。

3.2可动心辙叉为钢轨组合式，心轨采用60AT2钢轨制造，翼轨采用60TY1钢轨制造。

3.3长短心轨均采用弹性可弯结构，短心轨尖端为藏尖式。

3.4长短心轨间设置错动装置，以减小长短心轨间的摩擦阻力。

3.5心轨设置一个牵引点，采用钩型外锁闭装置。

3.6可动心辙叉侧向设置护轨，护轨采用分开式，采用33kg/m槽型钢制造，护轨顶面高出基本轨顶面12mm，护轨基本轨内侧采用弹性夹扣压。

3.7翼轨跟端采用大间隔铁进行连接。

3.8辙叉侧向设置会，护轨采用33kg/m槽型钢轨制造。

3.9尖轨采用分动外锁闭装置，心轨采用外锁闭装置。

3.10道岔轨下基础采用预埋套管式混凝土岔枕。

4  结束语

低动力可动心轨道岔由于消除有害空间，对车辆通过道岔时的动力响应具有很好的抑制效果和作用。特别对于特殊减振需求地段，对岔区减振具有非常重要的意义，随着城轨交通对减振需求的增加，低动力可动心轨辙叉将具有非常好的应用前景。

参考文献：

[1]丁树奎，姜传治. 北京市域快轨新机场线关键技术及建设标准研究[J].铁道标准设计，2016，29（4）：12-19.

[2]张晓娟. 地铁轨道减振技术综述[J].市政技术，2014，42（2）：90-93.