客运专线铁路无砟道岔轨距偏小原因分析

徐井芒，荆 果，徐 浩，王 平

(西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室，成都 610031)

客运专线无砟道岔作为我国客运专线的重大基础装备，其作用是使动车组从一股道转入或越过另一股道，实现动车组进站停车或转线运行，是客运专线中不可或缺的装备［1，2］。道岔具有轨线刚度急剧变化、轨下基础弹性不均匀及量值远大于区间轨道不平顺等特点。因此在客运专线中，道岔成为限制容许通过速度的关键设备［3］。轨距不平顺是其中的一种轨道不平顺［4，5］，道岔轨距偏大或者偏小都会影响列车过岔时平稳性和舒适性，故应严格控制道岔部位的轨距不平顺。本文旨在对客运专线无砟道岔存在轨距偏小的现象进行分析，并且提出可行的解决方案。

1 问题

通过对沪宁客运专线时速350 km 60-18无砟道岔进行了现场静态检测，测试数据如表1所示，数据表明:在转辙器部位出现轨距偏小现象。安装竖向支撑系统(图1)后，从转辙器基本轨前端到转辙器跟端范围轨距为-2.2～-6.8 mm。轨距偏差最大在1～3号岔枕处。对此处的钢轨进行了测量，轨头宽度71.6 mm，轨底宽度150.5 mm，轨头内侧和轨底内侧距离分别为33 mm和33.5 mm(图2(b))。轨头宽度和轨底宽度在误差范围内，但轨头内侧和轨底内侧距离显示轨头内倾，轨底坡为1∶27，过大。正常情况下，当轨底坡为1∶40时，轨头内侧和轨底内侧距离分别为35.2 mm(图2(a))。拆除竖向支撑系统，对轨距进行了测量，测量结果列于表1。对比分析表1的数据可知，安装竖向支撑系统后转辙器33根岔枕处轨距平均值为-4.15 mm，拆除竖向支撑系统后转辙器33根岔枕处轨距平均值为-1.55 mm，变化量为2.6 mm。在轨距偏差最大的1号岔枕处，轨距由-6.8 mm变化为-2.5 mm，变化量为4.3 mm。拆除竖向支撑系统后对1～3号岔枕处轨头内侧和轨底内侧距离进行了测量，为34.5 mm和35.5 mm，基本恢复到标准轨底坡1∶40。

由上述定量分析可以得出:引起转辙器33根岔枕处轨距偏小的原因有二:原因一为竖向支撑工装引起的轨头内倾，即支撑钢轨的竖向支撑系统使得钢轨朝内侧扭转、轨底坡变大、轨距变小;原因二为制造和组装的公差累积，即岔枕钉孔距、轨距块、垫板加工误差均为使轨距减小。

图1 竖向支撑系统(单位:mm)

图2 不同轨底坡时轨头内侧和轨底内侧距离(单位:mm)

表1 道岔轨距检测结果 mm

2 轨距偏小原因分析

由表1可知，拆除竖向支撑系统后转辙器33根岔枕处轨距平均值为-1.55 mm，轨距偏差最大为-3 mm，该偏差量值完全因制造和组装原因引起。可能的因素有以下几种。

2.1 岔枕钉孔距偏差

对岔枕钉孔距进行了测量(表2)，钉孔距偏差均在测量±1.0 mm内，但大部分为0～-1 mm的负公差，钉孔距负公差使得道岔组装后轨距偏小。

表2 岔枕钉孔距设计值与实测值 mm

2.2 基本轨轨底宽度

基本轨轨底宽度偏差为正公差，1～3号岔枕处轨底宽度为150.5 mm，基本轨轨底宽度正公差使得道岔组装后轨距偏小。

2.3 轨距块厚度偏差

转辙器区域基本轨外侧的轨距块为11 mm厚的轨距块，轨距块厚度实际测偏差为0～0.4 mm，轨距块厚度正偏差使得道岔组装后轨距偏小。

2.4 组装状态不正确

设计时在滑床板压舌与基本轨轨肢侧面之间预留了1 mm的缝隙，轨距块与基本轨外侧轨肢侧面贴靠，在岔枕设计时同样按照此种状态进行的钉孔距设计(图3)。

图3 钢轨在滑床板上的正确组装状态(单位:mm)

但现场铺设道岔出现的状态不完全与设计相同，大部分与滑床台压舌与基本轨内侧轨肢侧面之间贴靠，1 mm缝隙转移到基本轨外侧轨肢侧面与轨距块之间，即钢轨向内偏移了0.5～1 mm，使得道岔组装后轨距偏小(图4)。

图4 钢轨在滑床板上的实际组装状态

2.5 缓冲调距块与硫化垫板缸套及岔枕螺栓的配合问题

缓冲调距块与硫化垫板缸套之间存在缝隙约为1 mm(图5)，缓冲调距块与岔枕螺栓之间存在缝隙约为2 mm(图6)。

图5 缓冲调距块与硫化垫板缸套之间的缝隙

上述缝隙在现场铺设时，如果留在基本轨外侧的内侧，意味着垫板将向道岔中心偏移了，垫板带动着钢轨也将向道岔中心靠近，使得轨距偏小。

图6 缓冲调距块与岔枕螺栓之间的缝隙

3 解决方案

3.1 临时方案

将6～9的缓冲调距块更换为5～10，可调整每侧钢轨位置1 mm，轨距扩大2 mm，解决转辙器区域轨距偏小问题。该方案只使用了一半的钢轨向外调整量，即解决了上述问题。同时可预留一半的调整量给今后使用。该方案可解决因制造和组装引起的轨距偏小问题。

要解决工装引起的轨距偏小问题，应修改工装，如增加轨距杆，改悬臂支撑(钢轨)为简支梁支撑(钢轨)，防止扭转钢轨。同时应按照三点接触的方法紧固弹条。

3.2 最终解决方案

新的岔枕图纸增加了施工用竖向支撑套管，不再使用支撑钢轨的方式，因此工装的问题彻底解决。解决因制造和安装累计公差引起的轨距偏小问题措施如下:

(1)严格控制岔枕钉孔距;

(2)提高轨距块制造精度，解决其相对于设计值偏厚的问题;

(3)正确组装，保证钢轨轨底外侧和轨距块接触，将缝隙留在滑床板压舌处;

(4)严格道岔逐组组装制度，推进道岔带枕分段整体运输。

［1］王 平，刘学毅.无缝道岔计算理论与设计方法［M］.成都:西南交通大学出版社，2007:235-240.

［2］李成辉.轨道［M］.成都:西南交通大学出版社，2004(11):121-152.

［3］徐娟娟.客运专线道岔轨距加宽式转辙器动力仿真分析［D］.西南交通大学，2006(6):1-5.

［4］王元丰，王 颖，王东军.铁路轨道不平顺模拟的一种新方法［J］.铁道学报，1997(12):111-113.

［5］刘寅华，李 芾，黄运华.轨道不平顺数值模拟方法［J］.交通运输与工程学报，2006(6):29-33.