重载铁路可动心轨道岔改造技术方案研究

岳学峰 张建民

摘 要：可动心轨道岔因其具有消除有害空间等特点，在铁路新扩改建时多被推广应用，但通过在国内几家重载铁路实践应用，证明此种道岔并不适合在重载铁路上使用。本文对大准铁路铺设的可动心轨道岔设备的试验和病害调查、分析，并通过对大秦、朔黄等国内主要的几家重载铁路进行调研，提出重载铁路可动心轨辙叉改造为固定型合金钢辙叉的技术方案，并对改造后的效果进行了对比分析。

关键词：重载铁路;可动心轨道岔;道岔病害;固定辙叉

中图分类号：U13.16 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）02-0115-03

准能大准铁路正线全长264km。该铁路上行为货物重载，下行为货车空车，最高速度80 km/h，2006年开行C80型万吨重载列车，2017年运量达1.44亿吨。大准铁路上行线年运量、牵引质量已超过重载铁路标准，为货运重载铁路。大准铁路的道岔设备状况及运输模式与其他重载铁路不同。通过对大准铁路铺设的可动心轨道岔设备的试验和病害调查、分析，结合维修与养护工作，提出单向重载运输条件下的可动心轨道岔设备改造技术研究和可行性方案。

1 可动心轨道岔设备病害表现形式[1]

大准线有75kg/m轨1/12号可动心轨道岔（图号SC381）和75kg/m轨1/18号可动心轨道岔（图号SC488）两种，大部分为2010至2014年增二线和钢轨大修时铺设。随着运量的增加，线路维修与养护天窗时间缩短，道岔设备伤损显著增加，质量状态恶化，给安全运营造成隐患[2]。

（1）长心轨容易出现方向良，尖轨、可动心轨不密贴，有可能影响道岔锁闭。（2）道岔尖轨空吊板多，心轨尖端处铁垫板容易断裂;辙叉处滑床板易出现裂缝和离缝，曲向弹条断裂，立螺栓折断。（3）滑床板由于单向重载列车碾压，造成滑床板四凸不平，使转辙机转动难。（4）可动心尖轨磨耗严重，鱼鳞伤损和剥落掉块发展快;可动心轨道岔构造复杂，发生故障后查找原因困难。

2 可动心轨道岔改造的必要性

通過大准线现场使用经验和调研大秦、朔黄两条重载货运铁路可知，从构造上，可动心轨辙叉不存在“有害空间”，消除了列车通过辙叉时产生的强烈振动和冲击，使列车运行的平顺性和舒适性得到了很大提高，同时辙叉的使用寿命也有很大的提高。因此，高速道岔普遍采用可动心轨辙叉。然而，对于重载铁路，可动心轨辙叉高平顺性与长寿命的特征并未得到充分体现。首先，对于运煤专线，运煤列车最高速度仅为80km/h，对列车运行的舒适度要求不高。另外，根据调查统计，在重载、高密度、大运量的条件下，75kg/m钢轨可动心轨辙叉平均使用寿命仅为1.5-3.0亿吨，且养护维修工作量却很大，更换费用比较高。运行实践表明，目前的可动心轨辙叉，难以满足重载运输需要，从使用寿命、养护维修工作量、更换成本和时间等方面综合考虑，采用固定型辙叉更为有利。为此，大秦线、朔黄线均已将重车线可动心轨辙叉全部改造为固定型辙叉，解决了原有可动心轨道岔由于辙叉长度较大、结构松散、零部件多，现场更换轨件困难的问题，在一定程度上提升了道岔性能，延长了辙叉使用寿命。大准线与大秦线、朔黄线性质相同，都是运煤专线，并且可动心轨存在问题也一致。

3 改造75kg/m轨1/12可动心辙叉为固定辙叉方案

3.1 既有SC381单开道岔主要技术参数

既有75kg/m轨1/12砼岔枕单开道岔SC381主要参数如下，道岔全长为43.200 m，前长16.592m，后长26.608m，采用可动心辙叉，辙叉理论尖端至道岔中心距离为17.250m。

3.2 可动心辙叉改固定辙叉方案

既有75kg/m轨1/12砼岔枕单开道岔SC381可动心辙叉改造为固定辙叉，改造后SC559-Ⅰ、Ⅱ单开道岔保持既有SC381道岔前长、辙叉理论尖端至道岔中心距离不变，改造前后道岔示意图如图1所示。

当既有线间距为5.0m、5.3m的单渡线道岔均要改造时，按改造后SC559-Ⅱ单开道岔布置示意图铺设;其余单开道岔改造按改造后SC559-Ⅰ单开道岔布置示意图铺设。

3.2.1 辙叉及护轨改造

75kg/m轨1/12改造后SC559-Ⅰ、Ⅱ单开道岔由可动心辙叉改造为固定辙叉，辙叉采用合金钢制造，护轨采用UIC钢槽型护轨，辙叉改造时第49～71号砼岔枕同步更换，配套砼岔枕图号为SC559-500，砼岔枕配件每个车站第1组全部采用新料，第2组利旧，在本站内进行倒运。

3.2.2 道岔改造时钢轨改造

由于固定辙叉的费用远大于所连接钢轨费用，为保护新更换的固定辙叉，在新辙叉两端采用新钢轨连接，其具体改造措施如下：

（1）拆除既有辙叉砋端直、曲股钢轨接头和既有钢轨，更换为14.992m和8.441m新轨与之连接。

（2）在距既有辙叉跟端直股外7.108m锯轨、钻孔，并拆除钢轨，更换12.500m新钢轨与之连接。

当采用SC559-Ⅰ单开道岔时，在新辙叉跟端侧股新铺5.400m新轨与之连接;当采用SC559-Ⅱ单开道岔时，在新辙叉跟端侧股新铺12.500m和8.905m钢轨与之连接，两轨之间采用现场胶接绝缘接头连接。

（3）在新辙叉跟端对应直股基本轨处及其后12.500m处锯轨、钻孔，并拆除钢轨，更换12.500m再用钢轨与之连接。当采用SC559-Ⅰ单开道岔时，辙叉侧外股维持既有钢轨不变;当采用SC559-Ⅱ单开道岔时，在新辙叉跟端对应侧股基本轨处锯轨、钻孔新铺12.500m和8.905m钢轨与之连接，两轨之间采用现场胶接绝缘接头连接。

（4）更换辙叉后，道岔钢轨绝缘采用现场胶接绝缘接头，普通接头均采用施必牢冻结接头。

3.2.3 道岔改造具体实施方案

可动心辙叉更换为固定辙叉的实施按照预铺轨排的方式进行，其轨排由固定辙叉、辙叉直外轨、侧外轨、护轨、第49～71号砼岔枕及其配件组成。

施工时，拆除既有可动心辙叉、辙叉直外轨、侧外轨、护轨、第49～71号砼岔枕及其配件，并清筛该组道岔，铺入预铺好的轨排，然后根据改造后道岔类型连接轨排两端的钢轨。

4 改造75kg/m轨1/18可动心辙叉为固定辙叉方案

4.1 既有SC488单开道岔布置示意图

既有75kg/m轨1/18砼岔枕单开道岔SC488主要参数如下，道岔全长为60.0m，前长22.744m，后长37.256m，采用可动心辙叉，辙叉理论尖端至道岔中心距离为25.850m。

4.2 可动心辙叉改固定辙叉设计

既有75kg/m轨1/18砼岔枕单开道岔SC488可动心辙叉改造为固定辙叉，改造后专线4295-Ⅰ、Ⅱ单开道岔保持既有SC488道岔前长、辙叉理论尖端至道岔中心距离不变，改造前后道岔示意图如图2所示。

当既有线间距为5.0m、5.3m的单渡线道岔均要改造时，按改造后专线4295-Ⅱ单开道岔布置示意图铺设;其余单开道岔改造按改造后专线4295-Ⅰ单开道岔布置示意图铺设。

4.2.1 辙叉及护轨改造

75kg/m轨1/18改造后专线4295-Ⅰ、Ⅱ单开道岔由可动心辙叉改造为固定辙叉，辙叉采用合金钢制造，护轨采用UIC钢槽型护轨，辙叉改造时第73～99号砼岔枕同步更换，配套砼岔枕图号为专线4295-Ⅳ，砼岔枕配件每个车站第1组全部采用新料，第2组利旧，在本站内进行倒运。

4.2.2 道岔改造时钢轨改造

由于固定辙叉的费用远大于所连接钢轨费用，为保护新更换的固定辙叉，在新辙叉两端采用新钢轨连接，其具体改造措施如下：

（1）拆除既有辙叉砋端直、曲股钢轨接头和既有钢轨，更换为24.785m和16.816m新轨与之连接。

（2）在距既有辙叉跟端直股外7.108m锯轨、钻孔，并拆除钢轨，更换12.500m新钢轨与之连接。

当采用专线4295-Ⅰ单开道岔时，在新辙叉跟端侧股新铺5.400m新轨与之连接;当采用专线4295-Ⅱ单开道岔时，在新辙叉跟端侧股新铺12.500m和19.338m钢轨与之连接，两轨之间采用现场胶接绝缘接头连接。

（3）在新辙叉跟端对应直股基本轨处及其后12.500m处锯轨、钻孔，并拆除钢轨，更换12.500m再用钢轨与之连接。

当采用专线4295-Ⅰ单开道岔时，辙叉侧外股维持既有钢轨不变;当采用专线4295-Ⅱ单开道岔时，在新辙叉跟端对应侧股基本轨处锯轨、钻孔新铺12.500m和19.338钢轨与之连接，两轨之间采用现场胶接绝缘接头连接。

（4）更换辙叉后，道岔钢轨绝缘采用现场胶接绝缘接头，普通接头均采用施必牢冻结接头。

4.3 道岔改造具体实施方案

可动心辙叉更换为固定辙叉的实施按照预铺轨排的方式进行，其轨排由固定辙叉、辙叉直外轨、侧外轨、护轨、第73～99号砼岔枕及其配件组成。

施工时，拆除既有可动心辙叉、辙叉直外轨、侧外轨、护轨、第73～99号砼岔枕及其配件，并清筛该组道岔，铺入预铺好的轨排，然后根据改造后道岔类型连接轨排两端的钢轨。

5 道岔改造原则

（1）维持既有道岔前长、辙叉理论尖端至道岔中心距离不变。（2）为保护新更换的固定辙叉，新铺设固定辙叉两端采用新钢轨连接。（3）道岔用基本轨、尖轨、心轨、翼轨和导轨采用同规格和强度等级为1180MPa的U75V或U78Crv在线热处理对称及非对称断面钢轨。（4）每个车站道岔改造时均考虑一组新料，只在本站内进行旧料的倒运，但与固定辙叉连接钢轨均采用新料。（5）砼岔枕采用II型弹条扣件。（6）清筛道岔时只清筛轨排部分，且枕下清筛厚度不小于100mm，清筛补砟1/18道岔按25m3计，1/12道岔按20m3计，道砟采用一级碎石道砟。

6 改造后的效果[3]

6.1 节约成本效果显著

根据对大秦线、朔黄铁路的调研，结合大准铁路多年的数量积累分析，可动心辙叉寿命平均为2亿吨，可动心轨辙叉每组费用约为32万，平均按照一年半更換一次，每组道岔年折算费用约为21.3万元;固定式合金钢辙叉平均寿命为4亿吨，每组75kg/m轨1/12固定合金钢辙叉费用为4万，每组75kg/m轨1/18固定合金钢辙叉费用为15万，按平均每三年更换一次，两种每组道岔年折算费用分别约为1.3万元和5万。

通过对比可以发现，固定形式辙叉使用成本明显低于可动心辙叉，可动心改造固定开辙叉经济效效果显著。

6.2 减少对运输的影响、节省维修资源效果明显

更换可动心辙叉需要封锁线路平均约为3小时（包括道岔调试），更换固定型辙叉平均时间约为1小时。可动心轨道岔辙叉部分连接零件病害多，故障处理难度大，工电配合投人力多，日常维修每月平均不少于三次;固定型辙叉结构简单，每月维修工作约为可动心辙叉的1/3左右，工电联合整治次数少。

7 结语

可动心轨道岔具有消除道岔的“有害空间”等优点，但对于单向重载低速的货运铁路来说并不适用，为了节约道岔使用和维护成本，对既有线已铺设可动心轨道岔，可以考虑选择适当的时机将可动心轨辙叉改造为固定型辙叉;同时建议新建改扩建铁路时，对于速度较低的重载运输铁路尽量避免使用可动心轨道岔，为延长道岔使用寿命，可以考虑使用固定式合金钢辙叉。

参考文献

[1] 杜功，刘卫峰，徐炳辉.朔黄铁路新铺75kgm可动心轨道岔病害工电联整实践经验探讨[J].铁道建筑技术，2007（增）：80-83.

[2] 王建强，杨毅，李全旺.客货混跑线路重载运输条件下道岔设备病害分析及整改对策[J].中国铁路，2011（12）：49-51.

[3] 安玉海.大准铁路可动心轨辙叉改固定型辙叉可行性研究分析报告[J].工程技术，2018（01）：116-118.