60AT1做长心轨的固定型合金钢辙叉设计

郑 会 锋

(中铁宝桥集团有限公司，陕西 宝鸡 721006)

1 概述

合金钢辙叉以适应无缝线路、使用寿命长、维护方便、运营成本低等特点，成为铁路辙叉产品发展的重要方向之一，普遍在铁路轨道和城市轨道交通线路使用。随着铁路运输事业快速发展的需求及目前国内外铁路道岔市场的发展趋势，60 kg/m，60AT1合金钢钢轨也得到了各大钢厂的研制且已在铁路线路使用，利用既有轨型新材料进行合金钢辙叉设计，以减少加工难度，缩短生产制造周期，降低合金钢辙叉生产制造成本，为用户提供性价比高的铁路轨道产品，成为轨道装备研制企业追求的目标。

目前辙叉设计制造中，AT钢轨主要作为可动心轨辙叉的长心轨和短心轨在使用，而未在固定型组合辙叉使用，目前研制出的60AT1合金钢钢轨其性能优于既有的U75 V在线热处理钢轨，随着钢轨性能的提升可考虑采用60AT1作为心轨在固定型辙叉上使用。

2 60 kg/m钢轨12号合金钢钢轨组合辙叉的设计

2.1 设计原则

1)可直接与既有道岔的高锰钢辙叉、合金钢辙叉互换使用。

2)扣件采用60 kg/m钢轨弹条Ⅱ型扣件。

3)适应无缝线路。

4)延长辙叉使用寿命、减少养护维修工作量，满足运营要求。

2.2 结构设计

合金钢钢轨组合辙叉由长心轨、短心轨和翼轨等主要部件组成，通过间隔铁和高强度螺栓连接而成，采用防转钢轨垫圈和防转片防止螺栓松动。辙叉零部件结构如图1所示。

1)长心轨采用60AT1合金钢钢轨制造，跟端压型成60 kg/m标准钢轨断面，便于线路钢轨连接。理论尖端借鉴工联岔、客专道岔长心轨尖端结构的设计思路，在辙叉理论尖端处钢轨轨头中心线偏移理论尖端6 mm，避免非对称断面钢轨偏心。2)优化了心轨顶面廓形和心翼轨高差，最大限度提高轮轨匹配性。3)长心轨与短心轨采用1∶8斜度配合，并采取藏尖式结构设计，避免撞尖及保持结构稳定性。4)短心轨采用60 kg/m在线热处理钢轨制造，避免跟端压型。5)翼轨采用60 kg/m合金钢钢轨制造，实现翼轨易磨损部位合金化，提高翼轨性能和耐磨性。左右侧翼轨对称设计，翼轨跟端开口位置，满足交叉渡线护轨设置。6)采用高强度螺栓将短心轨与长心轨连接在一起，连接螺栓的数量及紧固扭矩能保持部件处于稳定状态，在温度力作用下，确保辙叉在无缝线路使用时的结构稳定。7)60AT1长心轨理论尖端处设置横向高强度螺栓连接，两侧均设置三孔间隔铁提高辙叉心轨整体刚度，使车轮冲击心轨时保持辙叉结构稳定，避免产生螺栓松动、剪断等病害。8)螺栓采用钢轨垫圈防转片结构防止螺栓松动，且便于现场拆卸维护。

3 检算分析

3.1 辙叉平顺性分析

3.2 辙叉强度检算

通过有限元计算模型，对辙叉轮轨接触、长心轨、间隔铁、螺栓等零部件检算分析，辙叉和各零部件结构满足线路使用要求。

3.3 长心轨前端稳定性分析

长心轨理论尖端处的间隔铁与心轨轨腰接触面为竖直平面，竖向力传递主要靠摩擦力，摩擦力不足逆向行车时，易使螺栓松动和受剪。通过计算，该处设置三根螺栓连接满足心轨竖向承载的要求。

3.4 无缝线路适应性分析

通过建立无缝道岔的有限元计算模型，经过计算轨温变化幅度55 ℃时各轨件的温度力及位移，结果表明，60 kg/m钢轨12号合金钢钢轨组合辙叉在温度变化时结构稳定，可以满足无缝道岔的使用要求。

4 结语

60AT1钢轨做长心轨的合金钢组合辙叉，采用了标准断面和特种断面的合金钢钢轨制造，结构较既有合金钢组合辙叉结构简单，零部件加工方便，辙叉生产制造周期短。通过设计、检算、制造及试铺，完成了辙叉研制，后续结合上道验证情况，持续优化改进，提升辙叉品质，延长辙叉使用寿命。另外，合金钢钢轨与线路U75 V钢轨焊接为异种材料焊接，需不断进行焊接工艺的改进，提高合格率减少病害，更好的促进合金钢钢轨的应用。