高速铁路无砟轨道过渡段轨道板模具改造及应用

崔德水，马元清，方明，朱栓，孙成晓 （上铁芜湖轨道板有限公司，安徽 芜湖 241012）

轨道过渡段是指沿轨道结构横向或竖向存在刚度突变的轨道板结构形式，如路桥过渡段、有砟轨道与无砟轨道过渡段及道岔过渡段等。过渡段连接处由于轨道板结构不同存在着一定的刚度差，导致轨面沉降变形不一致而发生弯折[1]。当列车高速通过时，会增加列车与轨道板的振动，引起列车与轨道板结构作用力的增加，影响轨道结构的稳定以致危及行车安全。为了保证高速铁路线路的高平顺性，必须对线路刚度有突变的区域进行过渡段的设置。目前在高速铁路线路上应用的标准轨道板型有3种，分别为P5600，P4856和P4925。在实际的线路精算中，在局部位置与线路接口连接区域也增加了部分异型轨道板，如P6730、P4490、P3710等板型。而通常在过渡段设置辅助轨，用辅助轨与无砟轨道板共同参与抵抗变形[2]。

由于异型轨道板在轨道线路中实际用量较少，有时整条线路设计中只有特定区域使用该类轨道板，结合轨道板生产实际情况和对轨道板生产成本的控制，针对部分异型轨道板存在外形尺寸共性，且结构形式相近的模具进行改造，以达到满足标准轨道板和异型轨道板的生产需求。

1 模具结构形式

标准轨道板P5600型模具在外形尺寸和结构形式方面与过渡段轨道板P5600A型模具基本相同，这是进行模具改造的基础。两种模具的区别及共性如下。

①外形尺寸。两种模具的长度、宽度和厚度相同，均为5600mm、2500mm和200mm。且P5600A型模具除在承轨台内侧加设32个用于安装辅助轨套管的定位柱以外，其余各部尺寸均与P5600型轨道板模具相同。

②预应力筋布置。过渡段轨道板P5600A型模具横向预应力筋截面中心对称布置，布置位置与P5600型轨道板横向预应力筋相同，而纵向预应力筋布置需避开辅助轨套管位置，纵向中部4根预应力筋位置有所调整，由P5600型的钢筋间距300mm-340mm-300mm调整为330mm-280mm-330mm。

2 模具改造方案

基于两种模具外形尺寸和结构形式的共性和区别，我们通过设计加工配套工装，将P5600型轨道板型模具改造为P5600A型轨道板模具，并将两种模具合理布置于台座内，完成两种型号的轨道板的同批次生产。具体方案如下。

①辅助轨套管定位柱安装。按设计图纸尺寸要求，采用精度为0.02mm的游标卡尺配合直角尺，在模具底板找点定位，在既定位置采用人工钻孔的方式在模具底板进行钻孔作业，并安装辅助轨套管定位柱。

②轨道板模具侧模改造。由于P5600A型轨道板模具纵向预应力筋位置有所调整，因此需对P5600型轨道板模具纵向侧模张拉孔位置进行钻孔和封堵，并进行打磨处理，保证改造后的轨道板模具侧模表面光滑。

图1 定位钻孔

③转换梁工装设计。为解决两种板型预应力筋位置偏差导致单根预应力筋张拉力不均的问题，需在P5600型张拉横梁设置预应力筋位置转换装置（下称“转换梁”），通过转换梁连接P5600A型轨道板的预应力筋，这样就可以无需对张拉横梁进行改造。

图2 模具张拉横梁与转换梁安装图

图3 转换梁设计尺寸图

④张拉连接杆工装设计。轨道板台座法生产工艺采用整体张拉形式进行预应力张拉，每个张拉台座内采用“2×4”单元模式[3]。预应力体系由预应力筋和锚固板组成。先张法张拉系统主要包括张拉台座、梁、连接杆件、液压和自动控制系统。改造后轨道板模具在张拉横梁处加设一段转换梁，缩短了钢模与纵向张拉横梁的距离，原配套张拉端拉杆已不适用，因此，设计一种新的张拉端拉杆。

图4 P5600A型模具张拉端拉杆

⑤连接器工装设计。改造后的P5600A型模具与P5600型模具安装于同一台座内生产，由于P5600A型模具预应力位置偏差，在与P5600型模具连接时标准模间连接器已不再适用。因此，设计一种异型模间连接器用于两种型号轨道板的连续生产。

图5 P5600型模具标准模间连接器

图6 P5600A型模具异型模间连接器

3 生产验证

经改造的P5600A型模具安装后与P5600型模具置于统一生产台座内生产，生产工艺依据《高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道先张法预应力混凝土轨道板》（Q/CR567-2017）标准要求进行控制[4-5]。P5600A型成品板经检测所有外形尺寸均满足设计图纸要求。

图7 P5600A型轨道板模具生产布置图

模具改造成本核算

4 成本核算

轨道板模具改造成本核算主要包括转换梁、张拉端张拉杆、异型连接器等加工费用，不考虑人员成本的基础上，对比分析购置模具和模具改造的成本。模具改造成本分析见下表。

无论对P5600型模具改造还是新购置P5600A型模具，在台座内生产均需要配备上表内（除定位柱）的所列配套工装。因此，模具改造节约的成本即为购置新模具的费用，根据现阶段模具市场价格，单套P5600A型模具含税价格为15万元。

5 结语

CRTSⅢ型轨道板是我国自主研发，具有完全自主知识产权的轨道板，主要用于时速300km以上高铁建设项目，目前已用于多个在建高铁项目中。上铁芜湖轨道板有限公司作为国内最大Ⅲ型轨道板生产基地，在芜湖、淮北、东台配备6条轨道板生产线，年生产能力18万块，工厂化、集中式的生产环节控制对轨道板生产质量提供有力保障。过渡段轨道板模具改造项目的应用，不仅可保证轨道板生产质量满足标准要求，也在一定程度上降低了轨道板生产成本，符合企业节能降耗的企业宗旨。