可动心轨高速道岔结构横移影响及策略

摘 要：随着社会经济的高速发展，人们对于出行速度的要求越来越高，高速动车成为主流的出行方式。高速道岔结构既是限制动车高速行驶的关键因素，也是高速轨道线路发展最薄弱的一环。针对这一问题，提出可动心轨高速道岔结构横移影响及策略研究。通过研究可动心轨高速道岔结构横移影响，分析可动心轨顶位影响、横向减震器影响及抗蛇形影响。并提出可动心轨高速道岔结构横移策略，通过现场铺设、控制组装质量及振动加速度，致力于实现可动心轨高速道岔结构最优横移动力学性能。

关键词：可动心轨;高速道岔结构;横移影响

高速道岔是一种使列车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，也是决定铁路线路运行安全和列车运行速度的基础装备。高速道岔可动心轨最主要的特点是辙叉心轨可动，当高速动车要开通某一方向股道时，可动心轨的辙叉心轨就与开通方向一致的翼轨密贴，与另一翼轨分开^[1-3]。这样一来，普通道岔的有害空间就不存在了。可动心轨高速道岔消灭了道岔有害空间，可以使高速动车行车更加平稳，对于过岔速度限制较小，因而特别适合运量大，需要开行高速动车的线路使用。高速道岔相当于汽车导航，火车往那条道上开，全由道岔所决定，道岔若出现问题，就相当于汽车的导航出了问题^[4，5]。因此对道岔区域进行施工养护变的尤为重要，本文基于可动心轨对高速道岔结构横移的影响及策略展开研究。

一、可动心轨高速道岔结构横移影响

考虑到高速动车的过岔速度是高速动车速度快慢的决定条件，选取三个关键因素对可动心轨高速道岔结构横移的影响及策略展开研究，分别是顶位影响、横向减震器影响及抗蛇形影响。

（一）可动心轨顶位影响

在探究可动心轨的顶位对高速道岔结构横移的影响中，最关键的因素就是测定可动心轨顶端低值，确定可动心轨顶位对高速道岔结构横移的影响^[6]。首先设定可动心轨顶端位置，测出距横移起点的距离，求出可动心轨顶端低值。设可动心轨顶端低值为，则计算方式如下：

（1）

式中，指的是距横移起点距离，Q指的是横向顶位刚度，通过公式（1）计算可知：

根据表1所示，可动心轨顶端数值越低，距横移起点的距离也就越远。因此，可动心轨顶端设定在72.7mm以外，可动心轨顶端数值为最低值0，对高速道岔结构横移影响最小，高速动车行车经过道岔越平稳。

（二）横向减震器影响

基于可动心轨的横向减震器也是影响高速道岔结构横移的重要因素，横向减震器具有安装方便等特点。横向减震器上下端各有螺丝及螺丝孔，在横向弹簧上端有高度调节螺母，可根据安装需要自由调节高度，减震器两端有侧向橡胶阻尼，加大了垂向的阻尼系数，提高了纵向及横向的刚度，确保高速动车在过岔是能更快速的运行^[7-9]。因此，研究横向减震器参数与高速动车道岔通过速度之间的关系，测试结果如表2所示：

根据表2所示，横向减震器参数与高速动车道岔通过速度之间的关系及不呈正相增长，也不呈反相增长。其中较为亮眼的数据是当横向减震器参数设定为50.57及50.62时，高速动车道岔通过速度最快，可以达到349.85 m/s左右。

（三）抗蛇形影响

可动心轨高速道岔结构横移影响主要指的就是抗蛇形影响，而抗蛇形影响受可动心轨关键因素所控制。其中包括：可动心轨轴箱弹簧、空气式弹簧、抗蛇行减振器、可动心轨轴箱节点、可动心轨减振器、横移减振器、牵引拉杆、架轴距、抗蛇行圆半径及横移跨距之半。只有确定这些参数的最优值，才可以将蛇形影响降到最小，进一步提高高速动车通过道岔速度^[10-12]。

通过表3可知，以上影响因子抗蛇形关键的几何参数就是横移距离及中心高度。只有横移距离及中心高度的数值形成最合适的组合，抗蛇形效果才能得到最大化，提高高速动车通过道岔速度，才能发挥可动心轨高速道岔结构最优横移动力学性能。

二、可动心轨高速道岔结构横移策略

针对以上可动心轨对高速道岔结构横移的影响，分别根据顶位影响、横向减震器影响及抗蛇形影响提出相应的策略。通过专业人员的现场铺设解决可动心轨顶位的影响;严格控制组装质量解决横向减震器影响;利用振动加速度实现抗蛇形效果的最大化。

（一）现场铺设

为彻底解决可动心轨高速道岔结构横移病害，提升旅客乘车的舒适度，该段决定精确横移起点距离，将可动心轨顶端数值降至最小，提强设备整体质量^[13]。为了减少对正常运输秩序的影响，压缩施工时间，必须采取施工预铺道岔的方式，对横移起点距离提前测定。此项工作由技术科专人负责，对照道岔设计图纸标准，对组装质量、测量验收等各个环节进行层层把关，距横移起点距离精准测定，确保高质量高标准完成道岔预铺任务。可动心轨高速道岔结构为双轨距套线型式，米轨和宽轨共用一侧轨，实现不同车辆的转向。可动心轨高速道岔结构包括一颗钝叉、两颗辙叉、三组基尖轨及连接部分。其中，钝叉根据不同的通过位置设置了适应米轨和宽轨的不同最小轮缘槽，中间辙叉及护轨部分首次采用了绝缘块的型式，解决了紧凑结构下绝缘分板的问题。设计既满足了线路布置，又保证了安全尺寸，是道岔结构设计和制造的创新点和亮点，有效解决横移病害。

为提高施工进度，建议同时使用至少6台以上挖掘机共同对道床进行破底，确保拨轨、扒砟、测量轨道、拨移线路、矫直数据等作业一项项有序展开。再通过调试道岔转辙机表示杆缺口和动作杆压力，检查道岔离缝，复查道岔曲线状况。最后，松动石碴、清理道床到道岔滑移、回填石碴、道床整修等环节有序衔接、平稳推进，实现高速动车行车经可以平稳驶过道岔。

（二）增强组装质量

要想最大程度的实现横向减震器在可动心轨高速道岔结构横移影响中的作用，就必须严格控制组装质量。全新的结构设计给横向减震器的组装带来了极大的难度，为顺利完成此项工作，保证横向减震器框架結构将得到进一步加强，设备质量将得到进一步提升。技术人员做了大量前期技术准备工作，负责首组试装工作。积极釆取措施，对横向减震器设备进行日常养护整治，为列车安全运行保驾护航。将横向减震器参数设定为50.60，在车站道岔设置连接杆。连接杆是转辙器组装中连接两根尖轨的杆件，主要作用是增强横向减震器的框架强度，提高横向减震器的稳定性，保证横向减震器的联动。其质量的好坏直接关系到铁路运输安全，监控横向减震器的组装质量非常重要。

利用横向减震器恢复道岔的几何尺寸，解决道岔结构受横移影响，使水平及方向变形所导致火车行驶“磕磕绊绊”，不平稳的问题。可动心轨作为改变道岔开通方向、反映道岔位置的重要信号基础设备，可以将可动心轨称为道岔的“指挥棒”，横向减震器可以帮助高速动车道岔通过速度最快，可以达到349.85 m/s左右。

（三）提高振动加速度

利用振动加速度的方法将抗蛇形效果最大限度发挥，振动加速度的本质就是提高速度的有效值。设速度的有效值为SV，可得公式：

式中：G指的是速度的最大值;V指的是园频率;O指的是振幅;指的是E位移的峰值;M指的是P的聯调联试。

目前，我国高速铁路最高设计时速为350公里。通过振动加速度的方法提升抗蛇形效果，是在新线工程静态验收合格后，通过开行综合检测列车，对各系统及相关系统间接口、匹配关系进行综合测试，评价和验证牵引供电、接触网、灾害监测等系统的性能或功能，验证轨道、道岔、路基、桥梁、隧道等结构工程的适用性。评价相关设备设施是否满足标准要求，为开通运营提供重要的技术保障。新建高速铁路开通前，实车最高检测速度要达到设计速度的110%，也就是只有跑出时速385公里的“好成绩”，方能证明这条高铁线路已达到设计振动加速度的速度目标值。检测列车经过逐级提速，分别在12天和7天内就提速达到或接近设计目标值，充分证明振动加速度方法的可行性。

综上所述，基于可动心轨提速道岔本身的结构特点和优越性，证明可动心轨高速道岔结构横移策略的有效性，全面满足了高可靠、高平顺、高舒适特性的高铁运行要求。可动心轨高速道岔结构的成功试制，为同类型套线道岔的设计和制造提供了依据和方向，为“一带一路”沿线铁路道岔市场的开发奠定了基础，从根本上解决了道岔结构所带来的横移影响。

三、结束语

随着高速铁路的快速发展，对铁路线路产品质量提出了更高的要求。可动心轨高速道岔将进一步提升道岔产品的性能，保障铁路关键产品的质量，增强我国铁路的集成服务能力，为铁路的平稳、安全、高速运行保驾护航。长期坚持走自主创新结合“产学研”之路，致力于实现350公里高速道岔，打破西方发达国家在这一领域的技术垄断，可动心轨的出现能够改善高速动车组通过道岔横向的振动响应和运行安全性。

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作者简介：安玉海（1975.7.8——），男，蒙古族，内蒙古准格尔旗人，本科，工程师，研究方向：铁道工程。