1000mm 轨距UIC54 钢轨9 号单开道岔的设计

左丽丽 李永茂

（铁科（北京）轨道装备技术有限公司，北京102202）

1 概述

道岔是机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道时必不可少的设备，存在着构造复杂、养护困难等特点，是轨道的一个重要组成部分，也是轨道的薄弱环节。

该道岔是在满足客户需求的基础上，按照国际标准开发出的新型道岔-UIC54 钢轨9 号单开道岔。对于1000mm 轨距的轨道来说，对道岔在设计上提出更高的要求。1000mm 轨距UIC54 钢轨9 号单开道岔的设计，根据出口道岔特有的设计理念，结合国内道岔的结构特点，设计出满足客户要求的出口道岔产品尤为重要。

该道岔是以成熟、可靠、先进、安全与舒适为原则进行设计，在分析论证许多技术问题后，设计与生产工作顺利进行，能够满足线路使用需求，适用于项目总体的规范性要求和安全、舒适性要求以及施工需求，最终得到了国外业主的充分肯定。

2 道岔的设计要求

UIC54 钢轨9 号单开道岔以成熟、可靠、先进、安全与舒适为原则，依据国内《标准轨距铁路道岔制造技术条件》、国外UIC相关标注以及客户提供线路及车辆段技术资料进行设计。

2.1 道岔的平面线型

1000mm 轨距UIC54 钢轨9 号单开道岔，道岔全长22060mm，前长9130mm，后长12930mm，采用曲线型设计，导曲线半径154m（见图1）。

图1

道岔容许通过速度：直向120km/h；侧向35km/h。直股轨距为1000mm，曲股轨距加宽为1005mm。辙叉角为6°21′35″。

根据道岔主要尺寸和岔枕间距布置，确定尖轨尖端至基本轨前端距离为2060mm，采用半切线型曲线尖轨，尖轨长8552mm；尖轨半切断面为25.5mm，距尖轨尖端1404mm；尖轨为藏尖式，从尖轨尖端向后165mm 作藏尖刨切。

2.2 基本参数的确定和计算

2.3 主要结构要求

2.3.1 基本轨采用54E1（UIC54） 断面钢轨，尖轨采用54E1A1 断面钢轨；护轨采用33kg/m 槽型钢。

2.3.2 辙叉采用直线辙叉，辙叉趾端距理论尖端距离为2030mm，辙叉跟端距理论尖端距离为3926mm；直、侧向护轨均设计长度为4100mm。辙叉采用高锰钢辙叉与钢轨焊接式，顶面爆炸硬化。

2.4 过岔速度引起的安全性校核

道岔设计中表达列车在实际使用的时候在道岔上受到横向力的作用，可以通过以下三个方面来衡量：列车过岔的动能损失的大小、没有及时抵消的离心加速度、没有及时抵消的离心加速度的增加量。上述三个设计参数均是横向力及其变化对运行的影响，体现在如下几个方面：

（1）旅客舒适度；

（2）道岔结构的稳定性、列车运行的稳定性及安全性；

（3）对道岔零部件的磨损。

2.4.1 动能损失

为防止列车侧向通过道岔时，列车损失的动能较多，我国指定了一个标准，要求道岔设计在撞击过程中的动能损失必须小于0.65km2/h2，这样才能保证试用的可行性。

对于本道岔，经计算：

3 道岔结构设计

3.1 一般结构设计

3.1.1 道岔设置1:20 轨底坡或轨顶坡。

3.1.2 钢轨及辙叉下设5mm 厚橡胶垫板，铁垫板下设10mm厚橡胶垫板。

3.2 转辙器部分结构设计

3.2.1 尖轨采用54E1A1 钢轨制造，半切线型弹性可弯尖轨，尖轨尖端为藏尖式，曲线尖轨由尖轨尖端至25.5mm 断面宽度为直线，之后为R154500mm 曲线。半切线型可以减小尖轨尖端的冲击角度，可以减小尖轨小断面长度，增加尖轨的耐磨性，提高尖轨的使用寿命。

3.2.2 本道岔用于无缝线路，道岔钢轨与线路钢轨通过焊接形式连接。无缝道岔尖轨跟端传力结构通常有三种：限位器、间隔铁、不设传力结构即只采用扣件固定。限位器在尖轨中使用的优点：能够较好传导基本轨上的力。此道岔跟端采用限位器结构，限位器A、B 块间距为7mm，见图2。

图2

3.2.3 尖轨工作边与非工作边斜度均采用1:4，为保证在列车运行条件下，合理设置轮载转移，减缓尖轨的磨损，道岔直、曲线尖轨断面宽度、降低值见表1。

3.2.4 转辙器采用一点牵引，牵引点距尖轨尖端440mm，牵引点动程为160mm。设置连杆增强尖轨间的框架作用，提高尖轨的稳定性。

3.2.5 转辙器滑床板的基本轨内侧采用施维格弹性夹扣压，安装、拆卸较为方便，使用效果良好。另外设置辊轮滑床板，降低尖轨的扳动力。

表1 尖轨断面宽度、降低值 单位：mm

3.2.6 曲股轨距加宽为5mm，道岔前端为1000mm，尖轨尖端为1005mm，在导曲线终点前过渡至1000mm；直股轨距从尖轨尖端至尖轨70mm 断面处为构造加宽范围。

3.3 辙叉及护轨部分结构设计

3.3.1 辙叉采用焊接式高锰钢辙叉，直线型辙叉，全长5956mm，趾端距理论尖端距离2030mm，趾端开口距225.2mm，趾端焊腿长500mm；跟端距理论尖端距离3926mm，跟端开口距435.6mm，跟端焊腿长1219mm；顶面爆炸硬化，爆炸硬化后辙叉实物表面硬度不小于350HBW。

3.3.2 护轨采用33kg/m 槽型钢制造，减轻了护轨的重量，降低了护轨制造的工艺难度，有利于提高护轨的加工精度和确保铺设的尺寸；护轨顶面高出基本轨顶面12mm。

3.4 扣件系统

扣件是轨道结构中比较关键的组成之一，它的作用是维持整个轨道的稳定性以及安全性。所以，扣件的类型需要与对应道床类型相匹配，还需要具有较高的强度、耐久性等一些性能，并且要满足实际使用中的各种要求，扣件零部件要求统一化、通用化、结构简单，便于安装和维修。

考虑到为与线路使用的扣件相同，使用了分开式弹条Ⅱ型扣件。

3.4.1 扣件采用Ⅱ型弹条分开式可调扣件，配T 型螺栓、六角头螺母、平垫圈。该扣件系统在国内具有成熟的运营经验。

3.4.2 钢轨两侧安装轨距块：工作边一侧安装13 号轨距块，高锰钢辙叉两侧及非工作边一侧安装11 号轨距块。

3.5 轨下基础

轨下基础采用预应力混凝土岔枕，轨道弹性均匀，具有较高的道岔阻力，提高了道岔的整体稳定性，且不受气候、腐朽、虫蛀及火灾的影响，使用寿命长，适应大型养路机械作业。在岔枕中预埋尼龙套管，通过岔枕螺栓与铁垫板连接。

4 结论

1000mm 轨距UIC54 钢轨9 号单开道岔在吸取国内现有道岔设计理念的基础上进行了结构创新。该型道岔经过试制试铺，顺利通过用户的验收，最终批量生产并交付上道使用。但该型道岔在设计、零部件制造加工、试铺过程中还存在一些问题，如国内外设计标准不统一、整铸垫板的制造精度普遍不高，需要进行第二次机加工等问题，需要进一步完善、优化该道岔结构。