劉清臣

引言：本文在消化吸收國外先進技術的基礎上，結合我國客運專線道岔建設和運營實踐，提出我國客運專線道岔技術方案，對250km/h和350km/h客運專線道岔技術特點、道岔結構中主要部件設計參數(shù)和性能的改進提出了方案。

一、國外高速鐵路道岔技術概況

（一）設計理念

在國外高速鐵路道岔設計中，采用多項安全保證措施，以確保高速列車運行的安全性。一是按直向設計速度增加10%、側向設計速度增加10km/h進行高速道岔理論檢算及實車試驗考核，以保證列車按設計速度通過道岔時的安全性；二是有可靠的鎖閉、密貼檢查及監(jiān)測設備；三是采用成熟、合理的無縫道岔技術；四是保證尖軌、心軌等關鍵部件有較高的強度儲備。

德國、法國在線型比選、軌距動態(tài)優(yōu)化技術等方面采用了動力仿真軟件，在道岔結構設計、剛度設計和轉換計算方面采用有限元分析程序。部件性能和道岔整體動力性能分別在室內和現(xiàn)場進行大量試驗，通過試驗反饋和現(xiàn)場運營實踐，不斷完善和提高道岔的技術性能。

（二）高速道岔結構特征

1.轉轍器。法國（60D）和德國（Zul-60）高速道岔的尖軌采用整根AT軌加工制造，本的38#道岔的尖軌（80S）采用中間焊接方法。法國設計高速道岔時，在輪軌動力學分析的基礎上，采用1：20的軌底坡，德國和日本采用1：40的軌底坡。各國道岔尖軌尖端均采用藏尖結構，深度均為3mm。法國道岔尖軌尖端降低值為17mm，德國為16mm，日本為22mm。法國高速道岔尖軌在頂寬42mm處開始降低，以降低軌距不平順區(qū)段的長度，減少蛇行運動的距離，提高列車運行的平穩(wěn)性。

2.轍叉。德國、法國、英國的大號碼高速道岔轍叉可動心軌采用雙肢彈性可彎結構。法國轍叉心軌為長短心軌嵌入拼接式，翼軌為高錳鋼鑄造搖籃式。德國、英國轍叉可動心軌尖端為整體結構，后部拼焊基本軌，翼軌采用普通UIC60鋼軌加工制造，可動心軌的牽引桿件穿過翼軌軌腰。日本高速道岔轍叉可動心軌采用單肢彈性可彎結構，可動心軌和翼軌為高錳鋼整體鑄造。

二、客運專線道岔技術特點

（一）250km/h客運專線道岔技術特點

1.研究對象。直向通過速度250km/h客運專線道岔用于客貨共線鐵路，側向通過速度為80km/h、160km/h。運營條件為：客車最高速度為250km/h，軸重不大于170kN。貨車最高速度為120km/h，軸重為230kN。250km/h客運專線道岔研制應在200km/h提速道岔及秦沈客運專線道岔基礎上進行，以有碴軌道為主。而無碴道岔，要保證鋼軌件的互換性，通過更換扣件系統(tǒng)實現(xiàn)通用性要求。

2.技術關鍵。根據秦沈18#和38#道岔的使用情況，250km/h客運專線道岔要解決兩個技術關鍵。一是解決外鎖閉機構對尖軌及心軌大伸縮位移的適應性。道岔結構設計應盡可能減少心軌和尖軌的伸縮位移，轉換設備應針對秦沈線出現(xiàn)的卡阻問題對外鎖閉結構進行優(yōu)化設計。二是解決尖軌及心軌的不足位移。不足位移的存在會導致軌距減小，影響尖軌和心軌線型，以及尖軌與基本軌、心軌和翼軌的密貼。雖然不足位移是一種動態(tài)的軌距減小，在輪軌力的作用下有可能消除或減小，但在高速行車的條件下對列車運行的平穩(wěn)性影響很大，

應給予足夠重視。

（二）350km/h客運專線道岔技術特點

1.研究對象。350km/h客運專線道岔用于客運運輸，側向通過速度為80km/h、160km/h、220km/h。運營條件為：動車組最高速度350km/h，軸重不大于170kN。350km/h客運專線道岔以無碴軌道為主。

2.技術關鍵。350km/h客運專線道岔除具有250km/h客運專線道岔的技術特點，還應對以下關鍵技術進行研究并取得突破。一是研制雙肢彈性可彎心軌，應用于側向通過速

度為160km/h、220km/h的大號碼道岔。二是研制用于制造翼軌的高型特種斷面鋼軌（GT鋼軌）。三是確定岔區(qū)剛度的合理取值，并通過合理設計扣件系統(tǒng)的剛度實現(xiàn)岔區(qū)剛度的均勻化。四是研制適用于無碴軌道的可調距、調高并具有高彈性的扣件系統(tǒng)。五是創(chuàng)建350km/h道岔動力學設計理論，分析行車安全性、平穩(wěn)性和舒適性，根據輪軌關系設計尖軌與基本軌、心軌與翼軌的匹配結構。另外，心軌跟端結構、道岔監(jiān)測系統(tǒng)、道岔制造工藝及系統(tǒng)集成等技術難題在客運專線道岔研發(fā)中也要給予足夠的重視。

三、客運專線道岔總體技術方案

軌距為1435mm的線路，道岔區(qū)軌距構造加寬不應大于15mm，最高速度250km/h線路的線間距為4.6m，最高速度350km/h線路的線間距為5m。年最大軌溫差100℃。有碴道岔枕間距為600mm，無碴道岔枕間距為625mm。平面設計參數(shù)：未被平衡的離心加速度最大容許值≤0.5m/s2，未被平衡的離心加速度增量最大容許值≤0.5m/s3。道岔區(qū)采用1：40軌底坡與區(qū)間線路一致。根據客運專線區(qū)間扣件系統(tǒng)剛度研究成果，250km/h有碴道岔岔區(qū)鋼軌支點剛度擬選取50～70kN/m，250km/h無碴道岔岔區(qū)鋼軌支點剛度擬選取30～50kN/m，350km/h無碴道岔岔區(qū)鋼軌支點剛度擬選取20～30kN/m，并要對降低軌道剛度繼續(xù)進行研究。側向通過速度80km/h的道岔號碼為18#，側向通過速度160km/h的道岔號碼為42#，側向通過速度220km/h的道岔號碼為62#，42#和62#道岔側線采用緩和曲線與圓曲線組合型。

四、客運專線道岔制造、鋪設與試驗

（一）制造和組裝

道岔制造廠家應樹立高品質、高精度的質量意識，針對客運專線道岔特點，對道岔生產系統(tǒng)進行技術改造，對關鍵工藝重點攻關，提高技術裝備及工藝水平，滿足客運專線道岔制造要求。道岔供應商是道岔產品的總集成單位，對道岔產品總體負責，要嚴格控制自制部件的質量，對所采購的所有道岔部件和產品負責。道岔及轉換設備逐組進行廠內組裝，所有組裝均須在專用組裝平臺上進行。

（二）鋪設

道岔鋪設是完整道岔技術中的關鍵組成部分，與道岔設計和制造環(huán)節(jié)并重。根據不同的鋪設條件，道岔采用原位鋪設法或移位鋪設法。道岔應由配有相應施工機具的專業(yè)施工隊伍鋪設，鋪設時應采用大型養(yǎng)路機械配合施工并加強對焊接質量的嚴格控制，做到鋪設一次達到驗收要求，禁止邊維修邊通行，防止給日后養(yǎng)護維修遺留難題。

（三）實車試驗和運營實踐

道岔設計理論是否正確，道岔制造、運輸、鋪設完成后能否滿足動車組按設計速度通過，其安全性、平穩(wěn)性、舒適性要通過實車試驗和考核。在試驗過程中，要合理設置試驗內容，豐富試驗手段，認真分析試驗數(shù)據，根據試驗結果優(yōu)化道岔設計，推進道岔的優(yōu)化升級和更新?lián)Q代。道岔投入運營后，設計人員和制造廠家應加強對道岔產品的跟蹤調查，及時發(fā)現(xiàn)使用過程中出現(xiàn)的問題，分析并找出解決問題的辦法。

參考文獻

[1]顧培雄.關于道岔現(xiàn)狀及其發(fā)展問題.鐵道建筑.1995，4：1-6.

[2]何華武.中國鐵路高速道岔技術研究.中國工程科學.2009，11（5）：23-30.

作者單位：北京鐵路局天津電務段