高原铁路固定型组合辙叉的研制

孙立彬 王世雄 杜 平

(1.中铁宝桥集团有限公司，陕西 宝鸡 721006；2.中国铁路青藏集团有限公司，青海 西宁 810006)

0 引言

高原铁路具有自然条件恶劣、工程地址条件复杂、平均年气温低且日温差大、常年冻土区分布广泛等特点，其建设及养护维修条件极差。作为世界上海拔最高的高原铁路，青藏铁路所处的高原气候环境，对道岔扣件系统、结构关键部件用于跨区间无缝线路技术的适应性提出了严峻挑战。此外，青藏铁路途经多处环境恶劣地带甚至无人区，尤其是严寒缺氧所造成的人机工作效率下降，这对特殊环境下轨道结构少维修及长期服役性能提出了更高的要求。辙叉作为道岔中关键部件，直接影响整组道岔的使用寿命。本文以青藏铁路铺设最为广泛的60 kg/m钢轨12号单开道岔(图号：专线4249)为例，主要介绍固定型高锰钢组合辙叉的结构特点和制造过程，为青藏铁路、川藏铁路等高原铁路道岔产品提升提供技术参考。

1 辙叉设计原则及主要参数

1.1 设计原则

1)延长辙叉使用寿命、减少养护维修工作量，满足高原铁路运营条件。

2)与既有辙叉具有互换性，通过速度等指标与既有辙叉一致。

3)满足高原铁路无缝化适应性要求。

1.2 主要参数

1)几何尺寸见表1。

表1 辙叉主要参数 mm

2)通过速度(23 t轴重)。

直向通过速度：≤160 km/h；侧向通过速度：≤50 km/h。

2 固定型组合辙叉的主要结构特点

固定型高锰钢组合辙叉由不对称式高锰钢整铸叉心及长、短叉跟轨、翼轨、间隔铁等通过高强螺栓连接副拼装而成，见图1。

1)采用高锰钢叉心组合式结构，实现了辙叉最大冲击部位锰钢化。

2)叉心尾部与叉跟轨贴合为相错联接结构，避免了温度力集中至同一横向位置，改善了该部位受力状态，见图2。

3)叉心处间隔铁与叉心为高锰钢整铸一体式，组装后间隔铁下部支撑在翼轨轨肢上表面，上部支撑于轨头下颚，可保持竖向荷载的传递路径一致性，减少心轨与翼轨的垂直错位，增强结构的整体稳定性，防止心轨、翼轨随列车运行振动，引起心轨、翼轨高差变化。

4)翼轨、叉跟轨采用与线路相同材质的60 kg/m在线热处理钢轨制造，可适用于无缝线路的焊接要求。

5)辙叉间隔铁采用M30高强度螺栓副连接，保证了叉跟轨与心轨的连接强度，实现了温度力的传递。

6)防松装置。在螺母处增加防转结构，防止螺栓松动，减少养护维修工作量,见图3。

7)辙叉跟部间隔铁与钢轨轨腰之间均采用胶接，提高辙叉整体强度，进一步增强辙叉满足无缝化线路，抵御温度力的能力。

8)本次设计对高锰钢组合辙叉的心轨、翼轨相对位置关系进行了优化(见图4)，提高了过岔平顺性，改善了列车通过辙叉时的运行条件，减轻了车轮对心轨的冲击与磨耗。

3 主要零部件的制造过程

辙叉制造过程中，立足公司已有组合辙叉成熟的制造经验基础上，结合本辙叉结构特点及生产能力对工艺进行了优化，严格执行图纸、标准及工艺文件要求，高质量、高精度地完成了制造任务。

1)不对称式高锰钢叉心铸造工艺流程。编制铸造工艺文件→设计制作模板→模样制作→模型检验→冶炼/造型→合箱浇筑→落砂→热处理→溶解→调直→毛坯修整→毛坯检验→机加工。

2)不对称式高锰钢叉心的加工工艺流程。一次调直划线→铣轨底→铣端头→二次调直划线→粗铣轨顶平面→铣工作边→铣翼轨轮廓及上下斜面→钻孔→铣降低值→铣底面台阶→精铣轨顶面→铣工作边圆弧→铣过渡段→成品打磨→检验→组装。

3)叉跟轨。叉跟轨采用在线热处理钢轨加工，其工艺流程如下：

下料→钻孔→顶弯→铣削→打磨棱角→扭转→精调→检验→人字尖组装。

4)翼轨。翼轨采用在线热处理钢轨加工，其工艺流程如下：

下料→钻孔→顶弯→铣削→打磨棱角→扭转→精调→检验→辙叉组装。

5)高锰钢组合辙叉的组装。高锰钢叉心、长心轨、短心轨、翼轨经检验合格后方可进行辙叉组装。辙叉组装时，检查辙叉开口、轮缘槽宽度、深度、趾长、跟长、工作边直线度、辙叉平面度等项点，主要采用专用检测样板、量具等，通过配装等方式保证组装精度。辙叉组装的关键是叉心和钢轨间配合面的组装、心翼轨高差控制、辙叉工作边直线度的控制等。

4 上道使用效果

高原气候环境下60 kg/m钢轨12号单开道岔固定型高锰钢组合辙叉于2018年5月在青藏铁路格尔木工务段玉珠峰站上道铺设，目前使用状态良好。该组合辙叉减少了道岔养护维修工作量，满足青藏铁路道岔无缝化适应性要求。

5 结语

固定型高锰钢组合辙叉研制过程中，汲取了高速铁路、重载铁路等先进道岔设计理念，运用了新技术、新结构、新材料，制定了科学合理的工艺流程，开发出满足青藏铁路特有高原气候的新型辙叉, 取得了一定的创新性成果，为今后高原铁路固定型辙叉的设计、制造、铺设积累了更多的经验。