出口泰国BS80A钢轨8号复式交分道岔的设计

冯 毅

(中铁宝桥集团有限公司，陕西 宝鸡 721006)

1 概述

出口泰国BS80A钢轨8号复式交分道岔是为泰国曼谷既有车场线旧线改造开发的新产品，轨距为1 000 mm，道岔及既有线钢轨为BS80A英标轨型，道岔轨下基础采用木岔枕。

2 道岔设计原则

根据泰铁(SRT)相关标准、道岔平面与结构设计、站场布置情况及甲方相关要求，道岔设计原则如下：

1)道岔设计载荷为20 t轴重，道岔未被平衡离心加速度不大于0.6 m/s2；动能损失不大于0.65 km2/h2；未被平衡离心加速度增量不大于0.5 m/s3。

2)道岔导曲线半径为155.5 m，用于有缝线路。道岔前后设置顺坡垫板，与普通线路的1∶20轨底坡连接过渡。

3)道岔用于电气化铁路，岔内设轨道电路。锐角辙叉、钝角辙叉均采用钢轨拼装式结构。

4)泰国机车车辆全轴距为15.9 m，机车固定轴距为1.85 m，转向架为三轴排列，需结合转向架轮对尺寸开展道岔相关结构设计。

3 道岔平面设计

3.1 最大轨距核算

考虑到道岔曲线半径较小,为保证轨距加宽后的行车安全性,需进行最大轨距的核算，即检算车轮在轨道行驶最不利情况下也不致掉道的轨距，确保轮对一侧最薄轮缘紧贴钢轨时，另一侧车轮踏面不致落入钢轨头部侧面圆弧以内,机车轮对参数如表1所示。

表1 机车轮对参数

最大轨距=26(最薄轮缘厚度)+926(最小轮背距)+93.25(距离轮对内侧的有效踏面宽度)-11.11(BS80A轨头圆弧)-2(轨距弹性扩张)=1 032.14 mm。

3.2 道岔曲股轨距加宽计算

按机车车辆以正常强制内接条件通过时的轨距Si:

Si=Tmax+2dmax+2+δmin/2+Zi。

其中，Zi为楔形内接时的各部轨距加宽值；2为轨距允许负公差；δmin为最小轮轨游间,为998-928-2×30=10 mm。

1)导曲线中部轨距加宽值计算[1]：

由于机车为三轴转向架，fN=0，由此得ZR=fw-fn=2.74 mm。

得：导曲线中部轨距SR=Tmax+2dmax+2+δmin/2+ZR=

928+2×30+2+5+2.74=997.74 mm。

2)尖轨尖端处轨距加宽Z0(A0=4 246.3 mm,为曲线尖轨理论起点至尖轨实际尖端之距；f1=54.7 mm，为道岔导曲线割距)：

得：尖轨尖端处轨距:

S0=Tmax+2dmax+2+δmin/2+Z0=
928+2×30+2+5+32.2=1 027.2 mm。

因此取尖端轨距为1 028 mm，小于最大轨距1 032.14 mm。

3)导曲线终点处轨距加宽ZA。

得：导曲线终点处轨距S0=Tmax+2dmax+2+δmin/2+ZA=928+2×30+2+5+5.5=1 000.5 mm。

综上所述，根据机车通过条件，该复式交分道岔的直股轨距为1 000 mm，尖端处轨距为1 028 mm，曲线尖轨跟端处轨距过渡至1 020 mm，直线尖轨跟端处轨距为1 005 mm，曲股其余部位轨距为1 020 mm。

3.3 尖轨平面线型

为最大限度增大导曲线半径、提高车辆轮对的通过能力，道岔尖轨设计为半割线型，曲线尖轨33.4 mm断面之前工作边为直线段。

4 道岔结构设计

4.1 新型AT爬坡式尖轨的应用

8号复式交分道岔由于号数小、结构紧凑，尖轨长度受限，尖轨跟端结构必须采用活接头形式。该道岔在设计过程，创造性地采用50AT钢轨代替传统的补强式爬坡尖轨，具体如下：

如图1所示，50AT钢轨高度为128 mm，BS80A钢轨高度为133.35 mm，两轨型理论高差为5.35 mm，为设置尖轨下6 mm滑床台板，尖轨轨顶通长加工0.65 mm。

尖轨跟端在420 mm范围内轨腰由50AT轨加工过渡为BS80A断面轮廓(见图2)，为保证尖轨跟端轨肢必要的强度，轨腰加工范围内，轨肢上表面抬高6 mm(见图3)，尖轨辙跟夹板设置异型夹板。

尖轨跟端间隔铁设置为异型装配轮廓，以满足跟端活接头连接。组装后尖轨顶面与基本轨顶面等高，如图4所示。

新型AT爬坡式尖轨结构与传统的补强爬坡式尖轨相比，有如下优点：

1)尖轨与基本轨等高，消除了传统结构采用补强式尖轨后，尖轨整体抬高6 mm形成的轨顶面竖向不平顺，提高了列车过岔的平顺性与稳定性；2)大幅简化了尖轨整体加工工艺，解决了补强式尖轨轨顶淬火后尖轨与补强板变形量无法控制、补强板加工过程中与尖轨配钻难度大的问题；3)尖轨整体强度显著增强，提高尖轨使用寿命。

4.2 辙叉结构

1)根据泰铁(SRT)站场改造要求，锐角辙叉与钝角辙叉均采用钢轨拼装式结构，同时综合考虑道岔容许速度与实际运营环境，钝角辙叉心轨取消短心轨以简化结构。

2)长心轨与轮背接触的非工作边侧轨头斜度设计为1∶10，与轮缘接触的工作边侧斜度设计为1∶5[1]，心轨尖端处的非工作边侧设置1∶4斜度的补充刨切。

3)机车轮对安全通过钝角辙叉有害空间的安全性分析。

为确保轮对能自行防护，安全通过钝角辙叉有害空间，则必须满足以下条件：

L≤a1+a2+K。

其中，L为有害空间长度；a1+a2+K为自护长度。

经核算， 8号道岔结构的有害空间长度为392.4 mm(心轨取实际尖端为10 mm断面)，钝角辙叉护轨顶面高出基本轨顶面20 mm后的自护长度小于有害空间的长度，满足机车通过的安全性要求。

4.3 主要轨件结构设计

1)尖轨降低值：根据泰铁(SRT)相关标准，车轮轮缘深度为27，参照中国内设计经验(国内机车轮缘深度为28)，取尖轨尖端降低值为22，5 mm断面为14，20 mm断面为3，50 mm断面为0；

2)锐角辙叉的长心轨前端设置水平防跳台，降低值10 mm断面为13，20 mm断面为3，40 mm断面为0；短心轨尖端降低值为22，100 mm范围内轨顶降低值过渡至0；

3)翼轨做上下弯折，自咽喉处开始抬高4 mm，以适应轮对通过有害空间形成的竖向不平顺，翼轨侧面刨切7 mm。

4.4 扣件系统

道岔扣件系统采用Pandrol E2091TAV型分开式可调弹性扣件，钢轨下设置5 mm橡胶垫板，铁垫板下设置10 mm橡胶垫板。

5 主要创新点

1)采用新型AT轨爬坡式尖轨取代传统BS80A补强式尖轨，简化制造工艺的同时，大幅提升了道岔薄弱零件的强度及使用寿命，该项技术为国内首创。

2)尖轨跟端采用异型活接头，配合跟端不压型的AT钢轨作爬坡式尖轨，构成新型“AT轨爬坡式尖轨跟端活接头结构”。

6 结语

AT钢轨爬坡式尖轨在出口泰国BS80A钢轨8号复式交分道岔中的成功应用，填补了我国道岔补强式尖轨技术改进的一项空白。该道岔于2018年5月23日完成泰铁(SRT)首组试铺验收，目前5组8号复式交分道岔已在泰国曼谷车场线运营1年以上，道岔性能稳定，状态良好，满足了用户的站场改造需求。