三開道岔的地鐵應(yīng)用問題及應(yīng)對措施

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摘要：三開道岔在用地緊張、拆遷困難的地鐵特殊要求地段應(yīng)用優(yōu)勢明顯，但同時存在尖軌組裝精度低、密貼調(diào)試?yán)щy、短枕塊鋪設(shè)偏差大、個別尖軌最小輪緣槽偏小等問題。解決措施包括:(1)轉(zhuǎn)轍器采用廠內(nèi)組裝辦法，以降低調(diào)試難度;(2)采用鋼桁架長岔枕，以提高轉(zhuǎn)轍器整體鋪設(shè)精度;(3)工電聯(lián)調(diào)可執(zhí)行《天津地鐵60kg/m鋼軌9號對稱三開道岔制造、鋪設(shè)和養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)文件》的相關(guān)規(guī)定;(4)尖軌最小輪緣槽可以通過調(diào)整尖軌動程和間隔鐵偏差尺寸、尖軌軌底與滑床臺間隙值來實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)上建議采用直線密貼線形尖軌，以及縮短尖軌活動段長度來提高轉(zhuǎn)轍器部分的組裝精度。

關(guān)鍵詞：三開道岔；地鐵；結(jié)構(gòu)特征；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1概述

三開道岔又稱復(fù)式異側(cè)對稱道岔，是復(fù)式道岔中較常用的一種形式，相當(dāng)于兩組異側(cè)順接的單開道岔，但其長度卻遠(yuǎn)比兩組單開道岔的長度之和短。因此，常用于鐵路輪渡橋頭引線、駝峰編組場以及地形狹窄等有特殊需要的地段［1］。三開道岔由一組轉(zhuǎn)轍器、一組中間轍叉、兩組后端轍叉、護(hù)軌及連接鋼軌組成(如圖1所示)。隨著國內(nèi)地鐵建設(shè)的發(fā)展，三開道岔逐漸得到了推廣和應(yīng)用。上海是首次把三開道岔應(yīng)用到地鐵領(lǐng)域的城市，天津、哈爾濱地鐵工程建設(shè)中也采用了三開道岔。地鐵一般建設(shè)于城市建筑密集、交通擁擠區(qū)域，采用三開道岔具有縮短道岔長度，減小車站的開挖規(guī)模，縮短車站長度，減少工程投資，降低車站施工難度等優(yōu)點(diǎn)［2-4］。采用60kg/m鋼軌9號三開道岔，可縮短車站長度約60m(如圖2所示)，每個工程可節(jié)省投資約1500萬元［5］，尚不包括減少拆遷、管線改移，城市道路路面破除、恢復(fù)及疏解等間接費(fèi)用。三開道岔在地鐵特殊地段的應(yīng)用優(yōu)勢明顯，推動了地鐵道岔技術(shù)的發(fā)展，但工程應(yīng)用中尚存在一些問題及不足，需要加以改進(jìn)和優(yōu)化。以天津地鐵6號線三開道岔的應(yīng)用為例，介紹三開道岔建設(shè)及運(yùn)營中發(fā)現(xiàn)的問題及應(yīng)對措施。

2三開道岔結(jié)構(gòu)特征

天津地鐵6號線采用60kg/m鋼軌9號對稱三開道岔［6］，主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:(1)轉(zhuǎn)轍器由直向尖軌、側(cè)向尖軌、基本軌(各2根)組成，采用直向尖軌在前、側(cè)向尖軌在后的平面形式，其中直向尖軌與另一側(cè)的側(cè)向尖軌由拉桿連接而成;尖軌采用60AT1鋼軌制造，跟端為活接頭式。(2)轍叉部分包括1組中間轍叉和2組后端轍叉，中間轍叉為雙邊曲線轍叉，后端轍叉為直線轍叉。(3)采用H形護(hù)軌，中間轍叉的護(hù)軌工作邊為曲線，兩后端轍叉的護(hù)軌為直線，均采用50kg/m鋼軌制造。(4)采用Ⅱ型彈條分開式扣件系統(tǒng)，鋼軌及轍叉下設(shè)置10mm厚彈性墊板，鐵墊板下設(shè)置12mm厚彈性墊板;道岔軌下基礎(chǔ)采用短枕式整體道床。

3三開道岔在地鐵應(yīng)用中的問題及應(yīng)對措施

三開道岔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)轍器部分加工和組裝的精度要求較高，工程應(yīng)用中，轉(zhuǎn)轍器部分發(fā)現(xiàn)的問題也較多。(1)尖軌和基本軌加工、組裝精度較低，不能滿足現(xiàn)場聯(lián)合調(diào)試要求。與單開道岔相比，三開道岔除了要求曲基本軌與直向尖軌密貼外，還要求直向尖軌與側(cè)向尖軌密貼［7］，且均為曲線密貼，密貼間隙對鋼軌加工、組裝精度要求較高。架軌施工時一般只關(guān)注軌距、水平、間隔等尺寸要求，密貼間隙要求容易被忽略。鐵路線路修理規(guī)則［8］規(guī)定，尖軌牽引點(diǎn)后的密貼間隙應(yīng)小于1mm，而現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)，三開道岔尖軌密貼間隙最大值可達(dá)3mm。此問題一般采取彎軌或更換尖軌的辦法解決，因天窗點(diǎn)短，且需要拆裝尖軌，導(dǎo)致整改困難。為解決尖軌和基本軌組裝精度低、現(xiàn)場密貼間隙調(diào)試?yán)щy等問題，借鑒了客專道岔的做法:在廠內(nèi)把尖軌和基本軌組裝好，待密貼、支距、降低值等合格后一起發(fā)運(yùn)至施工現(xiàn)場，不拆解直接架軌澆筑［10］，減少了單根尖軌在運(yùn)輸，裝卸和安裝過程中硬彎、變形、擦傷等傷損。針對三開道岔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，參照國鐵維修規(guī)范，《天津地鐵60kg/m鋼軌9號對稱三開道岔制造、鋪設(shè)和養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)文件》［9］(以下簡稱技術(shù)文件)中規(guī)定竣工驗(yàn)收時尖軌牽引點(diǎn)后的密貼間隙應(yīng)小于2mm，以滿足工電聯(lián)調(diào)需要。(2)短枕塊不平、歪斜，現(xiàn)場軌距、高低超限且調(diào)整困難。三開道岔軌下基礎(chǔ)為短枕塊，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的問題有:滑床臺前后高低不平，尖軌轉(zhuǎn)換不順暢，同一塊滑床板外傾、歪斜;軌距偏差較大;滑床板側(cè)面與基本軌間隙較大.采用鋼桁架長岔枕可從根本上解決短枕塊不平、歪斜等問題。鋼桁架長岔枕預(yù)埋塑料套管定位精度為－1.0～+1.5mm，能有效控制轉(zhuǎn)轍器部分的軌距、水平、高低、滑床臺歪斜和不平等尺寸偏差，方便現(xiàn)場鋪設(shè)及調(diào)整。在同一根長岔枕上支撐多根鋼軌，鋼軌之間的空間有限，鐵墊板擺放困難，而三開道岔短軌枕為錯開布置，避免了鐵墊板的干擾。因此，只有轉(zhuǎn)轍器部分有條件采用長岔枕，其余部分仍采用短軌枕。中間及后端轍叉因結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便，采用短枕塊不影響現(xiàn)場鋪設(shè)精度。(3)工電聯(lián)調(diào)聯(lián)試效率低，專業(yè)配合度不高。三開道岔聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題有:各專業(yè)間分開調(diào)試，缺乏組織協(xié)調(diào)和專業(yè)配合，調(diào)試效率低下，軌道專業(yè)粗調(diào)后交付信號專業(yè)安裝轉(zhuǎn)轍機(jī)，致使角鋼孔位固定，無法開展后續(xù)道岔的精調(diào)工作;對尖軌動程、信號轉(zhuǎn)轍機(jī)2mm鎖閉及4mm不鎖閉測量位置認(rèn)識模糊，易出現(xiàn)尖軌動程偏差大、信號轉(zhuǎn)轍機(jī)4mm不鎖閉等問題。針對以上問題，技術(shù)文件中明確指出:三開道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝前，軌道和信號施工單位應(yīng)聯(lián)合檢查轉(zhuǎn)轍器框架尺寸及尖軌密貼情況，確認(rèn)合格后方可進(jìn)行轉(zhuǎn)轍機(jī)的安裝;牽引點(diǎn)處尖軌與基本軌的密貼檢查以4mm不鎖閉或密貼檢查器的檢測結(jié)果作為判定依據(jù)。4mm檢查位置:直向尖軌在牽引點(diǎn)拉桿中心，側(cè)向尖軌在密貼檢查器連桿中心，尖軌動程在側(cè)向尖軌尖端處測量。(4)最小輪緣槽尺寸偏小。維修規(guī)范規(guī)定尖軌最小輪緣槽大于等于63mm，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)個別最小輪緣槽在60mm以下。最小輪緣槽一般位于尖軌刨切起點(diǎn)附近，該值偏小時車輪會與尖軌接觸，造成尖軌磨耗與變形。三開道岔尖軌活動段較長，尖軌中部無約束、彈性變形大，致使尖軌位移不足，是輪緣槽偏小的原因之一。尖軌動程及其跟端支距、間隔鐵尺寸偏小、鋪設(shè)精度低等也會引起輪緣槽偏小。解決最小輪緣槽偏小的措施有:加大尖軌的開口值和跟端支距，最小輪緣槽會隨之增大;調(diào)整尖軌軌底與滑床臺間隙值，確保尖軌轉(zhuǎn)換順暢，無掉板、無卡阻現(xiàn)象，從而減小尖軌彈性變形。另外，也可增大最小輪緣槽寬度。

4三開道岔結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議

總結(jié)上海、天津等地三開道岔使用經(jīng)驗(yàn)，給出三開道岔結(jié)構(gòu)設(shè)方面的優(yōu)化建議，以方便三開道岔制造、鋪設(shè)和養(yǎng)護(hù)維修。(1)尖軌采用直線密貼線形［11］三開道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中側(cè)向尖軌與直向尖軌、直向尖軌與曲基本軌采用曲線密貼線形，如圖6(a)所示。尖軌密貼由直線密貼段和曲線密貼段組成，對尖軌加工和組裝精度要求較高，不利于鋪設(shè)、調(diào)試和養(yǎng)護(hù)維修，建議尖軌采用直線密貼線形，如圖6(b)。尖軌密貼為一直線段，加工和組裝簡單，方便現(xiàn)場調(diào)試和養(yǎng)護(hù)維修，缺點(diǎn)是尖軌沖擊角［12］較大。三開道岔只適用于存車線，使用頻率較低且通過速度要求不高，輪軌沖擊力增大對尖軌磨耗及使用壽命影響不大。(2)縮短尖軌活動段長度尖軌活動段越長、彈性變形越大，其不足位移量也會隨之增大，容易導(dǎo)致尖軌最小輪緣槽減小、軌距偏差較大等問題，三開道岔直向尖軌，側(cè)向尖軌活動段長度分別為7254mm、6607mm，比單開道岔活接頭尖軌分別長413mm、1060mm。三開道岔尖軌前端強(qiáng)度削弱較大，更不利于最小輪緣槽、軌距等尺寸的保持。建議縮短尖軌活動段長度，以減少彈性變形和位移不足?？梢酝ㄟ^前移尖軌跟端接頭位置、增大尖軌半切斷面的方式來縮短尖軌活動段長度。

5結(jié)束語

(1)三開道岔轉(zhuǎn)轍器部分組裝和鋪設(shè)精度要求較高，建議采用廠內(nèi)組裝，以提高現(xiàn)場鋪設(shè)精度，降低調(diào)試難度。(2)建議轉(zhuǎn)轍器部分軌下基礎(chǔ)采用鋼桁架長岔枕，以提高轉(zhuǎn)轍器整體鋪設(shè)精度。(3)尖軌最小輪緣槽可以通過調(diào)整尖軌動程和間隔鐵偏差、尖軌軌底與滑床臺間隙值來實(shí)現(xiàn)。(4)尖軌采用直線密貼線形，以方便尖軌制造、組裝、調(diào)試和養(yǎng)護(hù)維修;建議縮短尖軌活動段長度，以減少尖軌位移不足對最小輪緣槽和軌距的影響。

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［8］中華人民共和國鐵道部．鐵運(yùn)［2006］146號鐵路線路修理規(guī)則［S］．北京:中國鐵道出版社，2013

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［11］郝瀛．鐵道工程［M］．北京:中國鐵道出版社，2000

［12］鐵道部第三勘測設(shè)計(jì)院．道岔設(shè)計(jì)手冊［M］．北京:人民鐵道出版社，1975.

作者:孫東旭 單位:中鐵物總軌道裝備貿(mào)易有限公司