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        三開道岔的地鐵應用問題及應對措施

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        三開道岔的地鐵應用問題及應對措施

        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用優勢明顯,但同時存在尖軌組裝精度低、密貼調試困難、短枕塊鋪設偏差大、個別尖軌最小輪緣槽偏小等問題。解決措施包括:(1)轉轍器采用廠內組裝辦法,以降低調試難度;(2)采用鋼桁架長岔枕,以提高轉轍器整體鋪設精度;(3)工電聯調可執行《天津地鐵60kg/m鋼軌9號對稱三開道岔制造、鋪設和養護維修技術文件》的相關規定;(4)尖軌最小輪緣槽可以通過調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現。結構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轍器部分的組裝精度。

        關鍵詞:三開道岔;地鐵;結構特征;結構優化

        1概述

        三開道岔又稱復式異側對稱道岔,是復式道岔中較常用的一種形式,相當于兩組異側順接的單開道岔,但其長度卻遠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]。三開道岔由一組轉轍器、一組中間轍叉、兩組后端轍叉、護軌及連接鋼軌組成(如圖1所示)。隨著國內地鐵建設的發展,三開道岔逐漸得到了推廣和應用。上海是首次把三開道岔應用到地鐵領域的城市,天津、哈爾濱地鐵工程建設中也采用了三開道岔。地鐵一般建設于城市建筑密集、交通擁擠區域,采用三開道岔具有縮短道岔長度,減小車站的開挖規模,縮短車站長度,減少工程投資,降低車站施工難度等優點[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、恢復及疏解等間接費用。三開道岔在地鐵特殊地段的應用優勢明顯,推動了地鐵道岔技術的發展,但工程應用中尚存在一些問題及不足,需要加以改進和優化。以天津地鐵6號線三開道岔的應用為例,介紹三開道岔建設及運營中發現的問題及應對措施

        2三開道岔結構特征

        天津地鐵6號線采用60kg/m鋼軌9號對稱三開道岔[6],主要結構特點如下:(1)轉轍器由直向尖軌、側向尖軌、基本軌(各2根)組成,采用直向尖軌在前、側向尖軌在后的平面形式,其中直向尖軌與另一側的側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形護軌,中間轍叉的護軌工作邊為曲線,兩后端轍叉的護軌為直線,均采用50kg/m鋼軌制造。(4)采用Ⅱ型彈條分開式扣件系統,鋼軌及轍叉下設置10mm厚彈性墊板,鐵墊板下設置12mm厚彈性墊板;道岔軌下基礎采用短枕式整體道床。

        3三開道岔在地鐵應用中的問題及應對措施

        三開道岔結構復雜,轉轍器部分加工和組裝的精度要求較高,工程應用中,轉轍器部分發現的問題也較多。(1)尖軌和基本軌加工、組裝精度較低,不能滿足現場聯合調試要求。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。鐵路線路修理規則[8]規定,尖軌牽引點后的密貼間隙應小于1mm,而現場測量發現,三開道岔尖軌密貼間隙最大值可達3mm。此問題一般采取彎軌或更換尖軌的辦法解決,因天窗點短,且需要拆裝尖軌,導致整改困難。為解決尖軌和基本軌組裝精度低、現場密貼間隙調試困難等問題,借鑒了客專道岔的做法:在廠內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運至施工現場,不拆解直接架軌澆筑[10],減少了單根尖軌在運輸,裝卸和安裝過程中硬彎、變形、擦傷等傷損。針對三開道岔結構特點,參照國鐵維修規范,《天津地鐵60kg/m鋼軌9號對稱三開道岔制造、鋪設和養護維修技術文件》[9](以下簡稱技術文件)中規定竣工驗收時尖軌牽引點后的密貼間隙應小于2mm,以滿足工電聯調需要。(2)短枕塊不平、歪斜,現場軌距、高低超限且調整困難。三開道岔軌下基礎為短枕塊,現場發現的問題有:滑床臺前后高低不平,尖軌轉換不順暢,同一塊滑床板外傾、歪斜;軌距偏差較大;滑床板側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。鋼桁架長岔枕預埋塑料套管定位精度為-1.0~+1.5mm,能有效控制轉轍器部分的軌距、水平、高低、滑床臺歪斜和不平等尺寸偏差,方便現場鋪設及調整。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構簡單、調整方便,采用短枕塊不影響現場鋪設精度。(3)工電聯調聯試效率低,專業配合度不高。三開道岔聯調聯試過程中發現的問題有:各專業間分開調試,缺乏組織協調和專業配合,調試效率低下,軌道專業粗調后交付信號專業安裝轉轍機,致使角鋼孔位固定,無法開展后續道岔的精調工作;對尖軌動程、信號轉轍機2mm鎖閉及4mm不鎖閉測量位置認識模糊,易出現尖軌動程偏差大、信號轉轍機4mm不鎖閉等問題。針對以上問題,技術文件中明確指出:三開道岔轉轍機安裝前,軌道和信號施工單位應聯合檢查轉轍器框架尺寸及尖軌密貼情況,確認合格后方可進行轉轍機的安裝;牽引點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果作為判定依據。4mm檢查位置:直向尖軌在牽引點拉桿中心,側向尖軌在密貼檢查器連桿中心,尖軌動程在側向尖軌尖端處測量。(4)最小輪緣槽尺寸偏小。維修規范規定尖軌最小輪緣槽大于等于63mm,現場發現個別最小輪緣槽在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;調整尖軌軌底與滑床臺間隙值,確保尖軌轉換順暢,無掉板、無卡阻現象,從而減小尖軌彈性變形。另外,也可增大最小輪緣槽寬度。

        4三開道岔結構優化建議

        總結上海、天津等地三開道岔使用經驗,給出三開道岔結構設方面的優化建議,以方便三開道岔制造、鋪設和養護維修。(1)尖軌采用直線密貼線形[11]三開道岔結構設計中側向尖軌與直向尖軌、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、調試和養護維修,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,方便現場調試和養護維修,缺點是尖軌沖擊角[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。可以通過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結束語

        (1)三開道岔轉轍器部分組裝和鋪設精度要求較高,建議采用廠內組裝,以提高現場鋪設精度,降低調試難度。(2)建議轉轍器部分軌下基礎采用鋼桁架長岔枕,以提高轉轍器整體鋪設精度。(3)尖軌最小輪緣槽可以通過調整尖軌動程和間隔鐵偏差、尖軌軌底與滑床臺間隙值來實現。(4)尖軌采用直線密貼線形,以方便尖軌制造、組裝、調試和養護維修;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。

        參考文獻

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        [2]馬振海,于春華.城軌交通工程對稱三開道岔的研究與應用[J].鐵道工程學報,2010,27(10):99-100

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        [4]李俊璽.上海市軌道交通12號線軌道新技術的設計與應用[J].鐵道標準設計,2017,61(4):7-8

        [5]趙源.城市軌道交通三開道岔的應用與完善措施[J].上海建設科技,2012,33(3):6-7

        [6]中鐵工程設計咨詢集團有限公司.專線9775-V-10060kg/m鋼軌9號對稱三開道岔[Z].北京:中鐵工程設計咨詢集團有限公司,2006

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

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        [10]國家鐵路局.TB/T3307.1—2014高速鐵路道岔制造技術條件第1部分:制造與組裝[S].北京:中國鐵道出版社,2014

        [11]郝瀛.鐵道工程[M].北京:中國鐵道出版社,2000

        [12]鐵道部第三勘測設計院.道岔設計手冊[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易有限公司

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