道岔群线型优化方案探讨

汪明玉 中国铁路上海局集团有限公司工务部

1 引言

某车站T8-T1 径路原为普通客车径路，后新型车体需经T8-T1径路调车进客整所Z1道存放，出现制动软管中部与密接车钩底部有轻微摩擦痕迹。经测量软管、制动管系安装尺寸，符合工艺标准，工务设备曲线、道岔结构设备齐全有效，几何尺寸均在Ⅰ级偏差范围内，养护良好。同时该径路平面状态较差，连续通过反向小半径曲线且夹直线短。判定为该车体经过连续反向弯道时，制动软管拉紧与车钩底部摩擦。为解决T8-T1反向曲线问题，需对其平面线型进行优化。

2 既有设备

T8-T1-Z1 及 T8-T1-T2 径路钢轨为 P50 短轨，橡胶铺面道口1 处（B-5 m），道口前后为铪枕。T8 道岔为P50 钢轨1/9单开木枕道岔，T1道岔为P50钢轨1/6对称木枕道岔，T2道岔为P50 钢轨1/6 对称木枕道岔，且T2 为咽喉区道岔，连接Z2-Z8 共 7 个股道。T8 岔尾距 1#曲线 ZY 点 4.81 m，1#曲线 YZ 点距T1 岔首3.27m。既有T8 道岔后连接曲线L-23.064 m，R-200 m，T2 对称道岔后往Z1 道连接曲线L-91.7 m，R-450。电气化线路，涉及电气化立柱NK16、NK17、NK18、NK19。现场经全站仪测量，具体座标位置及现场情况见图1、图2。

图1 座标图

图2 现场照片

3 确定优化方案

3.1 优化方案概述

由于该车站建造时间久远，周边为繁华市区，几何空间受限，T2为咽喉道岔其后连接道岔群，整体改造投入高、难度非常大。可通过T8-T1 局部线型优化，改善线路平面状态。为保证T2 及道岔群不受扰动，可通过将T1 道岔由对称道岔更换为P50 钢轨1/9 单开道岔，直股连接两条曲线、曲股连接T2 道岔，原T1 对称道岔R-180 的导曲线变为直线，消除反向曲线。

3.2 确定中交移动范围

T1道岔将P50钢轨1/9单开道岔原位替换P50钢轨1/6对称道岔，并将新T1中交在T2道岔与原T1道岔（1/6对称道岔）夹直线方向移动。假设新T1中交移动x，1#曲线交点在T8道岔曲股延长线上移动y，相应几何关系如图3。已知T8 道岔为 P50 钢轨 1/9 道岔，P50 钢轨 1/9 道岔前长 a=13.839 m，道岔后长b=15.009 m，辙叉角α=6°20"25"，新T1 道岔中交不变将1/9 单开道岔原位替换 1/6 对称道岔，1#曲线 JD1 至 T8 岔尾距离L1=8.23 m，考虑到曲线R 小于195 m，曲线轨距加宽值为15 mm，加宽递减范围将进一步扩大，故选择将原1#曲线半径R=200 m，转角为∠3=4°54"22"始终固定不变。则1#曲线L=17.13 m，切线长∠1=∠2=6°20"25"(1/9道岔辙叉角)，∠3 固定不变为4°53"59"。为确保1#曲线前不侵入T8道岔，后不侵入新T1道岔，将道岔几何平面转换成数学问题，见公式：

可求出：0.44m＜x＜3.67m

图3 横向拉伸3倍效果图

经计算，中交移动范围为0.44 m＜x＜3.67 m，可确保1#曲线前不侵入T8 道岔，后不侵入新T1 道岔。且随着T1 中交移动的距离增加，T8岔尾距1#曲线ZY点距离增大，1#曲线距新T1 岔首的距离减小。同时中交移动越多电化立柱NK16处线路拨道量越小。

根据《普速铁路线路修理规则》道岔与其连接曲线轨距加宽递减率困难条件下不应大于3‰。1#曲线R-200轨距加宽值10 mm ，T8 道岔岔尾与1#曲线夹直线长度应达到3.34 m 才能确保曲线轨距加宽不顺至T8道岔内，1#曲线后轨距加宽顺至新T1岔前基本轨但不得顺至尖轨尖以内（与道岔尖轨尖至基本轨自有轨距加宽顺接），1/9 道岔尖轨尖至基本轨接头2.65 m，故不宜过多侵入。经计算新T1 中交应移动2.82 m，T8 岔尾距后1#曲线ZY 点3.34 m。故中交移动范围应2.82 m＜x＜3.67 m。

1#曲线YZ 点距新T1 尖轨尖如不足3.34 m，轨距加宽将顺至新T1尖轨尖内。将对道岔薄弱环节进行冲击，故应避开轨距加宽顺至尖轨尖内。经计算新T1 中交应移动3.4 m，新T1尖轨尖距前1#曲线YZ点3.34 m。故中交移动范围应控制在2.82 m＜x＜3.4 m。

3.3 优化方案的最终确定

确定选择中间值中交移动3.16 m，具体方案：新T1 中交移动 3.16 m，T8 岔尾距1#曲线ZY 点 3.78 m，1#曲线 YZ 点距新T1 岔首1.06 m，新T1 岔尾距后2#曲线ZY 点6.62 m，2#、3#曲线夹直线20.43 m。同时2#，3#曲线半径适当增大，曲线要素汇总如下：

1#设计曲线：R=200 m，α=4°53"59"，L=17.102 m，右偏；

2#设计曲线：R=450 m，α=2°15"27"，L=17.73 m，左偏；

3#设计曲线：R=450 m，α=9°06"17"，L=71.509 m，左偏，效果图见图4。

经计算机模拟T8-T1-Z1现场控制点位拨道量详见表1，电化立柱位置相应线路拨道量：NK16：-688 mm，NK17：0 mm，NK18：318 mm，NK19：-44 mm。按此方案拨道，T8-T1-Z1 与T8直向线路横向距离足够。接触网供电NK18接触网支柱需要移设，NK16 接触网支柱附近线路拨移量较大需要更换腕臂调整拉出值，NK19接触网支柱需要调整拉出值。

图4 效果图

表1 T8-T1-Z1径路各控制点位拨道量表

线路连续反向曲线易造成钢轨伤损和轨道病害，是日常养护维修的重点和难点，新型车体的平稳运行对轨道线路线型提出了更高的要求。本方案原T8～T1～Z1道径路经过T1道岔的前后的连续反向曲线消除，T8～T1～T2道岔径路均为同向曲线，T1道岔直曲股径路的平面线型得到优化。为保证轨道结构强度，T8与T1道岔应更换为砼枕道岔，T8岔后曲线内长岔枕更换为普枕，普枕应交错分布以免互相影响。1#、2#、3#曲线采用弹条扣件，其轨距杆或轨撑应符合《普速线路修理规则》，铺设混凝土枕线路，采用弹条扣件时，不安装轨距杆或轨撑。采用其他扣件时，行驶电力机车区段半径600 m及以下的曲线应根据需要比照木枕安装。经现场反馈，按此方案优化后，新型车体通过时运行状态良好。

4 施工注意事项

（1）施工单位应对道岔中交以及曲线起终点进行测量放线校对，确保道岔及曲线位置符合设计，其中岔首岔尾位置为现场接头所在位置。

（2）施工单位应组织相关单位现场交底、对接施工工序的衔接、优化施工方案，统筹安排工、电、供各专业进度、合理提报施工计划。

（3）作业现场空间有限，应加强现场新、旧料管理，料场堆放新料要整齐，旧料要圈定地片，勿随意散乱堆放，下道旧料应及时回收，做到工完料净。

5 建议

（1）设备管理单位应制定相关措施监控道岔状态，加强T1、T8道岔的日常巡查，巡查中发现道岔轨道结构及几何尺寸不符合要求时，应及时修理。

（2）换岔、换枕、换砟施工同步化，应采用机械进行换砟清筛，彻底整治道床翻浆冒泥，确保道岔区道岔道床状态良好，同步更换道岔前后过渡段的轨枕，提高道岔区整体刚度。

（3）小半径曲线上，由于列车通过时对钢轨的挤动，使胶垫较一般曲线地段损耗快，造成扣件扣压力下降，维修周期缩短，故应设置高强度垫板。