两种曲线道岔单渡线线型匹配研究

摘 要：影响常规单渡线道岔全长的主要因素为道岔号数和线间距，而影响曲线道岔单渡线道岔长度的因素众多。本文针对曲线道岔单渡线提出两种线型型式，分别是“单开+同侧曲线道岔型单渡线”线型和“异侧曲线+同侧曲线道岔型单渡线”线型。建立道岔全长与正线半径、侧线半径、线路线间距以及侧线曲线终点位置角的函数关系。从而求解出曲线道岔单渡线的最优线型，达到减少占地面积和降低制造成本的目的。

关键词：曲线道岔;单渡线;线型设计

中图分类号：U213.6 文献标识码：A

0 概述

铁路分叉、变换轨道和跨越线路等都是通过道岔来实现。线路设计会将道岔设置在直线上，以便于道岔设计、制造和铺设以及测量和维护。在某些特殊情况下，不一定有足够的空间为道岔前后设置直线轨道对接，这时就需要采用曲线道岔。曲线道岔最大的优点是不受线路平面线型的限制，在曲线线路上设计道岔。

本文针对地铁线路曲线路段设置曲线道岔进行曲线道岔线型研究，并开展曲线道岔单渡线的线型匹配研究，通过解决地铁线路曲线段设置道岔的难题，达到规避建筑物、均衡车站距离的目的，同时能够减少工程总量，降低工程造价。

1 设计依据及分析条件

根据影响道岔平面线型的主要参数，做以下假定：

（1）设定内股线路半径R=600 m，并假定两条曲线线路为同心圆。

（2）夹直线长度l≥14.8 m，标准轨距S0=1 435 mm，

线间距B=4.2 m，q=2.65 m。

2 异侧与同侧曲线道岔组合单渡线线型匹配设计

2.1 平面布置

异侧曲线与同侧曲线道岔组合单渡线由1组同侧曲线道岔和1组异侧曲线道岔组成，内股曲线设置为异侧曲线道岔，外股曲线设置为同侧曲线道岔。

2.2 道岔全长与导曲线终点（L-α）模型及分析

（1）模型建立。根据图1线型转化为如下几何模型，建立起道岔全长L与正线半径R、侧线半径r1/r2、线间距B、导曲线终点位置角α之间的几何关系，并求解出L=f（R，r1，r2，B，α）的函数关系。

道岔全长L与导曲线半径R、r1、r2、B、α之间的关系式为：

（1）

因单渡线的异侧曲线道岔和同侧曲线道岔容许通过速度相同，侧向曲线可设计为相同半径，即r1=r2=r，且q=2.65 m，代入式（1）可得：

（2）

（2）模型分析。本线型选定固定线间距B=4.2 m，正线半径R=600 m，那么在给定r1与r2一定的数值时，可求解出道岔全长L与导曲线终点位置角α的关系。

单渡线模型函数图像

由图可知，当道岔侧线半径一定时，道岔全长在α=0.216 rad（12.4°）处取最小值，r1=r2=150时最小长度为56.6 m;当导曲线终点一定，即α一定时，道岔全长随着侧线半径的增大而增大。

2.3 最优平面线型

（1）极小值点。当α=12.4°，R604.2 m正线导曲线终点在辙叉跟端后5 m处，此时道岔全长只有57 m左右，但夹直线长度为0，不能满足设计要求。

（2）导曲线终点在辙叉咽喉处。导曲线终点在辙叉咽喉处且r1=r2=150时道岔全长最小为62.5 m，夹直线长度达到23.8 m，能够满足要求。

（3）导曲线终点在辙叉跟端。导曲线终点在辙叉跟端处且r1=r2=150时道岔全长最小为62.8 m，夹直线长度达到20.3 m，能够满足要求。

对以上三种情况的分析可以看出，当导曲线终点在辙叉跟端和咽喉之间时，道岔全长62 m左右，夹直线长度大于20 m，能够满足要求。而导曲线终点在后移时，道岔全长虽然减小，但夹直线长度低于14.8 m，不能满足要求。

这种曲线道岔单渡线的优点是缩短道岔全长;缺点是道岔全长范围内呈现“S”形，不利于列车平稳性和安全性控制。此外當线路设置超高时，异侧曲线部分会出现反超高，导致反向曲线严重超高。

3 同侧曲线单渡线线型匹配设计

3.1 平面布置

同侧曲线单渡线线型由同侧曲线道岔和单开道岔组成，在两道岔中间设置导轨连接，在设计中可以考虑将连接导轨设置于单开道岔部分。内股曲线设置为单开道岔，外股曲线设置为同侧曲线道岔。

同侧曲线单渡线的优点：一是夹直线长度远大于14.8 m，保证列车在线路切换时平稳运行;二是各曲线弯曲方向一致，在道岔线路设置超高时，利于将道岔各处曲线欠超高控制在标准范围之内。

R—正线半径 B—线间距 r—侧线半径 q—基本轨前端长度 l—夹直线长度

3.2 道岔全长与侧线曲线半径（L-r）模型及分析

（1）模型建立。根据图4线型，可建立道岔全长L与正线半径R、侧线半径r、线间距B之间的几何模型，并求解出L=f（R，r，B）的函数关系。

道岔全长L与导曲线半径R、r、B之间的关系式，经推导为：

（3）

（2）模型分析。若线间距为定值，B=4.2 m、R=600 m时，则给定正线半径后，根据式（3）可求解出道岔全长L与侧线半径r的关系。

可以看出，在线路曲线半径一定时，渡线道岔的全长与曲线道岔的侧向半径成正比，在能够满足侧向通过速度要求的情况下，应尽量选择最小道岔曲线半径。

3.3 最优平面线型

当正线半径R=600 m，线间距B=4.2 m，侧线半径r=150 m时，曲线道岔单渡线全长最短为86.6 m，夹直线长度达到61.6 m，能够满足标准要求。

4 结论

分别建立了异侧与同侧曲线道岔组合单渡线、同侧曲线道岔单渡线线型模型，并分析了两种曲线道岔单渡线的线型匹配，得到结论如下：

（1）曲线道岔单渡线线型选择主要考虑夹直线长度和道岔超高两个重要因素，以满足列车运行要求。

（2）道岔部分未设置超高时，优先选择异侧与同侧曲线道岔组合单渡线线型。导曲线终点设置在辙叉咽喉和跟端之间，道岔全长可缩短至62 m左右。

（3）道岔部分设置超高时，优先选择同侧曲线道岔单渡线线型各曲线弯曲方向一致，能够保证列车平稳切换线路，曲线道岔单渡线全长最短为87 m左右。

参考文献：

[1]雷洁，李文博.重庆市轨道交通6号线60 kg/m钢轨曲线形组合道岔的设计[J].铁道标准设计，2012（4）：13-15+20.

[2]北京市规划委员会.GB 50157-2013，地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

作者简介：刘志超（1983-），男，黑龙江绥化人，硕士，工程师，研究方向：道岔产品研发。