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我国铁路道岔发展概况

我国铁路道岔发展概况

解放前我国铁路使用的道岔主要依靠进口。解放初期我国有300种道岔。这些道岔由100多种钢轨制造,仅单开道岔就有6、7、8、9、10、11、12、15、16、24号并10种型号,而且即使是同一轨型同一号码的道岔也可能分为多种型式,如40B钢轨8号道岔,就有“旧型”、“新型”、“暂定型”、“战时型”等多种,这就给道岔的养护维修和更换带来极大不便。建国后我国立即着手研制适应我国铁路具体条件的道岔。现将我国五十几年来道岔发展情况概述如下。

一、“50”型、“53”型、“55”型和“57”型道岔

铁道部于1950年颁发的《铁道建筑标准图集》中,规定了8号、10号和12号等三种号码,38kg/m、43kg/m和50kg/m钢轨等三种轨型共9种单开道岔的型式尺寸,简称为“50型”道岔。

1953年至1957年,铁道部又先后规定了8号、9号、10号、11号和12号五种号码,38kg/m、43kg/m和50kg/m三种钢轨共32种单开道岔,以及与之配套的12种型号的交叉渡线、对称道岔和复式交分道岔。按照设计年度区分,这些道岔分别简称为“53”型、“55”型和“57”型道岔。其中“53”型道岔的转辙器基本轨为“切轨底”结构,投入运用后折损严重,很快就停止使用,而“55”型及“57”型则大量投入应用。随着这些型号道岔的推广应用和旧型道岔的逐步淘汰,到50年代末,我国的道岔种类由解放初期的300多种减少为44种(不包括当时进口的前苏联产的P50及P43型钢轨9号及11号单开道岔)。

二、“75”型(含“62”型)道岔

“55”型和“57”型道岔的零件强度较低,垫板及滑床板用150mm×16mm的扁钢制造,轨撑为单墙轨撑。在50年代末期我国开始使用有5个动轴的前进型机车并且以载重50t及60t的货车取代载重30t的货车以后,“55”型道岔及“57”型道岔的养护难度迅速增加,脱轨事故不断发生,尤其是5动轴机车在8号道岔上脱轨以及4轴货车在交分道岔固定型钝角辙叉上脱轨,成为当时的惯性事故。

为研制适应轴重21~23t,直向容许过岔速度80~100km的道岔,1959~1962年,在铁道部科学技术委员会、工务局、基本建设总局等单位主持下,由专业设计院、山海关桥梁厂、铁道部科学研究院及各铁路局共同开展了道岔标准化工作。1962年通过了我国第一代标准型单开道岔的设计标准,简称为“62”型道岔,1964年发布了38kg/m、43kg/m及50kg/m钢轨的9号及12号共6种型号单开道岔的49种铁道部部颁标准(TB399—64~TB448-64)。与过去各型道岔相比较,“62”型道岔的性能有了明显提高,主要表现在以下六个方面。

(一)道岔号码由过去的8号、9号、10号、11号和12号5种,简化为9号及122

号两种。

(二)“62”型(以及“75”型)道岔的道岔全长、转辙器和辙叉长度与“57”型同号码道岔相同,便于互换。

(三)道岔增设内外轨撑,滑床板、轨撑垫板由150mmX15mm改为180mmX20mm,单墙轨撑改为双墙轨撑,护轨单螺栓改为双螺栓,与滑床板的联结由道钉改为螺栓联结,提高螺栓等级,因此道岔联结零件强度大幅度提高,稳定性增加。

(四)尖轨补强板厚度由10mm增加到12mm,长度相应加长,护轨与基本轨间隔铁由单孔改为双孔,导曲线增设轨撑垫板,使道岔稳定性提高,维修量减少。

(五)发展整铸高锰钢辙叉,钢轨组合式辙叉采用短心轨爬坡式,辙叉趾、跟端设桥型垫板,翼轨采用堆焊加高,轨面与护轨轨头侧面进行淬火,耐磨性能增强。

(六)“62”型(含“75”型)道岔系列的9号交分道岔采用活动心轨型钝角辙叉,交叉渡线的钝角辙叉护轨进行堆焊加高,菱形交叉轨距由1435mm改为1440mm等,消除了不安全因素。

1972~1974年,针对“62”型道岔在使用中发现的薄弱环节又进行了修改设计,如第一连接杆由扁钢改为方钢,轨撑螺栓直径由18mm改为22mm等,于1975年对道岔的部标准进行修改,同时取消38kg/m钢轨道岔,只保留43kg/m及50kg/m钢轨的9号和12号共4种单开道岔的部标准。至1977年止共颁布了45个部颁标准(TB399-75~TB445—75、TB447-74)。

在70年代至80年代中期还设计和生产了与“75”型9号、12号标准型单开道岔配套的交分道岔、交叉渡线、6号单式对称道岔、18号大号码道岔、三开道岔、混凝土岔枕道岔等配套的“75”型系列道岔。到90年代初期,我国铁路铺设使用的“75”型(含“62”型)道岔超过10万组,占全铁路道岔总数的80%以上。

长期的实践证明,“75”型道岔的结构强度和稳定性,可以满足轴重不超过23t、直向过岔速度不超过80~100km/h各型机车车辆安全运行的需要。由于这种道岔价格较低、维修方便、部件互换性强以及在现场已大量使用等原因,在今后相当长一段时间内,“75”型道岔仍将在我国铁路上行车速度较低(不超过80~100km/h)的次要正线和站线以及专用线上大量使用。

三、“92”型(含过渡型)道岔

随着60kg/m钢轨的推广应用,我国在70年代末开始着手研制与60kg/m钢轨配套的道岔。考虑到60kg/m钢轨是供重载和较高速度行车情况下使用的,因此设计60kg/m钢轨的配套道岔时,采用了比“75”型道岔更高一级的技术标准。其主要技术标准如下。

(一)轨型为50kg/m及60kg/m(将来还包括75kg/m)钢轨,不包括43kg/m钢轨。

(二)平面布置上采用半切线型藏尖式尖轨、圆曲线型导曲线,道岔除尖轨尖端轨距加宽2mm外,其余均为标准轨距,以保证高速行车时的运行平稳。

(三)在垂直于轨道方向上,因使用矮型特种断面尖轨,消除了普通钢轨尖轨那种比基本轨抬高6mm的垂直不平顺,在辙叉部分的心轨与翼轨过渡匹配也较“75”型道岔更合理,以保证高速行车时的纵向稳定。

(四)采用矮型特种断面钢轨尖轨,其中60kg/m及75kg/rn钢轨道岔使用6OAT钢轨、50kg/m钢轨道岔使用50AT钢轨。

(五)尖轨尖端采用藏尖式结构,12号单开道岔尖轨跟端采用弹性可弯式结构,9号单开道岔、9号和12号交分道岔尖轨采用间隔铁式跟端结构。

(六)辙叉采用高锰钢整铸辙叉和可动心轨辙叉两种形式。其中高锰钢整铸辙叉采用前后分腿式结构,9号和12号辙叉的跟距分别比“57”型及“75”型道岔同号辙叉长721mm和1092mm。

(七)提高护轨强度和可靠度。护轨有槽型及H型两种。其中槽型护轨采用U1C33号槽钢制造,H型护轨用低一级钢轨制造(例如60kg/m钢轨的辙叉护轨用50kg/m钢轨制造)。为t提高护轨在高速行车时的安全度,护轨轨顶比基本轨轨顶高12mm。

(八)道岔扣件强度较“75”型有较大提高。例如采用楔型可调式轨撑、刚性分开式弧型扣板式扣件,导曲线部分使用螺纹道钉,取消钩头道钉等等。

此种道岔的研制工作自70年代后期开始,由于有些关链技术难度较大,所以整个研制时间较长。例如特种断面尖轨跟端加工技术在1986年才通过技术鉴定,用于牵引弹性可弯尖轨和可动心轨的转辙机在1991年才通过鉴定,因此这种道岔在1992年才定型,定名为“92”型道岔。

随着60kg/m钢轨的大量铺设,“92”型道岔在我国已大量推广应用,“92”型道岔已在我国正线道岔总数中占相当大的比重。这种道岔的主要结构,如矮型特种断面4

钢轨藏尖式尖轨、H型(或槽型)护轨、可调式轨撑、整铸前后分腿式高锰钢辙叉或可动心轨辙叉等等,性能已达到世界铁路90年代水平,因此它将作为我国常速(100~120km/k)和快速(120~160km/h)铁路线路的正线道岔而大量使用。

我国铁路在70年代后期已开始铺设60kg/m钢轨,当时“92”型道岔尚未定型生产。因此我国生产了一批采用普通60kg/m钢轨刨制的爬坡式尖轨和整铸高锰钢前后分腿式辙叉。其性能介于“75”型和“92”型之间,因此称之为“过渡型道岔”原计划过渡型道岔在“92”型道岔投产后即予停产,但因弹性可弯尖轨跟端加工技术到1986年才通过铁道部技术鉴定,因此直到1987年才停止“过渡型道岔”批量生产。至1996年底,我国铁路的60kg/m钢轨地段共有5000余组“过渡型道岔”,在相当长时期内还不能全部换掉。

“75”型道岔的普及和“92”型道岔的推广应用,使我国铁路道岔有了适应于低速不超过(80~100km/h)和快速行车120 km/h所需的系列道岔,今后在相当长的时期内将继续大量使用。对于“92”型道岔系列,先后编制了50kg/m、60kg/m钢轨9号、12号单开道岔、交叉渡线、复式交分道岔标准图。提速道岔的研制开发后,混凝土岔枕被大量采用,以及各单位对92型道岔新的要求,92新型道岔还在不断开发和改造应用。75kg/m钢轨道岔因推广数量较少,现只在大秦线有9号、12号固定型和可动心轨道岔在使用。

四、提速道岔的研制

随着我国经济的迅速发展,铁路受到公路、民航的强烈竞争,开行快速、准高速或高速列车已经列入我国铁路议事日程。1994年修订公布的《铁路主要技术政策》中,对我国铁路行车速度提出了以下不同层次的目标值。在沿海经济发达、客流集中的东部走廊,发展最高速度250km/h及其以上的高速客运专线;准高速线路最高速度160km/h。繁忙干线上旅客列车最高速度140km/h,货物列车最高速度90km/h。其它线路上旅客列车最高速度逐步提高到80~100km/h.

从1996年开始,我国的广深及沪宁、京秦等四大干线已先后逐步开行准高速及提速列车,这就要求我国铁路及早研制性能比“92”型道岔更高的、适应速度在l60km/h及以上的道岔。1995年12月由铁道部工务局、电务局和建设司联合召开的“60kg/m钢轨提速道岔设计标准审查会”,规定了这种道岔的主要技术条件。

1.旅客列车直向容许通过速度为160km/h

2.货物列车直向容许通过速度为90km/h(轴重23t);

3.侧向允许通过速度为50km/h。

(一)道岔结构

1.总图

(l)保留原有道岔中心至辙叉理论中心的距离(理论导程后长b0)为17250mm。

(2)侧线线型采用R=350m的圆曲线,保留直线型辙叉,尖轨在宽2mm断面前斜切作藏尖处理(曲、直尖轨斜切投影长分别为298mm及173mm)。轨距全部为1435mm。

(3)加长尖轨至13880mm,跟端与基本轨接头对齐。

⑷固定辙叉加长至5998mm;可动心轨辙叉分左右开;全长13192mm。

(5)固定辙叉采用不等长护轨,直股及侧股护轨分别长6900rnm及4800mmI可动心轨辙叉侧股设长5400mm的防磨护轨。

(6)道岔全长为37800mm(固定辙叉)及43200mm(可动心轨辙叉)。

(7)道岔区轨枕间距一律采用600mm,全部垂直于直股布置。

(8)轨道电路绝缘接头设在道岔侧股。

2.结构

⑴道岔区设置1:40轨底坡或轨顶坡,以利于与相邻钢轨联结或焊接。

(2)转辙器部分尖轨用60AT轨加工制造。竖切区段配合基本轨轨头下额加工的

1.4斜坡加强断面。尖端采用藏尖式结构,藏入轨距线内3mm。跟端通过模压加工使之成为标准60kg/m钢轨断面,与导曲线钢轨焊接。可弯部分轨底不作切削。尖轨置于水平滑床台上。

(3)尖轨跟端附近设置限位器,限制与基本轨的相对纵向位移不大于±5mm。

(4)固定辙叉采用高锰钢整体铸造,翼轨缓冲段加长,冲击角减小至36’。

(5)护轨采用50kg/m标准轨制造,结构为H型,高于走行轨12mm。直向护轨缓冲段冲击角减小至30’。

(6)可动心轨辙叉的长、短心轨用60AT轨加工并组合。长心轨跟端经模压加工使之成为标准60kg/m钢轨断面,并与叉后连接轨焊接,形成可弯式跟端结构.短心轨经弯折,配合叉跟尖轨形成斜接头。翼轨用标准60kg/m钢轨制造。用于跨区间超长无6

缝线路时,考虑长心轨跟端后温度力的传递,采用长翼轨方案,将长心轨跟端固定区通过间隔铁与翼轨联结;用于普通无缝线路(不与道岔焊接)时,因叉后无温度力的影响,采用短翼轨方案。

(7)为防止可动心轨侧磨影响及与翼轨的密贴,侧股设置防磨护轨。

(8)道岔区钢轨扣件采用弹性分开式结构-Ⅱ型弹条扣件。通过铁垫板上的铁座、T型螺栓固定。

(9)用于木岔枕和顶应力混凝土岔枕的钢轨垫板截面尺寸分别为190mmX25mm及170mmX20mm,均指钢轨中轴线处最小厚度。

(10)道岔区直股轨道钢轨接头全部采用焊接,仅高锰钢辙叉趾、跟端采用冻结或胶结接头,绝缘接头为胶结结构。

(11)道岔钢轨件均进行全长轨头表面淬火。

3.轨下基础

(1)道岔区轨下基础有木岔枕及预应力混凝土岔枕两种。木岔枕断面为260mm×160mm,长度为2.6~4.8m;预应力混凝土岔枕断面为上宽260mm,底宽300mm,高220mm,长度为2.7~4.8m,无挡肩,顶埋塑料套管,通过螺栓固定垫板。

(2)在道岔可动部件转换牵引点及密贴检查器部位,采用钢岔枕,各种转换设备杆件均放置在钢岔枕内。

(3)除尖轨、可动心轨外,不论是木岔枕或是混凝土岔枕,钢轨件与金属垫板之间均设置5mm厚的橡胶垫层。在金属垫板与木岔枕之间设5rnm厚塑料垫层,与混凝土岔枕之间设10mm厚橡胶垫层。

(二)转换技术

1.尖轨及可动心轨均采用两点牵引实施转换。

2.道岔可动部伴采用外锁闭及密贴检查器。

3.两尖轨互不联结,转换时起动及锁闭有少许时间差(分动转换)。

(三)厂内组装

道岔出厂前逐组在厂内进行组装调试(含转换设备),确认合格后,根据用户要求,分解或分段发运。

五、时速200km道岔的研制

提速道岔经设计试制并批量生产和现场铺设后,近十年的来修改,现已定型,并不断推广现已形成9号、12号、18号、30号系列提速道岔。在此基础上又研制开发了郑漯高速实验段12号高速道岔和秦沈18号38号高速道岔。尤其京秦改造采用vz200可动心轨道岔及后期的改进型道岔,30号改进型道岔,这些道岔定型并成为我国铁路系统供快速、准高速以至高速行车线路的主型道岔,预期今后十年我国将形成适应低速(“75”型)、快速(“92”型)、准高速(提速道岔)和高速行车几个层次的道岔系列,铁路道岔的安全性、稳定性等各方面均将有较大提高,有的道岔性能将达到世界先进水平,为中国建成时速350km的高速线路打下基础。

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