岔枕生产讲座.doc

石家庄铁道学院

混凝土岔枕的生产

PAGE2

PAGE1

第1章高速铁路道岔与岔枕

1.1高速铁路道岔

1.1.1概述

道岔是机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道的线路设备。是铁路轨道的重要组成部分。道岔是线路上的薄弱环节，是线路影响列车行车速度和安全的关键之一

高速道岔是客运专线轨道结构的重要组成部分，其结构与状态对列车运行的安全性、平稳性、旅客的舒适性具有重要的影响。为满足客运专线建设需要，从2005年6月开始，铁道部组织产、学、研相关部门，瞄准世界先进水平，紧密围绕客运专线道岔设计理论、关键技术、关键工艺、材料开展研究与试验。在理论研究、结构设计、新型材料、制造技术与工艺等方面取得重大突破。研制了时速250km18号有砟道岔四组、无砟道岔两组，分别铺设于胶济线、遂渝线，经现场试验与测试，其安全性、旅客舒适性完全达到设计要求。铁路第六次提速，分别在济南局、郑州局、上海局铺设共计71组，使800余km线路提速到250km。在客运专线道岔招标采购中，石太、温福、甬台温、福厦、广珠客运专线将铺设自主研发的时速250km18号道岔共计400余组。

为进一步提升我国高速道岔研发能力和水平，缩短与国外的差距，降低道岔生产成本，满足京沪高速铁路建设需要，课题组加大了德、法两国高速道岔引进技术的研究分析、消化吸收，在2007年1月启动了时速350km客运专线无砟、有砟道岔研制相关工作。着重在岔区轮轨关系、轨道刚度合理设置、道岔结构、扣件系统、尖轨及心轨转换机构、岔枕及枕下基础、制造技术与工艺、试验与组装等方面开展研究、设计与试验。

目前已经完成时速350km18号、42号道岔的结构设计。时速350km18号道岔已完成试制与厂内组装，计划2008年初在武广综合试验段试铺，2008年7月进行时速350km及以上高速试验。

???1.1.2无砟轨道道岔的刚度

道岔是两股（及以上）线路在平面上重合，有诸如尖轨——基本轨、心轨——翼轨、护轨——走行轨等的关联部件，而且道岔侧股轨道在岔枕上的位置不固定，因此道岔区轨道刚度沿线路方向是变化的。为使道岔区直接影响轨道动态平顺性的竖向变形在车轮荷载作用下大致相近,在对动态平顺性要求更高的高速铁路上，多通过轨下基础刚度的合理设置来解决。

迄今为止，道盆区的钢轨线形和结构，无论在德国、法国或日本，有砟或无砟轨道都是相同的。轨下基础刚度则有差异。有砟轨道道岔区的刚度依靠橡胶垫板和枕下碎石道床共同提供弹性，而无砟轨道道岔的刚度通过单层或多层橡胶垫板提供。

德国高速道岔早期曾试用刚性垫层，运营中出现钢轨件伤损，而且维修工作量较大。经过大量实验及理论分析，在有砟轨道轨下弹性垫板研究成果的基础上，通过调整轨下弹性基板（硫化橡胶垫板）的金属板底面刚性支承块形状、数量及位置，取得道岔不同部位基板的不同静刚度，促使道岔区轨道竖向刚度均匀，达到各部位钢轨软件的竖向弹性变形趋于一致。不同运行速度下道岔区轨道竖向刚度数值是不同的。高速铁路道岔区的弹性基板静刚度取为17.5kN·mm-1，运行速度为200～230km·h-1时，为30kN·mm-1。弹性基板采用人造合成橡胶（见图1-1，图1-2），具有较长的使用寿命。据报道称已使用15年未曾更换。弹性基板在车轮荷载作用下动态轨距扩大量设计限定在2mm以内，组装疲劳试验表明其值不超过1mm。竖向变形设计限定不超过1.7mm，实际控制下沉量与区间轨道相同为1.3～1.5mm。在尖轨和可动心轨范围内弹性基板静刚度为10kN·mm-1。

图1-1无砟轨道高速道岔

图1-2无砟轨道高速道岔弹性垫板

轨道弹性eg通过下式计算：

?

式中：a为枕间距；c为节点弹性；EI为轨道刚度。

区间轨道垫层则度为22.5～50kN·mm-1。在道岔前后分级设置弹性过渡段，通常为17.5，22.5，28，32kN·mm-1。过渡段长度随不同运行速度而有所差异，通常以运行时间0.5s作为标准。过渡段轨道刚度的变化也通过不同刚度弹性基板实现。

法国铁路无砟轨道道岔区轨下基础刚度与有砟轨道道岔区相同，为200～250kN·mm-1，枕下刚度则降低为20～30kN·mm-1（有砟时为40～60kN·mm-1）。

日本铁路板式轨道道岔铺设在板上，轨下基础刚度为50～70kN·mm-1。

???1.1.2无砟轨道道岔的特点

（1）降低轮轨动力作用，延长部件使用寿命

德国道岔区轨道整体刚度小于区间线路，有利于降低轮载动附加力，减缓钢轨疲劳伤损，减轻轨枕及道床的受力与变形，减缓列车的振动。因轨道刚度较小，轮载影响范围较大，因而作用于轨枕上的支承力较小。

实践证明，轨下垫层刚度越大，列车走行部动力作用显著增大，设置高弹性垫层有利于提高列车走行部性能。因道岔钢轨位于弹性基板上，相当于