CN116187030A - 一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法，通过判断优化位置，区分优化位置为钢轨件、垫板及岔枕；钢轨件及垫板；钢轨件三种情况时，根据各情况分别进行道岔整体优化、道岔钢垫板优化、道岔钢轨件优化。本发明为客货共线铁路60kg/m钢轨道岔的优化改造与技术升级提供科学、系统的解决方案，改善道岔的现场服役状态，提升其使用性能，延长使用寿命，减少现场的养护维修工作量。

Description

一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法

技术领域

本发明涉及铁路领域，特别是涉及一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法。

背景技术

我国铁路道岔近20年来，在高速、重载铁路领域，已形成2个成熟技术系列的产品，填补了铁路道岔产品序列的空白，满足了新线建设与升级改造需要。我国客货共线铁路60kg/m钢轨单开道岔铺设量巨大，约占了全路道岔总数的52％，但是，目前客货共线铁路采用的主型道岔还停留在上世纪提速型道岔研发时的技术水平，随着客货共线铁路运输强度的不断增大，在使用过程中普遍出现了结构强度不足、部件寿命较短、伤损病害严重、养护维修频繁、脱轨事故频发等一系列问题。

目前，我国客货共线铁路道岔的整体技术水平已经远远落后于高速及重载铁路道岔，亟需对我国客货共线铁路系列道岔进行优化改造和整体升级，系统提升使用性能，以满足不断增强的运输需求，确保长期安全服役，补足我国客货共线铁路道岔的技术短板。

现需一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法解决上述问题。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中我国客货共线铁路道岔的整体技术水平已经远远落后于高速及重载铁路道岔，亟需对我国客货共线铁路系列道岔进行优化改造和整体升级，系统提升使用性能，以满足不断增强的运输需求，确保长期安全服役，补足我国客货共线铁路道岔的技术短板的问题，提供了一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法，解决了上述问题。

本发明提供了一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法，包括以下步骤：

S1、判断优化位置，若为钢轨件、垫板及岔枕则进行步骤S2；若为钢轨件及垫板则进行步骤S3；若为钢轨件则进行步骤S4；

S2、对道岔进行整体优化；

S3、根据对道岔中的钢垫板进行优化；

S4、刨切基本轨并加厚尖轨，其中预设基本轨刨切量为5mm；

S5、判断优化位置是否包括岔枕，是则进行步骤S8；否则进行步骤S6；

S6、刨切后判断是否导致牵引点位置基本轨尖轨之间产生离缝，若是则减小刨切量，直至牵引点位置基本轨尖轨之间无离缝后进行步骤S7；否则直接进行步骤S7；

S7、确定的基本轨刨切量b，判断基本轨刨切量b是否b≤2mm，若是则令b＝0mm，不进行刨切，否则进行刨切，刨切量即为b；

S8、完成优化。

本发明所述的一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法，作为优选方式，步骤步骤S2中对道岔进行整体优化具体包括：

将道岔线形变更为相离半切线形，并对相离值进行最优化；

优化扣件系统结构，将铁座优化为预埋铁座，实现垫板与岔枕之间的连接；

基于60AT2钢轨加工尖轨；

增长侧向护轨长度至≥5m；

通过更改岔枕配筋数量、位置，缩短预应力中心与形心高差，减缓岔枕的徐变上拱。

本发明所述的一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法，作为优选方式，步骤S3具体包括以下步骤：

S31、判断道岔线型是否优化为相离半切线形，是则进行步骤S33，否则进行步骤S32；

S32、判断垫板上是否有足够的空间移动铁座，是则进行步骤S33，否则进行步骤S34；

S33、在道岔全长范围内增设1:40轨底坡或轨顶坡；

S34、判断是否对道岔进行了整体优化，是则进行步骤S36，否则进行步骤S35；

S35、判断垫板上是否仍有空间移动铁座，若是则根据垫板上剩余的铁座移动空间，增大相离值后进行步骤S36，否则进行步骤S36；

S36、增加垫板厚度，并处理所引起的岔区轨顶面升高量；

S37、判断是否对道岔进行了整体优化，是则进行步骤S39，否则进行步骤S38；

S38、判断滑床板垫板长度是否足够长，是则进行S39，否则进行S310；

S39、将滑床板优化为弹性夹滑床台，通过弹性夹实现对基本轨的弹性扣压后进行步骤S311；

S310、将滑床板优化为带楔形调整块的弹片式滑床台，通过弹片实现对基本轨的弹性扣压；

S311、判断是否对道岔进行了整体优化，是则进行步骤S313，否则进行步骤S312；

S312、判断护轨垫板长度是否足够长，是则进行步骤S313，否则进行步骤S314；

S313、将护轨垫板优化为弹性夹滑床台，通过弹性夹实现对基本轨的弹性扣压且增加护轨撑板长度后进行步骤S315；

S314、将护轨垫板优化为带楔形调整块的弹片式滑床台，通过弹片实现对基本轨的弹性扣压且采用50kg/m钢轨制造护轨。

本发明所述的一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法，作为优选方式，步骤S35中相离值增大量的确定方法如下：

根据垫板允许的铁座最大移动空间，预设相离值增大量；若预设相离值增大量会导致牵引点位置基本轨尖轨之间产生离缝，则减小相离值增大量，直至牵引点位置基本轨尖轨之间无离缝；满足上述两条件下确定的相离值增大量s，如果s≤5mm，则令s＝0，不进行线形优化；如果s>5mm，则进行线形优化，相离值增大量即为s。

本发明所述的一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法，作为优选方式，步骤S36中处理所引起的岔区轨顶面升高量方法为：

岔区轨顶面升高量按照≤2％顺坡，与区间线路连接或岔区整体进行落道作业，消除岔区轨顶面的升高量。

本方法可为客货共线铁路60kg/m钢轨道岔的优化改造与技术升级提供科学、系统的解决方案，改善道岔的现场服役状态，提升其使用性能，延长使用寿命，减少现场的养护维修工作量。

本发明有益效果如下：

(1)相离半切线形的改进可显著增长尖轨前端直线段长度，增大半切点位置轨头宽度，提升尖轨抗磨耗性能，同时控制尖轨尖端角不至于过大。

(2)通过预埋铁座实现垫板与岔枕之间的连接，增强扣件系统的稳定性和可靠性，减少扣件系统的伤损频率和养护维修工作量。

(3)岔枕的优化，保证强度的同时，缩短预应力中心与形心高差，减缓岔枕的徐变上拱。

(4)增长侧向护轨长度至≥5m，进而增长护轨的缓冲段长度，减小护轨缓冲段的冲角，减缓车轮对护轨的冲击作用，改善车辆通过辙叉区的动力性能，同时提高护轨及相关部件的使用寿命。

(5)增加垫板厚度，配套采用岔区轨顶面升高量按照≤2％顺坡与区间线路连接，或岔区整体进行落道作业消除岔区轨顶面的升高量的方法，可以提升垫板强度、降低折断风险。

(6)明确地逻辑判断关系可根据现场的实际情况和需求采用精准的优化方案，实现了自动判断和决策。

附图说明

图1为一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图1所示，一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法，包括以下步骤：

S1、判断优化位置，若为钢轨件、垫板及岔枕则进行步骤S2；若为钢轨件及垫板则进行步骤S3；若为钢轨件则进行步骤S17；

S2、对道岔进行整体优化；

S3、判断道岔线型是否优化为相离半切线形，是则进行步骤S5，否则进行步骤S4；

S4、判断垫板上是否有足够的空间移动铁座，是则进行步骤S5，否则进行步骤S6；

S5、在道岔全长范围内增设1:40轨底坡或轨顶坡；

S6、判断是否对道岔进行了整体优化，是则进行步骤S8，否则进行步骤S7；

S7、判断垫板上是否仍有空间移动铁座，若是则根据垫板上剩余的铁座移动空间，增大相离值后进行步骤S8，否则进行步骤S8；

S8、增加垫板厚度，并处理所引起的岔区轨顶面升高量；

S9、判断是否对道岔进行了整体优化，是则进行步骤S11，否则进行步骤S10；

S10、判断滑床板垫板长度是否足够长，是则进行S11，否则进行S12；

S11、将滑床板优化为弹性夹滑床台，通过弹性夹实现对基本轨的弹性扣压后进行步骤S13；

S12、将滑床板优化为带楔形调整块的弹片式滑床台，通过弹片实现对基本轨的弹性扣压；

S13、判断是否对道岔进行了整体优化，是则进行步骤S15，否则进行步骤S14；

S14、判断护轨垫板长度是否足够长，是则进行步骤S15，否则进行步骤S16；

S15、将护轨垫板优化为弹性夹滑床台，通过弹性夹实现对基本轨的弹性扣压且增加护轨撑板长度后进行步骤S17；

S16、将护轨垫板优化为带楔形调整块的弹片式滑床台，通过弹片实现对基本轨的弹性扣压且采用50kg/m钢轨制造护轨。

S17、刨切基本轨并加厚尖轨，其中预设基本轨刨切量为5mm；

S18、判断优化位置是否包括岔枕，是则进行步骤S21；否则进行步骤S19；

S19、刨切后判断是否导致牵引点位置基本轨尖轨之间产生离缝，若是则减小刨切量，直至牵引点位置基本轨尖轨之间无离缝后进行步骤S20；否则直接进行步骤S20；

S20、确定的基本轨刨切量b，判断基本轨刨切量b是否b≤2mm，若是则令b＝0mm，不进行刨切，否则进行刨切，刨切量即为b；

S21、完成优化。

本实施例中步骤S3～S16所做判断具体的原理为：

如果垫板上有足够的空间移动铁座，则在道岔全长范围内增设1:40轨底坡或轨顶坡，可有效改善道岔区轮轨接触关系，降低车轮与钢轨的伤损速率。如果垫板上无足够的空间，则不增设1:40轨底坡。增设轨底坡后，如果垫板上仍有空间移动铁座，则根据垫板上剩余的铁座移动空间，对道岔线形进行优化，增大相离值，增长曲尖轨前端直线段长度，提升曲尖轨强度及抗磨耗性能。增设轨底坡后，如果垫板上已无空间移动铁座，则不进行线形优化。增加垫板厚度，以提升垫板强度、降低折断风险。对于护轨垫板，如果垫板长度足够长，则增加护轨撑板长度，提升护轨的横向稳定性和支撑力。采用50kg/m钢轨制造护轨，提升护轨的横向稳定性和抗倾翻能力。

优选的，本实施例垫板进行匹配优化设计，实现1:40轨底坡的设置的方法为：承轨槽设置1:40斜坡调整铁座位置。

进一步的，间隔铁、顶铁等连接件进行优化设计，与设置1:40轨底坡后的钢轨件相匹配。

步骤步骤S2中对道岔进行整体优化具体包括：

优化道岔线形，采用相离半切线形，对相离值进行最优化研究，增长尖轨前端直线段长度，增大半切点位置轨头宽度，提升尖轨抗磨耗性能，同时控制尖轨尖端角不至于过大，综合考虑进行优化。

优化扣件系统，通过预埋铁座实现垫板与岔枕之间的连接，增强扣件系统的稳定性和可靠性，减少扣件系统的伤损频率和养护维修工作量。

基于60AT2钢轨进行尖轨加工，降低尖轨抗弯刚度，减小道岔转换时的牵引力。

增长侧向护轨长度至≥5m，进而增长护轨的缓冲段长度，减小护轨缓冲段的冲角，减缓车轮对护轨的冲击作用，改善车辆通过辙叉区的动力性能，同时提高护轨及相关部件的使用寿命。

对岔枕配筋数量、位置进行优化，保证强度的同时，缩短预应力中心与形心高差，减缓岔枕的徐变上拱。

步骤S7中相离值增大量的确定方法如下：

根据垫板允许的铁座最大移动空间，预设相离值增大量；若预设相离值增大量会导致牵引点位置基本轨尖轨之间产生离缝，则减小相离值增大量，直至牵引点位置基本轨尖轨之间无离缝；满足上述两条件下确定的相离值增大量s，如果s≤5mm，则令s＝0，不进行线形优化；如果s>5mm，则进行线形优化，相离值增大量即为s。

步骤S8中处理所引起的岔区轨顶面升高量方法为：

岔区轨顶面升高量按照≤2％顺坡，与区间线路连接或岔区整体进行落道作业，消除岔区轨顶面的升高量。

本实施例中步骤S17～S20，为对道岔钢轨件进行优化，刨切基本轨、加厚尖轨，通过基本轨的刨切来增加尖轨的厚度，进而提升其前部薄弱断面的强度和抗磨耗性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、判断优化位置，若为钢轨件、垫板及岔枕则进行步骤S2；若为钢轨件及垫板则进行步骤S3；若为钢轨件则进行步骤S4；

S2、对道岔进行整体优化；

S3、根据对道岔中的钢垫板进行优化；

S4、刨切基本轨并加厚尖轨，其中预设基本轨刨切量为5mm；

S5、判断优化位置是否包括岔枕，是则进行步骤S8；否则进行步骤S6；

S6、刨切后判断是否导致牵引点位置基本轨尖轨之间产生离缝，若是则减小刨切量，直至牵引点位置基本轨尖轨之间无离缝后进行步骤S7；否则直接进行步骤S7；

S7、确定的基本轨刨切量b，判断基本轨刨切量b是否b≤2mm，若是则令b＝0mm，不进行刨切，否则进行刨切，刨切量即为b；

S8、完成优化。

2.根据权利要求1所述的一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法，其特征在于：

所述步骤步骤S2中对道岔进行整体优化具体包括：

将道岔线形变更为相离半切线形，并对相离值进行最优化；

优化扣件系统结构，将铁座优化为预埋铁座，实现垫板与岔枕之间的连接；

基于60AT2钢轨加工尖轨；

增长侧向护轨长度至≥5m；

通过更改岔枕配筋数量、位置，缩短预应力中心与形心高差，减缓岔枕的徐变上拱。

3.根据权利要求2所述的一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法，其特征在于：

所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31、判断道岔线型是否优化为相离半切线形，是则进行步骤S33，否则进行步骤S32；

S32、判断垫板上是否有足够的空间移动铁座，是则进行步骤S33，否则进行步骤S34；

S33、在道岔全长范围内增设1:40轨底坡或轨顶坡；

S34、判断是否对道岔进行了整体优化，是则进行步骤S36，否则进行步骤S35；

S35、判断垫板上是否仍有空间移动铁座，若是则根据垫板上剩余的铁座移动空间，增大相离值后进行步骤S36，否则进行步骤S36；

S36、增加垫板厚度，并处理所引起的岔区轨顶面升高量；

S37、判断是否对道岔进行了整体优化，是则进行步骤S39，否则进行步骤S38；

S38、判断滑床板垫板长度是否足够长，是则进行S39，否则进行S310；

S39、将滑床板优化为弹性夹滑床台，通过弹性夹实现对基本轨的弹性扣压后进行步骤S311；

S310、将滑床板优化为带楔形调整块的弹片式滑床台，通过弹片实现对基本轨的弹性扣压；

S311、判断是否对道岔进行了整体优化，是则进行步骤S313，否则进行步骤S312；

S312、判断护轨垫板长度是否足够长，是则进行步骤S313，否则进行步骤S314；

S313、将护轨垫板优化为弹性夹滑床台，通过弹性夹实现对基本轨的弹性扣压且增加护轨撑板长度后进行步骤S315；

S314、将护轨垫板优化为带楔形调整块的弹片式滑床台，通过弹片实现对基本轨的弹性扣压且采用50kg/m钢轨制造护轨。

4.根据权利要求3所述的一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法，其特征在于：

步骤S35中相离值增大量的确定方法如下：

根据垫板允许的铁座最大移动空间，预设相离值增大量；若预设相离值增大量会导致牵引点位置基本轨尖轨之间产生离缝，则减小相离值增大量，直至牵引点位置基本轨尖轨之间无离缝；满足上述两条件下确定的相离值增大量s，如果s≤5mm，则令s＝0，不进行线形优化；如果s>5mm，则进行线形优化，相离值增大量即为s。

5.根据权利要求3所述的一种客货共线铁路道岔结构优化与性能提升方法，其特征在于：

步骤S36中处理所引起的岔区轨顶面升高量方法为：

岔区轨顶面升高量按照≤2％顺坡，与区间线路连接或岔区整体进行落道作业，消除岔区轨顶面的升高量。

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