CN116536981A - 7号对称三开道岔木改砼结构升级方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种7号对称三开道岔木改砼结构升级方法，属于道岔升级改造技术领域。采用如下防脱手段：(1)调整尖轨降低值；(2)取消基本轨外侧的轨撑，在转辙器区段采用长度320mm的弹性夹扣压基本轨内侧，弹性夹设计弹程为7mm，扣压力不小于11kN；(3)道岔设防脱轨装置；(4)中间辙叉趾跟端长度1400+2190mm，后端辙叉趾跟端长度1550+2652mm；车辆直向通过后端两辙叉时，无法单独设置护轨，故直向轮缘槽平直段向理论尖端之前延伸150mm以防护对侧辙叉的尖端；(5)护轨采用43kg/m钢轨制造，护轨顶面高出基本轨顶面12mm；护轨平直段轮缘槽57mm，开口段槽宽85mm或100mm。
Description
技术领域
本发明属于道岔升级改造技术领域，特别涉及一种7号对称三开道岔木改砼结构升级方法。
背景技术
全国铁路局仅在武汉局和太原局有50-7号木枕结构的三开道岔仍在使用(图号为专线8668)，由于其采用木枕结构整体稳定性较差，扣件为采用道钉锚固结构道岔组装尺寸难以稳定，养护工作量和养护难度都极大，存在行车安全隐患。武汉局原三开道岔共7组全部在襄阳北编组站Ⅱ场驼峰下使用，随着日益增加的货运量站场道岔逐步进行整体木改砼结构升级和扩能改造，以提升站场运输量和安全性。原三开道岔已不能满足现有站场的使用要求，需要对既有木枕道岔进行砼枕化改造，并对钢轨件、电务转换等部位结构进行重新设计，对扣件系统进行加强设计，增加防脱轨装置，全面提升道岔性能等级。
发明内容
本发明实施例提供一种7号对称三开道岔木改砼结构升级方法，在原有的木枕结构，升级为混凝土枕；其他结构同时进行了升级；设计要求为：道岔全长、全长、后长及主要平面尺寸与既有道岔一致，保持道岔的互换性和应用的广泛性；道岔容许通过速度：30km/h；进行防脱轨设计。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种7号对称三开道岔木改砼结构升级方法，采用如下防脱手段中的一种或多种：
(1)调整尖轨降低值：尖轨尖端降低23mm；5断面降低12mm；15断面降低3mm，40断面降低0mm；直向尖轨工作边侧竖直，侧向尖轨工作边侧采用1：5斜度。
(2)取消基本轨外侧的轨撑，在转辙器区段采用长度320mm的弹性夹扣压基本轨内侧，弹性夹设计弹程为7mm，扣压力不小于11kN；为满足弹性夹的安装型腔空间，将尖轨抬高6mm，在基尖轨轨底之间形成30mm的高差；在序号17-19岔枕上，通过垫板逐步降低与尖轨相连的导轨的高度，每个枕间距降1.5mm，至序号20岔枕上钢轨高差降为0。
(3)道岔设防脱轨装置：防脱轨装置全长3100mm，起点在尖轨尖端前1596mm处，开口段的长度为150mm，前端缓冲段的长度为1150mm，后端缓冲段的长度为700mm；平直段轮缘槽53mm，分为两段：第一段自尖轨尖端前296mm处平行于基本轨，延伸至尖轨5mm断面处；第二段自尖轨5mm断面处，至尖轨15mm断面处，平行于闭合上的曲尖轨；防脱轨装置作用边上表面高于基本轨顶面22mm；非作用边降低，其高度不高于防脱轨装置工作边上表面；防脱轨装置工作边下表面从尖轨尖端前100mm开始抬高，从尖轨5mm断面之后，防脱轨装置下表面跟随尖轨降低值变化，与尖轨顶面保持7mm间隙。
(4)中间辙叉趾跟端长度1400+2190mm，后端辙叉趾跟端长度1550+2652mm；车辆直向通过后端两辙叉时，无法单独设置护轨，故直向轮缘槽平直段向理论尖端之前延伸150mm以防护对侧辙叉的尖端。
(5)护轨采用43kg/m钢轨制造，护轨顶面高出基本轨顶面12mm；护轨平直段轮缘槽57mm，开口段槽宽85mm或100mm。
其中，木改砼结构升级未调整的参数包括：道岔全长24150mm，道岔前长a＝11465mm，道岔后长b＝12685mm，平面线型采用相割圆曲线线型，割距15.78mm；尖轨尖端为半切线型；圆曲线半径为180m；具有八组绝缘，位置不变；侧向尖轨尖端冲击角为1.35°，中间辙叉护轨冲击角1.33°，后端辙叉护轨冲击角1.55°。
其中，木改砼结构升级包括：道岔区不设置轨底坡或轨顶坡，道岔前后设置顺坡垫板；铁垫板下采用预应力混凝土长岔枕；道岔区枕间距按550-600mm布置，牵引点处枕间距650mm，转辙器后端绝缘接头处极限枕间距为445mm；岔枕垂直于道岔中心线，其中35-49号为组合长岔枕；
其中，岔枕内预埋尼龙套管，通过岔枕螺栓与垫板连接一体，岔枕断面尺寸为等腰梯形，高220mm，上下宽分别为260mm与300mm，主钢筋为14根Φ7.0mm的预应力钢丝，岔枕两端设箍筋，套管外围设螺旋筋。
其中，木改砼结构升级采用的扣件系统为：钢轨扣压采用分开式Ⅰ型弹条扣件，T型螺栓扣压；钢轨非工作边安装11号轨距块，工作边安装13号轨距块，并配7-17备用轨距块用于现场调节以实现轨距调节范围-12—+8mm；采用分开式双层弹性结构，轨下设置5mm厚橡胶垫层，板下设10mm厚橡胶垫层。
具体地，板下采用橡胶垫，转辙器部分采用耐油胶垫，辙叉部分采用耐压胶垫，轨下采用热塑性聚酯弹性体TPEE。
其中，木改砼结构升级采用的垫板系统为：道岔导曲线部分设置通长联接垫板；尖轨跟端至胶接轨接头的部分增加支距扣板和弹条。
其中，木改砼结构升级采用的尖轨为：基本轨采用50kg/m钢轨制造，长度7900mm；直侧向尖轨均采用50AT1钢轨制造，直向尖轨长5480mm、侧向尖轨长5038mm，两尖轨尖端处于同一起点；基本轨与直尖轨采用曲线密贴，在尖轨轨头刨切起点后的基本轨和侧向尖轨上设置顶铁，尖轨跟端采用双间隔铁式活接头结构，设置辙跟内外轨撑，通过双头螺柱加钢套实现两根尖轨的扳动，并在尖轨跟端后再设置两块间隔铁。
其中，木改砼结构升级采用的牵引点为：每对尖轨设置一个牵引点，道岔共设两根拉杆，尖轨尖端处动程180mm，最小轮缘槽86mm；在两根拉杆交叠位置采用开槽接头铁和加长接头铁以实现两根拉杆的相互错动。
本发明实施例提供一种7号对称三开道岔木改砼结构升级方法，在原有的木枕结构，升级为混凝土枕；其他结构同时进行了升级；设计要求为：道岔全长、全长、后长及主要平面尺寸与既有道岔一致，保持道岔的互换性和应用的广泛性；道岔容许通过速度：30km/h；进行防脱轨设计。采用了五种防脱设计以避免脱轨。
附图说明
图1是7号对称三开道岔的平面布置图；
图2是绝缘的位置图；
图3是岔枕断面示意图；
图4是扣件系统的结构示意图；
图5是防脱护轨、间隔铁和道岔组合的结构示意图；
图6是基本轨与尖轨组合的结构示意图；
图7是支距扣板、绝缘扣板和间隔铁的位置分布图；
图8是间隔铁的使用状态图；
图9是牵引点的结构示意图；
图10是5断面降低示意图；
图11是15断面降低示意图；
图12是40断面降低示意图；
图13是防脱轨装置的结构示意图；
图14是辙叉的设置图；
图15护轨的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种7号对称三开道岔木改砼结构升级方法，在混凝土枕6号对称道岔代替木枕道岔号后，驼峰下6号道岔脱轨事件增多。经调研，脱轨事故基本结论如下：
(1)脱轨的道岔均位于驼峰下咽喉处，解体车辆通过该处速度为20km/h，虽然未超过道岔允许速度，但在站场所有道岔中，该位置车辆通过速度最高。
(2)脱轨的车辆均为空车，解体溜放的车辆往往空重车混编，初始脱轨的车辆均为空车，带动其他车辆脱轨。
(3)道岔均采用混凝土岔枕，转辙器基本轨两侧设置轨撑，道岔横向刚度大。道岔在采用木枕时脱轨概率相对较小。
(4)列车爬轨地点和掉道地点一致。虽然道岔的平纵断面不同，缓行器设置位置不同，养护维修状态不同，护轨设置不同，但列车在道岔中爬轨地点均位于尖轨尖端，掉道地点均位于尖轨跟端后。说明脱轨发生有规律可循，是和道岔本身结构具有相关性的。针对以上特点，本实施例采用如下防脱手段中的一种或多种：
(1)根据既往脱轨事故调研结论，增加尖轨降低值，会提升脱轨风险；并考虑侧向通过三开道岔时，直侧向尖轨共同受力，实际断面宽度接近单根尖轨的二倍，故本道岔适度减少了尖轨降低。参见图10-12，调整尖轨降低值：尖轨尖端降低23mm；5断面降低12mm；15断面降低3mm，40断面降低0mm；直向尖轨工作边侧竖直，侧向尖轨工作边侧采用1：5斜度。
(2)为加强轨道弹性，取消基本轨外侧的轨撑，在转辙器区段采用长度320mm的弹性夹扣压基本轨内侧，弹性夹设计弹程为7mm，扣压力不小于11kN；为满足弹性夹的安装型腔空间，将尖轨抬高6mm，在基尖轨轨底之间形成30mm的高差；在序号17-19岔枕上，通过垫板逐步降低与尖轨相连的导轨的高度，每个枕间距降1.5mm，至序号20岔枕上钢轨高差降为0。
(3)道岔设防脱轨装置：参见图13，防脱轨装置全长3100mm，起点在尖轨尖端前1596mm处（伸出基本轨前端181mm），开口段的长度为150mm，前端缓冲段的长度为1150mm，后端缓冲段的长度为700mm。平直段轮缘槽53mm，分为两段：第一段自尖轨尖端前296mm处平行于基本轨，延伸至尖轨5mm断面处；第二段自尖轨5mm断面处，至尖轨15mm断面处，平行于闭合上的曲尖轨。防脱轨装置作用边上表面高于基本轨顶面22mm；非作用边降低，用于安装螺栓、绝缘件等连接零件，其高度不高于防脱轨装置工作边上表面。防脱轨装置工作边下表面从尖轨尖端前100mm开始抬高，从尖轨5mm断面之后，防脱轨装置下表面跟随尖轨降低值变化，与尖轨顶面保持7mm间隙。
(4)参见图14，三开道岔包含中间辙叉、左侧后端辙叉和右侧后端辙叉，共三棵不同的辙叉，主要是因为曲线伸入到后端辙叉范围内，后端两辙叉不能通用。综合考虑采用标准接头夹板连接时的安装和加工空间及岔枕布置，中间辙叉趾跟端长度1400+2190mm，后端辙叉趾跟端长度1550+2652mm；车辆直向通过后端两辙叉时，无法单独设置护轨，故直向轮缘槽平直段向理论尖端之前延伸150mm以防护对侧辙叉的尖端。
(5)参见图15，护轨采用43kg/m钢轨制造，护轨顶面高出基本轨顶面12mm；护轨平直段轮缘槽57mm，开口段槽宽85mm或100mm。护轨磨耗加装调整片后仍能满足车辆顺利通过。
优选地，为了保证防脱效果，以上五种手段均采用。经验证，五种手段均采用时，在两年（2020年8月开始实施）内，均未脱轨情况发生。
其中，参见图1，木改砼结构升级未调整的参数包括：道岔全长24150mm，道岔前长a＝11465mm，道岔后长b＝12685mm，与原木枕道岔保持一致。平面线型采用相割圆曲线线型，割距15.78mm；尖轨尖端为半切线型；圆曲线半径为180m。具有八组绝缘，位置不变；具体地，参见图2，道岔前端、道岔后端两侧股、基本轨跟端，共设置八组绝缘，其中4处胶接绝缘和4处普通绝缘。直曲尖轨跟端后设置四组绝缘，绝缘位于尖轨跟端后1440mm处，由于使用了1440mm的短钢轨，为增加绝缘位置钢轨的整体强度采用了50m/kg钢轨厂制胶接绝缘。此处绝缘位置两侧枕间距也受到限制，最小枕间距达到445mm。 侧向尖轨尖端冲击角为1.35°，中间辙叉护轨冲击角1.33°，后端辙叉护轨冲击角1.55°。以通过速度30km/h计算：侧向尖轨尖端冲击角为1.35°，动能损失为0.50；中间辙叉护轨冲击角1.33°，动能损失为0.48；后端辙叉护轨冲击角1.55°，动能损失为0.66；均小于0.8的舒适度要求，满足侧向通过速度30公里的使用需求。
其中，木改砼结构升级包括：道岔区不设置轨底坡或轨顶坡，道岔前后设置顺坡垫板铁垫板下采用预应力混凝土长岔枕；道岔区枕间距按550-600mm布置，牵引点处枕间距650mm，转辙器后端绝缘接头处极限枕间距为445mm；岔枕垂直于道岔中心线，其中35-49号为组合长岔枕。
其中，参见图3，岔枕内预埋尼龙套管，通过岔枕螺栓与垫板连接一体，整体性和稳定性较木枕得到大幅增强。岔枕断面尺寸为等腰梯形，高220mm，上下宽分别为260mm与300mm，主钢筋为14根Φ7.0mm的预应力钢丝，岔枕两端设箍筋，套管外围设螺旋筋。牵引点两侧岔枕上预埋固定间距的电务螺母，用于安装转辙机支撑架；预埋螺母对称布置，转辙机可以视情况安装于道岔左侧或右侧。
其中，木改砼结构升级采用的扣件系统为：参见图4，钢轨扣压采用分开式Ⅰ型弹条扣件，T型螺栓扣压；钢轨非工作边安装11号轨距块，工作边安装13号轨距块，并配7-17备用轨距块用于现场调节以实现轨距调节范围-12—+8mm；采用分开式双层弹性结构，轨下设置5mm厚橡胶垫层，板下设10mm厚橡胶垫层，提供主要弹性，与轨下垫层刚度串联，调节扣件系统的竖向刚度。分开式弹性结构具有设置方便灵活、价格适当、易于更换等优点。
具体地，板下采用橡胶垫，转辙器部分采用耐油胶垫，辙叉部分采用耐压胶垫，轨下采用热塑性聚酯弹性体TPEE。
其中，木改砼结构升级采用的垫板系统为：道岔导曲线部分设置通长联接垫板，增加道岔整体稳定性，控制道岔支距、轨距及防止垫板横移导致岔枕螺栓折断。尖轨跟端至胶接轨接头的部分增加支距扣板和弹条，，增加道岔钢轨扣压稳定性。
其中，参见图5，为增加道岔螺栓使用维护的安全性，给防脱护轨立螺栓、辙跟大垫板立螺栓、间隔铁水平螺栓、护轨水平螺栓、顶铁水平螺栓等设置开口销防脱结构。
其中，参见图6，木改砼结构升级采用的尖轨为：基本轨采用50kg/m钢轨制造，长度7900mm。直侧向尖轨均采用50AT1钢轨制造，直向尖轨长5480mm（实际长度5035，轨腰向前伸出445mm用于连接拉杆）、侧向尖轨长5038mm，两尖轨尖端处于同一起点。基本轨与直尖轨采用曲线密贴，消除构造加宽。参见图7和图8，在尖轨轨头刨切起点后的基本轨和侧向尖轨上设置顶铁，用以保持尖轨支距，使基本轨与尖轨共同承受水平作用力。尖轨跟端采用双间隔铁式活接头结构，设置辙跟内外轨撑，通过双头螺柱加钢套实现两根尖轨的扳动，并在尖轨跟端后再设置两块间隔铁增强整体结构稳定性。优选地，间隔铁全部采用机加工后焊接成型，以提升装配精度。
其中，参见图9，木改砼结构升级采用的牵引点为：每对尖轨设置一个牵引点，道岔共设两根拉杆，尖轨尖端处动程180mm，最小轮缘槽86mm；在两根拉杆交叠位置采用开槽接头铁和加长接头铁以实现两根拉杆的相互错动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.7号对称三开道岔木改砼结构升级方法，其特征在于，采用如下防脱手段中的一种或多种：
(1)调整尖轨降低值：尖轨尖端降低23mm；5断面降低12mm；15断面降低3mm，40断面降低0mm；直向尖轨工作边侧竖直，侧向尖轨工作边侧采用1：5斜度；
(2)取消基本轨外侧的轨撑，在转辙器区段采用长度320mm的弹性夹扣压基本轨内侧，弹性夹设计弹程为7mm，扣压力不小于11kN；为满足弹性夹的安装型腔空间，将尖轨抬高6mm，在基尖轨轨底之间形成30mm的高差；在序号17-19岔枕上，通过垫板逐步降低与尖轨相连的导轨的高度，每个枕间距降1.5mm，至序号20岔枕上钢轨高差降为0；
(3)道岔设防脱轨装置：防脱轨装置全长3100mm，起点在尖轨尖端前1596mm处，开口段的长度为150mm，前端缓冲段的长度为1150mm，后端缓冲段的长度为700mm；平直段轮缘槽53mm，分为两段：第一段自尖轨尖端前296mm处平行于基本轨，延伸至尖轨5mm断面处；第二段自尖轨5mm断面处，至尖轨15mm断面处，平行于闭合上的曲尖轨；防脱轨装置作用边上表面高于基本轨顶面22mm；非作用边降低，其高度不高于防脱轨装置工作边上表面；防脱轨装置工作边下表面从尖轨尖端前100mm开始抬高，从尖轨5mm断面之后，防脱轨装置下表面跟随尖轨降低值变化，与尖轨顶面保持7mm间隙；
(4)中间辙叉趾跟端长度1400+2190mm，后端辙叉趾跟端长度1550+2652mm；车辆直向通过后端两辙叉时，无法单独设置护轨，故直向轮缘槽平直段向理论尖端之前延伸150mm以防护对侧辙叉的尖端；
(5)护轨采用43kg/m钢轨制造，护轨顶面高出基本轨顶面12mm；护轨平直段轮缘槽57mm，开口段槽宽85mm或100mm。
2.根据权利要求1所述的升级方法，其特征在于，木改砼结构升级未调整的参数包括：道岔全长24150mm，道岔前长a＝11465mm，道岔后长b＝12685mm，平面线型采用相割圆曲线线型，割距15.78mm；尖轨尖端为半切线型；圆曲线半径为180m；具有八组绝缘，位置不变；侧向尖轨尖端冲击角为1.35°，中间辙叉护轨冲击角1.33°，后端辙叉护轨冲击角1.55°。
3.根据权利要求1所述的升级方法，其特征在于，木改砼结构升级包括：道岔区不设置轨底坡或轨顶坡，道岔前后设置顺坡垫板；铁垫板下采用预应力混凝土长岔枕；道岔区枕间距按550-600mm布置，牵引点处枕间距650mm，转辙器后端绝缘接头处极限枕间距为445mm；岔枕垂直于道岔中心线，其中35-49号为组合长岔枕；
其中，岔枕内预埋尼龙套管，通过岔枕螺栓与垫板连接一体，岔枕断面尺寸为等腰梯形，高220mm，上下宽分别为260mm与300mm，主钢筋为14根Φ7.0mm的预应力钢丝，岔枕两端设箍筋，套管外围设螺旋筋。
4.根据权利要求1所述的升级方法，其特征在于，木改砼结构升级采用的扣件系统为：钢轨扣压采用分开式Ⅰ型弹条扣件，T型螺栓扣压；钢轨非工作边安装11号轨距块，工作边安装13号轨距块，并配7-17备用轨距块用于现场调节以实现轨距调节范围-12—+8mm；采用分开式双层弹性结构，轨下设置5mm厚橡胶垫层，板下设10mm厚橡胶垫层。
5.根据权利要求4所述的升级方法，其特征在于，板下采用橡胶垫，转辙器部分采用耐油胶垫，辙叉部分采用耐压胶垫，轨下采用热塑性聚酯弹性体TPEE。
6.根据权利要求1所述的升级方法，其特征在于，木改砼结构升级采用的垫板系统为：
道岔导曲线部分设置通长联接垫板；尖轨跟端至胶接轨接头的部分增加支距扣板和弹条。
7.根据权利要求1所述的升级方法，其特征在于，木改砼结构升级采用的尖轨为：基本轨采用50kg/m钢轨制造，长度7900mm；直侧向尖轨均采用50AT1钢轨制造，直向尖轨长5480mm、侧向尖轨长5038mm，两尖轨尖端处于同一起点；基本轨与直尖轨采用曲线密贴，在尖轨轨头刨切起点后的基本轨和侧向尖轨上设置顶铁，尖轨跟端采用双间隔铁式活接头结构，设置辙跟内外轨撑，通过双头螺柱加钢套实现两根尖轨的扳动，并在尖轨跟端后再设置两块间隔铁。
8.根据权利要求1所述的升级方法，其特征在于，木改砼结构升级采用的牵引点为：每对尖轨设置一个牵引点，道岔共设两根拉杆，尖轨尖端处动程180mm，最小轮缘槽86mm；在两根拉杆交叠位置采用开槽接头铁和加长接头铁以实现两根拉杆的相互错动。
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