铁路重载道岔与普通道岔的区别

重载铁路是用于运载大宗散货的总重大、轴重大的列车、货车行驶或行车密度和运量特大的铁路。普通(普速铁路货车)单列运输量约为2000~3000吨,而重载火车单列运输量至少在5000吨以上。今天我们围绕重载铁路,讲讲重载铁路道岔与普通道岔有什么区别。

01 重载铁路的定义

1984年在美国华盛顿成立了非官方组织国际重载铁路会议(简称IHHR),并由美国、中国、澳大利亚、加拿大和南非的铁路部门的技术专家组成国际重载铁路顾问委员会。在美国、加拿大、澳大利亚、巴西、南非属于重载运输的强国,也是对重载研究较为深入的国家。重载铁路评价标准也进行了多次修订。1986年标准:满足下面三条中的两条,则可称为重载铁路。
  • (1)单列列车重量至少达到5000t。
  • (2)轴重21t。
  • (3)至少在长度不小于150km的线路上,年运量不低于2000万t。

1994年标准:满足下面三条中的两条,则可称为重载铁路。

  • (1)单列列车重量至少达到5000t。
  • (2)轴重25t。
  • (3)至少在长度不小于150km的线路上,年运量不低于2000万t。

2005年标准:满足下面三条中的两条,则可称为重载铁路。

  • (1)单列列车重量至少达到8000t。
  • (2)轴重27t。
  • (3)至少在长度不小于150km的线路上,年运量不低于4000万t。

大秦重载铁路是我国首条真正意义上的重载铁路,是我国电煤运输的重要通道,1992年底全线通车,2002年运量达到一亿吨设计能力。2007年成功开行2万吨单元列车,完成了3.0亿吨运量,2009年实现了4.0亿吨运量。我国的重载道岔研发初期都是针对大秦铁路展开的。

02重载铁路道岔历史沿革

随着重载运输技术的不断成熟,铁路机车车辆在不断发展,铁路货车轴重逐步增大,电力机车牵引功率逐步增大,大轴重铁路货车和大功率电力机车的使用进一步扩大了列车编组,提升了牵引质量,提高了运行速度,加大了行车密度,更好的释放了运能。

随之而来的是轨道结构承受了更大的动力作用,道岔是轨道结构中的薄弱环节,轮轨动力作用在道岔区更为显著,对道岔结构的破坏作用也更强,因此病害出现频率较高,道岔部件更换也更加频繁。道岔的养护与维修一直是铁路工务人员的工作重心,在有限的天窗作业时间中,绝大部分的工作是处理道岔区的病害诸如道岔曲尖轨侧磨,尖轨基本轨不密贴,辙叉磨耗,护轨侧磨等,由于时间有限,对病害无法进行彻底的整治,再加上日常养护维修工作不及时,因此恶化了轨道结构使用状态,严重时还可能危及行车安全。

道岔及其零部件使用寿命短、更换频率大的问题不但干扰铁路正常的运输秩序,影响运力的发挥,而且影响了铁路运输的经济效益、增加了铁路运营的维护成本。

中国重载铁路道研发是随着大秦线的开通运行逐步展开的,前期未得到足够重视,采用既有92型结构和提速道岔结构,线路运营表现出很大的不适应性。

2004年开始较为系统的研究形成了提速加强型结构SC道岔系列,满足了大秦线路和朔黄线路的需求。

伴随着万吨大轴重列车和高密度的运行条件的实施,重载系列道岔仍然不能满足线路运营需求。为此2010年开始,重载道岔的再研究引起了高度重视,不同角度的研究相继展开,重载道岔的研究取得突破性进展。

大秦铁路的建设,为中国铁路道岔的研发提出了新的课题。1986年专业设计院设计了专线4132《75kg/m钢轨12号单开道岔》,相应配套了交分道岔(专线4135)。主要结构特点:

  • (1)60AT弹性可弯尖轨。
  • (2)轨下设7mm厚橡胶垫板(滑床垫板及辙跟垫板不设),板下设5mm厚塑料垫片。
  • (3)木岔枕。
  • (4)滑床垫板采用弹片销钉结构。
  • (5)B型弹条、轨距挡板式弹性扣件系统。
  • (6)高锰钢整铸固定型辙叉。
  • (7)采用槽型护轨。

1999年铁科院设计了研线9804《75kg/m钢轨12号单开道岔》结构特点:提速道岔结构系统,固定型高钢整铸辙叉。铁科院设计了《75kg/m钢轨12号可动心轨辙叉单开道岔》结构特点:可动心轨辙叉(心轨为P75,翼轨为60AT)。

2003~2006年山桥与北京局、大秦公司、太原局、溯黄公司联合开发了75钢轨系列道岔,道岔系列和品种不断完善,形成重载线路的主型产品。

主要结构特征是提速系列结构,在垫板结构(宽度、厚度、岔枕螺栓布置)、轨撑结构、传力结构、轨下及板下垫层、尖轨降低值等方面进行了适应性改进;增设了迎轮护轨等结构。

目前我国已定型的重载道岔主要型号及设计单位如下表所示

序号 图号 名称 设计单位
1 SC381 75kg/m钢轨12号可动心轨单开道岔 中铁山桥集团
2 SC559 75kg/m钢轨12号固定型辙叉单开道岔 中铁山桥集团
3 SC547 75kg/m钢轨12号复式交分道岔 中铁山桥集团
4 SC488 75 kg/m钢轨18号可动心轨辙叉单开 中铁山桥集团
5 SC550 75 kg/m钢轨9号单开道岔 中铁山桥集团
6 SC555 75 kg/m钢轨9号复式交分道岔 中铁山桥集团
7 SC443-SC446 75kg/m钢轨12号各间距交叉渡线 中铁山桥集团
8 SC548、549 75kg/m钢轨12号道岔组合 中铁山桥集团
9 SC551-SC554 75kg/m钢轨9号各间距交叉渡线 中铁山桥集团
10 SC556、SC557 75kg/m钢轨9号道岔组合 中铁山桥集团

原中国铁路总公司根据既有线发展27吨轴重相关政策,组织铁科院研发了适应27吨轴重的长寿命道岔—60kg/m钢轨和75kg/m钢轨12号、18号固定型辙叉单开道岔。该系列道岔在大秦线、朔黄线、京广线的上道试用表明,使用效果良好,有效地延长了使用寿命。目前完成60kg/m钢轨和75kg/m钢轨系列重载道岔的研发。

原中国铁路总公司结合山西中南部铁路通道工程组织中铁咨询和铁科院等单位联合研发了适用于30吨轴重的60kg/m钢轨和75kg/m钢轨12号、18号重载道岔,已经在山西中南部铁路通道铺设,将通过试用进一步优化完善。

03重载铁路道岔技术突破

重载道岔相比普通道岔的突破性进展:

  • 1、道岔平面布置:由单独关注主曲线半径向关键局部研究,强化综合性能提高的方向转变。
  • 2、鉴于中国重载高密度的特点,由便于维护向着重提高免维护和便于更换性能的方向转变。
  • 3、尖轨线型:取得了直曲复合线型提高薄弱断面耐磨性能的突破。
  • 4、辙叉型式:可动心轨辙叉在重载线路不能充分发挥其效果,综合评价采用固定型辙叉更为适宜。
  • 5、采用加强型岔枕并采用预埋铁座结构体系。
  • 6、弹性垫层采用热塑弹性体,避免传统橡胶垫板易于破损的问题。
  • 7、加厚尖研究取得突破,并取得实际应用。
  • 8、材质研究取得突破,在线淬火钢轨、过共析钢钢轨、合金钢材质、高锰钢组合辙叉等得到应用和验证。

04重载铁路道岔型号及基本参数

重载铁路道岔包含12号、15号和18号3种道岔号数,道岔轨型包括60、75kg/m钢轨2种类型,共计6个图号。

图号 道岔号 辙叉类型 轨型/(km·m-1) 轨下基础 直向允许通过速度/(km·h-1) 侧向允许通过速度/(km·h-1)
重载货物列车 其他货物列车 客车
研线1115 12 固定型 60 有砟 100 120 160 45
研线1116 12 固定型 75 有砟 100 120 120 45
研线1505 12 可动心轨 60 无砟 100 120 160 45
研线1408 15 固定型 75 有砟 100 120 120 70
研线1302 18 固定型 60 有砟 100 120 160 80
研线1303 18 固定型 75 有砟 100 120 120 80

重载铁路道岔用于有砟轨道时采用固定型辙叉,用于无砟轨道时采用可动心轨辙叉,道岔侧线线型均为相离单圆曲线线型。

图号 道岔全长/m 道岔后长/m 导曲线半径/m 相离值/m 半切点处尖轨宽度/mm 辙叉类型
研线1115 16.592 固定型 350 40.8 71.8 固定型直线辙叉
研线1116 16.592 固定型 350 40.8 71.8 固定型直线辙叉
研线1505 16.592 可动心轨 350 40.8 71.8 可动心轨辙叉
研线1408 23.095 固定型 690 15.0 48.5 固定型曲线辙叉
研线1302 28.600 固定型 1000 26.0 51.5 固定型曲线辙叉
研线1303 28.600 固定型 1000 26.0 51.5 固定型曲线辙叉

05重载铁路道岔主要结构特征

增加尖轨厚度,道岔均采用大相离值的单圆曲线线型,同时在基本轨和尖轨密贴段将基本轨工作边一侧刨切,以增加尖轨厚度,延长尖轨使用寿命。12号道岔在尖轨与基本轨密贴范围内,直基本轨工作边水平刨切5mm,曲基本轨由于轨距已加宽5mm不再采用水平刨切。15号和18号道岔在尖轨与基本轨密贴范围内直、曲基本轨工作边均水平刨切5mm。

 

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