城市轨道整体道床道岔框架偏差问题分析与整治

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2021年2月20日00:00:47
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1  存在问题及分析

某地铁三号线正线整体道床 P60-9 号道岔,转辙部分采用 6.45 m 60AT 直线型尖轨。经检查道岔几何尺寸及设备状态,道岔转辙中部框架现场结构尺寸(尖轨轨头刨切处起点两基本轨工作边之间的控制尺寸)与设计值存在偏差。进一步核查发现 9 号道岔由于变更设计框架为 1511mm(图 1),而施工方按照变更前图纸 1516mm 框架进行施工,从而导致道岔转辙中部框架尺寸偏大。

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图1 道岔转辙中部框架尺寸示意图

道岔转辙中部框架尺寸W = S + b +δ+ △

——道岔尖轨刨切处轨距;1440mm

b ——尖轨轨头宽度;71mm

δ——轨距容许误差 = +3、-2mm

△——尖轨和基本轨的离缝容许值 = 0、+1mm

为同时满足尖轨与基本轨密贴要求(小于 1mm)和框架中部处轨距标准(1440mm,+3mm、-2mm),道岔转辙中部框架尺寸 W 理论上限值为 1515mm(1440+3+71+1=1515mm),理论下限值为 1509mm(1440-2+71+0=1509mm)。故中部框架尺寸的理论标准 W 为 1509~1515mm。现场道岔转辙中部框架实际值W 实为 1515~1519mm,普遍都大于理论标准值,从而导致以下问题:

1.1 当尖轨与基本轨密贴(图 2),即△<1mm时,尖轨中部轨距 S = W - b – △ 为 1444~1448mm,超过经常保养标准。如果中部轨距突然增大,列车经过转辙部位时,会导致行车不平稳,轻则降低乘车的舒适度,重则影响行车安全性。

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图2 道岔转辙中部框架尺寸偏差保证尖轨密贴示意图

1.2 当轨距符合要求(图3),即S为1438~1443mm时,尖轨非工作边与基本轨工作边之间存在缝隙.△=W-S–b>1mm。尖轨与基本轨不密帖时,影响行车安全。

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图3 道岔转辙中部框架尺寸偏差保证轨距示意图

由于该类道岔整体道床短轨枕道岔,道岔框架尺寸已在施工阶段完成固定,无法通过调整轨距块、滑床板、地脚螺栓等调整道岔框架至设计值,造成中部轨距与尖轨密贴无法同时满足要求。

随着列车通过总重的增加,道岔尖轨和基本轨产生侧磨,尖轨轨头宽度逐渐变窄。道岔曲基本轨曲折矢度不良,将进一步影响列车通过时的运行状态,列车蛇形运动加剧,尖轨、基本轨磨耗率加快,甚至出现尖轨作用边剥落掉块现象,道岔转辙部分设备进入恶性循环状态。

道岔转辙中部框架实际值(1514~1519mm)与理论值(1509~1515mm)存在5mm左右偏差,必须将道岔转辙中部框架尺寸根据每组道岔的偏差值减少5mm左右,调整至理论值范围,使设备达到正常运行状态。

2 整治方案

由于三号线整体道床道岔滑床板(图4)的底板与其台板相焊接,铺设安装时钢轨内侧轨底边缘与滑床板承轨台槽边靠帖,没有调整余量。在原有的滑床板眼孔调整时最大理论值只有2mm,如果改动量较大时(将大轨距调小),只能依靠移动滑床板位置才能实现,按原设计的滑床板,遇到尖轨中部框架过大是没有调整余量,导致设备状态存在一定的缺陷,无法达到理想的状态。

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图4 道岔用弹片销钉滑床板

通过设计一种加长滑床板(图 5),扩长滑床板螺栓孔眼,改变滑床板两螺栓孔的中心距,在轨枕螺纹胶套位置固定情况下,实现滑床板的横向移动,同时加装月牙型垫片起到固定基本轨的作用。

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图5 加长滑床板示意图

根据现场需求设计3种规格的月牙型垫片,材料采用65Mn;屈服强度:800MPa,抗拉强度:1000MPa;经热处理加工,硬度HRC42-47,表面做防锈处理。(图6),厚度为1mm、2mm、5mm,通过搭配组合,可以形成±8mm以下各种轨距调整量。

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图6 月牙型垫片

加装月牙型垫片(图 7)整改道岔框架,道岔滑床板无其他额外零配件,横向受力良好,可以根据实际需要进行轨距调整,方便后续的维修检查,经济实用。

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图7 月牙型垫片加装示意图

3 施工工艺

3.1 在集中整治前期,对全线9号道岔转辙部位框架进行全面测量,对每组道岔需要调整的框架尺寸以及更换滑床板数量进行全面统计,并制定相关的施工方案和施工作业流程。

3.2 更换滑床板,根据调查情况加装月牙型垫片调整定道岔框架尺寸,安装螺杆,固定转辙部位框架;

3.3 安装尖轨并检查尖轨密帖及反弹情况;安装连接杆及信号动作杆和表示杆;调整尖轨与基本密帖,调整滑床板空吊,使之与尖轨轨底之间的密帖。

4 结语

通过对三号线3组道岔的整改实践1年时间后比较,整改后取得了预期效果:

1.1 道岔中部框架尺寸调整至理论值范围内,尖轨刨切面与基本轨工作边之间无缝隙,密贴状态良好,均满足列车运行安全的条件。转辙部分轨向良好,轨面光带正常,尖轨磨耗情况得到减缓。

1.2 月牙型垫片对地脚螺栓固定作用良好,使用后不影响滑床板的使用功能。

1.3 道岔整体框架尺寸得到调整,几何尺寸变化减小,减少了维修用工,维修周期也延长。

相比道岔转辙中部框架尺寸偏差的其他解决方案,在既有线上采用新型可调整滑床板,节省了的人力、物力,具有一定的经济性。该方案可以很好的运用到其他型号道岔转辙中部框架偏差问题的解决上,具有一定的实用性、通用性,并且地铁线路具有广泛的应用前景。

5 建议

短枕式整体道床道岔施工的施工质量直接影响到整个轨道工程质量控制。短轨枕类型繁多间距不同,浇筑道岔混凝土前必须将道岔组装正确,道岔的框架尺寸、方向、水平、各部轨距及间隔尺寸等达到设计标准后,方可保证施工质量,对城市轨道交通安全运营、减少维修工作量,延长大中修周期起着重要作用。

文章来源:

出处:《城市建设理论研究》 -2012年5期

作者:《城市轨道整体道床道岔框架偏差问题分析与整治》(颜俊雄 广州市地下铁道总公司 )

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