三开道岔的地铁应用问题及应对措施论文
摘要：三开道岔在用地紧张、拆迁困难的地铁特殊要求地段应用优势明显，但同时存在尖轨组装精度低、密贴调试困难、短枕块铺设偏差大、个别尖轨最小轮缘槽偏小等问题。解决措施包括:(1)转辙器采用厂内组装办法，以降低调试难度;(2)采用钢桁架长岔枕，以提高转辙器整体铺设精度;(3)工电联调可执行《天津地铁60kg/m钢轨9号对称三开道岔制造、铺设和养护维修技术文件》的相关规定;(4)尖轨最小轮缘槽可以通过调整尖轨动程和间隔铁偏差尺寸、尖轨轨底与滑床台间隙值来实现。结构上建议采用直线密贴线形尖轨，以及缩短尖轨活动段长度来提高转辙器部分的组装精度。
关键词：三开道岔；地铁；结构特征；结构优化
1概述
三开道岔又称复式异侧对称道岔，是复式道岔中较常用的一种形式，相当于两组异侧顺接的单开道岔，但其长度却远比两组单开道岔的长度之和短。因此，常用于铁路轮渡桥头引线、驼峰编组场以及地形狭窄等有特殊需要的地段［1］。三开道岔由一组转辙器、一组中间辙叉、两组后端辙叉、护轨及连接钢轨组成(如图1所示)。随着国内地铁建设的发展，三开道岔逐渐得到了推广和应用。上海是首次把三开道岔应用到地铁领域的城市，天津、哈尔滨地铁工程建设中也采用了三开道岔。地铁一般建设于城市建筑密集、交通拥挤区域，采用三开道岔具有缩短道岔长度，减小车站的开挖规模，缩短车站长度，减少工程投资，降低车站施工难度等优点［2-4］。采用60kg/m钢轨9号三开道岔，可缩短车站长度约60m(如图2所示)，每个工程可节省投资约1500万元［5］，尚不包括减少拆迁、管线改移，城市道路路面破除、恢复及疏解等间接费用。三开道岔在地铁特殊地段的应用优势明显，推动了地铁道岔技术的发展，但工程应用中尚存在一些问题及不足，需要加以改进和优化。以天津地铁6号线三开道岔的应用为例，介绍三开道岔建设及运营中发现的问题及应对措施。
2三开道岔结构特征
天津地铁6号线采用60kg/m钢轨9号对称三开道岔［6］，主要结构特点如下:(1)转辙器由直向尖轨、侧向尖轨、基本轨(各2根)组成，采用直向尖轨在前、侧向尖轨在后的平面形式，其中直向尖轨与另一侧的侧向尖轨由拉杆连接而成;尖轨采用60AT1钢轨制造，跟端为活接头式。(2)辙叉部分包括1组中间辙叉和2组后端辙叉，中间辙叉为双边曲线辙叉，后端辙叉为直线辙叉。(3)采用H形护轨，中间辙叉的护轨工作边为曲线，两后端辙叉的护轨为直线，均采用50kg/m钢轨制造。(4)采用Ⅱ型弹条分开式扣件系统，钢轨及辙叉下设置10mm厚弹性垫板，铁垫板下设置12mm厚弹性垫板;道岔轨下基础采用短枕式整体道床。
3三开道岔在地铁应用中的问题及应对措施
三开道岔结构复杂，转辙器部分加工和组装的精度要求较高，工程应用中，转辙器部分发现的'问题也较多。(1)尖轨和基本轨加工、组装精度较低，不能满足现场联合调试要求。与单开道岔相比，三开道岔除了要求曲基本轨与直向尖轨密贴外，还要求直向尖轨与侧向尖轨密贴［7］，且均为曲线密贴，密贴间隙对钢轨加工、组装精度要求较高。架轨施工时一般只关注轨距、水平、间隔等尺寸要求，密贴间隙要求容易被忽略。铁路线路修理规则［8］规定，尖轨牵引点后的密贴间隙应小于1mm，而现场测量发现，三开道岔尖轨密贴间隙最大值可达3mm。此问题一般采取弯轨或更换尖轨的办法解决，因天窗点短，且需要拆装尖轨，导致整改困难。为解决尖轨和基本轨组装精度低、现场密贴间隙调试困难等问题，借鉴了客专道岔的做法:在厂内把尖轨和基本轨组装好，待密贴、支距、降低值等合格后一起发运至施工现场，不拆解直接架轨浇筑［10］，减少了单根尖轨在运输，装卸和安装过程中硬弯、变形、擦伤等伤损。针对三开道岔结构特点，参照国铁维修规范，《天津地铁60kg/m钢轨9号对称三开道岔制造、铺设和养护维修技术文件》［9］(以下简称技术文件)中规定竣工验收时尖轨牵引点后的密贴间隙应小于2mm，以满足工电联调需要。(2)短枕块不平、歪斜，现场轨距、高低超限且调整困难。三开道岔轨下基础为短枕块，现场发现的问题有:滑床台前后高低不平，尖轨转换不顺畅，同一块滑床板外倾、歪斜;轨距偏差较大;滑床板侧面与基本轨间隙较大.采用钢桁架长岔枕可从根本上解决短枕块不平、歪斜等问题。钢桁架长岔枕预埋塑料套管定位精度为－1.0～+1.5mm，能有效控制转辙器部分的轨距、水平、高低、滑床台歪斜和不平等尺寸偏差，方便现场铺设及调整。在同一根长岔枕上支撑多根钢轨，钢轨之间的空间有限，铁垫板摆放困难，而三开道岔短轨枕为错开布置，避免了铁垫板的干扰。因此，只有转辙器部分有条件采用长岔枕，其余部分仍采用短轨枕。中间及后端辙叉因结构简单、调整方便，采用短枕块不影响现场铺设精度。(3)工电联调联试效率低，专业配合度不高。三开道岔联调联试过程中发现的问题有:各专业间分开调试，缺乏组织协调和专业配合，调试效率低下，轨道专业粗调后交付信号专业安装转辙机，致使角钢孔位固定，无法开展后续道岔的精调工作;对尖轨动程、信号转辙机2mm锁闭及4mm不锁闭测量位置认识模糊，易出现尖轨动程偏差大、信号转辙机4mm不锁闭等问题。针对以上问题，技术文件中明确指出:三开道岔转辙机安装前，轨道和信号施工单位应联合检查转辙器框架尺寸及尖轨密贴情况，确认合格后方可进行转辙机的安装;牵引点处尖轨与基本轨的密贴检查以4mm不锁闭或密贴检查器的检测结果作为判定依据。4mm检查位置:直向尖轨在牵引点拉杆中心，侧向尖轨在密贴检查器连杆中心，尖轨动程在侧向尖轨尖端处测量。(4)最小轮缘槽尺寸偏小。维修规范规定尖轨最小轮缘槽大于等于63mm，现场发现个别最小轮缘槽在60mm以下。最小轮缘槽一般位于尖轨刨切起点附近，该值偏小时车轮会与尖轨接触，造成尖轨磨耗与变形。三开道岔尖轨活动段较长，尖轨中部无约束、弹性变形大，致使尖轨位移不足，是轮缘槽偏小的原因之一。尖轨动程及其跟端支距、间隔铁尺寸偏小、铺设精度低等也会引起轮缘槽偏小。解决最小轮缘槽偏小的措施有:加大尖轨的开口值和跟端支距，最小轮缘槽会随之增大;调整尖轨轨底与滑床台间隙值，确保尖轨转换顺畅，无掉板、无卡阻现象，从而减小尖轨弹性变形。另外，也可增大最小轮缘槽宽度。
4三开道岔结构优化建议
总结上海、天津等地三开道岔使用经验，给出三开道岔结构设方面的优化建议，以方便三开道岔制造、铺设和养护维修。(1)尖轨采用直线密贴线形［11］三开道岔结构设计中侧向尖轨与直向尖轨、直向尖轨与曲基本轨采用曲线密贴线形，如图6(a)所示。尖轨密贴由直线密贴段和曲线密贴段组成，对尖轨加工和组装精度要求较高，不利于铺设、调试和养护维修，建议尖轨采用直线密贴线形，如图6(b)。尖轨密贴为一直线段，加工和组装简单，方便现场调试和养护维修，缺点是尖轨冲击角［12］较大。三开道岔只适用于存车线，使用频率较低且通过速度要求不高，轮轨冲击力增大对尖轨磨耗及使用寿命影响不大。(2)缩短尖轨活动段长度尖轨活动段越长、弹性变形越大，其不足位移量也会随之增大，容易导致尖轨最小轮缘槽减小、轨距偏差较大等问题，三开道岔直向尖轨，侧向尖轨活动段长度分别为7254mm、6607mm，比单开道岔活接头尖轨分别长413mm、1060mm。三开道岔尖轨前端强度削弱较大，更不利于最小轮缘槽、轨距等尺寸的保持。建议缩短尖轨活动段长度，以减少弹性变形和位移不足。可以通过前移尖轨跟端接头位置、增大尖轨半切断面的方式来缩短尖轨活动段长度。
5结束语
(1)三开道岔转辙器部分组装和铺设精度要求较高，建议采用厂内组装，以提高现场铺设精度，降低调试难度。(2)建议转辙器部分轨下基础采用钢桁架长岔枕，以提高转辙器整体铺设精度。(3)尖轨最小轮缘槽可以通过调整尖轨动程和间隔铁偏差、尖轨轨底与滑床台间隙值来实现。(4)尖轨采用直线密贴线形，以方便尖轨制造、组装、调试和养护维修;建议缩短尖轨活动段长度，以减少尖轨位移不足对最小轮缘槽和轨距的影响。
参考文献
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