林军科
(中铁宝桥(南京)有限公司，江苏 南京 210046)
1 概述
郑西高铁60 kg/m钢轨18号无砟单开道岔采用了法国高速道岔技术设计。由中铁宝桥集团有限公司以技术许可的方式引进法国富顺通—科吉富公司的高速道岔技术设计制造。道岔直向通过速度设计值为350 km/h、侧向80 km/h(试验检算速度按照直向容许通过速度+10%、侧向容许速度+10 km/h进行，以保证道岔运营速度的绝对安全)。法国富顺通—科吉富公司的无砟高速道岔，是在有砟高速道岔成熟的理论、结构体系下，将有砟道岔技术应用到无砟道岔上。其无砟道岔的典型结构形式有用于法国TGV东线的套靴结构(如图1所示，模拟有砟道岔道床刚度)和欧洲隧道无砟道岔的整体道床结构(如图2所示，采用300W扣件系统、雷达2000无砟岔枕技术)。
图1 法国TGV东线套靴结构无砟道岔
图2 欧洲隧道整体道床无砟道岔
郑西高铁60 kg/m钢轨18号无砟单开道岔在设计中按照我国客运专线道岔招标技术条件进行了修正和优化改进(如:为了保证电务设备转换的安全、可靠，将一机多点转换方式改进为多机多点)。结构设计上采用了整铸高锰钢翼轨、整铸垫板、德国Vossloh的300W扣件系统以及雷达2000岔枕等新技术，与我国自主研发的客运专线时速350 km，60 kg/m钢轨18号无砟单开道岔在结构上有较大差别，该道岔的成功研制、运营，对我国高速道岔产品的设计具有很好的借鉴和参考作用。
2 道岔平面线型设计
郑西高铁60 kg/m钢轨18号无砟单开道岔主要尺寸见表1。道岔采用1 100 m相离圆曲线平面线型，使尖轨与基本轨结构简化、便于制造。同时有效增强了尖轨尖端处的强度，减小侧磨。运营实践证明这种结构设计非常合理。道岔平面主要尺寸见图3。
表1 道岔主要平面尺寸
3 一般结构设计
道岔结构设计最大的特点是安全、可靠、整体刚度均匀化，通过动力学仿真分析及现场实车试验表明，道岔结构满足舒适度和运营要求。
图3 郑西高铁60 kg/m钢轨18号无砟单开道岔平面主要尺寸示意图（单位：mm）
3.1 轨底、顶坡度
设1∶40轨底坡或轨顶坡。
3.2 钢轨件
基本轨、导轨采用60 kg/m钢轨制造，尖轨，长、短心轨及叉跟尖轨采用60D40钢轨制造，便于滑床板弹性扣压结构设计，横向刚度小，利于减小扳动阻力。翼轨中间部位采用高锰钢整铸结构，提高了整体强度与稳定性;前端焊接60 kg/m钢轨，后端焊接轧制特种断面钢轨。
3.3 垫板件
垫板分铸造垫板和焊接垫板，铸造垫板采用QT400-18-LT，其强度高、耐低温冲击。
3.4 扣件系统
采用德国Vossloh公司的300W扣件系统(见图4)，主要由弹条、轨距块、轨下垫层、铁垫板、弹性垫层、调高垫板、支撑板和轨距调整片组成。道岔整体刚度均匀化主要由弹性垫层实现。同时通过调高垫板来调整水平高程、轨距调整片调整轨距及横向框架尺寸。
为了改善岔枕V形槽的受力状况，在其与支撑板之间设置了V形尼龙垫片(见图5)。
3.5 轨下基础
轨下基础为无砟道床，岔枕采用按德国标准设计的雷达2000岔枕，岔枕类型为GWS05-300W，该岔枕与300W扣件系统配套使用。
4 转辙器主要结构设计
4.1 转辙器跟端结构
转辙器跟端不设限位器或间隔铁等传力结构。在20世纪90年代前，富顺通—科吉富公司在法国高速道岔设计中也是通过设置传力机构(限位器或间隔铁)来实现无缝线路温度力的传递。但是在运营过程中，传力机构由于受较大的温度力容易导致道岔线型发生变化，影响线路运行速度和列车过岔的平顺性。经过分析、试验，富顺通—科吉富公司提出了在道岔与区间线路焊联整合时，通过控制锁定轨温与焊接顺序，消除了进入道岔区间的温度力;同时在道岔结构设计上通过防爬轨撑、跟端锚固结构设计均匀分担了区间无缝线路的温度力，确保了道岔几何形位的稳定。
图4 300W扣件系统
图5 V形尼龙垫片
4.2 尖轨防跳
在尖轨尖端设置防跳铁、基本轨轨腰设置防跳顶铁，防止尖轨在密贴状态下的竖向跳动。
4.3 滑床板弹性扣压
基本轨内侧采用“几”字形弹性夹扣压(见图6)。
4.4 滑床台减摩
为了减少尖轨的扳动力，通过间隔设置滚轮滑床板(如图7所示，在开口值较大的部位采用双滚轮)和在滑床台板面进行减摩涂层处理两种方式减小摩擦阻力。
图6 滑床板弹性扣压
图7 滚轮滑床板
4.5 弹条
道岔扣件主要为SKL15和SKL12弹性扣件(见图8)，结构简单、可靠。特别在跟端、趾端等结构狭小的部位，采用了SKL24扣件和USK2弹条，使道岔区整体实现了弹性扣压，保障了运营的舒适度要求。
5 可动心轨辙叉主要结构设计
5.1 高锰钢整铸翼轨
可动心轨辙叉翼轨采用了前端60 kg/m钢轨、中间部位高锰钢整铸翼轨(如图9所示)和后端轧制特种断面翼轨焊接组成的结构设计，焊接技术通过CMA机构实验室的认证。高锰钢整铸式翼轨结构整体强度高、结构可靠，尤其是列车过岔时稳定性高，轮轨踏面过渡平顺。
图8 弹条
图9 高锰钢整铸翼轨
5.2 心轨
长、短心轨采用60D40制造，短心轨后端为滑动端。翼轨与长心轨之间、长心轨与短心轨之间均采用水平藏尖方式(见图10)，减少轨线的竖向和横向的不平顺。长短心轨采用哈克螺栓联结，保证了结构的整体稳定性。
图10 长、短心轨连接及心轨水平藏尖结构
5.3 跟端结构
辙叉跟端锚固结构由间隔铁、空心弹性销及螺栓连接副等组成(见图11)。弹性销与钢轨和间隔铁孔为“过盈”配合，使心轨、岔跟尖轨与翼轨之间相对位置固定，保证道岔线型稳定。经过富顺通—科吉富公司多年在法铁和欧洲其他线路的运营实践表明:该结构能够很好抵御区间无缝线路温度力的要求。
图11 可动心辙叉跟端锚固结构
5.4 心轨防跳
心轨尖端设置防跳限位装置(见图12)，防止了心轨的竖向跳动，杜绝了心轨在运营使用过程的损伤。
图12 心轨端部防跳限位装置
6 转换系统
郑西高铁60 kg/m钢轨18号无砟单开道岔采用多机多点牵引转换系统，在尖轨、心轨密贴部位均设置表示杆。
6.1 牵引点布置
转辙器设4个牵引点，牵引点动程依次为120 mm，107 mm，83 mm，41 mm;辙叉设2个牵引点，牵引点动程依次为115 mm，54 mm。
6.2 锁闭检查器
道岔在尖轨、心轨尖端分别采用富顺通—科吉富公司的VCC锁闭检查器、VPM锁闭检查器，锁闭检查器实时向监控系统提供道岔锁闭状况，保障线路运行安全、可靠;同时锁闭结构还能适应尖轨、心轨的纵向自由伸缩，有效避免了电务转换系统的卡阻现象。
6.3 Paulve密贴检查器
在转辙器与辙叉各牵引点间设置密贴检查器，通过凸轮摇杆机构将轨件的移动转化为凸轮转动，实时监控尖轨、心轨在转换过程中密贴状态，有效保证行车安全。
7 结语
郑西高铁60 kg/m钢轨18号无砟单开道岔共计74组，经过近三年的运营实践表明:道岔整体性能稳定，结构设计安全可靠，满足了我国客运专线道岔运营要求，取得了良好的社会经济效益，道岔设计中采用的多项新技术为我国自主研发高速道岔提供了有益借鉴。
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