（交通运输规划与管理专业论文）合宁铁路铺岔工程及其维修养护技术研究.pdf

摘 要 摘要 合宁铁路是我国第一条真正意义上最高时速达到2 5 0 k m h 以上的有砟轨道 客运专线。引进法国的2 5 0 k m h 有砟轨道混凝土枕高速道岔的铺设直接影响线路 能否按设计要求投入运营的关键。本论文采用理论结合实际技术路线，以合宁铁 路高速道岔铺设项目为核心，展开了相关问题研究。 我国客运专线属于新线建设项目，具有较长的连续“施工天窗”和较开阔的 施工场地。在多种高速道岔铺设方法对比的基础上，提出了适于合宁客运专线的 原位组拼铺设方法，并且完整地设计了高速道岔原位组拼铺设施工的工艺流程及 其各阶段的工作要求。 客运专线高速道岔分散于沿线各车站，而且还需要与线路铺设、电务设备安 装工程相协调。论文较深入地对合宁铁路高速道岔铺设项目的管理和工期控制方 法进行了研究，分析了基于网络计划技术的工序关键路径，为施工组织提供了参 考依据，推动了合宁铁路施工的工期、安全、质量目标的实现。 为了保障合宁铁路行车安全，论文还研究了线路运营期间高速道岔各部分形 态控制标准以及维修养护的静态和动态的检查内容与标准。为我国客运专线道岔 安全使用提出了有益建议。 此外，论文还对保障高速道岔顺利铺设中的若干技术问题( 如：长大钢轨组 件运输、道岔平面和线形定位、道岔与无缝线路焊接等) 进行了分析，提出了解 决方案。 关键词：合宁铁路，客运专线，道岔，维护 a b s t r a c t a b s t r a c t h e - n i n gi st h ef i r s tr a i l w a yo fo v e r2 5 0k m hi nz h a t r a c kp a s s e n g e rd e d i c a t e d l i n ei nc h i n a i nt h i sp r o j e c t ，t h ef r a n c e s2 5 0k r n hs w i t c h e sa r ei m p o r t e d t h i s l a y o u tw o r ko ft h es w i t c h e sa f f e c t sm a r k e d l yt o t h et i m el i m i to ft h ep r o j e c t b yt h e t e c h n o l o g i c a lc o n s i d e r a t i o no fa p p l i e dt h e o r y t or e a l i t yw i t hp r a c t i c a lt e c h n i c a l ，s o m e r e l e v a n tp r o b l e m sa r es t u d i e da r o u n dt h et h ec o r eo fs w i t c h e s l a y o u ti nt h eh e - n i n g l l i 曲一s p e e dr a i l s e t t i n gp r o j e c t m o s t 呵c h i n e s ep a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n ep r o j e c t sa r eb e l o n g t ot h en e wl i n e c o n s t r u c t i o no n e s o n ef e a t u r eo ft h ep r o j e c ti st h a tt h e r ei sal o n gr o w ”c o n s t r u c t i o n o fs k y l i g h t s ”a n dl a r g eo p e nc o n s t r u c ts i t e b yc o m p a r i s i o n o fs e v e r a lm e t h o d so f l a y i n gh i g h s p e e ds w i t c h e s ，as u i t a b l em e t h o d i sp r o p o s e d ，w h i c hi sn a m e dh i g h 。s p e e d s w i t c hc o m b i n a t i o ni ni t sw o r ks i t e a n dat e c h n i c a lw o r kp r o c e d u r ea n d r e l a t e dw o r k q u f l i t yr e q u i r e m e n t sa r ed e s i g n e df o r t h es w i t c h e s s e t t i n g s w i t c h e sa r es c a t t e r e d i n d i f f e r e n ts t a t i o n s a l o n g ah i 曲一s p e e d p a s s e n g e r d e d i c a t e dl i n e t h es w i t c h e s s e t t i n gw o r km u s tb ec o o r d i n a t e d 埘t ht h eo t h e rs e t t i n g w o r k so ft h el i n e ，i n s t a l l a t i o no fe l e c t r i c a le q u i p m e n ta n ds oo n t h ep a p e rl e a d sa d e e pr e s e a r c ho nc o n t r o lm e t h o d so f t h es i w t c h e s s e t t i n gw o r ka n di t sw o r k t i m el i m i t a np r o f i t a b l ew o r kt h a tt h ec r i t i cp a t ho ft h es w i t c h e s s e t t i n gw o r ki sa n a l y z e db a s e d o nn e t w o r kp l a n n i n gp r o c e s si sm a d e da n dt h er e s u l ti sr e f e r e db yt h em a n a g e m e n t s e c t i o nt o p r o m o t et h e r e a l i z a t i o no fo b j e c t i v e si nc o n t r o lo fw o r k t i m el i m i t ， c o n s t r u c t i n gs a f e t ya n dq u a l i t y i no r d e rt oe n s u r et h es a f e t yo ft r a i nr u n n i n gi nh e - n i n gp a s s e n g e rd e d i c a t e d r a i l w a y ，t h eh i 曲s p e e ds w i t c hs h a p ec o n t r o l s t a n d a r d sa n ds t a t i c & d y n a m i c e x a m i n a f i o na n dm a i n t e n a n c ec o n t e n ta r ea l s os t u d i e dh e r e s o m eu s e f u ls u g g e s t i o n s a l ep u to u ti nt h es a f e t yu s a g eo fh i g h - s p e e ds w i t c hi nah i g h - s p e e dp a s s e n g e r d e d i c a t e dl i n e i na d d i t i o n ，s o m et e c h n i c a li s u u s e sa r ed i s c u s s e dh e r e ，s u c ha st h ep r o t e c t i o no f h i g h s p e e ds w i t c hs m o o t h l yi nt h el a y i n g ( s u c ha s ：r a i lc o m p o n e n t sw i t hl o n ga n d l a r g es h a p et r a n s p o r t ，s w i t c hp l a n ea n dl i n e a rp o s i t i o n i n g ，a n dt h e s w i t c hc w r w e l d i n g ，e t c ) k e yw o r d s ：h e - n i n gr a i l w a y ，p a s s e n g e rl i n e ，s w i t c h ，m a i n t e n a n c e 4 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 肉彩壶 o ) j 川年6 月岔e t 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果，撰写成硕士学位论文“合宁铁路铺岔工程及其维修养护 技术研究”。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含 任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表或未公开发表的 成果。 本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： i l p 萄乡占未 一年8 月8 日 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 铁路道岔及其发展 道岔是机车车辆从一股轨道转入或越过另一股道的线路设备，是铁路轨道的 重要组成部分。道岔是线路上的薄弱环节，是影响线路列车行车速度和安全的关 键之一。 西方发达国家在过去数十年发展高速铁路进程中，有力地促进了道岔技术的 发展，如而高速道岔的成功运用也为高速铁路列车速度记录的不断刷新创造了条 件，如法国的2 0 号、3 3 号、4 6 号、6 4 号，德国的1 8 5 号、2 6 5 号、4 2 号，日 本的1 6 号、1 8 号等，从而将道岔容许速度直向提高到2 0 0 3 0 0 k m h 、侧向过岔 速度提高到1 2 0 - 2 2 0 k m h 的水平。当前世界高速铁路的最高试验速度是法国 v 1 5 0 超高速列车于2 0 0 7 年4 月创造的时速5 7 4 8 公里。 我国铁路道岔经历了漫长的发展过程。为了提高列车的过岔速度，早在上世 纪7 0 年代，我国就自行研制了5 0 k g m 钢轨1 2 号可动心轨辙叉，并试用于上海 局的沪宁线上。由于我国高速铁路发展滞后，我国高速道岔研究与推广应也相对 滞后。直到1 9 9 9 年开始建设时速2 0 0 k m 的秦沈客运专线时，才设计并运用了大 号码的道岔。2 0 0 3 年，中国铁路的中长期规划，吹响了中国铁路客运进军高速 领域的号角。合肥一南京的客运专线是华东铁路网首条具有高速铁路属性的铁 路，因此如何引进国外先进技术并加以消化吸收，最终实现国产，是把华东铁路 道岔的技术水平和铺设与养护经验提升到新的层次的重要一步。 1 2 国外高速铁路道岔 国际上认为，列车时速超2 0 0 k m 的线路即为高速铁路。在本文中，达到此 列车运行时速标准的道岔简称为“高速道岔”。 1 2 1 高速道岔技术特征 ( 1 ) 道岔类型 国外研制的高速铁路道岔主要分为两类：一类是适用于直向高速行车的道 岔；另一类是直向和侧向都容许高速通过的大号码道岔。两类道岔都必须满足运 行平顺性和乘客舒适性的要求。 第1 章绪论 ( 2 ) 道岔号数 辙叉号数是反映道岔限速的主要特征之。高速铁路的发展推动了大号码道 岔的研制与采用。如法国的u i c 6 0 轨6 4 号单开道岔，直向容许速度2 6 0 3 0 0 k m h ， 侧向容许速度2 2 0 k r r t h ；德国的u i c 6 0 轨2 6 5 号单开道岔，直向容许速度 2 5 0 k m h ，侧向容许速度1 3 0 1 a n h ：日本6 0 k g 轨1 8 号单开道岔，直向容许速度 2 5 0 k m h ，侧向容许速度7 0 k m h 。 ( 3 ) 道岔平面线型 主要是在侧线的导曲线线型的选择上，目前大多数的国家在侧线的平面线型 上还是多采用圆曲线，采用复曲线的只是在近年用于侧向需高速通过时的一些渡 线道岔。 ( 4 ) 道岔结构特征 一是可动心轨辙叉结构逐步取代了存在有害空间的固定式辙叉结构：二是采 用了矮型特种断面尖轨代替了过去高型普通断面尖轨，力的传递和稳定性都得到 了加强；三是使用弹性可弯式尖轨跟端结构，消除了活动接头整体性刚度弱的缺 点；四是道岔与区间设置一致的轨底坡，改善了道岔钢轨表面与车轮的接触条件。 1 2 2 法国高速道岔 ( 1 ) 简况 法国高速道岔经历了四代发展历程。第一代木岔枕高速道岔实现了2 7 0 k m h 的行车速度；第二代混凝土岔枕有砟道床道岔在1 9 9 0 年创造了5 0 1 k m h 的直向 过岔速度的世界纪录；第三代也就是目前法铁普遍采用的行车速度达3 0 0 k m h 的混凝土岔枕道岔；第四代主要是在第三代的基础上加以改进，滑床板采用了 n i c r 减磨镀层和可调滚轮，主要是用于速度在3 3 0 k m h 以上的新线上。 ( 2 ) 技术特点 大号码道岔线型为缓圆线型。 尖轨部分：整根尖轨，中间无焊接；距端无限位器；刚性滑床板，滑床台 内有特制弹条扣压基本轨；外锁闭装置，一机多点牵引，中间设置联杆联动，线 型保持较好。 心轨部分：高锰钢整铸翼轨；双弹性肢( 长短心轨栓接，轨底刨切) 。 2 第1 章绪论 道岔区段轨距均为1 4 3 5 m m ，构造轨距无变化。 有砟道床维修特点：主要工作集中在尖轨和心轨部分，整组道岔每2 2 5 年进行一次捣固。主要零部件几乎不用更换。 每组道岔均安装融雪装置。 1 2 3 德国高速道岔 ( 1 ) 简况 德国b w g 公司是专业生产道岔的公司，德国高速铁路于2 0 世纪8 0 年代中 期研制的高速道岔，线型采用复合圆曲线组合方式，有砟道床。随着使用经验的 积累，以及研究、试验道岔动力仿真分析的深入发展，当发现锁闭装置有问题后， 采取了滚轮滑床板的减磨措施，同时固定心轨跟端，零部件也不断更新，并发现 采用小半径+ 大半径的复合圆曲线方案时尖轨磨耗严重。从1 9 9 6 年开始，逐步采 用了缓圆缓的线型方案，并研究高弹性的橡胶垫板系统，其技术含量非常高。 ( 2 ) 技术特点 大号码道岔的线型：缓圆缓。 尖轨部分：整根尖轨，中间不焊接；限位器1 4 个不等；滑床台可拆卸， 几乎无弹性；高弹垫板系统；分动外锁，线型保持好。 心轨部分：组合翼轨，无轨底切削；双弹性肢，前端焊接，无轨底切削； 稳定的距端固定；弹性扣压的心轨滑床台。 整体道床：r h e d a 2 0 0 0 。 采用多机多点的转换方式，适应无缝线路的外锁系统，部分道岔安装了 v a e 公司的监控设备，按用户要求安装融雪设备。 养护维修特点：初期未采用高弹性垫板的有砟道床的道岔道砟出现粉化， 需经常进行捣固，每5 年需更换道砟。高弹性垫板适用于有砟道床和无砟道床， 但从整个系统考虑，德铁推荐采用整体道床，以保证3 0 年不会有大的维修改造 量。在德铁采用和整体道床道岔中，1 5 年中除进行钢轨打磨维修外，几乎没有 其他的养护维修作业。 目前b w g 公司设计使用的整体道床道岔技术在世界上被认为是最先进的。 第1 章 绪论 l - 2 4 日本高速道岔 ( 1 ) 简况及特点 消灭道岔内的钢轨接头，实现无缝化。转辙器采用可弯式尖轨转辙器，尖 轨距端与导轨焊接上，取消了妨碍高速运行的活接头，提高了车轮平顺转移滚动 的灵活性。 为了与车轮踏面坡度吻合，基本轨踏面轨顶坡采用了与正线轨道相同的 1 4 0 坡度的铁垫板。尖轨踏面也刨切成1 4 0 的坡度。 辙叉部分采用可动心轨辙叉，消灭了有害空间。道岔辙叉部位直股方向不 设置护轨，翼轨轮缘槽得n t 充分扩大，避免了翼轨对轮缘走行时产生过大的负 横压，提高车辆行走的平顺性。 国外部分高速道岔的主要技术参数如表1 。 4 i i 一 以以双以 搿簿释 簿餐 黍暴恭恭 。 落督臀需蒋 旨窟 窟窟 瑙 厦 oo oo n o 卜v 、 瑙一 肇 _ _ 捌罡 鼎立 炫v 肄 逞 oooo l ，、l n i n o 徊 nn nn 越 盥 n 岔卜 蝮2 - _ n - _ - _ 卜0 0n 诛3 o 中 d 岔 翎 ，_ 口卜、 捌 ooo 趟 寸o l n_ _ 美3 昏oo n on心n 撩 h_ _ _ 搿 口 卦，、 o口 蚕誓您昌 aoo 。 n _ 一 鲁。 n- 叫 h b 寸 趟 oooo 娄3 ooo o o 卜oi n oo 球 、 n一 h l 叁 n 乏 心o。 摆 寸 oo寸 凝 - 埤 卜 0 0 一- 一 寸 一 - 一 l n o 0oo n nl n _ 以籁 寸 n 0 0 黎伞 小o o 一 n一 剥罨 暴 j 日 量喜 暑塞 罨隶 帮出 翎 8 斟 鑫 山 割。3 ”n l n 蓬羹 最匦雩 匦雩 奇呈 匦 燃毛躐疋 皿l | o 僻蔡瓢长辎媳趔蜊俺求箍武哑 第l 章 绪论 1 2 我国铁路高速道岔 1 2 1 我国既有铁路道岔概况 我国铁路道岔的发展大致经历了4 个阶段，分别以7 5 型道岔、9 2 型道岔、 提速道岔和9 9 型道岔。 ( 1 ) 7 5 型 1 9 7 5 年以前我国铁路道岔均为单一的固定型道岔。普通刨切直线尖轨，尖 跟存在活动接头，轨距加宽，采用木质岔枕，普通螺纹道钉固定。 ( 2 ) 9 2 型道 1 9 8 6 年出现了9 2 型道岔的雏型( 该类型道岔直到1 9 9 2 年才通过鉴定，所 以称为9 2 型道岔) ，该道岔采用了矮型特种断面钢轨制成的尖轨，取消了活动接 头。尖轨加宽值减小，导曲线半径由3 3 0 m 改为3 5 0 m 。扣件采用刚性扣板式扣 件，道岔的平顺性和结构强度与7 5 型道岔相比有了很大的改善和加强。 ( 3 ) 提速道岔 1 9 9 5 年为适应铁路提速的要求，铁道部提出了新型道岔的设计原则和技术 标准。主要是采用了钢筋混凝土岔枕和钢岔枕，优化了尖轨、心轨的断面和线型 设计，调整了道岔的加工工艺，提高了制造精度。 6 0 k g m 轨1 2 号提速道岔的特点：一是在保留道岔中心和辙叉理论交点位置 不变的前提下，道岔的平面布置进行了适当调整，道岔侧股平面线形由半切线形 改为切线形；二是尖轨由1 1 3 0 m 改为1 3 8 8 m ，固定辙叉长5 9 9 2 m ，可动心轨辙 叉长1 3 2 9 6 m ：三是直向护轨长6 9 m ，固定辙叉侧向护轨长4 8 m ，可动心轨辙 叉侧向护轨长5 4 m ；四是从轮轨关系考虑，道岔设置了1 ：4 0 的轨底坡；五是岔 枕采用木岔枕( 2 6 0 m m * 1 6 0 m m ) 和钢筋混凝土岔枕( 2 6 0 m m * 2 2 0 m m ) 两种， 并垂直于道岔直股布置，间距均为6 0 0 m m ；六是扣件采用与区间一样的i i 型或 i i i 型弹条扣件：七是尖轨尖端没有构造加宽，轨距均为1 4 3 5 m m ，固定型的道岔 全长3 7 8 0 m ，可动心轨型的道岔全长4 3 2 0 m 。 以后又研制出了1 8 号，3 0 号可动心轨道岔。 ( 4 ) 9 9 型道岔 是在提速道岔的基础上，针对提速道岔年存在的问题，对结构设计进行了大 量优化，可以适应1 2 0 k m h 2 0 0 k m h 不同速度的线路。 6 第l 章绪论 1 2 2 我国铁路高速道岔的发展 秦沈客运专线是我国第一条最高时速超过2 0 0 k m 的铁路。伴随着秦沈客运 专线的建设，我国高速道岔的研制工作开始起步，其代表是1 8 号和3 8 号道岔。 我国秦沈客运专线1 8 号和3 8 号道岔的主要参数见表1 2 。 表1 2秦沈客运专线1 8 号和3 8 号道岔主要尺寸 设计允许通过速度 道岔导曲线形式 尖轨辙叉 长心轨 侧向护 道岔全拉杆数 ( h l a ) 长度长度轨长度 号数及参数长度( m ) 长( m ) 量 ( m )( m )( m ) 直向 侧向 圆曲经 1 82 2 0 11 8 5 9 61 3 6 7 57 56 93 + 2 2 5 08 0 r = 1 0 0 0 m 圆曲线 3 81 t 3 8 0 0 m + 三3 7 6 02 9 3 9 22 3 8 7 5l o1 3 6 26 + 3 2 5 01 4 0 次抛物线 ( 1 ) 道岔主要结构特征 轨件全部采用6 0 k g mp d 3 钢轨制造，尖轨、心轨采用6 0 a tp d 3 钢种制 造，增强了尖轨的耐磨性，这在我国尚属首次。道岔设l ：4 0 轨底坡( 尖轻、心 轨、翼轨设1 ：4 0 轨顶坡) 。 采用i i i 型弹条扣件，轨下基础为钢筋混凝土枕，岔枕间距按6 0 0 m m 设置 ( 设置电务拉杆部位岔枕间距为6 5 0 m m ) 。 尖轨为藏尖式结构。尖轨竖切区段工作边和非工作边均采用1 ：4 斜坡。 尖轨设置限位器，1 8 号道岔设一个，允许伸缩量为4 - 1 0 m m ；3 8 号道岔设两个， 允许伸缩量为+ 7 m m 。滑床板台为减磨式，下设弹片弹性扣压基本轨内侧轨底， 在滑床台上还设有防止斥离尖轨跳动的限位装置。 心轨为组合式。长心轨尖端处的端面在与翼轨密贴时，具有防止心轨跳动 的结构设计，同时在翼轨的轨腰上加装了一个卡铁压住心轨的轨底，加大了心轨 防跳安全系数。长心轨跟部为弹性可弯( 部分轨底刨切) ，短心轨跟端采用斜接 头与岔跟尖轨连接。 为提高翼轨强度，满足电务转换空间要求。研制了特种断面翼轨。翼轨采 用6 0 a t 轨锻压成型，其平直段长度为5 3 0 m m ，两端与6 0 k g m 钢轨焊接。翼轨 跟端与心轨采用3 块间隔铁通过高强度螺栓联结。 道岔侧股设h 形护轨，采用5 0 k g m 标准轨制造。护轨顶面高出基本轨顶 7 第1 章绪论 面1 2 r a m 。护轨冲击角：1 8 号道岔为2 9 7 1 7 ”，3 8 号道岔为2 0 7 1 6 。 1 8 号道岔尖轨设置3 个牵引点，心轨设置2 个牵引点。3 8 号道岔尖轨设 置6 个牵引点，心轨设置3 个牵引点，均采用分动钩型外锁闭装置，未设密贴检 查器。转换设备安装在混凝土岔枕上。 道岔绝缘接头为胶接结构。钢轨件全部焊接，岔头、岔尾与区间钢轨焊联 构成跨区间无缝线路。 ( 2 ) 无缝线路对道岔铺设的影响 在铁路无缝线路系统中，道岔是一个薄弱环节。道岔这一薄弱区的存在，限 制了无缝线路优越性的完美表现。 无缝线路刚开始铺设时，每根长轨条之间用2 , - - 4 根标准钢轨用夹板进行联 结，长轨条的长度也只有1 公里左右。随着钢轨焊接技术的不断发展与进步，单 根轨条的长度不断增长，出现的区间无缝线路除车站两侧由于道岔的存在而必须 设置缓冲区外，其余都焊接成一根轨条，无缝线路的优越性得到更大的体现。 j l ； 列车运行速度在1 2 0 k m h 以下时，缓冲区的存在对安全平稳运行的限制还不 明显，随着列车几次大提速，道岔缓冲区成为了进一步提速的瓶颈，无缝线路的 优点不能得到完全的发挥，需要将道岔与区间的长轨条焊接在一起，形成跨区间 的无缝线路。我国1 9 9 3 年开始铺设跨区间无缝线路，道岔与区间及站内长钢轨 焊接一整体。 跨区间无缝线路的铺设相应对道岔的要求就更高：一方面要求与线路钢轨进 行焊接，另一方面结构要与线路基本等强，第三就是必须采用可动必轨辙叉，消 除有害空间的影响，第四铺设时要与线路的锁定轨温一致。 1 3 论文内容和技术路线 1 3 1 研究内容 ( 1 ) 世界高速道岔综述。在查阅各类资料的基础上，较全面地分析了发达国家 高速铁路道岔的结构和性能特点。 ( 2 ) 剖析了合宁铁路高速道岔技术结构，并且从铁路无缝线路与道岔铺设关 系，研讨道岔铺设的技术要求。 ( 3 ) 合宁铁路高速道岔铺设方案设计。根据合宁铁路建设要求高和时间紧的特 点，研究适合合宁铁路高速道岔铺设的技术方案和铺设工艺。 8 第l 章绪论 ( 4 ) 从项目管理优化的角度，应用网络计划技术，对合宁铁路道岔铺设工程项 目管理进行系统设计。 ( 5 ) 合宁铁路高速道岔维修养护方法研究。从高速客运专线安全高要求出发， 研究高速道岔维修标准。 1 3 2 技术路线 9 第l 章绪论 图1 - 1研究技术路线图 l o 第2 章合宁铁路高速道岔技术特点 第2 章合宁铁路高速道岔技术特点 2 1 合宁铁路线路简况 新建铁路西安南京线合肥至南京段( 简称合宁铁路) ，位于沪汉蓉快速通道 的东段，是国家规划的“四纵四横 快速客运网的重要组成部分。设计为以客为 主、客货共线，旅客列车设计行车速度：2 0 0 k m h ；正线线间距( 4 6 m ) 、限界、 桥涵、隧道结构物预留提速2 5 0 k m h 条件；货车设计速度1 2 0 k m h 。2 0 0 8 年1 月货车动态验收最高速度1 3 2 k m h ；2 0 0 8 年4 月上旬客车动态验收最高速度 2 8 2 k m h ，2 0 0 8 年4 月l8 日正式开通运营。线路主要技术标准如表2 1 。 表2 1合宁铁路主要技术标准 铁路等级正线数目 最小曲 线半径 最大坡度牵引种类机车类型牵引质量闭塞类型 i 级双线 4 5 0 0 m 不大于6 电力电力机车货运4 0 0 0 t自动闭塞 2 2 合宁铁路道岔系统 合宁铁路正线轨道为跨区间无缝线路，以有砟轨道为主。道岔采用中铁宝桥 一法国科吉富公司联合生产的引进型高速有砟道岔，技术直向容许速度 2 5 0 k m h ，侧向容许速度8 0 k m h 。 2 2 1 扣件系统 合宁铁路客运专线是国内第一条开工建设和进行铺轨的设计最高速度 2 5 0 k m h 的客货共线的有砟铁路。扣件系统采用铁道科学研究院设计的具有自主 知识产权的弹条型、v 型扣件系统( 见图2 1 ) ，技术要求与国际接轨并满足客 运专线的要求，达到国际同行的同等先进水平。 弹条型扣件系统适用于铺设预应力混凝土无挡间轨枕的有砟轨道( 一般线 路) ；弹条v 型扣件系统适用于铺设预应力混凝土有挡间轨枕的有砟轨道( 有砟 桥梁) ，满足以下运营和技术条件： 最高速度3 5 0 k m h 客运专线：轴重1 7 0 k n ( 考虑轴重可能增加1 0 最高速度 2 5 0 k m h 客运专线( 兼顾货运) ；客车最大轴重2 3 0 k n ( 客运机车) ：货车最高速 度1 2 0 k m h ，最大轴重2 5 0 k n 。 第2 章合宁铁路高速道岔技术特点 型( ) 蛐鲍趟 缮裂 1 奇mj r h r ， ：匿翁碴 i ； ，- 。_ i t i 善藿誊_ 蒙 ( a ) 弹条型扣件( b ) 弹条v 型扣件 图2 - i弹条型扣件系统示意图 两类弹条型扣件的主要技术指标如表2 2 。 表2 - 2弹条扣件主要技术指标 项目弹条型扣件系统弹条v 型扣件系统 应大于9 k n ( 采用c 4 型应大于9k n ( 采用w 2 型 每组扣件钢轨纵向阻力 弹条)弹条和橡胶垫板) 扣件系统节点静刚度 5 5 7 5 k n m m5 5 7 5k n m n l 动静刚度比 不大于2 0 不大于2 0 节点扣压力1 3 1 5 烈1 0 一- 1 5 蝌 股钢轨左右位置调整量一4 + 2 m m一4 + 2m m 轨距调整量 一8 - b 4 m m 一8 + 4m m 绝缘电阻应大于5 k q 应大于5k q 第2 章合宁铁路高速道岔技术特点 大于3q k m ，并满足轨道电大于3q k m ，并满足轨道电 两轨间绝缘电阻 路对其绝缘电阻的要求路对其绝缘电阻的要求 钢轨高低位置调整量0 m m1 0 m m i 型预埋式钢筋混凝土 i 型预埋式钢筋混凝土 适用场合轨枕桥枕 2 2 2 道岔铺设情况 合宁铁路正线2 5 0 k r n h 区段长9 6 公里( 合宁线k 3 4 4 , - v 4 4 0 ) ，沿线设全椒、 黄庵、巢北、肥东四个中间站，铺设了高速道岔共计4 9 组，其中全椒、黄庵、 巢北3 个站各1 2 组，肥东站1 3 组。 2 3 高速道岔技术要求 2 3 1 道岔线型 ( 1 ) 2 5 0 k r n h 高速道岔由法国富顺通一科吉富公司按中国同类道岔线形标准 设计，类似于国产混凝土枕6 0 k g m 钢轨1 8 号可动心轨高速单开道岔( 图号 专线4 2 4 5 a ) 线型，适合中国现有线路设计平面布置，示意图见图2 2 。 表2 - 32 5 0 k m h 道岔平面线型表 道岔 道岔角 侧向速度 半径( i 1 1 1 ) 前长后长总长 号数 ( k m r a ) ( m ) ( m ) ( m ) 1 83 01 0 4 7 。48 01 1 0 0 圆曲线3 1 7 2 93 7 2 7 16 9 0 0 0 ( 2 ) 轨距：1 4 3 5 m m 。列车区间( 正向) 通过速度2 5 0k m h ，侧线通过速度为 8 0k m h 。渡线用道岔，适用于最小线间距为4 2r n 的线路。 ( 3 ) 道岔铺设在混凝土岔枕上。适用于跨区间无缝线路铺设，所有道岔前后端 及道岔区接头均采用铝热焊接头，与区间线路焊接。绝缘接头采用胶结绝缘。 第2 章合宁铁路高速道岔技术特点 2 3 2 道岔结构 图2 - 22 5 0 k m h 道岔平面主要尺寸图 ( 1 ) 全部采用钢筋混凝土岔枕。 混凝土岔枕较木岔枕钢度大，但能为道岔更为稳定的基础。混凝土岔枕间距 均匀布设为6 0 0 m m ，与区间轨枕铺设间距相同，只是在转辙机处间距为6 5 0 m m 。 岔枕断面与区间铺设用i i i 型混凝土轨枕基本一致，提高了与线路受力及传递力的 一致性。 ( 2 ) 采用可动心轨辙叉。 长、短心轨及辙叉跟尖轨均采用6 0 d 4 0 制造，可动心轨辙叉采用高锰钢整 铸翼轨。为与前后p d 3 钢轨实现无缝焊接，前后均采用闪光焊接头进行过渡。 ( 3 ) 道岔落地锁定轨温设置为2 8 3 5 间，与前后线路锁定轨温设置一致， 确保内部温度应力无差异。 ( 4 ) 采用藏尖式尖轨形式。避免了车轮对尖轨尖端薄弱处所的直接撞击，提高 了车轮进入道岔区域的平顺性。 ( 5 ) 扣件系统采用s k l l 2 、s k l 2 4 弹条扣件扣压，不设置轨距块。 1 4 第2 章合宁铁路高速道岔技术特点 新型扣件系统的采用，有效地提高了预装后各种钢件与岔枕间的整体性和牢 固性，确保钢件在运输过程中不会出现大的变形和位移。扣件系统动态刚度为 1 5 0 3 0k n m m ，该扣件系统简单、实用。s k l 2 4 扣件安装到位时，应该是五 点接触；s k l l 2 ( 滑床板上用) 扣件安装到位时，应该是中间的接触点刚刚接触， 或者离轨肢的间隙小于l m m 。 2 3 3 道岔与无缝线路连接 ( 1 ) 无缝线路 所谓的无缝线路指由许多普通钢轨焊接而成的长钢轨线路。分为普通无缝线 路( 一般焊接钢轨长2 3 k m ) 、区间无缝线路( 取消区间f l i 缓冲区，保留道岔前 后缓冲区，无缝线路长度区间长) 、跨区间无缝线路( 取消道岔前后缓冲区， 采用无缝道岔，无缝线路长度- i 起点站终点站长) 。 图2 3跨区间无缝线路示意图 跨区间无缝线路是高速铁路的主要结构型式( 如图2 3 ) 。合宁铁路也采用此 线路结构形式。跨区间无缝线路在结构上与普通线路存在较大的差异，特别是取 消了( 道岔) 缓冲区，更增加了线路的钢轨温度力对线路稳定和平顺的影响程度。 ( 2 ) 温度力估算 由于道岔与区间线路直接焊接，从而道岔也要承受线路的温度力的作用。一 根钢轨中温度力可按式( 2 1 ) 计算。 = q f ( 2 - 1 ) 式中，一钢轨的截面积( c m 2 ) q 一温度应力( m p a ) ，q = e - 口a t ，其中 e 一钢的弹性模量，取2 1 1 0 5 m p a 口一钢轨的线膨胀系数，取1 1 8 1 0 曲 第2 章合宁铁路高速道岔技术特点 a t 一轨温变化幅度( ) 根据合宁铁路所处的位置，查阅相关技术资料可知，钢轨温度夏季( 最热) 时为6 2 c 、冬季( 最冷) 时为- - 2 0 2 c ，轨温变化最大幅度为8 2 2 c ，由此可 得出极端轨温时钢轨内部温度力冷热变化。 只= o - , f = e 球口士a t 宰f = 2 1 1 0 5 m p a * 1 1 8 1 0 - 6 c 8 2 2 木7 7 4 5c m 2 = 1 5 7 7 6k n 从极其炎热的夏季过渡到寒冷的冬季，钢轨内部温度力变化最大可达到 1 5 7 7 6k n ，确定一个适当的中和( 锁定) 轨温，减小温度力的变化幅度，进而 减少钢轨的伸缩，可延缓钢轨使用寿命，提高长钢轨稳定性。 ( 3 ) 锁定轨温的确定 根据铁路线路修理规则规定，无缝线路的中和( 锁定) 轨温应按下式( 2 2 ) 计算确定： f 。：毕+ 掣+ 【t 。】 ( 2 2 ) 式中t m 戤，t m i n 当地历史最高、最低轨温； t d ， at 。 允许温降和允许温升： 【t t 】中和轨温修正值，取3 5 c 。 合宁铁路铺设的为p 6 0 钢轨电气化铁路，轨枕配置为1 6 6 7 根公里，由此条 件可得允许温降为5 7 c ，允许温升为4 8 c 。合宁铁路地处江淮之间靠近南方， 属气温高区域，考虑到夏季胀轨几率大于冬季断轨几率，锁定轨温宜适当偏高， 故【t k 】取高值5 c 。 由式( 2 - 2 ) 可算得锁定轨温可定为3 0 4 。 根据多年以来无缝线路的施工经验，为减少铺设时钢轨的拉升和后期的应力 放散及焊接工作量，铺设及钢轨锁定宜放在轨温条件和设计锁定轨温相近的季节 进行，一般在每年的1 0 月份左右，这个季节的钢轨温度一般位于3 0 c 左右，特 别适合进行无缝线路钢轨的锁定。 1 6 第2 章合宁铁路高速道岔技术特点 道岔焊接锁定的温度条件： 根据客运专线铁路轨道工程施工质量验收暂行标准( 铁建设 2 0 0 5 1 6 0 号) 规定： 第8 3 6 条一无缝道岔内锁定焊接及道岔与两端无缝线路锁定焊接应同日 在设计锁定轨温范围内进行。 第8 3 7 条一无缝道岔与相邻轨条的锁定轨温差不应大于5 。c 。 由此可知，焊接应在实际锁定轨温5 范围内进行，同时用于无缝线路的 保压拉伸器只能进行要焊接的钢轨的位伸以补充实际轨温和中性温度( 锁定轨 温) 的温差，这样最终焊接的轨温范围应在低于设计锁定轨温。 鉴于锁定轨温的范围及焊接条件和施工要求，合宁线道岔建议焊接轨温选择 在1 8 2 5 区域。 1 7 第3 章合宁铁路高速道岔铺设方案 第3 章合宁铁路高速道岔铺设方案 为确保合宁铁路客运专线道岔铺设质量，根据多年来国内道岔的铺设经验， 结合合宁线铺轨的实际情况，需要研究适合客运专线道岔铺设的方案和施工工 艺，利用现有的设备和与之相匹配的施工工艺来满足客运专线道岔铺设的技术要 求。 3 1 铁路道岔铺设的基本方法 3 1 1 铁路道岔铺设方法分类 ( 1 ) 现场原位组拼铺设法 现场原位组拼铺设法是指在道岔区先用临时轨道或临时道岔过渡，并进行初 步的上碴整道，待道床稳定及前后长轨锁定后，在岔位处及其附近立轮胎式龙门 吊，道岔组件由厂家或后方基地运输到铺设现场，拆除临时过渡的轨排或临时道 岔，摊平、碾压道碴，在道床达到规定密实度和表面平整度的要求下，在原位搭 设组装平台进行道岔拼装。道岔现场拼装完成后，并确认道岔各部分几何尺寸满 足要求，然后进行道岔内部焊接，利用起升设备将道岔顶起，撤除组装平台，补 充道碴进行整道，缓缓落下道岔，再检查并精调道岔，使道岔各部分几何尺寸均 达到要求，最后进行道岔与两端长钢轨之间的锁定焊接，从而完成有碴道岔的铺 设。 ( 2 ) 现场预铺插入法 现场预铺插入法是指在道岔区先用临时轨道或临时道岔过渡，并进行上碴整 道。在高速道岔施工前，在道岔一侧或附近搭设高速道岔的预铺台位，利用轨道 吊配合卸料和组装道岔，检查道岔各部分几何尺寸满足要求后，然后进行道岔内 部焊接，拆除临时轨排，摊平道碴，利用滑轨和滚筒将道岔横移( 纵移) 滑入岔 区，补充道碴进行整道，检查并精调道岔，使道岔各部分几何尺寸均达到要求， 最后进行道岔与两端长钢轨之间的锁定焊接，从而完成有碴道岔的铺设。 ( 3 ) c p h ( 即“岔铺换道岔铺设与更换) 道岔铺换机组铺设法。 第3 章台宁铁路高速道岔铺设檩 圈3 - 1c p h 道岔铺换机组施工现场图 c p h 道岔铺换机组是一种适用于高速铁路、新建铁路及既有线路道岔铺换 的设备。该机组由若干组上位机、下位机、临时轨和辅助系统组成，每台上位机 和下位机均由一台进口柴油发动机为各自的液压系统提供动力，还配备了先进的 无线电遥控系统和完备的安全监控系统。该机组作业时，通过对道岔组件的升降， 横穆、纵移及控制，完成对道岔的更换和铺设。以一台上位机和一台下位机为一 个机组计算，两组即可进行联合作业，可实现多达1 2 个机组的联合作业，一次 完成8 0 米左右道岔的铺换。现场施工照片如图3 - 1 。 ( 4 ) 工场装配现场吊铺法 工场装配现场吊铺法就是在工场进行道岔的预钉，道岔预钉完毕根据起重机 的能力，将预钉道岔分为若干节吊装在平板车上，运送至现场，然后同样用起重 机进行吊铺。 3 1 2 各类铺设方法的特点 ( 1 ) 现场原位组拼铺设法 采用原位铺设必须具备两个必要条件：一是需设置替代的组装平台并保持其 第3 章合宁铁路高速道岔铺设方案 平整性和可靠性，保证岔枕与钢轨件节点联结受力的均匀性；二是在拆除平台时 需保证升降操作的整体性和稳定性，防止道岔框架变形、钢轨件变形、节点变形。 这两个条件一旦能够满足，采用原位过渡铺设方案效果明显：一是可以避免道岔 的纵、横移动，既简化了作业程序，又可保证道岔不受外力影响产生变形；二是 增加了工作面，加快了工程进度；三是减少了设备投入，可节省投资。 ( 2 ) 现场预铺插入法 与现场原位组拼铺设法相比，一是增加了现场线路两侧必须要有足够的空闲 场地进行预铺，二是需要进行纵横向的位移，容易产生钢件的变形。 ( 3 ) c p h 道岔铺换机组铺设法 c p h 型道岔铺换机组上、下位机结构设计紧凑，布置合理。采用两机联机 工作机构，可实现机组自行装运及辅助卸料的功能。采用高度补偿小车，上位机 可快捷、方便地自行移动到既有轨道已预铺好的道岔上。下位机具有临时轨道与 既有轨之间高度差的补偿功能。电控系统采用模块化设计，具有扩展性、可调整 性。机组操作简单，并具备声、光报警及安全保障功能。临时轨道结构简单、重 量轻、拆装方便。 ( 4 ) 工场装配现场吊铺法 一是对起重设备的要求高，起重质量及稳定性必须达到要求：二是施工过程 中要占用邻线时间长；三是不宜吊装质量过大的道岔。 3 1 3 各类铺设方法的适用条件 根据分析与比较，各种高速道岔铺设方法适用条件如表3 1 所示。 表3 1高速道岔铺设适用条件表 方法别 适用条件 现场原位组 适用于新线线路路基及道床施工到位并完全平整压实，道床基础 平面基本处于同一平面位置，在客运专线高速道岔的铺设当中， 拼铺设法 达到整个道岔区范围内平面高差不大于3 0 r a m 适用于道岔所处的线路两侧有比较宽裕的场地进行预铺，并具有 现场预铺插纵横向移动的空间条件。路基及道床施工到位并完全平整压实， 入法道床基础平面基本处于同一平面位置，在客运专线高速道岔的铺 设当中，达到整个道岔区范围内平面高差不大于3 0 r a m 第3 章合宁铁路高速道岔铺设方案 c p h 道岔铺道岔在工厂内完全预铺精调到位，然后运送至铺设现场，利用c p h 换机组铺设换铺机组进行铺设，需要一定的硬件条件及人员技术条件。适用 法于在既有运营线路上采用 工场装配现适用于道岔本身自重不大或是木岔枕道岔，同时运输密度较小的 场吊铺法线路或新线无运营的线路 3 2 道岔铺设方案选择 3 2 1 道岔铺设方案的选择原则 合宁铁路是华东铁路第一条客运专线，在道岔铺设上。存在困难有：( 1 ) 工 期紧。可留给道岔铺设的工期不足2 月；( 2 ) 要求采用国际先进的c p h 机组铺设 道岔的施工方法，但目前技术设备技术及人员准备不足；( 3 ) 因设备供应上的问 题，在开始铺设长轨时，客运专线道岔尚未具备上道铺设条件；( 4 ) 因首次施工， 缺乏铺设高速道岔的经验。 为了确保工程质量和日后的线路运营安全，必须突破传统的道岔铺设思路， 采用新的方法和手段，统筹安排好道岔铺设各项工作，从每一个工序环节抓起， 从过程质量控制抓起