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哈大高铁60kg/m钢轨62号高速道岔关键制造技术研究

2021-09-12 来源:好走旅游网
2015年7月  第7期(总202)铁道工程学报 NO.7(Ser.202) JOURNAL OF RAILWAY ENGINEERING SOCIETY 文章编号:1006—2106(2015)07—0040—06 哈大高铁60 kg/m钢轨62号高速道岔 关键制造技术研究 孟祥红料 (中国中铁股份有限公司, 北京100039) 摘要:研究目的:为满足哈大高铁的建设需要,进一步提高运输效率,缩短列车运行时间,研究设计时速 350 km60 ks/m钢轨62号高速道岔,使道岔侧向容许通过速度提高到220 km/h。本文主要阐述62号道岔加 工的关键技术以及辙叉组装和道岔整体铺设技术,以提高大号码道岔研究水平。 研究结论:通过对62号道岔关键制造技术的研究得出:(1)在制造过程中控制长细比达到2 168的钢轨 件发生变形,对整组道岔的试制成功起着至关重要的作用;(2)钢轨件加工质量直接影响道岔的组装、试铺以 及上道后的运行状态,是道岔制造的关键;(3)道岔的关键件加工技术主要包括尖轨、心轨、翼轨等钢轨件的 加工,同时也包括垫板加工和硫化处理;(4)道岔组装和整组铺设的关键技术包括道岔铺设组装平台的改造、 道岔铺设组装基准的确定、道岔的初步组装、道岔铺设的精调、工电联调等;(5)该62号道岔于2011年铺设在 哈大高铁线路上,经过三年多的上道运营,实践状态良好,可广泛应用于侧向通过速度220 km/h的高铁线路。 关键词:高速道岔;技术特征;制造技术 中图分类号:U213.6 文献标识码:A Research on the Critical Manufacturing Technology of 60 kg/m一62 High— speed Turnout of Harbin--—Dalian High Speed Railway MENG Xiang—hOIlg (China Railway Group Limited,Beijing 100039,China) Abstract:Research purposes:In order to meet the requirement of the construction of Harbin—Dalian High Speed Railway.further improve the efficiency of the railway transportation and shorten the running time,60 ks/m一62 high— speed turnout with speed 350 km/hour is designed out which makes the side allowable speed of turnout achieve 220 km/h. This paper mainly illustrates the critical manufacturing technology and frog assembling and turnout laying technology,to improve the technology of our big size turnout. Research conclusions:(1)In the producing process of the steel rails that slenderness ratio is 2168,the deformation is controlled.which plays a crucial role in successful tiral—production of turnout.(2)The processing quality of the steel rails directly affects the turnout assembly,trial laying and the running state,which is the key of turnout manufacture. (3)The processing technology of the turnout mainly includes processing of steel rails such as switch rails,point rails, wing rails,as well as the plate processing and sulifdizing.(4)The key technology of turnout assembling and laying includes transformation of rail laying assembly platform,determining rail laying assembly benchmark,the initial assembly of ril,raial laying fine adjustment,and SO on.(5)The current operation of Harbin—Dalian High Speed Railway shows that the technology of this kind of turnout is advanced enough to achieve the design and high speed 收稿日期:2015—05—13 0 作者简介:孟祥红,1968年出生,男,高级工程师。 第7期 孟祥红:哈大高铁60 kg/m钢轨62号高速道岔关键制造技术研究41 running requirements,and is able to be widely used in the high speed railway which the side running speed is 220 km/h. Key words:high speed railway turnout;technical feature;manufacturing technology 高速道岔是高速铁路轨道结构的重要组成部分, 其结构复杂、技术要求高,主要用于正线间渡线、进站 停车和动车组转线。随着我国高速铁路建设的需要, 先后研制出了时速350 km 60 kg/m钢轨18号、42号高 速道岔,使道岔侧向容许通过速度达到了160 km/h。 -.73. 70 784 nlnl  130 216mm f岳 5 484mill r 1 J 宜 £ 捌 昌 星 林 蠕 为进一步提高运输效率,缩短列车运行时间,将侧向容 许通过速度提高到220 km/h以满足哈大高速铁路需 求,研究设计了时速350 km 60 kg/m钢轨62号高速 道岔。该道岔是我国直向和侧向通过速度最高的道 岔,在总结我国多年来自主研发高速道岔经验基础上 做了多项设计和关键制造技术的攻关,通过了设计审 查和厂内试制试铺验收,并于201 1年铺设在哈大高速 铁路线上,经过三年多的上道运营,实践状态良好。 1 道岔的主要参数及技术特征 1.1基本尺寸 62号高速道岔的基本尺寸如表1所示。 表1 62号高速道岔基本尺寸表 号码 辙叉角 最高通过速 度/(km/h) 总长 前长。值 后长b值 直向 侧向 /m /m /in 62 O。55 26.56 350 220 201 70.784 l3O.216 1.2道岔线型 62号高速道岔采用圆曲线+缓和曲线线型。圆 曲线半径为8 200 In,圆曲线长为54.844 m,在支距 234 mm处为组合曲线,至道岔跟端曲线半径变为无穷 大。缓合曲线长为140.66 m。 1.3运动学参数 62号高速道岔按最大轴重170 kN(+10%)进行结 构设计,未被平衡离心加速度最大值为0.46 rn/s ,未被 平衡离心加速度时变率在缓和曲线部分为0.20 m/s , 在尖轨尖端部分为1.53 m/s ,如图1所示。 2道岔的主要结构特征 62号高速道岔由转辙器、辙叉和连接部分组成。 尖轨采用弹性可弯结构,跟端设双限位器。辙叉采用 双肢弹性可弯结构。扣件系统采用分开式Ⅱ型弹条扣 件,除辙叉跟端大垫板外,全部为整体硫化垫板,提高 了垫板与弹性垫层的整体性,实现了节点刚度控制和 刚度均匀化。转辙器设8个牵引点,可动心辙叉设 4个牵引点,采用钩型外锁闭装置。转辙器部分牵引 ≈ 鲁 0 / 雪 (m fs2) | 0.5: : 宣 : - ! 宣 : : -00I ∞ 落 0.1 : \ // . | / 1a=O.46 rn/ 4} ( (S3) 1接  6 2 : O4‘ : 0=0.2 m/s ・11 6 .2’ 呲 =一1.53 m/s 图1 62号高速道岔运动学参数 点之间设置5组密贴检查器。道岔的轨下基础为无砟 道床。道岔前后端及道岔区均采用焊接钢轨接头,绝 缘采用胶接绝缘接头,适用于跨区间无缝线路。 2.1扣件系统 道岔采用分开式Ⅱ型弹条扣件系统,如图2所示。 图2道岔扣件系统 2.2转辙器结构 道岔基本轨采用60 kg/113_钢轨制造,基本轨长度 56.392 in,设1:40轨底坡。 道岔尖轨采用60AT2钢轨制造,长度54.44 Ill,设 1:40轨顶坡。尖轨跟端模锻成60 kg/m钢轨断面, 并扭转1:40轨底坡。尖轨跟端设2组限位器。 铁道工程学报 2015年7月 采用轨顶通长成型铣削工艺,保证轨件母材段和 热加工段轨顶轮廓及行车光带的一致性,保证轮轨关 系合理性,提高行车稳定性,从而保证顶面的和侧面的 加工精度。 4.2翼轨的 ̄n-r- 长36.45 m。其中60TY1钢轨长度为16.1 nl,60 kg/m 钢轨长度为20.35 m。翼轨前端通过机加工形成标准 60 kg/m断面以便与导曲线钢轨焊连,翼轨加工在 52 m数控机床上进行,设计专用铣刀,编制专用程序。 钢轨焊接是在闪光焊机上采用闪光接触焊接完成。翼 轨的加工工艺流程如图8所示。 铣削轨头 翼轨为60TY1钢轨与60 kg/m钢轨焊接而成,全 钻孔H! 卜—.1堡 H —  铣削趾跟端端头 H壁 塾壁H焊接 ].—_r_丽 壁 塾竖 锯切卜— 钻 L H探伤检验H— 图8翼轨加工流程图 4.3钢轨件的防变形控制 道岔基本轨、尖轨长度分别达到了56.392 I11和 54.440 m。为了控制吊装和组装过程中的变形,设计 制作了多种工装,制定了合理工艺及操作规程。加工 5道岔组装和整组铺设的关键技术 62号高速道岔全长达201 1TI,直尖轨和辙又直股轨 顶和工作边直线度要求达到0.2 mm/m、1.0 mm/20 m, 基本轨与尖轨密贴间隙要求小于0.2 mm,技术要求非 常高。由于道岔设计尺寸公差存在不包容性,并且具 前,先将钢轨母材在高精度平台上进行检测,满足轨底 平直度要求后再进行加工。加工中,严格控制轨件装 卡到位,保证加工精度。从下料到组装全过程应用新 型吊具严格按吊装工艺执行,使吊运变形得到有效的 控制。 4.4垫板的 ̄jn-r和控制 有机加工、轧制、锻造、硫化等多种加工方式的存在,多 个零部件的公差累计就造成了道岔实现高平顺的难度 很大。因此,道岔的组装、铺设调整尤为重要,是道岔 制造结果的最终体现。 5.1道岔铺设组装平台的改造 除辙叉跟端大垫板外,其余垫板件全部整体硫化 处理。 4.4.1垫板的加工 为了满足道岔试铺需要,在高速道岔厂房改制了 201 m高精度试铺平台,专门用于62号道岔试铺。试 铺平台横、纵、竖三向调节精度均能满足62号道岔高 为满足62号道岔制造精度的要求,对垫板制造中 从下料到最终调平的每一道工序进行严格控制,以确 精度铺设的要求。 5.2道岔铺设组装基准的确定 以前道岔的铺设和安装都是先调整好直股外侧作 为整组道岔安装的调整基准,而62号道岔长度很长, 保各部尺寸与形位公差满足垫板整体硫化的需要。 4.4.2垫板硫化橡胶的配方 硫化垫板静刚度偏差为设计值的±10%,动静刚 度比不大于1.5,采用了“炭黑原位接枝改性技术”,配 再加上辙叉需要在岔枕上直接铺设组装,调整辙叉位 置难度很大。经过研究分析,将铺设组装基准改为直 尖轨和辙叉心轨直股连线,对于铺设调整都有很大改 进。 方以天然胶为主体,用非极性的原位接枝改性剂对极 性白炭黑进行表面接枝改性,使胶料不但具有了良好 的流动性,充模迅速、型面平整,而且大幅提高了定伸 应力、压缩永久变形等性能指标。 4.4.3硫化垫板的硫化 5.3道岔的初步组装 道岔的初步组装主要是对试装平台调试、岔枕摆 根据硫化垫板的尺寸和工艺,采用共上中下模基 放、道岔部件连接。重点控制道岔试装平台的正确性、 岔枕摆放的位置与方正、轨件与垫板件连接的正确性 本模腔的方法。硫化工艺的实施包含了对硫化时间、 硫化温度、硫化压力以及铁件的处理方式的选择,制造 时严格按照制定的工艺执行。 4.4.4滑床台板表面减摩 等。由于辙叉在岔枕上直接组装,这就要求岔枕的摆 放和调整更加精细准确,高精度的岔枕摆放为钢轨件 的组装提供了极大的便利,提高了整体试铺效率。 5.3.1尖轨和基本轨的组装 采用了激光熔敷方式进行滑床台板表面减摩处 理,滑动表面硬化工艺性好、满足防腐要求,易于在提 高硬度的基础上减小摩擦系数,涂层结合力强。 组装前,在高精度平台上对钢轨件再进行一次平 直度检测,配合轨顶精调,}肖除钢轨件内部应力释放造 成的变形。在平台上对组装后基本轨、尖轨的线型和 第7期 孟祥红:哈大高铁60 kg/m钢轨62号高速道岔关键制造技术研究45 直线度以及各种配合项点进行检测,对尖轨降低值等 关键控制点进行修磨顶调,直到满足规定的要求。 5.3.2辙叉的组装 进行工电联调,通过工电联调和测量使道岔转换和锁 闭达到了道岔的设计目标和总体要求,完成了整组道 岔转换及密检设备的安装调试工作。 由于没有足够大的专用平台组装62号辙叉,经过 研究决定辙叉的组装均安排在试铺岔枕上直接进行, 岔枕的调整质量直接影响辙叉的组装质量。辙叉直股 是整组道岔铺设的基准,辙叉组装最为关键的是严格 控制直股线型的正确性。 6 结论 62号道岔直向允许通过速度350 km/h、侧向允许 通过速度220 km/h,是我国自主设计研发的直、侧向 速度最高的道岔。通过对超大号码道岔在加工、组装、 5.4道岔铺设的精调 道岔初步组装完成后,需要对道岔整体进行精调, 通过精调使铺设的道岔满足各项点要求。将直股基准 调整完成后,按照计算出的相应部位支距尺寸,逐根岔 枕调整支距、轨顶面水平。轨距块及缓冲调距块应按 运输、铺设、质量控制等方面难点的技术攻关,在超长 钢轨变形控制、轨顶面通长加工、轨头轮廓高精度控 制、高速道岔综合防腐技术、高速道岔精细化制造等方 面取得突破和创新,提高了我国高速道岔整体制造水 平。2011年2月24日通过了原铁道部科技司和运输 设计号数安装,当使用特殊规格时要分析原因,做出详 细记录。对轨下橡胶垫板采用了逐块检验、分公差段 使用的措施,使与活动轨件相配合的基本轨、翼轨轨下 橡胶垫板厚度控制在0.3 mm公差带之内,保证配合 局主持召开的厂内试制试铺审查,同年在哈大高铁长 春西站上道两组进行试验,到目前运营状态良好。该 道岔研制成功标志着我国大号码道岔的整体技术达到 了世界先进水平,必将为我国高速铁路发展发挥更大 的作用。 轨件的高差。应用GRP1000S轨道检测系统配合试铺 工作,结合传统检测方式,对生成数据进行比对分析, 指导试铺工作的推进,提高试铺整体质量。通过道岔 精调使道岔方向、水平、线型调整铺设质量状态达到相 应标准要求。道岔厂内整组试铺图如图9所示。 参考文献: [1]郭福安.我国高速道岔技术体系[J].中国铁路.2011 (4):1—5. 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