摘要：在世界范围内，我国铁路技术水平一直处于领先地位，客货共线的方式被很多地区采用，起到了铁路运输效率提升的作用，也在很大程度上做到了轨道交通建设空间的节省。道岔区在客货共线铁路当中有着重要的作用，直接影响到铁路的安全运输，因此需要对道岔区的管理进行不断的优化，为铁路运输的安全性提供有力的保障。
关键词：客货共线；铁路；道岔区；扣件系统；轮轨关系
1.道岔区轮轨关系分析
三维实体单元是道岔的尖轨和基本轨的主要形式。通过六面体占优的扫略技术采用网格化分来优化基本轨。尖轨部分有着不规则的形状，渐变的曲线形状，通过三角形网络来划分尖轨的外表面，然后通过这些三角形网格生成内部的四面体单元。轮轨几个接触状态常见的主要包括三种，1点接触、2点接触和共形接触，如图1所示。
切向作用包括接触面间的相对滑动和可能存在的摩擦剪应力，相对滑动的摩察系数取为0.35。本文选取18号道岔区进行分析。本文对车轮与道岔之间的接触作用通过ABAQUS指定轨面上的接触部位来定义。定义接触面间有两部分的相互作用，一是法向作用，二是切向作用。接触面间的相对滑动与可能存在的摩擦剪应力作为切向作用，取0.35为相对滑动的摩擦系统。本文的研究对象为18号道岔区。
2.岔区扣件系统和岔枕设计技术
传统的岔道扣件系统和岔枕设计中，通常采用的是预埋套管结构，在岔道扣减系统和岔枕设计优化中可以利用预埋铁座连接铁垫板和岔枕的扣件方法，采用弹性夹和扣压转辙器，这样能够为后期施工和维护工作提供很大的便捷；在设计过程中，应当首先做好安全方面的考虑，在岔枕强度和扣件校核工作中，可以利用4t轴重列车，从而保证在提高列车轴重后仍然可以继续使用扣件和岔枕，能够保证线路运行的安全性能。
3.动态轨距优化技术
在传统的道岔设计中，轨道并不是连续的，而是间断的点组成的，一侧的车轮可以从基本的轨转到道岔活动的部件中，同时可以保证另一侧的圭贤通常运行。换言之，正常轨道保证其中一侧的轨道通行，而基本轨道和尖轨两股钢轨可以保证另一侧轨道的通行。基本轨和尖轨两股钢轨一侧可能会出现锥形踏面车轮接触点轨迹突然发生变化的情况，导致车轨转移到外侧的钢轨，也就是较小直径的钢轨上。在出现这种情况的时候，车轴会转入到尖轨的方向，导致加大冲角。车轮的轮缘会接触到尖轨，并且会在转辙器上像砂轮一样发生摩擦，这种摩擦会造成迅速磨损尖轨，而这种情况同时也在道岔侧股和直股上发生。
通过分析以上问题可知，优化铁路道岔区设计和管理是亟待解决的问题。国外提出了一种新型的道岔结构——KGO，能够将轴扭转力矩有效抵消。该设计中主要是通过一侧的扭转力矩补偿道岔另一侧的扭转力矩，设计中将转辙器加宽，这就促使基本轨侧的车轮以较小的滚动直径行走，和侧车轮相类似。如此就能够降低正弦行走曲线发生中断的可能性，降低车轮磨损尖轨的力度和扭转力矩。两个基本轨玩去的最大偏离量控制在1.5cm。设计中还增加了尖轨的厚度，最大增加到1.5cm，这比传统的转辙器有了更大的优势，该转辙器的尖轨更加耐用、耐磨，转向和通过性能更加强大。
4.动态轨距优化技术应用
4.1直逆向过岔
动态轨距优化技术主要做法是将基本轨前端弯折成半径210m的一段反向曲线，在顶宽30mm附近达到最大弯折量15mm，后端为一直线段，尾端采用半径1000m的曲线在0.98m范围内过渡至原基本轨线上，整个基本轨的弯折范围为21.743m，直、曲基本轨的弯折情况相同。轨距加宽线型参照图2所示设置。在设计动态轨距道岔过程中应用了行车动力学，设计出的尖轨和基本轨有着自身的特点，能够具有更强的耐磨性能，能够将尖轨的磨损程度、面积等大大降低，有助于保证车轮沿着正常的轨迹运行。通过优化设计能够确定新的轨道曲线，有利于保证轨道曲线的平滑。
为了进一步对客货共线铁路道岔中动态轨距技术的应用展开研究，本文重点研究了18号道岔运行的中的动力学状态，分别就传统道岔和动态轨距优化后道岔使用情况进行分析。在18号道岔上让某火车以每小时120千米的速度逆向通过，仿真对比分析两种道岔结构的行动力学，得到了如表1所示的结果。通过表1能够发现，无论是横向振动加速度、轮轨作用力还是磨损指数等动态轨距都表现出了优越的性能，比传统轨距有着更好的应用效果，这充分说明了动态轨距技术的优越性，具有良好的推广价值。
4.2侧逆向过岔
在C80货车逆向通过，速度为80km/h，然后仿真对比传统道岔与倒台轨距道岔，计算结果相思于直向过岔工况。道岔通过动态轨距优化后，在车辆进入道岔转辙器区域时，与传统道岔相比，车轮偏向尖轨的运行趋势较为缓和，有着明显减少的尖轨前端受力，车轮对尖轨的冲击明显的减弱。此外，还能够使得侧向通过脱轨系统、轮中减载率等安全性指标以及轮轨磨耗指标等有着提升作用。
4.3效果
通过动态轨距优化技术来优化18号道岔，有利于降低道岔结构对轮轨的作用力，特别是能够减少40%左右转辙器区域轮轨横向力，以及减少45%左右的轮轨磨耗指数，有着明显的优化效果。
结束语
在客货共线铁路运行中，道岔是车辆完成转向的关键部位，道岔设计是否合理对铁路运输的效率和安全有着直接影响。同时，道岔区的养护管理工作也面临着严峻的挑战，本文在分析道岔区轮轨关系的基础上介绍了岔区扣件系统和岔枕设计技术，就当前动态轨距优化技术及其应用进行了简单的说明。由于个人能力有限，本文存在的不尽完善之处有待相关工作者提出宝贵的意见和建议。
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论文作者:石玉龙
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/17
标签：道岔论文; 轨距论文; 客货论文; 车轮论文; 扣件论文; 轨道论文; 动态论文; 《基层建设》2017年第11期论文;