我国铁路道岔的现状及发展

ＳｐｅｃｉａｌＴｅｘｔ我国铁路道岔的现状及发展

卢祖文：中国铁道学会工务委员会，主任，北京，１００８４４

摘 要：道岔是铁路轨道的重要组

成部分，其技术水平比较集中地反

映了一个国家铁路轨道的发展水

平。指出我国铁路道岔现状及存在

的主要问题，介绍世界铁路道岔发

展的主要特点，提出我国铁路道岔

发展要点。

关键词：道岔；现状；世界铁路；

发展

岔的技术水平比较集中地反映

了一个国家铁路轨道的发展水平，同时，作为衡量道岔主要性能指标的直向过岔速度和侧向过岔速度从一个方面比较集中的反映了铁路装备的整体水平。我国铁路道岔工业从无到有、从小到大，道岔品种从“轻、小、老、杂”发展到具有一定规模和水平，基本同步于或稍滞后于铁路轨道的发展。铁路五次提速工程有力地促进了道岔技术的发展，随着客运专线建设的推进，道岔的重要作用再一次凸现出来。机遇极为难得，挑战空前严峻，道岔工作者要抓住这个有利时机，努力工作，把我国铁路道岔技术提高到新水平，为建设世界一流的客运专线做出应有的贡献。

１ 我国铁路道岔现状及存在的主要问题

我国铁路道岔的发展大致经历了４个阶段，分别以７５型道岔、９２型道岔、提速型道岔和９９型道岔为代表。１．１ ７５型及其以前的各型道岔

７５型及其以前的各型道岔均为单一固定型道岔。尖轨采用普通钢轨刨切而成，轨腰增设补强板，与基本轨贴靠段改基本轨切底为尖轨爬坡式结

构，尖轨跟端为活接头方式。道岔侧

股平面线型为割线型，尖轨尖端存在

轨距加宽，最大加宽１０～１５　ｍｍ，辙

叉采用高锰钢整铸，使用寿命一般为

通过总重４　０００万～５　０００万ｔ。岔枕

采用木枕，扣件为钩头道钉，后来有

的改为刚性扣板式扣件。

１．２ ９２型道岔

９２型道岔的尖轨采用矮型特种断

面钢轨制造，尖轨的长度加长，取消

了尖轨跟端的活接头。道岔侧股平面

线型采用半切线型，尖轨尖端的加宽

值大大减小，同时把圆曲线半径由

３３０　ｍ改为３５０　ｍ，加大了道岔后部

的实际长度。高锰钢整铸辙叉从化

学成分、铸造工艺等方面进行了优

化。护轨采用Ｈ型或槽型断面。扣件

采用刚性扣板式扣件。９２型道岔的

平顺性以及结构强度与７５型道岔相

比有了很大的改善和加强。但９２型道

岔的直、侧向过岔速度仍分别限制在

１２０　ｋｍ／ｈ和４５　ｋｍ／ｈ之内。

１．３ 提速道岔

１９９５年底，为适应铁路提速的需

要，针对我国既有繁忙干线７５型、９２

型６０　ｋｇ／ｍ钢轨１２号单开道岔在设

计、制造、养护中存在的问题，以及

与国外同类道岔存在的差距，设计

中引入我国高速道岔前期研究的技

术，特别是广深线６０　ｋｇ／ｍ钢轨１２

号可动心轨辙叉单开道岔的设计及使

用经验，提出了新型道岔的设计原则

和技术标准。这种优化了尖轨、心轨

的断面和线型设计，采用了预应力混

凝土岔枕，调整了道岔的加工工艺，

提高了制造精度，基本适应了提速到

１６０　ｋｍ／ｈ的需要。

提速道岔有以下特点：一是保留

道岔中心和辙叉理论交点位置不变的

前提下，对道岔的平面布置进行了适

当调整，道岔侧股平面线型由半切线

型改为切线型；二是尖轨由１１．３　ｍ改

为１３．８８　ｍ，固定辙叉长５．９９２　ｍ，可

动心轨辙叉长１３．２９６　ｍ；三是直、侧

向护轨不等长，直向护轨长６．９　ｍ，固

定辙叉侧向护轨长４．８　ｍ，可动心轨

辙叉道岔侧向护轨长５．４　ｍ；四是从

轮轨关系考虑，道岔设置了１／４０的轨

底坡；五是岔枕采用木枕和预应力混

凝土枕两种，并垂直于道岔直股布

置，间距一律６００　ｍｍ；六是扣件采用

与区间正线相同的Ⅱ型或Ⅲ型弹条扣

件；七是尖轨尖端没有构造加宽，轨

距均为１　４３５　ｍｍ，固定型道岔全长

３７．８０　ｍ，可动心轨道岔全长４３．２０　ｍ。

随后又采用与提速６０　ｋｇ／ｍ钢轨

１２号道岔相同的设计原则，研制了提

速６０　ｋｇ／ｍ钢轨１８号、６０　ｋｇ／ｍ钢

轨３０号可动心轨道岔。

提速道岔的研制成功，为我国铁

路的提速工程发挥了重要作用。提速

道岔汇集了我国道岔多年来的科研成

果，代表了当时我国铁路道岔的最高

水平。但是在运营中也发现了一些问

题。例如，大量使用的６０　ｋｇ／ｍ钢轨

１２号道岔，顺向岔位的曲尖轨侧磨严

重；尖轨固定端扣件扣压力不足；钢

岔枕下道床难以密实且顺线路方向爬

行导致卡阻；可动心轨辙叉的翼轨采

用普通断面钢轨制造，由于轨底有切

削，降低了结构强度，不得不采用栓

接补强板，同时心轨牵引点处采用了

４０　ｍｍ厚的补强桥板，桥板占用了电

道

ＳｐｅｃｉａｌＴｅｘｔ

务设备的安装空间，使心轨转换不能采用与尖轨相同的钩型外锁闭机构，高速行车时心轨开口量难以控制。１．４ ９９型道岔

９９型道岔是在提速道岔的基础上，针对提速道岔存在的问题，对结构设计进行了多方面优化，并采用了许多新的工艺研制成功的。值得一提的是，９９型道岔研制过程中充分发挥了市场的杠杆作用，在国内首次采用了打破技术垄断、以具有实力的道岔厂牵头、联合有关设计单位进行设计的方式，不仅适应了提速工程的需要，而且在道岔市场化运作方面进行了有益的探索。９９型１２号道岔分为３类：Ⅰ型为可动心轨道岔，适应直向过岔速度２００　ｋｍ／ｈ的要求，这就是俗称“３２５”的道岔；Ⅱ型和Ⅲ型道岔是以预应力混凝土枕取代木枕的道岔，两者结构和平面布置完全相同，区别在于Ⅱ型道岔采用外锁闭方式，有轨底坡，适用于直向过岔速度１６０ｋｍ／ｈ的区段，俗称“３３０”道岔；Ⅲ型道岔采用内锁闭方式，无轨底坡，适用于直向过岔速度１２０　ｋｍ／ｈ的区段。这样，就使道岔系列化、简统化。

但是，与工业发达国家相比，我国铁路道岔存在的差距是明显的：首先，我国铁路道岔系统的基础理论研究工作十分薄弱，至今未能建立完整的道岔理论体系，因此在设计工作中基本还是以“几何＋经验”的静态模式为主要手段，不免存在片面性；关键部件加工工艺落后，特别是把每个部件作为道岔系统的一部分以及对整体结构应发挥的作用研究深度不够，无论是工艺还是精度都满足不了运输的需要；道岔研究、设计、制造、标准各成体系，力量分散，在市场经济的条件下显得群龙无首；道岔管理上的松散性极大地限制了道岔技术的发展，工务、电务没有形成互相激励、共同推进的机制；客运专线道岔存在问题不

少，大号码高速道岔基本空白，已成

为客运专线建设中的制约因素之一。

２ 世界铁路道岔发展的主要特点

世界各国铁路道岔经历了一个比

较长的发展过程，基本遵循与铁路正

线运行速度相适应的模式。以日本新

干线和法国ＴＧＶ为代表的高速铁路

的成功运营，有力地促进了道岔技术

的发展，道岔总体水平才有了质的飞

跃。从道岔直向过岔速度看，达到与

区间正线完全相同的水平，法国和德

国的高速道岔直向过岔速度都有超过

３００　ｋｍ／ｈ的记录。为了办理反向行

车业务时避免限速造成时间损失，道

岔侧向过岔速度较高的大号码道岔得

到迅速发展，目前道岔侧向最高容许

速度已达到２３０　ｋｍ／ｈ。为适应列车高

速行车的需要，侧向导曲线半径逐渐

增大，平面线型由初期的圆曲线变为

抛物线或更复杂的线型。道岔结构更加

强化、紧凑、平顺，沿线路方向的结

构刚度均匀，运行效果平稳、舒适。道

岔轨下基础由木枕发展到预应力混凝

土枕，又发展到无碴整体道床。道岔安

装装置和转换设备更趋科学、合理、

安全。安装了道岔安全监测系统，对

尖轨密贴状态、转辙机工作状态等各

项直接关系行车安全的参数进行监测

并将数据通过网络传送到管理中心。

从各国铁路道岔的发展脉络和成功运

用的实践可以看出如下特点。

２．１ 超前基础研究，坚持动态设计

法国和德国都十分重视道岔基础

理论的研究工作，而且把所有的道岔

部件置于道岔结构整体中进行研究，

各个部件的状态都会互为影响并直接

影响道岔结构的技术性能。如法国研

究了轨顶坡的合理量值以获得最优的

等效锥度，减缓列车运行中的蛇行和

摇摆；德国为了降低岔区的轮轨动力

作用对道床的破坏，采用了高弹性的

硫化橡胶基板，实现了岔区弹性与区

间正线的一致性，大大降低了车体的

竖向振动加速度；出于同样的考虑，

德国铁路道岔为保证道岔和区间正线

轨道刚度的均匀过渡，对道岔前后过

渡段的合理刚度进行了深入研究，设

置的过渡段长度和刚度满足了刚度均

匀的要求等等。这些反映出国外在道

岔区的轮轨关系、轨道结构合理刚度

等基础理论研究方面已达到相当的深

度，这是道岔技术发展的基础。

法国、德国、日本、奥地利等国

在道岔技术的发展中充分利用了道岔

动力学的研究成果，除在线型、轮轨

关系等模拟方面采用了仿真软件外，

还在道岔结构设计、刚度设计和转换

计算等方面采用了准静态轨道强度计

算理论或有限元结构分析程序，对部

件性能和道岔整体动力学性能都分别

在室内和现场进行了大量的试验，道

岔性能也通过试验反馈和现场应用经

验的不断完善逐渐成熟。例如法国铁

路道岔为了摸索合理的轨顶坡，对各

种不同轨顶坡时转向架重心运行轨迹

进行了数十万次的动态测试，取得了

可贵的第一手资料，为确定科学的轨

顶坡提供了依据。

２．２ 结构系统优化，制造质量精密

把道岔作为一个整体结构对各部

分系统进行优化，在各国道岔工作中

体现得很充分，主要表现在三个一体

化，即：

（１）研究、设计、制造、标准一

体化。法、德、奥等国道岔工厂本身就

负责新产品的开发研究和设计制造，其

任务的承担和完成都取决于市场的需

求，产品的性能和质量由工厂承担全

部责任，因此，责任主体明确，工厂和

使用部门界面清楚，工厂对市场的需

求不仅有很高的积极性，而且对使用

情况反应十分迅速。这种管理模式对道

我国铁路道岔的现状及发展 卢祖文