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城市轨道交通扣件发展现状及展望

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  摘要:对近年来国内轨道交通系统地下线常用轨道扣件现状进行总结,对比各类扣件主要参数,提出对轨道交通扣件发展的建议。
  关键词:轨道交通,轨道,扣件
  
  钢轨扣件是轨道结构的重要组成部件,其作用是固定钢轨正确位置,阻止钢轨的纵向和横向位移、钢轨倾翻,要求有足够的强度和耐久性,具备一定的轨距和水平调整能力,还要提供必要的弹性、绝缘性能,并将钢轨所受的力传递给轨下基础。扣件结构应力求简单,具有一定的通用性,便于制造、施工和维修等。
  1 扣件分类
  按扣件与钢轨、轨枕联结的型式来分,有不分开式、半分开式和分开式三种。
  按轨枕上有无挡肩可分为有挡肩扣件和无挡肩扣件。
  按扣件提供的弹性分,可分为弹性扣件和半弹性扣件。
  目前国内轨道交通地下正线常用扣件均为弹性分开式扣件,但根据弹条的扣压方式又分为有螺栓扣件和无螺栓扣件(弹条不需要螺栓固定)。
  2 国内轨道交通常用扣件
  2.1 单趾弹簧扣件
  单趾弹簧扣件是一种无螺栓、弹性分开式扣件,采用φ20mm的PR弹条,通过轨距块和铁垫板之间的咬合提供横向调距量。单趾弹簧扣件扣压力13~15kN/组,弹性好,在广州地铁大量采用,试验和运营证明具有足够的强度和耐久性、稳定的扣压力、良好的弹性和电气绝缘性以及与整体道床轨道相适应的轨距、水平调整量的扣件。
  该扣件在广州地铁大量采用,在长沙地铁也开始采用。
  2.2 DT弹条Ⅲ型扣件
  DT弹条Ⅲ型扣件,或称DT-Ⅲ型扣件,是一种无螺栓、弹性分开式扣件,采用国铁Ⅲ型弹条,其主要尺寸参照国铁弹条Ⅲ型扣件(专线<01>3328-I),将其由预埋铁座式改为弹性分开式扣件。扣件的扣压力达到20~25kN/组,适合在大坡度和小半径曲线地段使用。
  该扣件扣压力较大,在广州地铁多使用于大坡度、小半径地段,在深圳等级也开始使用。
  2.3 DTⅥ2系列扣件
  DTⅥ2型扣件是一种无螺栓、弹性分开式扣件。采用DI弹条,是在国铁Ⅲ型弹条的基础上改进的一种弹条,其扣压力16kN/组,弹性好,有一定的调高、调距能力,并有良好的弹性,能够适应整体道床基础,目前北京、苏州、杭州等地多采用此扣件。
  DTⅥ2-1~4弹条都是在DTⅥ2原型的基础上根据不同工况研发出来的,其主要区别在于钉孔布置及弹条的型式。其中DTⅥ2-1~3均为小阻力扣件, DTⅥ2-1型和DTⅥ2-3型适用于短轨枕,钉孔对角布置,DTⅥ2-2适用于长轨枕, 钉孔对称布置。而DTⅥ2-3通过减小弹条直径的方式降低扣压力,而DTⅥ2-1、2是通过减小弹条的弹程来降低扣压力的。五种扣件的主要性能、适用地段及工程应用情况对比见表1。
  表2.3-1DTⅥ2型系列扣件的对比
  扣件类型 DTⅥ2(原型) DTⅥ2-1 DTⅥ2-2 DTⅥ2-3 DTⅥ2-4
  调高量(mm) 30 40 20
  调距量(mm) -12/+8 -16/+8 -12/+8
  扣压力(kN) 8.25 5.3 5.2 8.25
  弹条直径(mm) 18 16 18
  轨枕类型 短轨枕 预应力长枕 短轨枕 预应力长枕
  适用地段 地下、地面整体道床 地下、地面及高架线整体道床 地下整体道床
  工程应用 已大量铺设运营 深圳4号线 北京机场线 尚无线上铺设 苏州地铁1、2号线
  2.4 DTⅢ2型扣件
  DTⅢ2 型扣件为弹性分开式扣件,扣压件采用国铁弹条Ⅰ型弹条,扣压力18kN/组。轨下与板下可同时设调高垫板,加大了水平调整量,并设轨距块,起调距和绝缘作用。可调整弹条的扣压力,更换弹条方便。
  北京地铁复八线复西段、5 号线,上海市轨道交通均有应用。
  2.5 ZX-2型扣件
  ZX-2型扣件为有螺栓、弹性分开式扣件,扣压件采用国铁Ⅱ型弹条,扣件扣压力20kN/组。铁垫板上设置T型螺栓座,通过T型螺栓和螺母拧紧力紧固弹条,可通过螺栓紧固的方法调整弹条的扣压力,轨下与铁垫板下可同时设调高垫板,调高量较大。
  该扣件在上海、深圳、天津地铁等采用。
  3 主要参数比较
  表3-1 国内轨道交通地下线主流扣件主要参数对比表
  项目 单趾弹簧扣件 DT弹条Ⅲ型扣件 DTⅥ2 DTⅢ2型 ZX-2
  扣压件类型 无螺栓/反e型 无螺栓/e型 无螺栓/e型 有螺栓/ω型 有螺栓/ω型
  弹条名称 单趾弹条 Ⅲ型弹条 DI弹条 I型弹条(B型) Ⅱ型弹条
  弹条直径(mm) Φ20 Φ20 Φ18 Φ13 Φ13
  弹条材质 60Si2Mn 60Si2Mn 60Si2Mn 60Si2Mn或55Si2Mn 60Si2CrA
  单个弹条扣压力(kN) 5.6~8 ≥11 ≥8.25 ≥9 ≥10
  轨距调整量(mm) +14
  -18 +14
  -18 +8
  -12 +8
  -12 +8
  -12
  调高量
  (mm) 20 20 20 30 30
  扣件绝缘电阻(Ω) >108 >108 >108 >108 >108
  使用城市 广州、长沙、武汉 广州、深圳 北京、郑州、苏州、杭州 北京、上海 上海、深圳、天津
  注:1、以上扣件均为弹性分开式、无挡肩扣件。
  2、DTⅥ2扣件仅列出原型。
  上述扣件是目前国内轨道交通系统主流扣件,均经过实践验证,满足轨道交通要求。其中,前3种为无螺栓扣件,后2种为有螺栓扣件。由于扣件最主要部件扣压弹条的不同,导致其他主要配件也势必不同,扣件无法实现互换。
  4 结论与建议
  从比较表中可以看出,各城市之间无法形成统一,甚至一个城市中一条线一种类型;而且设计单位之间也无法实现共享,造成了技术力量松散,造成人力、物力的浪费;同时给运营部门的养护维修、备品备件造成很大难度及浪费。
  随着近年来轨道交通的迅猛发展,这个矛盾日益突出,各城市新建轨道交通时普遍遇到轨道扣件类型难以统一的问题,亟待国家有关部门组织科研人员,总结经验,统一扣件技术标准,促进轨道配件标准化、通用化,有利于轨道交通健康有序发展。
  
  
  参考文献:
  1) 王其昌,无碴轨道钢轨扣件,成都,西南交通大学出版社,2006年
  2) 于春华,城市轨道交通轨道扣件综述,铁道工程学报,2003年9月第3期(总79),P31~P33
  3) 孟雷等, 对“e”型扣件扣压性能的探讨,中国铁道科学,2000年12月,第21卷第4期(总第54期),P85~P90
  4) 吴建忠等, 城市轨道交通钢轨扣件的研究与设计,都市快轨交通,2005年6月,第18卷第3期,P50~P53
  
  
  作者简介:罗信伟、男、1977年7月,工程师,广州地铁设计研究院有限公司
  
  注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。


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