单轨道岔概论

单轨道岔概论摘要：跨座式单轨道岔采用与轨道梁相似的梁式结构，由一组互相联结、关节间可转动的钢箱梁组成。单轨道岔由道岔梁、指形接手组、十字形铰、尾轴装置等部件组成。道岔梁之间用可互相转动的指形接手组和可上下及横向转动的Ｔ形轴连接。指形接手组消除相邻道岔梁的间隙，十字形铰和尾轴可保证道岔回转时该部位产生转角变化，并牵动相关梁进行转位。单轨道岔的转辙驱动系统通过减速器带动摆臂绕减速器中心轴回转而实现道岔梁的横移。控制系统保证道岔按信号要求在规定时间内完成解锁、转辙和锁闭工作，并将道岔位置信号反馈至信号显示系统，同时还检测系统中的其他信息并反馈。关键词：跨座式单轨；单轨道岔；技术；重庆单轨线王省茜：西南交通大学土木工程学院，博士研究生，四川成都，６１００３１座式单轨交通具有占地少、噪声低、遮挡光线少、适应地形能力强等特点。重庆市新建的轻轨较新线是我国首次采用跨座式单轨技术。跨座式单轨系统中的道岔结构和操作控制方式与常规的轮轨交通系统完全不同，它构成复杂，形式多样。１单轨道岔的基本构成为了保证列车在转线过程中的安全平稳，跨座式单轨道岔采用了与轨道梁相似的梁式结构，由一组互相联结、关节间可转动的钢箱梁组成，主要分为道岔结构、转辙驱动系统及信号控制系统３个部分。（１）道岔结构。单轨道岔由道岔梁、指形接手组、十字形铰、尾轴装置等部件组成。道岔梁是用耐候钢焊接而成的箱形梁，梁顶面为车辆承重轮运行的走行面，梁侧面布设有车辆水平轮运行的导向面和稳定面。单开及双开型单轨道岔由４节道岔梁组成，每节梁长５５００ｍｍ；三开及五开型单轨道岔由５节道岔梁组成，每节梁长６０００ｍｍ。道岔梁两端均安装在移动台车上，梁与梁之间用可互相转动的指形接手组和可上下及横向转动的Ｔ形轴连接。指形接手组可消除相邻道岔梁的间隙，保证车辆通过道岔时的平稳。十字形铰和尾轴可保证道岔回转时该部位产生转角变化，并牵动相关梁进行转位。（２）转辙驱动系统。单轨道岔的转辙驱动系统包括驱动装置、台车和锁定装置。驱动装置由带电机的减速器、摆臂、导轮、导槽等零部件构成，其工作方式是通过减速器带动摆臂绕减速器中心轴回转，摆臂端导轮在导槽转动、滑移，从而实现道岔梁的横跨移。台车通过连接支架接在道岔梁底部两端，道岔梁拖动使台车车轮在钢轨轨面上转动移位。锁定装置通过推杆支架和翻转支架连接在台车侧面，道岔转位通过电动推杆推动翻转板转动，实现道岔的解锁和闭锁。（３）道岔的控制系统。控制系统是保证单轨道岔系统安全性、可靠性的关键，包括对各装置的检测和控制，保证道岔按信号要求在规定时间内完成解锁、转辙和闭锁工作，并将道岔位置信号反馈至信号显示系统中，同时还检测系统中的其他信息并反馈。２单轨道岔的分类（１）按结构型式区分。根据结构型式不同，单轨道岔可以分为关节型和关节可挠型两种。关节型道岔的导向面、稳定面固定在道岔梁上，转辙时转折点前方形成折线线形，因而又称折线型道岔。关节可挠型道岔的导向面、稳定面与箱梁之间为可动连接。道岔移动时，通过箱内的鼓形凸轮机构产生弯曲，使导向面及稳定面可以弯曲成连续的曲线线形，因而又称为曲线型道岔（见图１）。研究表明，列车侧向通过道岔时产生的冲击力与列车通过速度密切相关，为了保证运行平稳安全，必须限制列车通过道岔的速度。关节可挠型道岔的平顺性较好，通过速度限定为２５ｋｍ／ｈ，通常用于正线线路；而关节型道岔的通过速度限定为１５ｋｍ／ｈ，一般用在运行速度较低的车辆基地。（２）按功能区分。单轨道岔可以分为单开和多开（双开、三开、五开）道岔，都是由一组道岔构成。单开道岔可以转辙为直向或侧向，双开道岔可以向左右两侧对称转换，三开道岔可在直向和左右两侧转换，五开道岔除可直向外，还可在左侧和右侧各两个位置转换，多开道岔通常用于车场。此外，还有单渡线、八字形渡线和交叉渡线等类型。渡线由两组或多组道岔组合而成，从一条线路转辙到另一条线路的为单渡线，可在两条线路间相互转辙为八字渡线或交叉渡线。３单轨道岔的技术要求单轨道岔是实现列车转线运行的重要设备，其设置选型、承载能力、制造安装和线形控制等都必须满足技术要求。３．１技术要求（１）道岔应设置在直线上，不得进入曲线。（２）道岔宜设在平坡上，困难条件下可设在不大于３‰的坡道上，道岔区不能设置在竖曲线范围。（３）道岔区曲线半径（含衔接道岔的附带曲线）在正线不小于１００ｍ，在基地和辅助线不小于５０ｍ，且不设超高和缓和曲线。（４）正线道岔一般采用关节可挠型道岔，但在列车非载客通过且不影响折返时间时，可采用关节型道岔，基地道岔一般采用关节型道岔。（５）道岔及渡线梁的几何尺寸、中心线定位尺寸应与预应力混凝土轨道梁衔接一致。双线中心距的误差为±０￣２５ｍｍ，转辙距误差±３ｍｍ，与ＰＣ轨道梁端的间隙为（１６０±０￣１０）ｍｍ。（６）单轨道岔要承受扭曲力、冲击力等车辆运行荷载的反复作用，必须具有足够的刚度和疲劳强度。（７）单轨道岔为钢箱梁结构，露天转辙运用，应具有高效的防尘、防潮、抗酸雨侵蚀的能力和防腐、绝缘及断电安全保护措施。３．２主要技术参数重庆较新线跨座式单轨道岔技术参数与日本多摩轨道公司单轨道岔的技术参数一致（见表１）。就单开道岔而言，１号道移。台车通过连接支架接在道岔梁底部两端，道岔梁拖动使台车车轮在钢轨轨面上转动移位。锁定装置通过推杆支架和翻转支架连接在台车侧面，道岔转位通过电动推杆推动翻转板转动，实现道岔的解锁和闭锁。（３）道岔的控制系统。控制系统是保证单轨道岔系统安全性、可靠性的关键，包括对各装置的检测和控制，保证道岔按信号要求在规定时间内完成解锁、转辙和闭锁工作，并将道岔位置信号反馈至信号显示系统中，同时还检测系统中的其他信息并反馈。２单轨道岔的分类（１）按结构型式区分。根据结构型式不同，单轨道岔可以分为关节型和关节可挠型两种。关节型道岔的导向面、稳定面固定在道岔梁上，转辙时转折点前方形成折线线形，因而又称折线型道岔。关节可挠型道岔的导向面、稳定面与箱梁之间为可动连接。道岔移动时，通过箱内的鼓形凸轮机构产生弯曲，使导向面及稳定面可以弯曲成连续的曲线线形，因而又称为曲线型道岔（见图１）。研究表明，列车侧向通过道岔时产生的冲击力与列车通过速度密切相关，为了保证运行平稳安全，必须限制列车通过道岔的速度。关节可挠型道岔的平顺性较好，通过速度限定为２５ｋｍ／ｈ，通常用于正线线路；而关节型道岔的通过速度限定为１５ｋｍ／ｈ，一般用在运行速度较低的车辆基地。（２）按功能区分。单轨道岔可以分为单开和多开（双开、三开、五开）道岔，都是由一组道岔构成。单开道岔可以转辙为直向或侧向，双开道岔可以向左右两侧对称转换，三开道岔可在直向和左右两侧转换，五开道岔除可直向外，还可在左侧和右侧各两个位置转换，多开道岔通常用于车场。此外，还有单渡线、八字形渡线和交叉渡线等类型。渡线由两组或多组道岔组合而成，从一条线路转辙到另一条线路的为单渡线，可在两条线路间相互转辙为八字渡线或交叉渡线。３单轨道岔的技术要求单轨道岔是实现列车转线运行的重要设备，其设置选型、承载能力、制造安装和线形控制等都必须满足技术要求。３．１技术要求（１）道岔应设置在直线上，不得进入曲线。（２）道岔宜设在平坡上，困难条件下可设在不大于３‰的坡道上，道岔区不能设置在竖曲线范围。（３）道岔区曲线半径（含衔接道岔的附带曲线）在正线不小于１００ｍ，在基地和辅助线不小于５０ｍ，且不设超高和缓和曲线。（４）正线道岔一般采用关节可挠型道岔，但在列车非载客通过且不影响折返时间时，可采用关节型道岔，基地道岔一般采用关节型道岔。（５）道岔及渡线梁的几何尺寸、中心线定位尺寸应与预应力混凝土轨道梁衔接一致。双线中心距的误差为±０￣２５ｍｍ，转辙距误差±３ｍｍ，与ＰＣ轨道梁端的间隙为（１６０±０￣１０）ｍｍ。（６）单轨道岔要承受扭曲力、冲击力等车辆运行荷载的反复作用，必须具有足够的刚度和疲劳强度。（７）单轨道岔为钢箱梁结构，露天转辙运用，应具有高效的防尘、防潮、抗酸雨侵蚀的能力和防腐、绝缘及断电安全保护措施。３．２主要技术参数重庆较新线跨座式单轨道岔技术参数与日本多摩轨道公司单轨道岔的技术参数一致（见表１）。就单开道岔而言，１号道岔梁自起３．３道岔安装精度（１）道岔梁全长允许误差±１０ｍｍ。（２）走行面应为水平，局部高低误差每４ｍ不超过３ｍｍ，整体高低误差每２２ｍ不超过８．８ｍｍ。（３）导向面、稳定面局部线形的允许误差每４ｍ不超过３ｍｍ，整体线形允许误差每２２ｍ不超过８．８ｍｍ。（４）稳定面、导向面与走行面应为垂直，角度允许误差０．００７ｒａｄ。（５）端部梁宽度误差为±２ｍｍ，中间梁宽度误差为＋４￣－２ｍｍ。（６）对接指形板高差应不大于２ｍｍ。（７）转辙距离应为２４００ｍｍ，允许误差±３ｍｍ。３．４重庆轻轨较新线一期工程的道岔设置重庆轻轨较新线一期工程使用的道岔有单开、单渡线关节可挠型道岔、单渡线和交叉型渡线单开、三开及五开等关节型道岔，其中设置关节可挠型道岔３组，关节型道岔１３组，共计１６组。（１）较场口站为较新线的起点站，车站南端设一条站后折返线和一条故障车存车线，设置２组单开道岔。列车折返时，直向通过一组道岔，侧向通过另一组道岔。由于直向通过道岔不限速，故采用关节型，侧向通过道岔选用关节可挠型。（２）大坪站设置故障列车临时停放线及非正常临时折返线，采用３组关节型道岔与左右正线接轨。（３）动物园站作为车辆基地的接轨站及小交路列车折返站，在车站南端左右正线之间设一条站后折返线，延长后作为车辆基地的入段线，采用１组关节可挠型单渡线和１组关节可挠型单开道岔与左右正线相接。基地出段线采用１组关节型道岔与左正线相接。（４）大堰村站西端设置一条折返线，预留近期第二停车场接轨条件。为满足列车折返及出入段要求，设置１组关节型单渡线和１组关节型单开道岔。（５）基地的出入段线采用１组交叉型渡线将两线连接，以利于列车的调车转线及出入段。由于基地内列车运行速度较低，基地内道岔均采用关节型道岔，共有１组交叉型渡线、３组五开道岔、１组三开道岔、１组单开道岔（试车线上）。４单轨道岔的技术国产化重庆市单轨线在道岔技术国产化方面取得了很大进展，关节型道岔基本实现国产化，关节可挠型道岔也有了一定的技术储备。单轨道岔是一套技术先进、工艺复杂的系统设备，但技术上存在的一些问题有待改进。（１）导向面、稳定面弯曲装置。关节可挠型道岔必须保证安装完成后的道岔梁在直线状态平直和在曲线状态圆顺。为了满足曲线要求，道岔梁的导向面和稳定面与箱梁之间的连接设计为可动的，在箱梁内安装了特殊的鼓形凸轮机构，当道岔移动时，可以通过鼓形凸轮机构产生弯曲形成圆滑曲线。这种使导向面和稳定面弯曲的装置是关节可挠型道岔与关节型道岔的主要不同之处，是技术改进的关键。重庆市单轨线在进口道岔设备的同时也引进了关节可挠型道岔生产技术，在消化吸收的基础上，通过试验研究进行改进，加快国产化，生产安全可靠和经济适用的单轨道岔。（２）信号控制系统元件。单轨道岔是利用可编程控制器（简称ＰＣ）及行程开关进行定位和安全闭锁控制，电控系统软硬件设备大多是采用日本元器件。目前，国产ＰＣ和各种低压电器产品的质量及各种性能指标均已达到国际标准，在消化吸收国外先进技术的基础上，研制符合我国国情的新产品，实现电控系统国产化。参考文献［１］赵淑贞，黄俊武，建兰宁．独轨铁路研究报告［Ｒ］．铁道部科学研究院，１９９３，８［２］周勇．跨座式单轨交通工程设计与研究［Ｄ］．西南交通大学硕士论文，２００２［３］都武．跨座式单轨交通关节型道岔国产化试制研究［Ｊ］．铁道标准设计，２００２（６）：６３－６５［４］铁道部第二勘察设计院．重庆轻轨较新线工程总体设计［Ｒ］．２００１［５］杨玉群，郑辅亭，刘英．跨座式单轨道岔的电控系统［Ｊ］．铁道标准设计，２００１（７）：３５－３６责任编辑葛化一收稿日期２０