申请/专利权人：中铁宝桥集团有限公司;西南交通大学;四川铁拓科技有限公司

申请日：2018-07-06

公开（公告）日：2024-06-07

公开（公告）号：CN108978361B

主分类号：E01B7/10

分类号：E01B7/10;B23C3/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.07#授权;2024.04.19#著录事项变更;2024.04.19#专利申请权的转移;2019.01.04#实质审查的生效;2018.12.11#公开

摘要：一种时速400公里可动心轨辙叉翼轨及加工方法，所述翼轨轨顶沿线路方向从辙叉实际咽喉处起至心轨轨顶20mm断面处为逐渐抬升的第一斜面，从心轨轨顶20mm断面处起至心轨轨顶30mm断面处为逐渐抬升的第二斜面，从心轨轨顶30mm断面处起至心轨轨顶50mm断面处为逐渐降低的第三斜面；所述翼轨轨顶垂直线路方向从辙叉实际咽喉处起至心轨轨顶50mm断面处为内侧低、外侧高的第四斜面。加工方法：通过数控铣床对所述翼轨从趾端起至心轨轨顶50mm断面处的轨顶进行铣削加工，形成所述四个斜面。本发明通过对翼轨轨顶结构创新设计，降低辙叉区垂向不平顺和轮轨冲击力，减小辙叉区减载率和脱轨系数，提高道岔的安全可靠性和旅客乘坐的舒适性。

主权项：1.一种时速400公里可动心轨辙叉翼轨，其特征是：所述翼轨轨顶沿线路方向从辙叉实际咽喉处起至心轨轨顶20mm断面处为逐渐抬升的第一斜面，且翼轨轨顶在辙叉实际咽喉处的抬升值为0.0mm，在心轨轨顶20mm断面处的抬升值为0.5-1.2mm；所述翼轨轨顶沿线路方向从心轨轨顶20mm断面处起至心轨轨顶30mm断面处为逐渐抬升的第二斜面，且翼轨轨顶在心轨轨顶30mm断面处的抬升值为1.8-2.5mm；所述翼轨轨顶沿线路方向从心轨轨顶30mm断面处起至心轨轨顶50mm断面处为逐渐降低的第三斜面，且翼轨轨顶在心轨轨顶50mm断面处的抬升值为0.0mm；所述翼轨轨顶垂直线路方向从辙叉实际咽喉处起至心轨轨顶50mm断面处为内侧低、外侧高的第四斜面，且第四斜面锥度与车轮踏面外侧的锥度一致，使翼轨轨顶为车轮踏面至少提供长度10mm的支撑。

全文数据：一种时速400公里可动心轨辙叉翼轨及加工方法技术领域[0001]本发明属于铁路道岔技术领域，具体涉及一种时速400公里可动心轨辙叉翼轨及加工方法。背景技术[0002]目前，可动心轨辙叉翼轨与心轨的工作边轨距线连续，心轨能够通过电务转换系统扳动转换，实现道岔直股、侧股的开通，消除了固定性辙叉因轨距线中断而引起的有害空间，为列车高速过岔提供运营条件。但在辙叉区车轮轮对的一个踏面运行在导轨轨顶，一个踏面运行在翼轨或者与心轨相互密贴的轨顶，为了让列车轮载从翼轨逐渐过渡至心轨轨顶，心轨在其尖端〜完全承载的小断面区段设置一定的轨顶降低值，以便车轮踏面逐渐从翼轨转移至心轨有足够强度储备较大断面，避免心轨小断面轨顶因直接承受列车轮载而被压溃引起行车安全问题。[0003]既有可动心轨辙叉的心轨一般从20mm断面开始承担列车的荷载，在心轨40mm或50mm断面时完全承载，只有当轨顶断面足够大40mm或50mm断面时，心轨轨顶高度才达到最高，能够完全承担列车的荷载。心轨轨顶在小断面区段设置降低值起到了保护自身的目的，但是因心轨轨顶的降低值，车轮从翼轨转移至心轨轨顶的过程中，列车轮对在心轨一侧的车轮踏面悬空，引起车轮踏面与心轨轨顶磕磕碰碰的撞击，主要原因是与心轨装配密贴的翼轨相对远离车轮轮缘。由此可知，心轨完全承载以前的小断面因轨顶设有降低值而增大了辙叉部分垂向结构不平顺的变化率，轮轨冲击作用较剧烈，缩短心轨、翼轨服役寿命，增大了辙叉区垂向冲击力、减载率及脱轨系数。[0004]既有可动心轨辙叉在心轨轨顶有降低值的区段不采取减缓轮轨冲击力的措施，SP轮载从翼轨向心轨过渡时，心轨侧的车轮仅局部踏面运行在翼轨轨顶，主要依靠轮对的另一车轮在导轨上运行过岔。车轮踏面是有一定锥度的斜面，而且越远离轮缘其踏面斜度越大，由此可知，在心轨轨顶有降低值的区段，车轮踏面为了得到钢轨支撑，悬空的车轮就会绕着车轴转动下降，使得踏面受到翼轨支撑，但由此引起车轮踏面与心轨轨顶撞击，增大辙叉区轮轨的冲击力和垂向不平顺，列车过岔速度较低时，冲击作用下的减载率及脱轨系数能够满足指标要求，不会引起安全危险性和旅客乘坐的舒适性。[0005]当列车直向最高过岔速度达到400kmh时，通过对时速400公里1520mm轨距P65钢轨25号道岔进行了车辆-道岔系统动力响应理论分析，计算结果见下表：[0006]时速400公里1520mm轨距P65钢轨25号道岔耦合系统动力响应计算结果[0007][0008]由上表计算结果可知，按常规设计的可动心轨辙叉虽然其脱轨系数、轮重减载率、车体振动加速度等满足安全指标要求，但辙叉区长心轨轮轨垂向力较大，增大辙叉区轮轨冲击力，有必要采取措施，以减小可动心轨辙叉的轮轨冲击力。[0009]目前世界上时速400公里等级的高速道岔是一个空白，需要对道岔系统进行深入研究，打破传统设计理念，在辙叉部位的轮轨关系设计中以消除垂向结构不平顺为重点，提高道岔整体水平。发明内容[0010]本发明的目的在于提供一种时速400公里可动心轨辙叉翼轨及加工方法，通过对翼轨轨顶结构创新设计，降低辙叉区垂向不平顺和轮轨冲击力，减小辙叉区减载率和脱轨系数，提高道岔的安全可靠性和旅客乘坐的舒适性。[0011]本发明的设计思路:可动心轨辙叉为保证列车轮载从翼轨逐渐转移至心轨，在心轨轨顶小断面区域存在一定的降低值，从而使得辙叉区垂向结构不平顺的变化率较大，轮轨冲击作用较剧烈。针对可动心轨辙叉在心轨轨顶有降低值的小断面区段存在的轮轨相互撞击问题，根据车轮踏面与钢轨接触配合关系，将与心轨轨顶有降低值区段装配的翼轨轨顶抬升并设计为斜面，以确保列车通过辙叉区时锥形车轮踏面外侧得到翼轨轨顶的支撑，避免车轮内侧靠向线路中心线）踏面与心轨轨顶撞击，从而减缓辙叉区垂向不平顺，为旅客提供舒适的乘坐环境。[0012]心轨通常从20mm断面开始承载，在40mm断面或50mm断面完全承载，完全承载断面是降低值结束断面。本发明翼轨轨顶斜面结构是通过模拟翼轨与心轨密贴装配时轮轨关系设计，即在翼轨与心轨密贴状态下，按车轮内侧踏面分别与心轨实际尖端断面、20mm断面、30mm断面、40mm断面或50mm断面的最高点接触时，即踏面与心轨轨顶最高点为点接触时，翼轨分别给予车轮外侧踏面长为IOmm的支撑来设计。[0013]本发明的技术解决方案:通常车轮踏面是有一定锥度的斜面，其与钢轨的接触是一个椭圆斑，长轴约l〇mm，即钢轨轨顶为踏面提供长度约IOmm的面支撑。为了减缓辙叉轮轨冲击力，与心轨降低值区段密贴装配的翼轨轨顶结构是按车轮踏面与心轨最高点接触时，翼轨轨顶为车轮踏面提供长度为IOmm支撑的轮轨接触斑设计。此外，因为车轮踏面是斜面，所以与车轮踏面接触的翼轨轨顶也必须设计为相同锥度的斜面。[0014]本发明所述翼轨的具体结构方案为:所述翼轨轨顶沿线路方向从辙叉实际咽喉处起至心轨轨顶20mm断面处为逐渐抬升的第一斜面，且翼轨轨顶在辙叉实际咽喉处的抬升值为O.Omm，在心轨轨顶20mm断面处的抬升值为0.5-1.2mm;所述翼轨轨顶沿线路方向从心轨轨顶20mm断面处起至心轨轨顶30mm断面处为逐渐抬升的第二斜面，且翼轨轨顶在心轨轨顶30mm断面处的抬升值为1.8-2.5mm;所述翼轨轨顶沿线路方向从心轨轨顶30mm断面处起至心轨轨顶50mm断面处为逐渐降低的第三斜面，且翼轨轨顶在心轨轨顶50mm断面处的抬升值为0.0mm;所述翼轨轨顶垂直线路方向从辙叉实际咽喉处起至心轨轨顶50mm断面处为内侧低、外侧高的第四斜面，且第四斜面锥度与车轮踏面外侧的锥度一致，使翼轨轨顶为车轮踏面至少提供长度IOmm的支撑。[0015]进一步优化，所述翼轨轨顶在心轨轨顶20mm断面处的抬升值为0.7mm;所述翼轨轨顶在心轨轨顶30mm断面处的抬升值为2.2mm。[0016]本发明所述翼轨用于时速400公里速度较高的道岔，考虑到翼轨在使用状态受自然时效及温度变化的影响，通过传统的上下弯折和扭转加工工艺难以得到本发明所述翼轨的轨顶结构，而且传统工艺加工的翼轨其结构尺寸或多或少会出现反弹，影响翼轨的结构精度。本发明所述翼轨的加工方法是:首先通过数控铣床对所述翼轨从趾端起至辙叉实际咽喉处区段的轨顶通过铣削加工，使该区段翼轨高度降低1.8-2.5mm，然后对所述翼轨从辙叉实际咽喉处起至心轨轨顶50mm断面处的轨顶进行铣削加工，形成所述第一斜面、第二斜面、第三斜面;最后再对第一斜面、第二斜面及第三斜面处的翼轨轨顶进行铣削加工，使翼轨轨顶在第一斜面、第二斜面及第三斜面处形成内侧低、外侧高的第四斜面，且第四斜面锥度与车轮踏面外侧的锥度一致。[0017]本发明具有的优点和效果：[0018]1、降低辙叉区垂向不平顺和轮轨冲击力。[0019]2、减小辙叉区减载率和脱轨系数。[0020]3、提高道岔的安全可靠性和旅客乘坐的舒适性。[0021]4、本发明在不改变现有翼轨线型的前提下，采用机加工方式对翼轨轨顶进行加工形成所需的四个斜面，不但制造成本低，而且能保证轮轨接触部位的接触精度。附图说明[0022]图1为本发明一种实施例的结构示意图，[0023]图2为图1局部放大不意图，[0024]图3为图2斜面部位翼轨断面示意图，[0025]图4为本发明轮轨关系示意图。具体实施方式[0026]下面结合附图1、2、3、4描述本发明的一种实施例。[0027]一种时速400公里1520mm轨距P65钢轨25号单开道岔可动心轨辙叉翼轨，所述翼轨轨顶沿线路方向从辙叉实际咽喉处起至心轨轨顶20mm断面处为逐渐抬升的第一斜面，且翼轨轨顶在辙叉实际咽喉处的抬升值为0.〇mm，在心轨轨顶20mm断面处的抬升值为0.7mm;所述翼轨轨顶沿线路方向从心轨轨顶20mm断面处起至心轨轨顶30mm断面处为逐渐抬升的第二斜面，且翼轨轨顶在心轨轨顶30mm断面处的抬升值为2.2mm;所述翼轨轨顶沿线路方向从心轨轨顶30mm断面处起至心轨轨顶50mm断面处为逐渐降低的第三斜面，且翼轨轨顶在心轨轨顶50mm断面处的抬升值为0.0mm;所述翼轨轨顶垂直线路方向从辙叉实际咽喉处起至心轨轨顶50mm断面处为内侧低、外侧高的第四斜面，且第四斜面锥度与车轮踏面外侧的锥度一致，使翼轨轨顶为车轮踏面至少提供长度IOmm的支撑。[0028]所述翼轨的加工方法是:首先通过数控铣床对所述翼轨从趾端起至辙叉实际咽喉处区段的轨顶通过铣削加工，使该区段翼轨高度降低1.8-2.5_，然后对所述翼轨从辙叉实际咽喉处起至心轨轨顶50_断面处的轨顶进行铣削加工，形成所述第一斜面、第二斜面、第三斜面;最后再对第一斜面、第二斜面及第三斜面处的翼轨轨顶进行铣削加工，使翼轨轨顶在第一斜面、第二斜面及第三斜面处形成内侧低、外侧高的第四斜面，且第四斜面锥度与车轮踏面外侧的锥度一致。[0029]本发明心轨轨顶断面尺寸示意在图2中用A所示。本发明在不改变现有翼轨线型的前提下，通过对所述翼轨从趾端起至辙叉实际咽喉处区段的轨顶通过铣削加工，使该区段翼轨高度降低2.2mm，保持所述翼轨从辙叉实际咽喉处起至心轨轨顶50mm断面处止区段的翼轨高度不变，从而为通过铣削加工形成所述第一斜面、第二斜面、第三斜面创造了条件，不但制造成本低，而且能保证轮轨接触部位的接触精度。上线使用时只需加高所述翼轨的轨下垫板厚度即可补偿翼轨高度降低值，安装使用方便。[0030]本发明通过在翼轨与轨顶有降低值的心轨密贴段轨顶设置斜面结构，将长心轨轮载过渡位置得以延后，减小了轮载对长心轨的冲击，减缓了辙叉垂向结构不平顺，能够抵消心轨因降低所引起的辙叉垂向不平顺，确保车轮踏面在心轨没有完全承载以前的小断面区域能够始终通过翼轨轨顶斜面结构得到支撑，从而减缓辙叉区垂向不平顺，降低轮轨冲击力，减小了辙叉区轮重减载率和脱轨系数，提高道岔的安全可靠性，为旅客提供舒适的乘坐环境。[0031]对时速400公里1520mm轨距P65钢轨25号单开道岔可动心轨辙叉翼轨的轨顶分别按不采取措施、设置斜面的两种方案进行辙叉区车辆-道岔系统动力响应理论计算，计算结果见下表：[0032]时速400公里1520mm轨距P65钢轨25号道岔耦合系统动力响应计算结果[0034]由上表计算结果可知，翼轨轨顶设置斜面后，可动心轨辙叉的长心轨直股、侧股垂向力分别下降了10.03%、11.5%，直股、侧股脱轨系数分别下降了11.1%、9.1%，直股、侧股轮重减载率分别下降了14.5%、17.8%，车体振动垂向加速度分别下降了25%、5.7%，车体振动横向加速度分别下降了2.7%、12.8%。由此可知，对可动心轨辙叉的翼轨轨顶设置斜面后，能显著降低辙叉区轮轨冲击力，提高行车安全可靠性。[0035]上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明的实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等同变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

权利要求：1.一种时速400公里可动心轨辙叉翼轨，其特征是:所述翼轨轨顶沿线路方向从辙叉实际咽喉处起至心轨轨顶20mm断面处为逐渐抬升的第一斜面，且翼轨轨顶在辙叉实际咽喉处的抬升值为〇.〇mm，在心轨轨顶20mm断面处的抬升值为0.5-1.2mm;所述翼轨轨顶沿线路方向从心轨轨顶20mm断面处起至心轨轨顶30mm断面处为逐渐抬升的第二斜面，且翼轨轨顶在心轨轨顶30mm断面处的抬升值为1.8-2.5mm;所述翼轨轨顶沿线路方向从心轨轨顶30mm断面处起至心轨轨顶50mm断面处为逐渐降低的第三斜面，且翼轨轨顶在心轨轨顶50mm断面处的抬升值为所述翼轨轨顶垂直线路方向从辙叉实际咽喉处起至心轨轨顶50mm断面处为内侧低、外侧高的第四斜面，且第四斜面锥度与车轮踏面外侧的锥度一致，使翼轨轨顶为车轮踏面至少提供长度IOmm的支撑。2.根据权利要求1所述的一种时速400公里可动心轨辙叉翼轨，其特征是:所述翼轨轨顶在心轨轨顶20mm断面处的抬升值为0.7mm;所述翼轨轨顶在心轨轨顶30mm断面处的抬升值为2.2mm。3.—种权利要求1或2所述的时速400公里可动心轨辙叉翼轨的加工方法，其特征是:首先通过数控铣床对所述翼轨从趾端起至辙叉实际咽喉处区段的轨顶通过铣削加工，使该区段翼轨高度降低1.8-2.5mm，然后对所述翼轨从辙叉实际咽喉处起至心轨轨顶50mm断面处的轨顶进行铣削加工，形成所述第一斜面、第二斜面、第三斜面;最后再对第一斜面、第二斜面及第三斜面处的翼轨轨顶进行铣削加工，使翼轨轨顶在第一斜面、第二斜面及第三斜面处形成内侧低、外侧高的第四斜面，且第四斜面锥度与车轮踏面外侧的锥度一致。

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