國(guó)外同類(lèi)道岔發(fā)展概況
近年來(lái)國(guó)外鐵路的發(fā)展，除新建高速客運(yùn)專線外，對(duì)既有干線圍繞客運(yùn)提速、貨運(yùn)重載的目標(biāo)進(jìn)行技術(shù)改造是共同的趨勢(shì)。改造既有線的重要方面是研制、試驗(yàn)并推廣新型結(jié)構(gòu)的道岔。
道岔區(qū)不可避免的軌道剛度急劇變化、軌下基礎(chǔ)的非等彈性及量值較大的軌面幾何不平順等特點(diǎn)導(dǎo)致其與機(jī)車(chē)車(chē)輛相互作用的荷載及變形的復(fù)雜性、主要部件使用壽命短、養(yǎng)護(hù)維修工作量大，成為限制列車(chē)通過(guò)速度的薄弱環(huán)節(jié)。國(guó)外近代道岔的發(fā)展雖取決于各自的運(yùn)營(yíng)條件、軌道和機(jī)車(chē)車(chē)輛狀況而各有差異，但都致力于強(qiáng)化結(jié)構(gòu)(包括金屬部件、軌下基礎(chǔ)及轉(zhuǎn)換設(shè)備)、提高材質(zhì)與工藝以及限制道岔區(qū)軌道平剖面幾何不平順等方面，不僅在結(jié)構(gòu)上力求延長(zhǎng)部件使用壽命及維修省力化，而且通過(guò)道岔區(qū)軌道科學(xué)管理的途徑確保其與運(yùn)營(yíng)條件的適應(yīng)性。

一、道岔幾何特征及平面
1、國(guó)外既有干線為適應(yīng)客運(yùn)提速、貨運(yùn)重載要求而進(jìn)行技術(shù)改造，對(duì)于道岔而言，重點(diǎn)是提高直向過(guò)岔速度及強(qiáng)化道岔部件結(jié)構(gòu)。因此，盡可能保留原有的轍叉號(hào)數(shù)，控制道岔全長(zhǎng)尺寸的變動(dòng)，以避免引起過(guò)大的站場(chǎng)改建工程。如要求側(cè)向也以較高速度通過(guò)時(shí)，則換鋪大號(hào)碼道岔。在轍叉號(hào)數(shù)不變的情況下，為適應(yīng)道岔側(cè)向一定的運(yùn)行要求，在道岔平面布置上也表現(xiàn)出一定的靈活性。如德國(guó)鐵路就出現(xiàn)同一導(dǎo)曲線半徑不同轍叉號(hào)數(shù)或同一轍叉號(hào)不同導(dǎo)曲數(shù)半徑的平面布置，奧地利、瑞士等國(guó)鐵路也有類(lèi)似的情況。2、各國(guó)既有鐵路單開(kāi)道岔導(dǎo)曲線半徑多為圓曲線。對(duì)于限制導(dǎo)曲線通過(guò)速度的基本參數(shù),各國(guó)鐵路的采用值有較大差異。
3、固定型轍叉一般為直線型，也有導(dǎo)曲線部分進(jìn)入轍叉的形式。德國(guó)、法國(guó)廣泛采用曲線型轍叉。這樣在轍叉號(hào)數(shù)不變的條件下，可加大導(dǎo)曲線半徑。
4、既有線改造大量采用用可動(dòng)心軌轍叉，主要是用于速度較高的區(qū)段。此外也有與固定型轍叉跟距相同的可動(dòng)心軌轍叉(樞軸式)，如前蘇聯(lián)的P65軌11號(hào)可動(dòng)心軌轍叉及澳大利亞貨運(yùn)專線上使用高錳鋼鑄造可動(dòng)心軌轍叉。奧地利UIC54軌12號(hào)則是可動(dòng)翼軌轍叉。
5、固定型轍叉的護(hù)軌平面多為折線型。針對(duì)單開(kāi)道岔正、側(cè)向容許通過(guò)速度的差異而設(shè)置不同長(zhǎng)度的護(hù)軌緩沖段。日本則采用圓弧型，使不同輪軌游間的車(chē)輪通過(guò)護(hù)軌時(shí)的沖擊效應(yīng)不是常量。
6、單開(kāi)道岔直股軌距基本與區(qū)間軌道一致，并有縮減的趨勢(shì)，如德國(guó)為1432mm、瑞士1433mm及前俄羅斯為1520mm等。
二、道岔結(jié)構(gòu)
(一)軌型
各國(guó)鐵路多根據(jù)機(jī)車(chē)車(chē)輛軸重、運(yùn)輸密度及運(yùn)行速度選用鋼軌類(lèi)型。對(duì)于既有線改造，軌型普遍選用重量≥60kg√m的鋼軌，如德、法的UIc60，前蘇聯(lián)的P65、P75,日本的60；美國(guó)的132RE、136RE等。
(二)轉(zhuǎn)轍器部分
既有線改造用道岔轉(zhuǎn)轍器仍沿用雙尖軌在基本軌框架內(nèi)轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)�；�本軌框架除在與尖軌密貼區(qū)段兩者共同承受豎向荷載外，還在尖軌全長(zhǎng)范圍內(nèi)承受輪軌相互作用水平力。用標(biāo)準(zhǔn)軌加工的基本軌在與尖軌密貼段軌頭下腭作1：4或1：3斜切，配合尖軌相應(yīng)剖面構(gòu)成藏尖式結(jié)構(gòu)，以提高逆向運(yùn)行的安全性和加強(qiáng)尖軌尖端附近斷面。
尖軌多用專門(mén)軋制的矮型特種斷面鋼軌制造。矮型特種斷面尖軌在跟部均經(jīng)鍛壓加工成標(biāo)準(zhǔn)軌斷面，能與導(dǎo)軌連接或焊接。在跟部附近繞豎直軸的彈性彎曲實(shí)現(xiàn)尖軌的轉(zhuǎn)換,長(zhǎng)度在11m以上的尖軌不設(shè)柔性段(即可彎部分軌底不作切削)。
德國(guó)的Zu1-60軌強(qiáng)度為1100MPa及以上，俄羅斯采用頂面全長(zhǎng)淬火使硬度達(dá)
301-388HB，日本通過(guò)持續(xù)3次火焰加熱至900℃，經(jīng)噴射含10%Emulsion淬火劑及冷卻等工序?qū)�尖軌進(jìn)行全斷面調(diào)質(zhì)處理，表面硬度達(dá)50±5HRc。
(三)轍叉部分
日本、德國(guó)、法國(guó)及前蘇聯(lián)等鐵路大力研究發(fā)展可動(dòng)心軌轍叉，以消除固定型轍叉固有的“有害空間”,使機(jī)車(chē)車(chē)輛通過(guò)軌線交叉點(diǎn)部位的荷載、變形、振動(dòng)特性接近于轉(zhuǎn)轍器部分的輪軌相互作用過(guò)程，從而在延長(zhǎng)轍叉使用壽命、減小養(yǎng)護(hù)維修工作量及提高旅行舒適度等方面明顯優(yōu)于固定轍叉。
1、盡管各國(guó)的可動(dòng)心軌轍叉結(jié)構(gòu)有某些差異，但其原理都是使可動(dòng)心軌在翼軌框架內(nèi)轉(zhuǎn)換并與相應(yīng)的翼軌密貼，引導(dǎo)車(chē)輪運(yùn)行方向并承受豎向與水平荷載。
2、為使可動(dòng)心軌安裝轉(zhuǎn)換設(shè)備有足夠的空間，采用高錳鋼鑄造翼軌從結(jié)構(gòu)上能較好解決,但因鑄造缺陷不可避免，很難達(dá)到與相鄰軌道相同的使用期限。因此,前蘇聯(lián)專門(mén)軋制了特種斷面翼軌(YP65)。英國(guó)、德國(guó)則采用普通斷面鋼軌制造翼軌。
3、可動(dòng)心軌多用制作尖軌的坯料加工組合，也有高錳鋼鑄造或用特種鋼材鍛制加工并焊接的結(jié)構(gòu)。日本的S1067-60—8轍叉可動(dòng)心軌由鉻基合金鋼材料的90S軌加工并焊接制成�？蓜�(dòng)心軌兩肢有等長(zhǎng)或長(zhǎng)度不同的型式。跟端結(jié)構(gòu)既有可彎式、也有回轉(zhuǎn)式(間隔鐵、夾板式)或樞軸式。澳大利亞重載線路的日制可動(dòng)心軌即為高錳鋼鑄造，跟端為框軸式結(jié)構(gòu),雖然可動(dòng)心軌轍叉是解決軌線交叉點(diǎn)消滅“有害空間”的良好結(jié)構(gòu)型式，在既有線改造特別是高速客運(yùn)專線的正線具有廣泛的發(fā)展前途。但由于制造難度大，成本較高，換鋪時(shí)引起站場(chǎng)變動(dòng)以及另需增加轉(zhuǎn)換設(shè)備等原因，擴(kuò)大數(shù)量乃至正線全部鋪用須經(jīng)歷較長(zhǎng)過(guò)程。為此研究改進(jìn)固定型轍叉結(jié)構(gòu)仍是國(guó)外鐵路重要課題。
在既有線改造中，前蘇聯(lián)廣泛采用的P65鋼軌1/11道岔(快速型)的轍叉主要還是高錳鋼整鑄結(jié)構(gòu)。法國(guó)則除高速線以外的干線均采用高錳鋼整鑄轍叉，在優(yōu)化材質(zhì)和鑄造工藝的同時(shí),，通過(guò)結(jié)構(gòu)分析改進(jìn)設(shè)計(jì)。美、英及前蘇聯(lián)進(jìn)行轍叉表面爆炸硬化。使用統(tǒng)計(jì)表明,可延長(zhǎng)壽命30～50%。日、奧、法等國(guó)研究并采用高錳鋼與炭素鋼通過(guò)長(zhǎng)20mm的鉻基介質(zhì)插入段的焊接技術(shù)。
此外鑒于高錳鋼鑄造缺陷難以克服，近20余年來(lái)，德、英、日、奧還發(fā)展低合金鋼焊接轍叉(固定型)，在提高結(jié)構(gòu)整體性、耐磨性及抗疲勞性等方面有一定效果。 10
(四)護(hù)軌部分
固定型轍叉必須設(shè)置護(hù)軌。國(guó)外多采用專門(mén)軋制的特種斷面護(hù)軌。法、德、波的UIC60型護(hù)軌斷面呈槽形，面高于走行軌15～20mm，兩者不相聯(lián)結(jié)。前蘇聯(lián)的KP65護(hù)軌，頂面高于走行軌22mm，兩者通過(guò)間隔鐵聯(lián)結(jié)。日本采用H型護(hù)軌結(jié)構(gòu)，用普通鋼軌制造，頂面高于走行軌并互不聯(lián)結(jié)護(hù)軌與其支撐之間設(shè)置彈性緩沖件，以改善護(hù)軌的工作條件。
(五)其他
1、國(guó)外道岔導(dǎo)曲線外軌均不設(shè)置超高。
2、法、英、日及前蘇聯(lián)(P65軌1/11道岔[快速型])均設(shè)置與區(qū)間軌道相同的軌底(頂)坡。
3、為使道岔能適應(yīng)跨區(qū)間超長(zhǎng)無(wú)縫線路的鋪設(shè)需要，道岔鋼軌接頭的焊接獲得了很大的發(fā)展，日、德、法分別就地進(jìn)行氣壓焊或鋁熱焊消滅道岔區(qū)的鋼軌接頭(絕緣接頭采用膠結(jié))�？蓜�(dòng)心軌轍叉采用加長(zhǎng)翼軌并在直股設(shè)置伸縮斜接頭。在尖軌跟部用限位器代替了轍跟間隔鐵以解決鋼軌溫度力的傳遞問(wèn)題。
4、道岔區(qū)有采用彈性扣件的趨勢(shì)。軌下除金屬墊板外，多設(shè)彈性墊層，德國(guó)采用彈性滑床板解決尖軌和心軌與關(guān)聯(lián)部件（基本軌和翼軌)的基礎(chǔ)剛度相近的問(wèn)題。彈性扣件和墊層在輪軌相互作用力傳遞過(guò)程中能起到吸收高頻振動(dòng)分量的作用。
(六)軌下基礎(chǔ)
道岔區(qū)的軌下基礎(chǔ)傳統(tǒng)以木岔枕為主，但英、俄、德、法等國(guó)鐵路正積極推廣預(yù)應(yīng)力混凝土岔枕，其中有埋設(shè)于混凝土基礎(chǔ)內(nèi)的混凝土岔枕及鉸式混凝土岔枕等結(jié)構(gòu)。
三、道岔可動(dòng)部件的轉(zhuǎn)換
道岔可動(dòng)部件(尖軌、可動(dòng)心軌)的轉(zhuǎn)換設(shè)備除需提供足夠的轉(zhuǎn)換力外還需確保鎖閉可靠及表示明確。既有線適應(yīng)客運(yùn)提速、貨運(yùn)重載條件的正線道岔,其可動(dòng)部件大多為彈性可彎式。因此,國(guó)外對(duì)轉(zhuǎn)換技術(shù)及設(shè)備給予了極大的關(guān)注,，有以下趨勢(shì)：
1、對(duì)可動(dòng)部件實(shí)施多點(diǎn)牽引。
2、法、德、奧、英的道岔，采用楔型燕尾鎖或鉤型鎖等外鎖閉轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，并輔以密貼監(jiān)視器。正線道岔均為不可擠型。日、俄道岔的轉(zhuǎn)換設(shè)備為內(nèi)鎖閉方式。
3、尖軌采用分動(dòng)轉(zhuǎn)換方式，即兩尖軌之間不設(shè)聯(lián)結(jié)桿，有利于工作尖軌在完成轉(zhuǎn)換后保持應(yīng)有的位置，并可減小轉(zhuǎn)換附加阻力。
4、采用減磨措施以降低可動(dòng)部件的轉(zhuǎn)換阻力，有用聚四氟烯噴涂于滑床板頂面以減小滑動(dòng)磨擦系數(shù)，也有專門(mén)設(shè)置的滑輪裝置。