Theories and Engineering Practices of High-Speed Railway Turnout System: Survey and Review

全文

(1) 南交通大学学报西第５１卷第２期２０１６年４月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＷＥＳＴＪＩＡＯＴＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ文章编号：０２５８２７２４（２０１６）０２０３５７１６ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５８２７２４．２０１６．０２．０１５. . . Ｖｏｌ．５１Ｎｏ．２Ａｐｒ．２０１６. 高速铁路道岔系统理论与工程实践研究综述王平，陈嵘，徐井芒，马晓川，王健（西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室，四川成都６１００３１）. 了促进高速道岔行业的发展，系统梳理了各国高速铁路道岔领域（包括部件选型与结构设计理念、高摘要：为速列车／道岔耦合动力分析理论、不同线下基础道岔无缝化设计方法、合理刚度及均匀化设计方法、长大轨件转换计算理论、关键联结部件动静力强度分析、动力学性能测试技术、道岔侧股平面线型与结构设计、制造与铺设、．要维护与管理等）的学术研究现状、存在问题、具体对策及发展趋势适应未来轨道交通技术的发展，高速道岔仍面临着严峻的技术挑战，例如，更高速度的下一代高速道岔在复杂环境下的适应性、全寿命周期设计、轮轨匹配动态性能优化、新材料和结构的研发与应用、状态实时获取与性能评估、健康管理及故障预测、能效保持与车／岔等问题，需要深度融合先进材料与制造、智能与自动化、大数据与云计算、精密测控与效能提升等前沿技术，着力过现状剖析、问题导向，以期为铁道工程学科的学术研究与提升我国高速铁路道岔技术领域的原始创新能力．通技术创新提供新的视角和基础资料．速铁路道岔；设计理论；平面线型；结构部件；制造与铺设；维护与管理关键词：高中图分类号：Ｕ２１３．６文献标志码：ＡＴｈｅｏｒｉｅｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｒａｃｔｉｃｅｓｏｆＨｉｇｈＳｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙＴｕｒｎｏｕｔＳｙｓｔｅｍＳｕｒｖｅｙａｎｄＲｅｖｉｅｗ. ：. ，. ，. ，. ，. ＷＡＮＧＰｉｎｇＣＨＥＮＲｏｎｇＸＵＪｉｎｇｍａｎｇＭＡＸｉａｏｃｈｕａｎＷＡＮＧＪｉａｎ. （ＭＯＥＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｉｇｈＳｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）. ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙｔｕｒｎｏｕｔｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｔｈｅａｃａｄｅｍｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙｔｕｒｎｏｕｔｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｄｅｓｉｇｎｉｄｅａ，ｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｔｒａｉｎ／ｔｕｒｎｏｕｔｃｏｕｐｌｉｎｇｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｊｏｉｎｔｌｅｓｓｔｕｒｎｏｕｔｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒａｃｋｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｏｎｇｍｏｖｅａｂｌｅｒａｉｌｓ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃａｎｄｓｔａｔｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎａｌｙｓｉｓｏｆｋｅｙｊｏｉｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｔｕｒｎｏｕｔｐｌａｎｅａｌｉｇｎｍｅｎｔａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｉｎｄｉｖｅｒｇｉｎｇｌｉｎｅｓ，ｔｕｒｎｏｕｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄｌａｙｉｎｇ，ｔｕｒｎｏｕｔｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｅｔｃ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｄａｐｔｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｆｕｔｕｒｅｒａｉｌｔｒａｎｓｉｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙｔｕｒｎｏｕｔｉｎｄｕｓｔｒｙｉｓｓｔｉｌｌｆａｃｉｎｇｓｅｖｅｒｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ．Ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙｔｕｒｎｏｕｔｈａｓｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｔｈｅａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙｉｎｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅｗｈｏｌｅｌｉｆｅｃｙｃｌｅｏｆｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅｗｈｅｅｌ／ｒａｉｌｍａｔｃｈｉｎｇａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒａｉｎｔｕｒｎｏｕｔｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｔｈｅＲ＆Ｄａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｔｈｅｒｅａｌｔｉｍｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｔｕｒｎｏｕｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅｈｅａｌｔｈｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄｆａｕｌｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｏｆｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｓｅＡｂｓｔｒａｃｔ. 收稿日期：２０１５１１１８基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１４２５８０４，５１３７８４３９）；高速铁路基础研究联合基金资助项目（Ｕ１３３４２０３，Ｕ１２３４２０１）平，陈嵘，徐井芒，等速铁路道岔系统理论与工程实践研究综述［Ｊ］．西南交通大学学报，２０１６，５１（２）：３５７３７２．．高引文格式：王.

(2) 西南交通大学学报. ３５８. 第５１卷. ，，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ｂｉｇｄａｔａａｎｄｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ，ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，ｅｔｃ．，ｎｅｅｄｔｏｂｅｄｅｅｐｌｙｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｉｎｔｏｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｔｕｒｎｏｕｔｓｙｓｔｅｍｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｉｎｎｏｖａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙｏｆＣｈｉｎａｉｎｔｈｉｓｆｉｅｌｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｂｌｅｍａｎａｌｙｓｉｓ，. ｐｒｏｂｌｅｍｓｓｏｍｅｃｕｔｔｉｎｇｅｄｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎａｄｖａｎｃｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ. ｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗｉｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅｎｅｗｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓａｎｄｂａｓｉｃｄａｔａｆｏｒｔｈｅａｃａｄｅｍｉｃｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒａｉｌｗａｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅｓ．. ：ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙｔｕｒｎｏｕｔ；ｄｅｓｉｇｎｔｈｅｏｒｙ；ｐｌａｎｅａｌｉｇｎｍｅｎｔ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ；ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄｌａｙｉｎｇ；ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔ道岔是铁路线路的交叉点及薄弱环节，因其结隧、路基等不同类型基础结构，且与区间轨道相匹构与轮轨界面的关系复杂，是影响行车平稳性与安配以降低过渡段的影响；侧向容许通过速度根据站．道岔同时集成了轨道系统中场全性的关键基础设施道岔、渡线道岔和联络线道岔的不同功能需求确各类结构部件与技术特征，被公认为是反映铁道工定以上的使用寿命，并尽可能地少；具有１５～２０年程行业技术水平的重要标志．随．着高速铁路的发更换零部件展，具有高精密度的机电一体化系统 — — — 高速铁路１．２设计理念（高铁）道岔在设计理论、关键结构、制造工艺、维高速道岔设计以安全性作为第一要求，以乘坐［］［］护技术等方面均取得了显著的进步．截止舒适度作为首要控制指标．２０１５年．在底，中国开通运营近１．９万ｋｍ高铁铺设的系统匹配高速道岔设计中，将运动学与动５千学相结合，视机车车辆系统与道岔系统（工电集多组正线高速道岔总体状态良好，满足了高速力）为一个相互作用、相互耦合的总体大系统，道铁路建设与运营的需要，为我国高铁事业的发展做成各组件之间需合理匹配出了重要贡献而，迄今为止学术界还缺乏对高岔．然．速铁路道岔设计理论与工程实践研究的系统总结安全可靠高速道岔的设计最高容许通过速．对与梳理．本，在直向增加１０％、侧文围绕高速道岔选型与设计理念、设计度向增加１０ｋｍ／ｈ的安全裕理论与试验技术、线型与结构设计、制造铺设与维量，并进行相应实车试验考核；采用适应无缝道岔护技术等主题，论述了该领域的学术研究现状、热的转换锁闭、密贴检查设备，选取稳定可靠的结构点和存在的问题、具体对策与发展趋势，以期为铁形式保证可动轨件的强度储备，并配备监测系统．道工程学科的进一步发展提供参考和借鉴高平顺性顺性决定乘坐舒适度高速道．．平．在岔设计、制造、运输、铺设、养护等环节中，要特别注速道岔选型与设计理念１高重平顺性优化和保持，严格控制各部件的制造公差与装配误差１．１选．型原则靠性速道岔系统需满足高速列车过岔与实践考证定高速道岔的线型和结构等参可．高．确区间等速运行时的安全性、平稳性及可靠性要求数，评估部件强度和整体性能，均需通过大量室内．试验和运营实践的考核和验证安全性平稳性来保证安全性，高速道岔系外．用．统应较区间轨道具有更高的部件精度、平顺性和列１．３主要问题与发展趋势车过岔舒适度控制标准有效应对各种复杂的运（１）面向ＬＣＣ（ｌｉｆｅｃｙｃｌｅｃｏｓｔ）和ＲＡＭＳ．为营环境，还需根据需要配备防雪、防冰击、工电集成（ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｍａｉｎｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙｓａｆｅｔｙ）的高速状态监测平台等安全保障设施设备道岔全寿命周期设计．可维护性了减少维护工作量，应尽量减少将ＬＣＣ和ＲＡＭＳ相关指标分解到高速道岔全．为道岔型号，运行条件相同的道岔零部件宜通用；各寿命过程中，形成相应的需求约束虑高速道岔．考营成本、维修成本、装拆成本、工艺成本、设计成型高速道岔轨型应相同；道岔直向允许通过速度相运同的道岔零部件宜通用；并为预防性维修和修复性本以及报废成本等的ＤＦＣ设计，以及考虑各阶段安全性和可靠性指标分配和约束的可靠性设计，建维修（如道岔打磨等）预留空间或接口．各阶段的成本模型和可靠性模型，获得合理的成．高高可用性速道岔应满足跨区间无缝线路和立分配、可靠的设计参数裕度等，然后，建立全寿命轨道电路的要求，并适应有砟或无砟下部结构和桥本Ｋｅｙｗｏｒｄｓ. １. １２.

(3) 第２期王平，等：高速铁路道岔系统理论与工程实践研究综述３５９待解决的关键基础科学问题周期成本和可靠性模型，以此进行优化设计和成本亟．（４）下一代高速道岔结构选型控制，获得满意的全寿命周期设计结果．下一代高速铁路对道岔的安全、智能、耐久、环（２）复杂运营环境下高速道岔的适应性等方面提出了更高的要求于结构动力学、空面向一带一路、海洋强国、西部大开发和高铁保．基动力学和声学等理论的发展，推进高速道岔在新走出去等一系列国家重大战略需求，轨道交通基础气材料、新构造、新工艺、新方法等方面的创新键设施正加速覆盖全球范围自然环境更复杂的地区．．关高速道岔系统因其运营环境的复杂性、结构材料的技术主要包括：研究适用于下一代高速道岔的新型多样性、结构分布的空间效应、服役过程的时间效支撑结构，拓展纤维增强复合材料、智能自适应材应以及多因素交变耦合效应等，其动态性能的时空料、高性能钢及混凝土等新材料及其应用，构建基演变机制与规律十分复杂可靠度理论、全寿命周期和可持续工程的高速道．要求高精度的高速道岔于设计技术体系，提升高速道岔制造与施工的工厂及其下部结构（有砟或无砟轨道、桥梁、隧道及过岔、智能化、装配化和精细化技术，开发基于结构损渡段）面对严寒、风沙、雨雪、冻融、冲刷、腐蚀等恶化度的高速道岔损伤评估方法及病害智能修复技劣自然环境与复杂地质条件的挑战时，均应表现出伤，构建减振及噪声控制技术和绿色环保评价体良好的适应性，故针对高速道岔系统在极端气候或术，发展基于大数据的高速道岔风险管理、信息管恶劣地质条件下动态性能的时空演变机制与规律系理及维护决策技术等的研究已成为前沿热点．．（３）更高速道岔的基础科学问题速道岔设计理论与试验技术当移动装备以４００ｋｍ／ｈ及以上速度过岔时，２高轮轨高速相互作用过程中的高频动态或瞬态现象高速道岔系统集成了几乎所有先进铁路轨道表现突出（振动主频率达２０００Ｈｚ以上），振动波技术，是高速铁路建设与运营维护的核心装备之长与接触斑直径接近同一数量级，容易诱发轮轨耦一高速道岔的研制过程中，需建立其动力学分．在合系统部件的颤振或共振，从而影响旅客乘坐舒适析理论，解决轮轨关系、轨道刚度、部件强度及车岔性，加速车辆合振动等动力学问题；提出无缝道岔计算方法， 轨道系统部件的损伤，并严重影响高耦．因决跨区间无缝线路、桥上无缝道岔的设计与铺设此，建立考虑系统解速列车运行安全性和可靠性适应性问题；建立道岔转换计算理论，优化牵引部件材料非线性与几何非线性、接触不平顺与界面等布置，提出减摩措施，解决转换卡阻、不可靠锁闭热效应、时间步长极小（应当小到足以捕捉到两个点可靠性问题接触表面之间的动量传递而不发生明显的能量损等验证高速道岔系列设计理论的正．为失）的三弹性体或弹塑性体的瞬态滚动接触模型，确性及其工程应用的有效性，还需通过室内及现场探明高速道岔与列车系统的高频相互作用规律及实车试验进行验证和评估，进而用于指导高速道岔界面接触行为，是下一代更高速度高速道岔研制中的设计、制造、运输、铺设与维护．. .

(4) . 0123 456 ./ 789:;< => ?@AB< . 4CD EFGHC IJ$%K8LMN# IJ& OPCN# IJ'QR?ST !. 图高速道岔设计总体技术路线. ,- $% & ' ( "#. $% & '(#)*+. １Ｆｉｇ．１Ｏｖｅｒａｌｌｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｏｕｔｅｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｔｕｒｎｏｕｔｄｅｓｉｇｎ.

(5) 西南交通大学学报第５１卷比于普通无缝线２．１高．相缝线路设计中的一项重要内容速列车／道岔耦合动力分析理论速列车岔系统动力分析理论的基本思想路，无缝道岔内涉及多根钢轨，且各钢轨线形和约高 道是，将机车车辆系统和道岔系统视为相互作用、相束条件不同，各轨条之间存在更复杂的承力、传力互耦合的总体大系统，考虑岔区轮轨之间复杂的多和位移关系．点接触关系，综合研究列车过岔时的动态运行行为王平等建立了可动心轨无缝道岔钢轨温度力及对道岔区轨道结构的动力作用与位移的分析模型和计算方法，分析了不同阻力参．［］王平等基于轮轨系统动力学，结合道岔区轨道数的影响，此外，通过建立无缝道岔群计算模结构自身特点，研究了道岔区多点轮轨接触关系，型，结合道岔区轨道结构的特点，分析了不同线路率先建立了列车力值、线路阻力退化等对无缝道岔受力变形的影 道岔空间耦合动力学分析理阻［］［］论．Ｓｃｈｕｐｐ等研究了道岔区轮轨多点接触在多响．杨荣山等进行了桥上无缝道岔纵向力试验体动力学仿真中的实现方法［］；Ｋａｓｓａ等基于多体验证研究，对道床阻力、基本轨伸缩力及尖轨伸缩动力学软件ＧＥＮＳＹＳ建立了列车／道岔动力学模位移等进行了系统测试［］；文献［１５］建立了桥上型，研究关键参数随机输入情况下系统的动态响无缝道岔尺模型，研究了多种桥梁结构形式１∶ ３缩［］应；Ａｌｆｉ等提出能够计算列车／道岔中频动态响与无缝道岔的相互作用关系；文献［１６］等通过道应的数学模型，模型中考虑变截面钢轨及弹性轨岔纵向力试验，用导轨与基本轨位移差值表达两者道，并且通过现场试验实测数据验证了模型的正确之间传力约束，提出了无缝道岔温度力与位移的计［］性；陈模型和计算方法嵘建立了完整的车辆岔梁耦合振动算献［１７］运用“两轨相互作用 道 桥．文模型，计算分析了列车通过桥上道岔时系统的振动原理 ”，根据实测线路阻力给出了阻力 位移表达［］．文响应，并进行了试验验证；全顺喜分析了随机不式，并提出了无缝道岔纵向力计算方法平顺及实测不平顺对岔区轮轨耦合振动的影响，提献［１８１９］基于力图叠加原理，提出了可考虑非线［］出了岔区几何不平顺的控制限值和调整方法；性的无缝道岔当量阻力系数计算方法献［２０］．文虑了道床阻力随岔枕长度的变化及基本轨与导利用有限元方法建立单轮滚动通过辙叉时考Ｐｌｅｔｚ等［］之间的相互作用，提出了无缝道岔多轨相互作用的动态模型；Ｓｅｂｅｓ等运用多点赫兹接触理论轨．文算方法献［２１２２］将广义变分原理应用于无建立道岔区的轮轨接触模型，结合多体动力学理计道岔的计算分析，将岔枕视为有限长Ｗｉｎｋｌｅｒ弹论，分析列车通过可动心轨道岔时的接触斑位置、缝接触应力及等效应力等动态响应［］．性地基梁，提出了一种计算无缝道岔钢轨附加温度与位移的方法列车／道岔耦合动力学分析理论已在岔区轮轨力．关系优化、可动轨件转换分析、岔区几何不平顺控但是，目前在无缝道岔伸缩变形仿真计算或试制、平面线型布置及轨道合理刚度匹配等设计中成验研究中，均仅考虑了年或日的最高轨温或最低轨功应用时无缝道岔的受力变形特点，未考虑轨温变化过而，目前对高速车辆与道岔动态相互作温．然中的累积效应，同时尚未见能够准确描述循环弹用的分析仅限低频时域范围，尚未见到同时考虑岔程性变形特性的线路阻力模型区局部轮轨强冲击、钢轨件垂向、横向和扭转振动塑速道岔无缝化设．高以及随机不平顺对接触几何关系影响的道岔高频计方法的深入发展将主要着眼于复杂环境条件振动时域和频域分析且，现有轮轨滚动接触理（极端气候下列车荷载与温度荷载的叠加效应，以．而论还不能考虑单轮与多轨滚动接触行为，无法精确及扣件、散粒体道床、限位器、间隔铁的非线性与塑描述轮对通过道岔这种两侧非对称结构时的轮载性阻力特性）下路基／桥梁上无缝道岔状态演变机过渡或转移行为与规律，研究考虑轨温循环变化的无缝道岔多轨．此外，随着列车运行速度的进一制积受力与变形的求解方法，建立起无缝道岔性能步提高，致振因素和响应形式均会发生根本性地改累，并基于路基／桥梁上无缝道岔状态变，道岔区轮轨关系、轨轨关系、轮轨异常磨耗、轮演变预测模型行车安全性和平稳性的影响规律，提出其各项性轨表面接触疲劳、塑性流动和脱轨等机理及其影响对也受到了越来越多的关注能劣化指标的评判标准及允许限值．．２．２高２．３高速道岔无缝化设计方法速道岔合理刚度及均匀化设计方法世界各国２００ｋｍ／ｈ以上的所有线路均采用跨刚度是铁路轨道结构的基本性能参数之一，而区间无缝线路，而道岔结构无缝化设计是跨区间无高速道岔结构复杂、零部件多，存在多根钢轨通过３６０. １２. ３４. １３. ５. １４. ６. ７. ８. ９. １０. １１.

(6) 第２期王平，等：高速铁路道岔系统理论与工程实践研究综述３６１共用长垫板、间隔铁等部件的联结，致使轨道整体表示３项基本功能岔转换是为了引导机车车辆．道高速道岔设计过由支承刚度沿线路方向差异显著一条线路进入另一条线路，需要借助转换设备扳．在程中，轨道刚度合理值的确定及在各部件之间的合动可动尖轨或心轨，实现道岔开向的改变岔锁．道理分配是开展道岔区轮轨系统动力分析与评价的闭是在道岔转换后，借助转换设备锁闭道岔，保证前提，同时为减缓岔区动态不平顺的影响，还需考尖．道岔轨或心轨与基本轨或翼轨稳固密贴的功能虑通过各部位扣件系统刚度的调整，使其整体刚度状态显示是为了确保行车安全，在道岔转换后，转沿线路纵向分布均匀换设备具有显示道岔定位（直尖轨贴靠曲基本轨）．反位（曲尖轨贴靠直基本轨）的功能利用数值模型研究了车轮滚动通或Ａｎｄｅｒｓｓｏｎ等．本高速道岔设计中，考虑转辙连杆至固定端过辙叉时的冲击作用，分析了轨道刚度及质量分布日［］变化对轮轨冲击力的影响；Ｚａｒｅｍｂｓｋｉ通离、可动部件长度及转换动程等参数，采用解析过理论距法进行转换力的简化计算；文献［３１］考虑心轨分析及现场试验，研究得到采取合理的刚度过渡措方施能够消除辙叉部位的轮轨冲击力［］；文献［２５］的变截面特性，建立了可动心轨转换计算有限元模研究了高速道岔尖轨下支承刚度变化的影响，指出型，进行了多点牵引的单肢及双肢弹性可弯心轨转尖轨下弹性支承能够有效地改善列车过岔时的轮换计算；文献［３２］应用有限元法进行了尖轨和可轨动态相互作用；文献［２６］通过改变枕下胶垫的动心轨的转换设计计算分析；文献［３３］将可动轨刚度来平滑道岔纵向的刚度分布，并利用数值仿真件划分成若干段等截面梁，基于复合梁弯曲理论建研究了枕下胶垫对轮轨接触力的影响；文献［２７］立了转换计算模型，计算了不同摩擦系数条件下的发展了道岔区钢轨磨耗、滚动疲劳及塑性变形等伤板动力及不足位移，用于指导牵引点布置及动程设损的数值计算方法，并在此基础上进行了道岔区几计优化；文献［３４］基于变分形式的最小势能原理，何尺寸及刚度的优化．提出了单肢和双肢弹性可弯心轨扳动力及不足位计算方法；文献［３５］建立了高速道岔尖轨及心国内学者主要着重于对道岔轨道刚度分布规移律研究，并提出了相应的刚度均匀化措施牵引转换计算模型，对尖轨及心轨牵引点板动力．文轨不足位移进行了分析．献［３］对固定和可动心轨辙叉有砟道岔区轨道刚及度分布进行了分析，指出了岔区刚度分布不均；文转换计算理论的研究成果已在高速道岔的设优化中得到成功应用，但多种运营条件下转换卡献［２８］通过对多种垫板组装后的刚度进行测试，计、不足位移的问题在高速道岔中仍时有出现提出了有砟道岔扣件刚度均匀化建议小平等研阻．陈．其究了高速道岔刚度合理取值及部件刚度合理匹配原因是既有道岔转换计算分析主要面向设计，未综关系，提出了高速道岔轨道刚度纵向变化率的控制合考虑制造、组装、运输、铺设及复杂运营条件下的［］范围，并岔实际状态与设计图纸之间的差异进行了无砟道岔的轨道刚度分布规律道．［］分析及均匀化设计优化．２．５高速道岔部件动静力强度分析值得注意的是，目前国内外学者对轨道刚度内在完成高速道岔平面线型、结构选型、牵引转涵的研究尚显不足，尚未开展对扣件系统橡胶材料换等总图设计工作，以及轮轨关系、轨道刚度、无缝频变、幅变及温变特性对岔区轨道刚度影响的研化等基本型式的设计工作后，还要基于工电一体化究，关于横向刚度沿岔区的分布及其影响规律的研设计理念开展钢轨件、转换设备、扣件系统、轨下基究也未得到重视、联结零件等部件的强度分析设计验研究中刚度检测的技术路线础．试．不一、精度不高、效率偏低且数据分析处理不够文献［３６］应用轮轨系统动力学建立了钢岔枕．就高速道岔而言，岔区合理刚度及其分布优化研究主模型，分析了钢岔枕轨道病害产生的原因并提出了要针对竖向刚度，岔区横向刚度分布及其对高速行改进措施；文献［３７］建立了高速道岔新型护轨垫车的影响规律尚不明确外，一般均将道岔刚度板结构实体有限元分析模型，通过计算分析优化了．此视为常量即静刚度，而动刚度、沿线路纵向分布不垫、翼轨及锁钩等板结构尺寸；文献［３８］针对心轨均的线刚度、非对称结构的面刚度及其变化影响的部件提出了多种优化方案，并进行了准静态荷载作检测与评估等问题尚待进一步研究和解决用下外锁闭机构强度分析和可动心轨动扭转分析；．文献［３９］提出了尖轨廓型的优化设计方法速道岔转换计算理论２．４高，以接高速道岔的转换锁闭结构应具有转换、锁闭、触应力和能量耗散为优化目标，应用遗传算法求解２３. ２４. ２９. ３０.

(7) 西南交通大学学报第５１卷得到Ｐａｒｅｔｏ最优解，并且用车辆岔动态相互作向过岔的动力测试，验证了道岔具有较高的安全性 道岔和用分析来评价尖轨廓型；文献［４０］根据车辆列车运行平稳性；文献［４８］针对岔区轨道刚度 道动态相互作用分析得到轮轨力和蠕滑率大小，同时合理取值及均匀化技术、尖轨降低值优化技术、转考虑材料棘轮效应求解出在循环荷载作用下尖轨辙器运动学轨距优化技术、侧线线型设计技术对动廓型的累计塑性变形，为道岔几何尺寸优化提供了车组高速直、侧向过岔平稳性的影响进行了试验研理论依据；文献［４１］分析了转辙器部分扣件系统究；文献［４９］利用测力轮对测试了车辆直／侧、顺／的受力情况，研究了扣件刚度匹配情况对车辆过岔逆向通过道岔时的横向和垂向轮轨力，研究了过岔安全性的影响，给出了较优的扣件刚度取值及匹速度、过岔方向等对轮轨力最大值及位置的影响，配；文献［４２４４］基于车辆证了车辆 道 道岔耦合系统动力学，验岔动态相互作用计算模型的正研究了不足位移、顶铁离缝及过岔速度等对尖轨和确性．心轨转换锁闭结构受力的影响，并建立了道岔区轮高速道岔一般体量大，部件多，且有许多隐蔽轨接触弹塑性有限元模型，分析了轨底坡及轨距角部分，既有的检测方法存在应用条件限制和工作效半径对轮轨接触应力的影响，并给出较优的轨底坡率相对较低的缺点前，高效模块化、数字化的结．目及轨距角半径取值；文献［４５］根据多重叠合梁模构动力响应量测技术已为高速道岔动力学性能测型，运用有限元方法对无砟道岔轨下基础受力和变试提供了坚实有效的技术支持．依据高速道岔结构形特性进行了分析，为无砟道岔道床的设计提供了的模态参数（如自振频率和振型）和物理参数（如参考刚度和阻尼）来定性和定量地判别结构状态的改．是当前本领域的前沿热点之一，而道岔区轮轨接由于道岔结构材料的多样性、结构分布的空间变．行为的试验研究仍较为少见效应、服役过程的长时效应、多场多因素的耦合效触应、结构损伤的多尺度效应，导致道岔各类损伤出速道岔平面线型与结构设计现频繁，应基于岔区动态轮轨关系和道岔区轮轨接３高触疲劳与磨损的关系，探索道岔结构损伤与性能劣道岔具体设计工作包括平面线型设计和结构化的规律．道计，平面线型设计的内容包括基本线型的选取，岔区轮轨剧烈横向冲击的仿真分析及设．应岔尖轨切削方式的选择，辙叉区的设计以及岔枕加强现场试验与理论分道试验验证技术急待提升析的结合，获取可动心轨道岔疲劳载荷谱，建立道的布置等；结构设计的内容包括各零部件的结构选、布置方式及尺寸等岔疲劳累积损伤模型，开展服役寿命评估方法的研型．究外，基于服役过程中道岔结构疲劳关键部位３．１道岔平面线型设计．此的动态损伤与安全服役监控参数指标，开展高速行３．１．１高速道岔平面线型设计参数车条件下道岔动态损伤与安全服役性能监控系统高速道岔平面线型设计控制参数包括未被平研究亦是当前的研究热点之一衡的离心加速度ａ和未被平衡的离心加速度时变．率Ψ 两个参数［］．此外，文献［５０５３］认为在分速道岔动力学性能测试技术２．６高列车侧向过岔的未被平衡加速度及其时变率时，速道岔设计中的各种计算理论，都是以一定析高虑车辆长度影响可得到列车通过曲率变化点处的力学模型及给定的荷载参数和道岔区轨道参数考体离心加速度的渐变过程为前提，其计算结果只能反映一定的道岔结构在给车国车辆的动力学性．各定运营条件下各种效应值的大致水平和量级不同，因此，离心加速度、离心加速度时变率的控量能．大［］限值也略有差异，见室内和现场实车试验结果才能验证理论结果的正制表１．确性，并不断优化理论参数，提高其适用性，从而实３．１．２道岔整体线型现对高速道岔设计、制造、铺设与维护的科学指导，道岔侧股曲线型式包括单圆型、复圆型、圆缓保障高速列车过岔的安全性和舒适性型和缓圆缓型４种向通过速度超过１６０ｋｍ／ｈ．．侧文献［４６］开发了道岔区轮对横移测试系统，的各国大号码高速道岔采取的线型并不一致，日本在合宁线对引进的法国技术道岔进行了岔区轮对和德国分别采用复圆线型和圆缓圆线型，中国和法横移测试，验证了道岔动力学理论的正确性；文国均采用圆缓线型；而侧向通过速度为８０～献［４７］通过对胶济线１８号道岔进行试铺和动测１００ｋｍ／ｈ的高速道岔，各国均采用单圆曲线［，］车组、提速客车及货车直向和侧型．文献［５７５８］通过对秦沈客运专线试验，包括ＣＲＨ动３６２. ５０５１. ５４. ５０５１５５５６.

(8) 第２期王平，等：高速铁路道岔系统理论与工程实践研究综述３６３高速道岔平面线型的分析，指出大号码道岔道岔尖轨一般采用ＡＴ轨（即矮型特种断面钢３８号国提速道岔及秦沈客运专线道岔采用三次抛物线线型已成为一种发展趋势）加工制造．文轨．我献［５２５３］基于平面参数法及车辆岔耦合动力采 道用ＣＨＮ６０ＡＴ钢轨，国外高速铁路道岔采用的学模型，对不同侧向过岔速度条件下高速道岔的线ＡＴ轨类型主要有法国的ＵＩＣ６０Ａ、ＵＩＣ６０Ｄ，德国的型选取方式进行了研究，认为采用缓圆缓线型的旅Ｚｕｌ６０及日本的８０Ｓ．文献［６２］通过对以上几种客乘坐舒适性较圆缓线型更好献［５９６０］采用ＡＴ轨类型进行对比分析．文，建议为适应我国高速道安全性、平稳性等动力学评价指标，对我国１８号及岔轨底坡宜采用ＵＩＣ６０Ｄ４０断面的钢轨制１ ∶ ４０的高速道岔进行了仿真计算，指出我国高速道造４２号尖轨国及其他国家高速道岔均采用尖轨藏尖．我．岔平面线型的设计是合理的．由于车轮在尖轨与基本轨之间过渡导致的结结构构不平顺的影响，尖轨与基本轨密贴段范围内的轮表１各国高速道岔平面线型设计参数对比轨关系是影响动车组过岔平稳性的主要因素为．Ｔａｂ．１Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｐｌａｎｅｌａｙｏｕｔｇｅｏｍｅｔｒｙｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｔｕｒｎｏｕｔｓｉｎｖａｒｉｏｕｓｃｏｕｎｔｒｉｅｓ此，德国高速道岔采用了ＦＡＫＯＰ动态轨距加宽技国家ａ／（ｍ· ｓ）ｓ） Ψ ／（ｍ· 术，使轮对通过转辙器时左右两车轮的滚动半径趋中国０．５００．４０于相同，减缓了蛇形运动提高了车辆过岔的平稳德国０．４００．４０［］性，文献［４，６３６４］对转辙器部分轮载过渡规律法国０．６５０．４９进行了研究，提出了采用缩短轮载过渡范围的方式０．５６０．５７日本来提高动车组过岔平稳性的转辙器设计方法，并指出用缩短轮载过渡范围的方式可明显提升过岔平轨平面线型３．１．３尖［］性．此外，根据不同铺设地区的全年轨道温道岔尖轨平面线型分为直线型和曲线型两种，稳，可考虑在转辙器跟端设置间隔铁、限位器等纵曲线型尖轨主要有割线型、半割线型、切线型、半切差传力结构．线型等．国外高速道岔较多采用的是切线型尖轨，向我国高速道岔则主要采用半切线型和半割线型尖法国道岔采用轮对通过转辙器时的倾角不超，轨研究不同运营条件下各种线型尖轨的受力特过４／１０００ｒａｄ作为尖轨顶面降低值的设计标准．为．中国道岔以提直曲尖轨采用相同的顶面降低值性及适用条件，文献［６１］建立了列车／道岔尖轨仿其行车舒适性和确保尖轨强度作为尖轨顶降低值真分析模型，对转辙器部分的轮轨受力特性进行了高的设计依据，直尖轨降低值采用了缩短并前移轮载分析，例如，尖轨断面的变化、结构不平顺的大小、渡范围的方式来提高行车舒适性国道岔尖轨．德尖轨与基本轨之间的传力特点、车轮轮踏面接触点过低值以保证钢轨强度及轮载平稳过渡为设计在两钢轨上的过渡规律、轮缘接触点的变化规律及降据．坐标体系的变换等．文献［５２５３］通过动力学计算依、德、法三国高速道岔均实现了转辙器部分及轮轨间磨耗性能的分析，认为１８号道岔应采用中本轨的弹性扣压及辊轮转换结构，可保证基本轨相离半切线型尖轨，４２号道岔则宜采用切线型和基的横向稳定性及尖轨转换阻力的降低国道岔滑．中半切线型尖轨．床台内设置了施维格几形弹性夹，每隔３～５根岔速道岔结构设计３．２高枕设置一对施维格辊轮；法国道岔滑床台内设置了辙器结构３．２．１转吉富几形弹性夹，每隔４根岔枕设置一对科吉富中国和法国的道岔基本轨均采用中国的科轮；德国道岔滑床台两侧各设置了一根ＢＷＧ弹轨，客货共线线路上为Ｕ７５Ｖ钢轨（抗辊６０ｋｇ／ｍ钢扣压条，每隔４根岔枕设置一对ＢＷＧ辊轮．各时速３５０ｋｍ客运专线上采用的性９８０ＭＰａ），拉强度高速道岔均可将尖轨转换不足位移控制在２ｍｍ是Ｕ７１ＭｎＫ（抗拉强度８８０ＭＰａ）钢轨，设计轨底坡国内．为１∶ ４０．尖轨采用６０Ｄ４０钢轨，材质与基本轨相以进一步改善高速道岔区轮轨关系、降低动力同，顶面加工１∶ ４０轨顶坡，跟端扭转１∶ ４０斜国为．德用，可考虑采用列车进岔的预导向技术，通过设基本轨与尖轨则采用的是６０Ｅ１Ａ１（即Ｚｕ１６０）钢作轨距加宽和优化尖轨结构，使列车通过转辙器区轨，钢轨材质为Ｒ３５０ＨＴ硬头轨，抗拉强度为置时，轮对提前导向，以适应转辙区内快速变化的本轨设１ ∶ ４０轨底坡，尖轨顶面通长域１１７５ＭＰａ．基线型，从而有效减小轮对的横移量和车体横向加速加工成１∶ ４０轨顶坡，跟端不扭转．－２. －３. ５４. ５０５１.

(9) 西南交通大学学报第５１卷度曲组合线型与尖轨、心轨加宽可有效延长曲斜接头，确保了列车以１６０ｋｍ／ｈ速度侧向过岔时．直尖轨寿命的安全性与平稳性，而侧向通过速度较低的１８、．叉结构道岔仍采用单肢弹性可弯心轨结构３．２．２辙３０号．件系统为降低列车经过辙叉时的轮轨冲击，提高过岔３．２．３扣［］中国高速道岔区轨道采用带铁垫板的弹性分舒适性，高速道岔一般采用可动心轨式辙叉，可消除有害空间保持辙叉轨线连续开式扣件，弹性铁垫板上部结构考虑无螺栓扣件系．法国道岔心轨采用与尖轨材质相同的６０Ｄ４０统和有螺栓扣件系统两种方案；挡肩与钢轨底边之设轨距块用于保持或调整轨距钢轨通过哈克螺栓联结而成；翼轨为高锰钢整铸间货共线运行的．客、无砟道岔扣件系统静刚度 “摇篮式 ”结构，其前后两端分别焊接普通钢轨和设计时速２５０ｋｍ有砟计值为５０ ± ５ｋＮ／ｍｍ，动静刚度比≤１．８；无货Ａ７４钢．辙轨，外侧用竖向轨撑扣压叉跟端采用安设装空心销的弹性间隔铁将翼轨与心轨联结，两心轨运的设计时速２５０、３５０ｋｍ无砟道岔扣件系统静刚．与尖轨顶面降低度之间也采用长大间隔铁进行联结设计值为２５ ± ２．５ｋＮ／ｍｍ，动静刚度比≤１．５．值的设计原则一样，在心轨顶面降低值设计中，法通过对板下橡胶垫的开槽设计实现岔区内不同部国道岔仍然遵循轮载转移过程中轮对倾角小于位扣件系统刚度的调整，并在岔区前后各设０．５ｓ４／１０００ｒａｄ（对．于速度２５０ｋｍ／ｈ的道岔小于列车走行距离的刚度过渡段顶宽２２ｍｍ断面之后、心轨与翼轨法国有砟道岔采用ＶＯＳＳＬＯＨ公司的ｓｋｌ１２窄８／１０００ｒａｄ）和密贴段内完成轮载过渡的设计原则进一步降低型弹条，轨下设置９ｍｍ橡胶垫层，板下设置４ｍｍ．为列车通过辙叉时的横向不平顺，采用了心轨水平藏橡塑垫板；滑床台部分轨下不设弹性垫层，板下设尖式结构，１８号和４１号道岔水平藏尖量分别为９ｍｍ橡胶垫层；跟端固定区轨下及板下各设置５．０和５．７ｍｍ．４．５ｍｍ橡．铁胶垫层垫板与岔枕的联结采用双排德国道岔心轨前端采用钢坯经机加工而成的 Φ２４高强螺栓结构，板下可设调高垫层，实现０～整体结构，后端拼焊２根叉跟轨；翼轨采用普通钢１０ｍｍ的调高量设轨距块，轨距调整依靠铁垫．不．德轨刨切成型，外侧采用弹条扣压端部的月牙挡块实现，可实现－４～＋２ｍｍ的国１８号道岔辙板调．无砟道岔采用ＶＯＳＳＬＯＨ公司Ｗ３００扣件系叉跟端为高强螺栓联结的间隔铁结构；３９．１１３号距量道岔辙叉下部为通长整体大垫板，心轨，采用ｓｋｌ１５弹条 心轨、翼统，轨下设６ｍｍ橡胶垫层，板下轨轨之间的长大间隔铁通过螺栓与大垫板联设１２ｍｍ弹性垫层铁挡肩与岔枕上设Ｖ型槽 心．铸结，同时还有横向螺栓联结，能够满足抵御区间无与铸铁挡肩相配合，降低锚固螺栓受力点下通．板缝线路温度力的要求和防止转换杆件与翼轨轨腰过调高垫层可实现－４～＋２６ｍｍ的调高量，绝缘孔碰卡轨顶面降低值的设计采用轮廓以心轨顶轨距块与调整垫片相配合实现－４～＋８ｍｍ的调．心面中心线对称设置和顶面圆弧平顺过渡的设计原距量用了与区间线路相同的扣件系统刚度设计．采则，并未采用水平藏尖式结构设计值，有砟道岔扣件系统静刚度设计值为６５ ± ．中国道岔心轨采用６０Ｄ４０钢轨栓结而成；翼１０ｋＮ／ｍｍ，动静刚度比≤２．０；无砟道岔扣件系统轨为ＴＹ轨（即轧制特种断面翼轨）．辙叉跟端采用静刚度设计值为２６ ± ２ｋＮ／ｍｍ，动静刚度比≤ 两个双孔间隔铁将翼轨与心轨胶结的结构，辙叉后１．５．岔区不同部位处垫层刚度采用开孔设置进行调，以保证道岔整体刚度最大值不超过区间线路端两心轨之间也采用长大间隔铁进行联结，可较好微地传递岔后区间无缝线路的温度力、保持辙叉的横的１．３倍区与区间轨道之间未设刚度过渡段．岔．向稳定性和防止心轨卡阻．心轨顶面降低值设计亦德国无砟道岔采用ＶＯＳＳＬＯＨ公司的ｓｋｌ１２窄遵循缩短轮载过渡段长度和采用水平藏尖结构减型弹条，轨下设置６ｍｍ橡塑垫片，采用平垫板或小横向不平顺的设计原则，１８、４２号道岔水平藏尖１∶ ４０斜型垫板实现不同部位轨底坡要求；铁垫板与量为９ｍｍ．针对侧向高速道岔（大号码），除日本弹性垫层硫化成一体形成弹性基板结构；铁垫板与外各国均采用双肢弹性可弯心轨结构，我国还通过岔枕的联结采用Φ３０高强螺栓及带缓冲偏心套的构优化牵引点位置及转换动程，实现了这种复杂结构结．板下通过调高垫层可实现－４～＋２６ｍｍ调的同步平稳转换，并通过预设反拱减缓了心轨跟端高．弹量条座与轨底之间不设置轨距块，依靠偏心．在附近的转换不足位移，该结构消除了侧股跟端处的锥调距量岔区刚度套可实现－１２～＋１２ｍｍ的３６４. ５０５１.

(10) 第２期王平，等：高速铁路道岔系统理论与工程实践研究综述３６５设计中，以钢轨底部应力≤７５ＭＰａ为前提，在２３ｔ４．１生产工艺保证道岔制造的精度及平顺性，我国高速道轴重作用下，道岔扣件系统竖向静刚度设计值为为制造厂家均进行了装备升级，引进了国际领先水动静刚度比≤１．５．辙叉部位采岔１７．５ ± １．５ｋＮ／ｍｍ，的大型设备，如数控龙门铣床、高精度的数控锯用更低的刚度设计，对岔区其他部位各种尺寸的弹平、大型钢轨焊机和高吨位压力机等．文献［６６６９］性基板，可通过调整板中肋条的数量、位置等使其钻细介绍了高速道岔的生产过程，包括关键零部件扣件系统静刚度均近似相等，设计中未考虑联结钢详加工工艺、道岔厂内组装试铺设等过程．轨的 “帮轨作用 ”．在道岔前后２５根岔枕范围内设的为满足高速道岔的高平顺性、高舒适度和高可置刚度过渡段．、靠性的要求，文献［７０］对道岔制造过程中限位器下基础３．２．４轨平螺栓、间隔铁等零件的优化设计进行了深入分高速道岔轨下基础分为有砟和无砟两种形式，水析文献［］采用有限单元法进行尖轨矫直研究，．７１有砟道岔轨下基础主要采用混凝土岔枕，无砟道岔析了加载支距、加载方式和加载量对尖轨矫直塑轨下基础有混凝土支撑块、混凝土长枕埋入、混凝分变形、应力及尖轨线形的影响献［７２］研究了．文土道岔板、高分子合成枕等多种形式国道岔主性．法．文献［７３］轨矫直过程中残余应力的控制方法要采用有砟道床和整体式预应力混凝土轨枕；德国钢究了高速道岔尖轨跟端的锻造及淬火工艺，并提重点发展整体式道床基础，当采用碎石道床、整体研了尖轨铣削时的合理切削参数献［７４］研究．文混凝土岔枕基础形式时，为解决整组道岔运输及列出钢轨热处理对提高钢轨强度的影响，文献［７５］车高速运行时长岔枕一端翘起和拍打道床引起的了究了钢轨锻造工艺对其强度的影响．道砟粉化问题，３．２ｍ以上的长岔枕用柔性铰连研高速道岔作为拥有高精密度的机电一体化设国高速有砟道岔主要采用整体式混凝备接［，］．我，应力争在超长钢轨变形控制、轨顶面通长加工、土长岔枕结构，沿用提速Ⅲ 型岔枕断面，无砟道岔轨头轮廓高精度控制、综合防腐技术、零部件精细主要采用混凝土长枕埋入式和道岔板式两种，岔枕化制造等方面取得突破和创新岔中非对称的钢．道采用垂直于直股的布置方式，岔枕间距按６００ｍｍ轨件在刨切加工后残余应力会发生较大变化，在列布置，岔枕长度按转辙器部分１００ｍｍ、连接部分与车荷载作用下会导致尖轨、心轨发生扭转变形，应辙叉部分１５０ｍｍ进级．开展钢轨残余应力仿真、测试及控制技术研究．此换设备３．２．５转外，高速道岔组装完成后各部件的相对位置及尺寸道岔转换设备是实现主、侧向（定、反位）之间配合精度要求较高，需要开展加工误差匹配、相消国高速道岔转换设备采用一机设转换的控制设备．法及部件选配研究，进一步完善质量管理体系．多点牵引方式，在第一牵引点设置外锁闭装置，尖４．２计运输与吊装轨联动，其他牵引点通过直角拐和导管由转辙机间高速道岔的运输方式主要有３种，第一种是散接锁闭国则采用多机多点转换方式，尖轨分动，件．德运输，这种运输方式无需大型设备运输及吊装，由控制电路实现同步国亦采用多机多点牵引方但．我现场重新组装时工作量较大，中国目前采用的是式，各牵引点均采用分动钩型外锁闭方式，针对大散件运输；第二种是分块运输方式，德国的高速道号码道岔，采用了不同动程的转辙机和控制各牵引岔主要采取这种方式；最后一种是整组运输方式，点启动顺序的办法解决了长大尖轨同步平稳转换这种运输方式效率较低，欧洲高速铁路道岔曾采用的难题［，］．过这种方式．高速铁路道岔的钢轨件为细长结构，在运输、速道岔的制造与铺设４高存放和运输中极易发生不能恢复的塑性变形，而变高速道岔精品化理念由系统化设计、精细化加形会影响道岔的精度和铺设质量，因此，道岔的吊工制造、逐组组装、驻厂监造、集成供货、精密铺设装需要使用满足要求的起重机械，且吊具应按标记［］等核心环节共同构成速道岔的高技术性能依赖位．高置起吊道岔组件．于制造和组装过程中的精细化程度，而高精密的铺文献［７８］提出了４２号板式无砟道岔运输采设施工则是确保道岔具有高平顺性、可靠性从而实用汽车运输短配轨、扣件系统，提前组装，火车运输．现高舒适度的关键长配轨、辙叉至现场，采用两台履带吊，双吊梁多点５０５１６５. ３５５０５１. ７６７７.

(11) 西南交通大学学报第５１卷柔性起吊、移动一次就位的设计方案；文献［７９］研对钢轨外观及表面伤损主要采用巡检设备与人工，巡究制订了普通平板车装运４２号道岔的运输方案．中国高速铁路的钢轨视相结合的方式进行检查探索出一种大号码高速道岔的铁路运输方案．探伤设备主要有大型钢轨探伤车和小型多通道探设技术４．３铺伤仪两种，利用超声波在钢轨中传播特性的优点，高速道岔的现场铺设方法包括原位铺设和移目．前国内外的探伤车都采用了超声波探伤技术动铺设两种方法，原位铺设需封锁线路，一般适用为了更全面地掌握高速道岔的使用情况，文于新建线路；而运营线路中道岔更换多采用移位法献［８５］基于嵌入式ＡＲＭ微处理器以及嵌入式铺设．Ｌｉｎｕｘ操作系统开发平台，设计了高速道岔检测仪，文献［８０］针对大号码高速道岔的铺设精度及能够实时获取列车通过道岔区间时的道岔轨距、尖运营稳定性要求，对道岔的铺设工序进行了深入研轨密贴以及道床振动加速度的量值；文献［８６］使究和实践探索；文献［８１］简要介绍了德国引进技用数字化检测和立体显示技术相结合的方法，对道术建造的高速道岔在现场铺设时的主要施工工艺岔的磨损情况进行了研究和展示．和流程；文献［８２］根据１８号高速道岔在武汉铁路５．２监测系统局线上的铺设和使用情况，提出了高速道岔铺设的高速道岔是轨道结构的薄弱环节，其尖轨及心方法和质量控制．文献［８３］开发出客运专线无砟轨因无扣件扣压，一旦出现断裂而未能发现，极易道岔精调系统，并应用于德国ＢＷＧ公司生产的引发脱轨事故；同时道岔中各种零部件的干扰及对无砟道岔现场精调作业指导１８号．钢轨轨底的遮蔽，上述探伤车及探伤仪均不易发现应加快研制高速道岔专用运输车辆和铺设机尖轨、心轨上出现的裂纹，即使这些钢轨发生了折．具，实现各型号高速道岔的分块式运输与铺设断，由于其铁垫板不绝缘将导致不能通过轨道电路此，高速道岔钢轨折断是一个重大的及时发现．因速道岔维护与管理５高内外均将监测系统作为高速道岔系安全风险源．国速道岔的维修也应遵循与区间线路一致的统高的标配，德国和法国高速道岔监测系统的主要工 “预防为主、防治结合、严检慎修”基本原则，根据作是监控电务转换设备的工作状态献［８７］介．文道岔状态的变化规律，合理安排养护与维修，做到绍了国外道岔状态实时综合监测系统的技术特点精确检测、全面分析、精细修理，目标是有效预防和和系统构成；文献［８８］设计了一种具有故障诊断整治病害时，由于高速道岔结构的特殊性及其功．同能的道岔监测系统，解决了监测系统的非实时性在铁路运营安全中的重要地位，其养护维修标准和状态信息量少等问题研制出基于压电能量法．已更高．的道岔钢轨裂纹监测等装置，形成了新一代高速道测技术５．１检岔工电集成的监测平台，填补了国内外高速道岔安速铁路道岔的检测内容，主要包括道岔状态全高［］测的空白．及几何尺寸检查、道岔钢轨检查两大部分岔状５．３监．道道岔伤损态及几何尺寸检查遵循“动态检查为主，动、静态高速道岔部件伤损与岔区复杂的轮轨关系密检查相结合，结构检查与几何尺寸检查并重”的原相关，而且道岔伤损还会增大轮轨动力作用或诱则态检测设备主要有轨道检测系统［］、高速综切．动转换设备故障，因轮轨关系的改变导致晃车，严合检测列车等道静态检测设备一般包括道尺、发．轨［］时会引起列车脱轨事故．弦绳、轨道相对几何尺寸检查小车、轨道绝对几何重尺寸测量车、轨道伤损多功能检测小车、激光长弦道岔部件伤损包含了区间线路轨道所有的伤形式且具有特殊的伤损特点．与区间轨道一样，轨道检测小车、ＧＰＳ惯性导航测量小车、钢轨轮廓损岔钢轨件的典型伤损形式有磨损、钢轨压溃、塑测量仪、钢轨焊头平直度测量仪、钢轨波磨测量道性流变等塑性累计变形，以及钢轨裂纹、剥离、掉块仪等．［，］滚动接触疲劳等伤损形式，其特殊性是由道岔钢轨的检查主要包括钢轨探伤和外观及等岔的结构型式引起的，如尖轨或心轨薄弱处开表面伤损检查．钢轨探伤采用以探伤车为主、探伤道、曲尖轨侧磨严重磨耗、尖轨掉块及鱼鳞伤仪为辅的方式，对正线及道岔钢轨进行周期性探裂［］伤，探伤车检查发现的伤损采用探伤仪进行复核；等．３６６. ８９. ８４. ９０. ４０９１. ９２９３.

(12) 第２期王平，等：高速铁路道岔系统理论与工程实践研究综述３６７根据不同的运营条件进行５．４平．应车平稳性有重大意义顺性管理于高速道岔的应用数量较多，受不同生产商有针对性地研究高速道岔钢轨打磨，例如，当高速由制造水平、不同施工队伍铺设水平的限制，以及不道岔直向通过车辆占很大比例时，研究通过钢轨打同类型动车组、不同基础类型等运营条件的影响，磨的方式提升高速道岔直向平顺性就具有重要复杂环境中的高速道岔性能和状态差异显著义．在．设意计、制造、铺设和养护过程中，需要根据具体工况对５．６发展趋势高速道岔的平顺性进行系统的控制和协调前，（１）高效快速的高速道岔检测技术．目高速道岔不平顺性主要有３类，第１类是轮轨关系针对影响高速道岔长期安全服役的关键检测容，开展几何不平顺高效检测、道岔结构及部件不良引起的结构不平顺，例如，尖轨降低值过大会内［］损检测、轨道刚度移动检测的理论与方法研究，导致车体横向振动加速度超限；第２类是道岔伤索构建面向工务维护及实时反馈的检测评估几何不平顺，例如，道岔长波不平顺导致车体横向探系．振动加速度超限，钢轨扎制周期性不平顺导致轮重体减载率超限等；第３类是道岔状态不平顺，例如，滑（２）高速道岔状态实时获取技术床台离缝对轮轨系统的竖向动力响应影响较大，钢建立高速道岔状态实时感知、性能参数实时辨轨之间的离缝对轮轨系统的横向动力响应影响较识的动态数字化平台，重点研究高效实时精准的设大，转换不足位移对轮轨横向动力相互作用的影响备及运营状态传感机理；多源异构海量信息时空同较大，岔枕空吊对道岔转辙器部分的轨道框架保持步及融合机制；信号系统大数据分析理论及实时在十分不利等预测预警模型等，实现高速道岔安全状态、参数．因此可考虑通过优化轮轨接触关系或线实时监控．轨道刚度均匀化来控制道岔固有结构不平顺，通过的提高制造、组装和铺设精度来控制道岔各部件间的（３）高速道岔运营安全评估技术离缝等动态不平顺，通过道岔精调和严格的动态验建立基于线路状态和自然环境的高速道岔安收标准来控制道岔的几何不平顺全仿真评估模型库等效结合仿真和试验实现高．．有岔区钢轨打磨５．５道速道岔及其运营环境各种状态识别、故障诊断和安世评估，逐步实现高速道岔的自我认知、自我状态界范围内钢轨打磨的研究已经有超过５０年全的历史，钢轨打磨的主要思路有两种，一种是通过评估和智能决策支持等功能．钢轨打磨来消除钢轨走行表面的疲劳破坏层，该方（４）基于大数据的高速道岔健康管理及故障法的主要目的是减缓滚动疲劳接触带来的钢轨伤预测系统（ｐｒｏｇｎｏｓｔｉｃｓａｎｄｈｅａｌｔｈｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，损；另一种是通过钢轨打磨改善轮轨接触关系，从ＰＨＭ）而降低轮轨相互动力作用两种思路的最终目的针对高速道岔的设计、制造、施工和管养信息．这［］都是延长钢轨的使用寿命．钢轨打磨可分为长期分割零散、共享应用困难，导致其全寿命周期息不一致的问题预打磨、预防性打磨和修理性打磨三类轨预打信绕高速道岔全生命周期发展．钢．围磨应在轨道精调完成后进行，主要目的是去除低碳预测与健康管理技术（ＰＨＭ），采用云计算、故障诊表皮、调整目标钢轨断面、消除施工车辆对钢轨的断、人工智能等技术手段对高速道岔长期状态数据损伤；钢轨预防性打磨周期按通过总重和钢轨运用进行建模、分析和挖掘，提取高速道岔先验故障特状态确定，原则上每３０～５０Ｍｔ通过总重打磨一征，掌握高速道岔各项性能指标全生命周期过程的变规律，探索各结构部件在不同生命阶段的真实次，最长不宜超过２年；当钢轨出现波磨、鱼鳞裂纹演［］耦合模型，实现道岔各部件全生命周期的安全等伤损时，应及时进行修理性打磨．量道岔中钢轨损坏的主要原因是车轮走行对钢度．轨形成的磨耗和疲劳破坏度磨耗能增大车轮与（５）高速道岔安全保障技术．轻轨道钢轨的共形程度［］，而深度磨耗则会造成轮针对高速道岔动态性能演变及服役安全基础轨接触几何关系的进一步恶化，最终导致道岔钢轨问题，研究环境与动荷载耦合作用下工程材料与结动态性能演化规律，研究高速道岔基础结构累积损坏．高速道岔钢轨断面多变，车轮与钢轨的接触构形与轨面几何形态的空间映射关系，揭示高速列关系较为复杂，研究道岔钢轨打磨能够有效减缓和变，提出确保高速优化轮轨相互作用，对延长道岔使用寿命及提高行车／道岔的动态相互作用演化机制９４. ９５９６. ９７９８. ９９.