一种高速道岔转辙器结构及牵引动程优化方法与流程

1.本发明涉及铁路领域，特别是涉及一种高速道岔转辙器结构及牵引动程优化方法。


背景技术：

2.随着我国高铁路网的完善和高铁技术的进步，运营速度的提升将会是未来我国高铁继续创新的重要方向，国产标准动车组也于近年开展了时速400公里的试验和测试，但我国目前尚无适应于这一速度标准的高速道岔可供使用，世界上对于时速400公里等级的大号码高速道岔的研究也严重不足。研发更高速度的高速铁路道岔，对于满足未来高速铁路建设的需要不仅具有十分重要的意义，还是一个非常迫切的问题，
3.既有高速道岔在牵引转换过程中，尖轨经常难以转换至设计位置，存在不足位移现象较低速度条件下，尖轨不足位移对列车过岔时的运行状态影响较小，但随着列车行驶速度的不断提高，尖轨不足位移会迫使车轮运行方向发生突变，从而影响高速列车经过道岔时的舒适性与安全性。因此，在新型高速道岔研发过程中，基于控制不足位移的结构优化将是重要内容之一。国内外学者虽然针对高速道岔转换的影响因素及控制方法进行了较丰富的研究工作，但仍较少从高速道岔结构优化的角度探寻改善尖轨转换特性及不足位移问题。
4.综上所述现需一种高速道岔转辙器结构及牵引动程优化方法解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明是为了解决现有技术中虽然针对高速道岔转换的影响因素及控制方法进行了较丰富的研究工作，但仍较少从高速道岔结构优化的角度探寻改善尖轨转换特性及不足位移的问题，提供了一种高速道岔转辙器结构及牵引动程优化方法，基于高速道岔尖轨转换试验提出不足位移的合理控制方法，然后在此基础上研究提出转辙器结构优化设计方案，最后针对优化结构对转辙器牵引动程进行匹配优化，确保最小轮缘槽及转换力满足要求并改善尖轨斥离状态变形协调性能，解决了上述问题。
6.本发明提供了一种高速道岔转辙器结构，包括直基本轨、曲基本轨、直尖轨、曲尖轨、若干第一扣件系统、若干第二扣件系统和若干第三扣件系统，直基本轨和直尖轨走向相同，曲基本轨和曲尖轨走向相同，直基本轨与区基本轨非平行，第一扣件系统由直尖轨尖端至直尖轨的固定端以及曲尖轨尖端至曲尖轨固定端，第一扣件系统扣压直基本轨和区基本轨，第二扣件系统设置于直尖轨固定端至直尖轨跟端以及曲尖轨固定端至曲尖轨跟端，第二扣件系统扣压直基本轨、曲基本轨、直尖轨和曲尖轨，第三扣件系统设置于直尖轨跟端至直尖轨尖端反向以及曲尖轨跟端至曲尖轨尖端反向；
7.最接近直尖轨固定端和曲尖轨固定端的一对第二扣件系统的非工作边侧不足空间小于铁座焊筋的不足空间。
8.本发明所述的一种高速道岔转辙器结构，作为优选方式，第二扣件系统包括第二
扣件系统基板、第二扣件系统第一铁座、第二扣件系统第二铁座、第二扣件系统第三铁座和第二扣件系统台板，第二扣件系统台板和第二扣件系统第一铁座相对设置于第二扣件系统基板顶面上，第二扣件系统第二铁座和第二扣件系统第三铁座相对设置于第二扣件系统台板顶面，第二扣件系统第一铁座和第二扣件系统台板侧边扣压基本轨，第二扣件系统第二铁座和第二扣件系统第三铁座扣压尖轨，第二扣件系统台板扣压基本轨的侧面为阶梯面，阶梯面沿第二扣件系统台板的与第二扣件系统第一铁座的相对侧边由上至下向内设置，第二扣件系统台板的与第二扣件系统第一铁座的相对侧边为直线边，第二扣件系统第二铁座外侧面为由上至下向内倾斜的斜面结构。
9.本发明所述的一种高速道岔转辙器结构，作为优选方式，第一扣件系统包括第一扣件系统基板、第一扣件系统铁座和第一扣件系统台板，第一扣件系统台板和第一扣件系统第一铁座相对设置于第一扣件系统基板顶面上，第一扣件系统铁座和第一扣件系统台板侧边扣压基本轨，尖轨活动设置在第一扣件系统台板顶面上，第一扣件系统台板扣压基本轨的侧面为阶梯面，阶梯面沿第一扣件系统台板的与第一扣件系统铁座的相对侧边由上至下向内设置，第一扣件系统台板的与第一扣件系统铁座的相对侧边设置有压舌缺口。
10.本发明所述的一种高速道岔转辙器结构，作为优选方式，第三扣件系统包括第三扣件系统基板、第三扣件系统第一铁座、第三扣件系统第二铁座、第三扣件系统第三铁座和第三扣件系统第四铁座，第三扣件系统第一铁座、第三扣件系统第二铁座、第三扣件系统第三铁座和第三扣件系统第四铁座均设置于第三扣件系统基板顶面，第三扣件系统第一铁座和第三扣件系统第二铁座相对设置，第三扣件系统第三铁座和第三扣件系统第四铁座相对设置。
11.本发明所述的一种高速道岔转辙器结构，作为优选方式，第三扣件系统第二铁座和第三铁座为一体结构或分体结构。
12.本发明所述的一种高速道岔转辙器结构的牵引动程优化方法，作为优选方式，包括以下步骤：
13.s1、建立高速道岔尖轨转换原型试验平台；
14.s2、判断道岔是否设置辊轮滑床板，是则进行步骤s3，否则进行步骤s4；
15.s3、通过高速道岔尖轨转换原型试验平台试验安装辊轮滑床板和滑床板涂覆润滑剂对于不足位移减小效果，若安装辊轮滑床板的不足位移减小效果≥10％，则安装辊轮滑床板，否则进行步骤s4；
16.s4、判断道岔号码是否≥18号，是则进行步骤s5，否则进行步骤s6；
17.s5、通过高速道岔尖轨转换原型试验平台试验尖轨预弯的不足位移减小效果，若尖轨预弯的不足位移减小效果﹤10％，则进行步骤s6；否则对尖轨进行预弯后进行步骤s6；
18.s6、判断道岔尖轨固定端扣压垫板数量是否≥5块，是则进行步骤s7；否则进行步骤s8；
19.s7、通过高速道岔尖轨转换原型试验平台试验调整尖轨固定端扣件支距的不足位移减小效果是否﹤10％，是则进行步骤s8，否则调整尖轨固定端扣件支距后进行步骤s8；
20.s8、判断尖轨最后1个牵引点至固定端距离是否≥7000mm，是则进行步骤s9，否则进行步骤14；
21.s9、根据道岔尖轨与基本轨密贴状态下尖轨后部最后几块滑床板位置的支距值，
确定可以设置扣压铁座的滑床板数量n，进而确定尖轨固定端前移的最大距离600n mm；
22.s10、通过高速道岔尖轨转换原型试验平台试验尖轨固定端前移最大距离的不足位移减小效果，若尖轨固定端前移指定距离时的不足位移减小效果﹤10％，则进行步骤s11，否则减小尖轨最后1个牵引点至固定端长度；
23.s11、基于指定的尖轨固定端前移距离，在转辙器结构中将尖轨后部对应数量的第一扣件系统变更为第二扣件系统，在垫板上设置铁座对尖轨进行扣压；
24.s12、对最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力进行仿真计算校核，建立尖轨转换仿真分析模型及斥离状态弹性变形线形计算方法，校核优化后的最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力；
25.s13、判断最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力是否满足要求，若最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力均满足要求，则进行步骤s14；若最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力均不满足要求，则调整尖轨固定端前移600(n-1)mm，进行步骤s10；若最小轮缘槽不满足要求且最后1个牵引点的牵引力满足要求，则对各牵引点的牵引动程进行匹配优化，使最小轮缘槽满足要求的同时牵引力也满足要求，同时使尖轨斥离状态弹性变形尽可能协调；若最后1个牵引点的牵引力不满足要求且最小轮缘槽满足要求，则对各牵引点的牵引动程进行匹配优化，使牵引力满足要求的同时最小轮缘槽也满足要求，同时使尖轨斥离状态弹性变形尽可能协调；
26.s14、完成优化。
27.本发明所述的一种高速道岔转辙器结构的牵引动程优化方法，作为优选方式，步骤s13中的最小轮缘槽不满足要求且最后1个牵引点的牵引力满足要求情况下对各牵引点的牵引动程进行匹配优化的具体方法为增大牵引动程。
28.本发明所述的一种高速道岔转辙器结构的牵引动程优化方法，作为优选方式，步骤s13中的最后1个牵引点的牵引力不满足要求且最小轮缘槽满足要求情况下对各牵引点的牵引动程进行匹配优化的具体方法为减小牵引动程。
29.本发明有益效果如下：
30.本发明可为时速400公里高速道岔的研发提供依据和参考，进一步工作中，拟基于优化设计方案进行新型高速道岔的试制，开展室内转换试验并进行现场试铺，对新型道岔的转换性能及实际使用状态进行考核，验证优化设计的合理性。
附图说明
31.图1为一种高速道岔转辙器结构示意图；
32.图2为一种高速道岔转辙器结构第二扣件系统示意图；
33.图3为一种高速道岔转辙器结构第一扣件系统示意图；
34.图4为一种高速道岔转辙器结构第三扣件系统示意图；
35.图5为一种高速道岔转辙器结构的牵引动程优化方法流程图。
36.附图标记：
37.1、直基本轨；2、曲基本轨；3、直尖轨；4、曲尖轨；5、第一扣件系统；51、第一扣件系统基板；52、第一扣件系统铁座；53、第一扣件系统台板；6、第二扣件系统；61、第二扣件系统基板；62、第二扣件系统第一铁座；63、第二扣件系统第二铁座；64、第二扣件系统第三铁座；
65、第二扣件系统台板；7、第三扣件系统；71、第三扣件系统基板；72、第三扣件系统第一铁座；73、第三扣件系统第二铁座；74、第三扣件系统第三铁座；75、第三扣件系统第四铁座。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
39.实施例1
40.如图1所示，一种高速道岔转辙器结构，包括直基本轨1、曲基本轨2、直尖轨3、曲尖轨4、若干第一扣件系统5、若干第二扣件系统6和若干第三扣件系统7，直基本轨1和直尖轨3走向相同，曲基本轨2和曲尖轨4走向相同，直基本轨1与区基本轨非平行，第一扣件系统5由直尖轨3尖端至直尖轨3的固定端以及曲尖轨4尖端至曲尖轨4固定端，第一扣件系统5扣压直基本轨1和区基本轨，第二扣件系统6设置于直尖轨3固定端至直尖轨3跟端以及曲尖轨4固定端至曲尖轨4跟端，第二扣件系统6扣压直基本轨1、曲基本轨2、直尖轨3和曲尖轨4，第三扣件系统7设置于直尖轨3跟端至直尖轨3尖端反向以及曲尖轨4跟端至曲尖轨4尖端反向；
41.最接近直尖轨3固定端和曲尖轨4固定端的一对第二扣件系统6的非工作边侧不足空间小于铁座焊筋的不足空间。
42.如图2所示，第二扣件系统6包括第二扣件系统基板61、第二扣件系统第一铁座62、第二扣件系统第二铁座63、第二扣件系统第三铁座64和第二扣件系统台板65，第二扣件系统台板65和第二扣件系统第一铁座62相对设置于第二扣件系统基板61顶面上，第二扣件系统第二铁座63和第二扣件系统第三铁座64相对设置于第二扣件系统台板65顶面，第二扣件系统第一铁座62和第二扣件系统台板65侧边扣压基本轨，第二扣件系统第二铁座63和第二扣件系统第三铁座64扣压尖轨，第二扣件系统台板65扣压基本轨的侧面为阶梯面，阶梯面沿第二扣件系统台板65的与第二扣件系统第一铁座62的相对侧边由上至下向内设置，第二扣件系统台板65的与第二扣件系统第一铁座62的相对侧边为直线边，第二扣件系统第二铁座63外侧面为由上至下向内倾斜的斜面结构。
43.如图3所示，第一扣件系统5包括第一扣件系统基板51、第一扣件系统铁座52和第一扣件系统台板53，第一扣件系统台板53和第一扣件系统5第一铁座相对设置于第一扣件系统基板51顶面上，第一扣件系统铁座52和第一扣件系统台板53侧边扣压基本轨，尖轨活动设置在第一扣件系统台板53顶面上，第一扣件系统台板53扣压基本轨的侧面为阶梯面，阶梯面沿第一扣件系统台板53的与第一扣件系统铁座52的相对侧边由上至下向内设置，第一扣件系统台板53的与第一扣件系统铁座52的相对侧边设置有压舌缺口。
44.如图4所示，第三扣件系统7包括第三扣件系统基板71、第三扣件系统第一铁座72、第三扣件系统第二铁座73、第三扣件系统第二铁座74和第三扣件系统第四铁座75，第三扣件系统第一铁座72、第三扣件系统第二铁座73、第三扣件系统第二铁座74和第三扣件系统第四铁座75均设置于第三扣件系统基板71顶面，第三扣件系统第一铁座72和第三扣件系统第二铁座73相对设置，第三扣件系统第二铁座74和第三扣件系统第四铁座75相对设置。
45.如图5所示，一种高速道岔转辙器结构的牵引动程优化方法：包括以下步骤：
46.s1、建立高速道岔尖轨转换原型试验平台；
47.s2、判断道岔是否设置辊轮滑床板，是则进行步骤s3，否则进行步骤s4；
48.s3、通过高速道岔尖轨转换原型试验平台试验安装辊轮滑床板和滑床板涂覆润滑剂对于不足位移减小效果，若安装辊轮滑床板的不足位移减小效果≥10％，则安装辊轮滑床板，否则进行步骤s4；
49.s4、判断道岔号码是否≥18号，是则进行步骤s5，否则进行步骤s6；
50.s5、通过高速道岔尖轨转换原型试验平台试验尖轨预弯的不足位移减小效果，若尖轨预弯的不足位移减小效果﹤10％，则进行步骤s6；否则对尖轨进行预弯后进行步骤s6；
51.s6、判断道岔尖轨固定端扣压垫板数量是否≥5块，是则进行步骤s7；否则进行步骤s8；
52.s7、通过高速道岔尖轨转换原型试验平台试验调整尖轨固定端扣件支距的不足位移减小效果是否﹤10％，是则进行步骤s8，否则调整尖轨固定端扣件支距后进行步骤s8；
53.s8、判断尖轨最后1个牵引点至固定端距离是否≥7000mm，是则进行步骤s9，否则进行步骤14；
54.s9、根据道岔尖轨与基本轨密贴状态下尖轨后部最后几块滑床板位置的支距值，确定可以设置扣压铁座的滑床板数量n，进而确定尖轨固定端前移的最大距离600n mm；
55.s10、通过高速道岔尖轨转换原型试验平台试验尖轨固定端前移最大距离的不足位移减小效果，若尖轨固定端前移指定距离时的不足位移减小效果﹤10％，则进行步骤s11，否则减小尖轨最后1个牵引点至固定端长度；
56.s11、基于指定的尖轨固定端前移距离，在转辙器结构中将尖轨后部对应数量的第一扣件系统5变更为第二扣件系统6，在垫板上设置铁座对尖轨进行扣压；
57.s12、对最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力进行仿真计算校核，建立尖轨转换仿真分析模型及斥离状态弹性变形线形计算方法，校核优化后的最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力；
58.s13、判断最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力是否满足要求，若最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力均满足要求，则进行步骤s14；若最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力均不满足要求，则调整尖轨固定端前移600(n-1)mm，进行步骤s10；若最小轮缘槽不满足要求且最后1个牵引点的牵引力满足要求，则对各牵引点的牵引动程进行匹配优化，使最小轮缘槽满足要求的同时牵引力也满足要求，同时使尖轨斥离状态弹性变形尽可能协调；若最后1个牵引点的牵引力不满足要求且最小轮缘槽满足要求，则对各牵引点的牵引动程进行匹配优化，使牵引力满足要求的同时最小轮缘槽也满足要求，同时使尖轨斥离状态弹性变形尽可能协调；
59.s14、完成优化。
60.在本实施例中，建立了18号高速道岔尖轨转换原型试验平台，通过系统试验研究了尖轨预弯、尖轨可动段长度、尖轨固定端扣件支距、滑床板摩擦系数、辊轮高度等因素对尖轨不足位移的影响机制和特征。
61.上述试验可考虑采用尖轨预弯、减小可动段长度、减小固定端扣件支距、滑床板涂覆润滑剂、调整辊轮高度等方法来控制和减小尖轨不足位移。
62.尖轨预弯能有效降低尖轨不足位移，现有设计预弯可降低尖轨不足位移达30％以上。
63.缩短尖轨可动段长度可减小尖轨不足位移，但同时会引起转辙器最小轮缘槽宽的减小及第三牵引点扳动力的增大，尖轨最小轮缘槽及最后一个牵引点扳动力是缩短尖轨可动段长度的控制因素。
64.对固定端所有扣件的支距值进行小范围调整后，尖轨不足位移变化较小，仅减小固定端第一组扣件的支距值时，尖轨靠近固定端1200mm范围内的不足位移略有降低，其余部分的不足位移变化较小。
65.在滑床板上安装辊轮或涂覆润滑剂等减小尖轨与滑床板摩擦系数的措施可有效降低尖轨的扳动力和不足位移，实施减摩措施后，扳动力减幅约30％，不足位移减幅超过20％。
66.改变辊轮高度对尖轨不足位移影响并不明显，但辊轮高度不宜过低，以防转换过程中辊轮失效导致扳动力及不足位移激增。
67.综合考虑系统匹配设计、制造工艺、工电结合要求等多方面因素，考虑采用减小尖轨可动段长度的方法来控制和减小不足位移。推荐将尖轨固定端前移600mm(1枕跨)使第三牵引点至固定端距离减小至7465mm，尖轨不足位移最大可减小8.6％，同时，尖轨与基本轨之间也尚有空间设置铁座实现对尖轨的扣压。
68.为了使尖轨固定端前移600mm，需要尖轨最后一块滑床板修改为固定垫板，在垫板上设置铁座对尖轨进行扣压。
69.既有350km/h高速道岔线型条件下，固定端前移后，尖轨与基本轨之间的支距偏小。采用普通铁座时，直、曲尖轨非工作边侧不足空间为9mm，考虑铁座焊筋时不足空间为14mm，直、曲尖轨工作边侧不足空间为5mm，考虑铁座焊筋时不足空间为10mm。因此，需要对铁座进行特殊设计以在有限的空间内实现对尖轨的扣压。
70.另外，固定端如果前移1200mm(2枕跨)，由于尖轨与基本轨之间的支距进一步减小，采用普通铁座时不足空间将达到近25mm，仅基于普通铁座进行特殊设计，结构受力已趋于不合理，铁座焊筋可能存在强度不足的问题，无法满足实际应用需求，这也是推荐尖轨固定端仅前移600mm(1枕跨)的重要原因之一。
71.基于以上考虑，对34#岔枕的两块铁垫板(直、曲尖轨最后一块滑床板)进行重新设计：
72.(1)底板尺寸保持不变，滑床台上方设置2个铁座扣压尖轨，铁座非工作边竖立面设计为斜面，减小底部宽度以适应滑床台上的有限空间。
73.(2)仍采用同规格弹性夹扣压基本轨，取消滑床台压舌位置的缺口。
74.进一步的，由高速道岔尖轨转换试验结果可知，缩短尖轨可动段长度后，最小轮缘槽会随之减小，进而可能会对列车过岔的安全性产生影响。而通过改变牵引动程可对最小轮缘槽进行调整，因此，本节对高速道岔尖轨可动段长度减小后的牵引动程进行优化研究。
75.表1尖轨特征截面
[0076][0077]
首先，基于有限元理论建立高速道岔转换计算模型，得到尖轨斥离状态下的弹性变形线形。采用实体单元对尖轨进行模拟，材料密度取为7850kg/m3，弹性模量取为2.1
×
1011pa，泊松比取为0.3。充分考虑尖轨的空间变截面特性，自尖轨尖端至整轨头断面分别导入尖轨的各个特征断面，如表1所示，通过插值的方法实现异形特征截面之间的空间过渡。
[0078]
尖轨跟端设置为固定约束，并充分考虑尖轨扳动过程中的摩擦力的影响，采用弹簧单元对尖轨后端扣件系统及尖轨转换过程中所受的摩擦力进行模拟。对扣件系统横向刚度进行取值，摩擦力施加均布荷载，尖轨质量取为70kg/m，摩擦系数取为0.25，则施加摩擦力为175n/m。
[0079]
尖轨斥离状态时，在各牵引点位置分别施加与预设动程相同的横向位移荷载。
[0080]
基于仿真计算，可得到尖轨斥离状态下的横向位移分布曲线δy(x)。其中x为沿尖轨纵向位置坐标，δy为不同位置尖轨的横向位移量。为了便于后续分析，将其进行离散化处理。将尖轨沿纵向等分为n段，则共有n+1个节点，各节点位置坐标分别为x1,x2,x3,...,x
n+1
，则各节点对应的横向位移量分别为δy(x1),δy(x2),δy(x3),...,δy(x
n+1
)。
[0081]
基于设计方案可知尖轨在密贴状态下的线形，采用同样的方法将尖轨进行离散化处理，可得尖轨在密贴状态下各个节点的纵向位置坐标x1,x2,x3,...,x
n+1
，以及对应横向位置坐标y(x1),y(x2),y(x3),...,y(x
n+1
)。分别对各个离散节点pi(i＝1,2,3,...,n+1)，基于尖轨密贴状态下的横向位置坐标y(xi)以及斥离后的位移变化量δy(xi)通过公式(1)计算得到尖轨斥离状态下的横向位置坐标y'(xi)。
[0082]
y'(xi)＝y(xi)+δy(xi) i＝1,2,3,...,n+1
ꢀꢀ
(1)
[0083]
基于尖轨斥离状态下各个离散节点的位置坐标(xi,y'(xi))，采用b样条函数进行拟合，可得尖轨在斥离状态下的线形y'(x)。
[0084]
基于以上所建立的尖轨斥离状态弹性变形线形计算方法，对新型高速道岔牵引点动程进行优化设计。
[0085]
首先，计算既有高速道岔设计方案条件下的尖轨转换特性，最小轮缘槽为67.21mm，第三牵引点的扳动力最大，为1236n。
[0086]
对高速道岔转辙器结构进行优化后，尖轨可动段长度缩短600mm，各牵引点动程维持原设计，如表2所示，将此条件设定为工况一。
[0087]
表2牵引动程初始设计方案
[0088][0089]
计算得到尖轨斥离状态的横向位移分布曲线，尖轨的变形存在一定程度的不协调，在第三牵引点位置存在轻微的鼓包现象，第三牵引点扳动力相对于既有高速道岔有所增大，达到1610n，但仍满足标准要求，但最小轮缘槽仅为65.33mm，已经接近限值65mm，无安全裕量，列车过岔时，轮背接触尖轨非工作边的风险增大。
[0090]
根据铁路道岔通用设计原则，第一牵引点动程固定设计为160mm，因此，只考虑对第二、三牵引点动程进行优化设计以满足最小轮缘槽及牵引力的要求。首先，保持第二牵引点动程不变，仅将第三牵引点动程由71mm增加至75mm，此条件设定为工况二，计算得到尖轨斥离状态的横向位移分布曲线，可以看出，尖轨变形不协调的情况进一步加剧，第三牵引点位置鼓包现象更为明显，长期服役条件下可能会导致尖轨线形及与基本轨的密贴状态不良。尖轨最小轮缘槽增加至68.15mm，第三牵引点扳动力增加至1991n，均可满足要求。
[0091]
为了缓解工况二中尖轨不均匀变形的问题，考虑在第一牵引点动程不变、第三牵引点动程保持75mm的条件下，将第二牵引点动程由原来的118mm增加至124mm，此条件设定为工况三，计算得到尖轨斥离状态的横向位移分布曲线，可以看出，尖轨变形不协调的问题得到有效改善，由于尖轨反弯作用，最小轮缘槽相对工况二略有减小，减小至67.15mm，与既有高速道岔尖轨斥离状态下的最小轮缘槽基本一致，保有一定的安全裕量。第三牵引点扳动力最大，但相对工况二降低至1532n，满足要求。
[0092]
综上，本实施例中，在新型高速道岔转辙器结构优化后，建议第一牵引点动程保持不变，第二牵引点动程由原来的118mm增加至124mm，第三牵引点动程由原来的71mm增加至75mm，可确保最小轮缘槽满足要求，且留有与既有高速道岔相同的安全裕量，同时尖轨的变形协调性得到改善，有利于提升其长期服役状态及寿命，第三牵引点牵引力相对于既有高速道岔略有增加，但仍远小于限值要求。
[0093]
步骤s13中的最小轮缘槽不满足要求且最后1个牵引点的牵引力满足要求情况下对各牵引点的牵引动程进行匹配优化的具体方法为增大牵引动程。
[0094]
步骤s13中的最后1个牵引点的牵引力不满足要求且最小轮缘槽满足要求情况下对各牵引点的牵引动程进行匹配优化的具体方法为减小牵引动程。
[0095]
第三扣件系统第二铁座73和第三扣件系统第三铁座74为一体结构或分体结构。
[0096]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高速道岔转辙器结构,其特征在于：包括直基本轨(1)、曲基本轨(2)、直尖轨(3)、曲尖轨(4)、若干第一扣件系统(5)、若干第二扣件系统(6)和若干第三扣件系统(7)，所述直基本轨(1)和所述直尖轨(3)走向相同，所述曲基本轨(2)和曲尖轨(4)走向相同，所述直基本轨(1)与所述区基本轨非平行，所述第一扣件系统(5)由所述直尖轨(3)尖端至所述直尖轨(3)的固定端以及所述曲尖轨(4)尖端至所述曲尖轨(4)固定端，所述第一扣件系统(5)扣压所述直基本轨(1)和所述区基本轨，所述第二扣件系统(6)设置于所述直尖轨(3)固定端至所述直尖轨(3)跟端以及所述曲尖轨(4)固定端至所述曲尖轨(4)跟端，所述第二扣件系统(6)扣压所述直基本轨(1)、所述曲基本轨(2)、所述直尖轨(3)和所述曲尖轨(4)，所述第三扣件系统(7)设置于所述直尖轨(3)跟端至所述直尖轨(3)尖端反向以及曲尖轨(4)跟端至所述曲尖轨(4)尖端反向；最接近所述直尖轨(3)固定端和所述曲尖轨(4)固定端的一对所述第二扣件系统(6)的非工作边侧不足空间小于铁座焊筋的不足空间。2.根据权利要求1所述的一种高速道岔转辙器结构,其特征在于：所述第二扣件系统(6)包括第二扣件系统基板(61)、第二扣件系统第一铁座(62)、第二扣件系统第二铁座(63)、第二扣件系统第三铁座(64)和第二扣件系统台板(65)，所述第二扣件系统台板(65)和所述第二扣件系统第一铁座(62)相对设置于所述第二扣件系统基板(61)顶面上，所述第二扣件系统第二铁座(63)和所述第二扣件系统第三铁座(64)相对设置于所述第二扣件系统台板(65)顶面，所述第二扣件系统第一铁座(62)和所述第二扣件系统台板(65)侧边扣压基本轨，所述第二扣件系统第二铁座(63)和所述第二扣件系统第三铁座(64)扣压尖轨，所述第二扣件系统台板(65)扣压所述基本轨的侧面为阶梯面，所述阶梯面沿所述第二扣件系统台板(65)的与所述第二扣件系统第一铁座(62)的相对侧边由上至下向内设置，所述第二扣件系统台板(65)的与所述第二扣件系统第一铁座(62)的相对侧边为直线边，所述第二扣件系统第二铁座(63)外侧面为由上至下向内倾斜的斜面结构。3.根据权利要求1所述的一种高速道岔转辙器结构,其特征在于：所述第一扣件系统(5)包括第一扣件系统基板(51)、第一扣件系统铁座(52)和第一扣件系统台板(53)，所述第一扣件系统台板(53)和所述第一扣件系统(5)第一铁座相对设置于所述第一扣件系统基板(51)顶面上，所述第一扣件系统铁座(52)和所述第一扣件系统台板(53)侧边扣压基本轨，尖轨活动设置在所述第一扣件系统台板(53)顶面上，所述第一扣件系统台板(53)扣压所述基本轨的侧面为阶梯面，所述阶梯面沿所述第一扣件系统台板(53)的与所述第一扣件系统铁座(52)的相对侧边由上至下向内设置，所述第一扣件系统台板(53)的与所述第一扣件系统铁座(52)的相对侧边设置有压舌缺口。4.根据权利要求1所述的一种高速道岔转辙器结构,其特征在于：所述第三扣件系统(7)包括第三扣件系统基板(71)、第三扣件系统第一铁座(72)、第三扣件系统第二铁座(73)、第三扣件系统第二铁座(74)和第三扣件系统第四铁座(75)，所述第三扣件系统第一铁座(72)、所述第三扣件系统第二铁座(73)、所述第三扣件系统第二铁座(74)和所述第三扣件系统第四铁座(75)均设置于所述第三扣件系统基板(71)顶面，所述第三扣件系统第一铁座(72)和所述第三扣件系统第二铁座(73)相对设置，所述第三扣件系统第二铁座(74)和所述第三扣件系统第四铁座(75)相对设置。5.根据权利要求1所述的一种高速道岔转辙器结构的牵引动程优化方法，其特征在于：
包括以下步骤：s1、建立高速道岔尖轨转换原型试验平台；s2、判断道岔是否设置辊轮滑床板，是则进行步骤s3，否则进行步骤s4；s3、通过高速道岔尖轨转换原型试验平台试验安装辊轮滑床板和滑床板涂覆润滑剂对于不足位移减小效果，若安装辊轮滑床板的不足位移减小效果≥10％，则安装辊轮滑床板，否则进行步骤s4；s4、判断道岔号码是否≥18号，是则进行步骤s5，否则进行步骤s6；s5、通过高速道岔尖轨转换原型试验平台试验尖轨预弯的不足位移减小效果，若尖轨预弯的不足位移减小效果﹤10％，则进行步骤s6；否则对尖轨进行预弯后进行步骤s6；s6、判断道岔尖轨固定端扣压垫板数量是否≥5块，是则进行步骤s7；否则进行步骤s8；s7、通过高速道岔尖轨转换原型试验平台试验调整尖轨固定端扣件支距的不足位移减小效果是否﹤10％，是则进行步骤s8，否则调整尖轨固定端扣件支距后进行步骤s8；s8、判断尖轨最后1个牵引点至固定端距离是否≥7000mm，是则进行步骤s9，否则进行步骤14；s9、根据道岔尖轨与基本轨密贴状态下尖轨后部最后几块滑床板位置的支距值，确定可以设置扣压铁座的滑床板数量n，进而确定尖轨固定端前移的最大距离600n mm；s10、通过所述高速道岔尖轨转换原型试验平台试验尖轨固定端前移最大距离的不足位移减小效果，若尖轨固定端前移指定距离时的不足位移减小效果﹤10％，则进行步骤s11，否则减小尖轨最后1个牵引点至固定端长度；s11、基于指定的尖轨固定端前移距离，在转辙器结构中将尖轨后部对应数量的第一扣件系统(5)变更为第二扣件系统(6)，在垫板上设置铁座对尖轨进行扣压；s12、对最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力进行仿真计算校核，建立尖轨转换仿真分析模型及斥离状态弹性变形线形计算方法，校核优化后的最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力；s13、判断最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力是否满足要求，若最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力均满足要求，则进行步骤s14；若最小轮缘槽及最后1个牵引点的牵引力均不满足要求，则调整尖轨固定端前移600(n-1)mm，进行步骤s10；若最小轮缘槽不满足要求且最后1个牵引点的牵引力满足要求，则对各牵引点的牵引动程进行匹配优化，使最小轮缘槽满足要求的同时牵引力也满足要求，同时使尖轨斥离状态弹性变形尽可能协调；若最后1个牵引点的牵引力不满足要求且最小轮缘槽满足要求，则对各牵引点的牵引动程进行匹配优化，使牵引力满足要求的同时最小轮缘槽也满足要求，同时使尖轨斥离状态弹性变形尽可能协调；s14、完成优化。6.根据权利要求5所述的一种高速道岔转辙器结构的牵引动程优化方法，其特征在于：步骤s13中所述的最小轮缘槽不满足要求且最后1个牵引点的牵引力满足要求情况下对各牵引点的牵引动程进行匹配优化的具体方法为增大牵引动程。7.根据权利要求5所述的一种高速道岔转辙器结构的牵引动程优化方法，其特征在于：步骤s13中所述的最后1个牵引点的牵引力不满足要求且最小轮缘槽满足要求情况下对各牵引点的牵引动程进行匹配优化的具体方法为减小牵引动程。
8.根据权利要求4所述的一种高速道岔转辙器结构,其特征在于：所述第三扣件系统第二铁座(73)和所述第三扣件系统第三铁座(74)为一体结构或分体结构。

技术总结
本发明公开了一种高速道岔转辙器结构及牵引动程优化方法，基于高速道岔尖轨转换试验提出不足位移的合理控制方法，然后在此基础上研究提出转辙器结构优化设计方案，最后针对优化结构对转辙器牵引动程进行匹配优化，确保最小轮缘槽及转换力满足要求并改善尖轨斥离状态变形协调性能。态变形协调性能。态变形协调性能。


技术研发人员：王璞 赵振华 王树国 李伟 杨东升 司道林 葛晶 王猛 钱坤 杨亮 高原 王钟苑 严佳 刘高岩 马俊琦
受保护的技术使用者：中国铁道科学研究院集团有限公司
技术研发日：2022.12.26
技术公布日：2023/7/11