1前言

限位器是限制止尖轨位移伸缩和保证无缝道岔的锁定轨温不发生大的变化的器件，但从现有限位器的结构、限位器子母块的型件、按装、使用、修养来看，技术含量不高，限位器修养维修的空间很小，使限位器没有真正发挥应有的作用，有必要对限位器的结构进行改造，通过在限位器上按装弹性装置可制造出高速道岔尖轨温度应力应变式伸缩调节器，它可解决使用上和修养的诸多不便，可操作性强，并充分发挥限位器的性能。

2对现有道岔限位器存在问题的分析

2.1限位器子母块的间隙缺乏科学依据和理论推导

限位器的∏型母块安装在基本轨轨腰上，T型子块按装在尖轨轨腰上，并且子母块在按装时子块的左右两侧与母块均留有一定的接触间隙，此间隙是尖轨无约束自由伸缩的空间，通常定为7mm。但在实际按装时此间隙很难保证，因为子、母块是通过在钢轨上钻孔并使用连接螺栓实现子块与尖轨相连，母块与基本轨相连的按装，由于钢轨打眼存在子、母块螺距偏差及其相对位置的偏差，铺设道岔时尖轨、连接轨与基本轨位置前后左右相对位置的窜动，实际上子、母块两侧总存在不可避免的间隙误差。再者此间隙的大小应该限制在无缝道岔锁定轨温允许变化的幅度所引起的尖轨伸缩量范围内，当直、曲股连接轨扣件螺栓松动时，还应使尖轨、连接轨一并考虑伸缩量，通过此预留间隙使尖轨发生位移，释放一定的温度力，同时使子母块接触受力，限制尖轨位移进一步变化和无缝道岔锁定轨温大的变化，另外预留间隙还应考虑尖轨伸缩量过大会使尖轨转换推（拉）力出现转换分力，造成尖轨转换受阻。
      
2.2限位器构造过于简单使子母块接触挤压受力引发连接螺栓折断、脱落及失效

由于限位器的子、母块均为钢性铸件，当轨温变化幅度较大时，限位器的∏型母块为限制随尖轨位移而移动的T型子块，在温度应力、轮轨附加应力和其他附加应力的共同作用下，都表现为子、母块接触受挤压的刚性力，这种子、母两铸铁块硬碰硬的刚性接触挤压力和车轮向下的附加分力，极易造成限位器的扭转，或导致子、母块两端与钢轨的连接螺栓因所受剪力过大，螺栓折断使限位器脱落失效，此时却很难对限位器进行修补，而此时也正是限位器正要充分发挥作用的时候，因为此时温度应力和尖轨的附加力最大，尖轨的伸缩位移正值最高峰，只是随限位器的失效，尖轨的温度应力进行了全部的释放，尖轨的位移得到了自由的伸缩，引起了无缝道岔锁定轨温大的波动。

2.3限位器子母块作用力出现的尖轨扭曲、尖轨轨向很难通过调整限位器而整治

限位器通常按装在距尖轨跟端距离为1800mm处，当由于限位器子母块相互接触作用力比较大时，并且子母块接触面比较粗糙，尖轨转换时必使限位器至尖轨跟端1800mm的距离范围内的尖轨跟端部分，受阻不能自由转换，从而尖轨不能实现整体转换，极易在此处出现尖轨扭曲和尖轨方向不良，提速道岔和高速道岔尖轨较长，还按有第二限位器，由于按装限位器时不可避免的子母块间隙误差，同一尖轨的第一、第二限位器很难同时发挥作用，更容易引起和限位器处尖轨的扭曲和尖轨方向不良，引起晃车和Ⅱ、Ⅲ级分。出现这种情况，养路工区同样无法对限位器修复，有时还要人为地摘除限位器，以消灭尖轨扭曲、方向病害。此时也同样是限位器子母块相互作用温度应力最大，限制尖轨伸缩的关键时刻。

3、寻找突破点和对策，研制新型的尖轨温度应力应变式伸缩调节器及其功效介绍

3.1 研制新型尖轨温度应力应变式伸缩调节器的科学理论依据：

钢轨的轨温变化伸缩量为△L=〆×L×△t，即钢轨的伸缩量△L（m），由钢轨的线膨胀系数〆（11.8×10-6/0c.m），钢轨的长度L（m），轨温的变化幅度△t（0c）确定，当尖轨被限位器限制伸缩时，尖轨将随轨温的变化而产生温度应力，根据胡克定律，温度应力为：           σt=E×ε= E×(△L÷L)=E×（〆×L×△t÷L）=(E×〆)×(L×△t÷L）=2.428×△t    Mpa(N/cm2),式中〆、E均为固定值，其中E为钢轨的弹性模量，为2.058×105Mpa,通过算式的变形，可将(E×〆)＝2.428Mpa做为温度应力的弹性模量，(L×△t÷L）＝△t做为温度应力的应力变形，通过运算可以看出，温度应力σt仅与轨温的变化幅度△t（0c）成线性比例关系，而与钢轨长度无关，轨温变化幅度△t（0c）直接表征为温度应力的应力变形ε。由于轨温变化是经常性的，非常活跃的，由此引起的温度应力、温度应变随时在改变，在设计新型高速道岔尖轨温度应力应变式伸缩调节器时，应该将上述推导的结果(E×〆)＝2.428Mpa(N/cm2)做为尖轨温度应力应变式伸缩调节器弹簧的弹性模量（较钢轨的弹性模量E值，E×〆选择空间广），同时取消子母块间的间隙，这样从尖轨温度应力应变式伸缩调节器弹性材质的选配和结构上更贴近无缝线路的温度应力特征和无缝线路温度应变伸缩变化的敏感特性，将新型弹性尖轨温度应力应变式伸缩调节器的弹簧应力直接与温度应力相一致、相同步，弹性限位器的弹簧应形量ε弹与轨温变化幅度△t（0c）＝L×△t÷L相一致、相同步或相等。取消子母块间的间隙，尖轨伸缩引起的弹簧应变量ε弹，全都是轨温变化幅度△t（0c）引起的尖轨伸缩量ε同步一致、相等，从而还使第一限位器和第二限位器同步、一致地使子母块产生相互接触的挤压应力，这就是高速道岔尖轨温度应力应变式伸缩调节器的科学理论依据。

再者结构中子母块间隙的取消，在按装以后产生的间隙，都是子母块相互作用而产生的，此间隙直接反映了温度应变量和轨温变化幅度，并可计算温度应力，从而使无缝线路的观测也具备了科学理论依据。

3.2新型高速道岔尖轨温度应力应变式伸缩调节器的受力分析

从尖轨温度应力应变式伸缩调节器的全部受力分析来看，尖轨是无缝道岔最薄弱的环节，因为尖轨无扣件压力处于自由态放置在滑床板上，直、侧股尖轨及导曲线连接轨除基本轨以外的伸缩，都将集中在尖轨的伸缩上来。列车在直尖轨或曲尖轨上运动产生的轮轨附加力，当与温度力方向一致时表现为温度力瞬间递增，当与温度力方向相反时表现为瞬间递减，及车轮向下的压力，还伴随有其他附加力，这些附加力都将随着限位器弹性应变量ε弹的瞬间递增或递减而消除平衡，由此将子母块的刚性接触碰撞力变为弹簧的弹性接触力，大大缓解了子块和母块分别与尖轨、基本轨连续螺栓的剪切力，有效防止了螺栓被折断，限位器脱落失效的危险，使限位器的作用得以充分发挥。

3.3新型高速道岔尖轨温度应力应变式伸缩调节器减少了对线路的危害

调节器的母块上按装了温度应力应变式弹性装置，子块上按装了与母块相接触的辊轴装置，将现有限位器子母块粗糙面的刚性力接触变为光面弹性力的点、线接触，将尖轨转换时子母块粗糙接触面的滑动摩擦力变为子块在母块承力板接触光面上的滚动摩擦力，这样尖轨转换阻力大为减少，不可能出现卡阻，可实现提速道岔高速道岔长尖轨在第一、第二调节器处的整体转换，防止尖轨在调节器处出现扭转和防止尖轨出现方向病害。

3.4新型高速道岔尖轨温度应力应变式伸缩调节器具有易维修的特点

由于在母块的两侧按装了弹性装置，其弹簧是通过连接杆和调整螺栓进行固定的，当子母块接触压力过大可以通过拧紧调整螺栓，束缚硬质弹簧的部分弹力，减少子母块的接触压力，使尖轨的转换更加容易、方便、灵活，即便在温度变化幅度大，温度应力大，附加力大的情况下，导致出现调节器扭转和调节器处出现尖轨方向，都可以通过拧紧调整螺栓，束缚弹簧的部分弹力，减少尖轨所受的应力而得以实现，从而使调节器本身的维修空间大，易操作。

4、结论和结束语

新型高速道岔尖轨温度应力应变式伸缩调节器根据推导将无缝线路的两个特征系数的积(E×〆)＝2.428Mpa做为限位器弹簧的弹性模量，(L×△t÷L）＝△t做为温度应力的应力变形，取消了子母块的预留间隙，使限位器应力弹簧的变形ε弹与无缝道岔呼吸区尖轨的伸缩量直接通过△t紧密联系在一起，使尖轨温度应力应变式伸缩调节器的弹性系统与无缝线路、无缝道岔的伸缩区的特征相吻合，从而使限位器的特征和作用突显。

温度应力应变式伸缩调节器充分体现了无缝线路的特征，完全可以将该高速道岔尖轨温度应力应变式伸缩调节器按装在区间线路钢轨温度调节器中，在跨区间无缝线路中具有广泛的使用用价值。

高速铁路无碴轨道本身弹性小，温度应力应变式可调限位器的使用，缓解了尖轨相连的子块同与基本轨相连的母块相互冲撞的作用力，对增强无碴高速道岔轨道的整体弹性，具有积极作用。