現(xiàn)代有軌電車軌道結(jié)構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用

羅信偉

（廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司，510010，廣州∥高級工程師）

近年來，我國現(xiàn)代有軌電車蓬勃發(fā)展，大連、北京、上海、蘇州、沈陽、廣州、天津、珠海、淮安、成都、深圳、佛山、三亞等地先后啟動了現(xiàn)代有軌電車項目，不少城市有軌電車的線網(wǎng)規(guī)劃甚至超過1 000 km。

伴隨著現(xiàn)代有軌電車的快速發(fā)展，許多系統(tǒng)，如車輛、供電、信號、軌道等快速完成了引進(jìn)、消化、吸收和再創(chuàng)新。本文主要針對我國有軌電車軌道結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新展開探討。

1 國外現(xiàn)代有軌電車軌道結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代有軌電車在歐美國家發(fā)展較早，其軌道結(jié)構(gòu)主要有有砟軌道和無砟軌道兩種。

1.1 有砟軌道

有砟軌道多用于郊區(qū)或道路條件較好、專用路權(quán)地段。這種結(jié)構(gòu)與一般鐵路、地鐵沒有明顯差異。

1.2 無砟軌道

無砟軌道多用于道路交通條件有限，或?qū)G化要求較高的地段。根據(jù)其軌枕及道床型式不同，目前國外使用的現(xiàn)代有軌電車無砟軌道主要有：整體灌注式整體道床、短枕式整體道床、直接埋入式軌道、嵌入式連續(xù)彈性軌道等型式（分別見圖1～4）。

圖1 整體灌注式整體道床

圖2 短枕式整體道床

圖3 直接埋入式軌道

圖4 嵌入式連續(xù)彈性軌道

圖1、2、4所示的軌道結(jié)構(gòu)在國內(nèi)均有使用案例。圖3的直接埋入式軌道是一種無扣件軌道系統(tǒng)，用軌距拉桿固定左右股鋼軌后，用支墩及木墊塊支撐，然后直接澆筑混凝土，以固定鋼軌形位。這種結(jié)構(gòu)非常簡單，但無法維修，軌道彈性也較差。

2 國內(nèi)現(xiàn)代有軌電車軌道結(jié)構(gòu)

根據(jù)輪軌關(guān)系不同，我國現(xiàn)代有軌電車可分為膠輪系統(tǒng)和鋼輪-鋼軌系統(tǒng)兩種。

2.1 膠輪系統(tǒng)軌道型式

上海張江、天津濱海新區(qū)采用了Translohr膠輪有軌電車系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用中央導(dǎo)向系統(tǒng)+膠輪的型式，導(dǎo)向軌（見圖5）焊接成無縫線路后，用高分子材料直接埋入鋼軌槽中。

圖5 采用膠輪系統(tǒng)的現(xiàn)代有軌電車導(dǎo)向系統(tǒng)

2.2 鋼輪-鋼軌系統(tǒng)軌道型式

近年來我國大力發(fā)展的現(xiàn)代有軌電車多采用鋼輪-鋼軌系統(tǒng)。其軌道結(jié)構(gòu)除了少數(shù)郊區(qū)線路采用有砟軌道外，一般均采用無砟軌道。有整體灌注式整體道床、短枕式整體道床、長枕式整體道床、預(yù)制板式整體道床、嵌入式軌道等。

2.2.1 整體灌注式整體道床

整體灌注式整體道床，將鋼軌與扣件組成軌排，軌排定位后，直接澆筑道床混凝土（如圖6所示）。

圖6 整體灌注式整體道床

該軌道結(jié)構(gòu)主要使用德國Vossloh公司的W-Tram系列扣件。在蘇州、淮安的現(xiàn)代有軌電車線路上采用。該結(jié)構(gòu)將扣件直接埋入道床，需將道床面澆筑略蓋過扣件基板底，扣件下填充混凝土，使扣件較為穩(wěn)定。其對扣件下混凝土搗固的要求較高，以保證扣件下混凝土的密實度。

2.2.2 短枕式整體道床

短枕式整體道床使用鋼筋混凝土短枕，將鋼軌、扣件、短枕組裝成軌排后，現(xiàn)場澆筑道床混凝土，一般采用縱向承軌臺式道床（見圖7）。這種結(jié)構(gòu)在沈陽、青島等有軌電車線路上使用。

這種軌道型式結(jié)構(gòu)簡單、施工方便，但由于兩根鋼軌相對獨立，施工調(diào)整量較大，保持軌底坡能力較弱，對軌道施工要求較高。

2.2.3 長枕式整體道床

長枕式整體道床（見圖8）采用普通預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕，將鋼軌、扣件、軌枕組成軌排后，將道床縱向鋼筋穿過軌枕預(yù)留孔，道床鋼筋綁扎后澆筑道床混凝土。

此種軌道型式能很好地保持兩根鋼軌相對位置及軌底坡，是近年來軌道交通地下線最常用的軌道型式，這種結(jié)構(gòu)在廣州海珠區(qū)環(huán)島的現(xiàn)代有軌電車線路中已使用。

圖7 短枕式整體道床

圖8 長枕式整體道床

2.2.4 預(yù)制板式整體道床

目前，各地鐵公司對采用預(yù)制板軌道結(jié)構(gòu)（見圖9）非常感興趣，在現(xiàn)代有軌電車線路上也進(jìn)行了一些嘗試。青島城陽現(xiàn)代有軌電車線路參考了高鐵CRTSⅢ板，板下設(shè)自密實混凝土調(diào)整層，已鋪設(shè)了預(yù)制板試驗段。

這種結(jié)構(gòu)型式對提高軌道鋪設(shè)精度比較有利，而且單元板維修方便，對路基沉降適應(yīng)能力較強，但其造價相對較高。

圖9 預(yù)制板式整體道床

2.2.5 嵌入式連續(xù)彈性軌道

嵌入式連續(xù)彈性軌道（以下簡稱嵌入式軌道）是一種無扣件系統(tǒng)的軌道結(jié)構(gòu)，采用現(xiàn)澆高分子材料將鋼軌鎖定在承軌槽中，以形成連續(xù)彈性支撐（見圖10）。這是對傳統(tǒng)軌道結(jié)構(gòu)的顛覆性改變，由于對填充材料性能要求較高，故造價較高。這種結(jié)構(gòu)在國外有一些使用案例，而在國內(nèi)尚處于開發(fā)試驗階段。因為其特殊的結(jié)構(gòu)型式，在施工工藝、維修方式、使用壽命等方面均需要時間檢驗。這種結(jié)構(gòu)目前在成都的新津R1線、IT大道線、蓉2號線和云南紅河州蒙自T1線等線路上均有使用。

2.3 槽型軌生產(chǎn)及焊接工藝

圖10 嵌入式軌道

有軌電車以地面線為主，普遍有和社會車輛混行的要求，需將鋼軌埋入地面；同時由于線路曲線半徑小，對護(hù)軌的需求更廣，此時，槽型軌優(yōu)勢就突顯出來。實踐證明，槽型軌是埋入式軌道的最佳選擇。

2013—2015年間，國內(nèi)幾大鋼軌生產(chǎn)廠商迅速開展槽型軌生產(chǎn)研發(fā)，逐步具備了較為成熟的生產(chǎn)能力。同時，鐵道科學(xué)研究院開展了槽型鋼軌供貨技術(shù)條件、槽型鋼軌鋁熱焊、移動式接觸焊設(shè)備及其工藝的研究，并得到了廣泛推廣。尤其是移動式接觸焊的推廣，極大地提高了槽型軌的焊接質(zhì)量。

目前，我國國產(chǎn)槽型軌型號主要有59R2、60R2兩種（見圖11、圖12），隨著生產(chǎn)工藝日臻成熟，配套工藝逐步完善，在全國已普及使用。

圖11 59R2槽型軌標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

2.4 槽型軌的扣配件

槽型鋼軌與此前我國常規(guī)鋼軌有很大差異。針對軌型，結(jié)合現(xiàn)代有軌電車軌道結(jié)構(gòu)的特點及養(yǎng)護(hù)維修條件，各設(shè)計、生產(chǎn)單位對槽型軌扣件進(jìn)行了一系列的研發(fā)，實現(xiàn)了國產(chǎn)化。

圖12 60R2槽型軌標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

目前，我國在用的槽型軌扣件型式主要有ω型彈條有螺栓扣件和e型彈條無螺栓扣件兩種（見圖13）。為了提高扣件的防腐蝕性能，部分線路還采用了尼龍基板代替鐵墊板。

2.5 現(xiàn)代有軌電車專用道岔

現(xiàn)代有軌電車具有良好的曲線通過性能，線路最小曲線半徑可達(dá)到25 m，更適用穿行于城市道路之中的線路。與之配套，現(xiàn)代有軌電車正線道岔一般采用槽型軌6#道岔（導(dǎo)曲線半徑為50 m），車場線采用3#道岔（導(dǎo)曲線半徑為25 m）。同時，道岔型式也趨于多樣化，出現(xiàn)了單開道岔、交叉渡線、對稱道岔、三開道岔（見圖14）、井字交叉（見圖 14）、曲線道岔、梳子型道岔（見圖15）等型式。

目前，我國幾大道岔廠逐步具備了多種類型現(xiàn)代有軌電車道岔的生產(chǎn)能力。

圖14 三開道岔及“井”字形交叉

圖15 梳子型道岔

3 結(jié)語

現(xiàn)代有軌電車在我國屬于新興產(chǎn)業(yè)，其軌道結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)軌道交通有著很大的差別。近幾年，我國在鋼軌、扣件、道岔等設(shè)備及其配套設(shè)備上進(jìn)行了一系列創(chuàng)新、研發(fā)，形成了全面國產(chǎn)化能力?？傮w而言，由于輪軌接口的改變，幾乎所有軌道設(shè)備均屬于創(chuàng)新。其中主要有以下幾大類：

（1）軌道類型：預(yù)制板式整體道床、嵌入式連續(xù)彈性軌道。

（2）槽型軌：生產(chǎn)制造設(shè)備、工藝、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、焊接設(shè)備(鋁熱焊、接觸焊)及其技術(shù)要求。

（3）配套的扣配件：各種適用于槽型軌的扣配件。

（4）道岔：6#道岔（單開、交叉渡線、三開），3#道岔（單開、交叉渡線），梳子型道岔，對稱道岔。

（5）其他與以上有接口的軌道設(shè)備，如槽型軌接頭夾板、軌枕、車擋等。

我國的現(xiàn)代有軌電車軌道結(jié)構(gòu)還有待時間的檢驗，對于埋入式軌道的維修、軌道產(chǎn)品壽命等方面還有待驗證，在今后很長一段時間里，還需進(jìn)行以下幾方面的深入研究：

（1）各種軌道類型的適用性、可維修性、耐久性的驗證，尤其是比較特殊的預(yù)制板和嵌入式軌道。

（2）埋入式軌道迷流對周邊環(huán)境的影響。

（3）提高埋入式槽型軌、扣配件防腐蝕性能的措施。

（4）更靈活、復(fù)雜的道岔型式的研究，如曲線道岔等。

（5）繼續(xù)完善與現(xiàn)代有軌電車有關(guān)的配套軌道產(chǎn)品，如鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器、新型車擋等。

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