有軌電車軌道系統(tǒng)的選型分析

駱 飛

（廣州有軌電車有限責任公司，廣東廣州 510220）

現(xiàn)代有軌電車在運能劃分上屬于一種中低運能城市軌道交通系統(tǒng)，相較于其他公共交通具有節(jié)能環(huán)保、平穩(wěn)舒適、造價低等諸多優(yōu)勢，已在全國范圍內(nèi)開展規(guī)劃建設及運營。據(jù)統(tǒng)計，截至2020年底，我國共有18個城市開通運營了34條有軌電車線路，累計運營里程達到465 km，呈逐年遞增趨勢。此外，我國共有19個城市共計26條有軌電車正在建設，總建設里程約424.9 km，有軌電車呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展態(tài)勢。軌道作為引導列車運行的基礎，不僅需要為列車正常行駛提供良好的軌道平順條件，也需要確保軌道結(jié)構(gòu)自身的強度、穩(wěn)定性，以實現(xiàn)有軌電車運營線路的安全可靠，因此有必要針對軌道系統(tǒng)的選型開展研究[1]。根據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會2020年發(fā)布的《城市軌道交通分類》，有軌電車系統(tǒng)的運輸能力為5000～12 000 人次/h，敷設方式以地面為主，車輛類型包括鋼輪鋼軌低地板車輛和膠輪車輛[2]，本文主要針對鋼輪鋼軌制式有軌電車的軌道選型進行分析。

1 軌道系統(tǒng)選型原則

軌道結(jié)構(gòu)需要具備適當?shù)膹姸?、剛度、穩(wěn)定性、耐久性和彈性，確保有軌電車運行的安全性和平穩(wěn)性。軌道結(jié)構(gòu)及設備應采用先進、成熟的技術(shù)，結(jié)構(gòu)部件應力求通用、標準化、可互換、方便裝卸，減少養(yǎng)護維修工作量。軌道結(jié)構(gòu)設計需要充分吸收既有有軌電車線路的工程建設和運營經(jīng)驗，選用技術(shù)先進、性能指標可靠、維修便利、造價經(jīng)濟合理的軌道結(jié)構(gòu)設計方案。軌道結(jié)構(gòu)應外觀整潔美觀，與周圍環(huán)境和諧統(tǒng)一，根據(jù)景觀需求采取適當?shù)木G化措施，線路位于路口或路中等處時，宜預留社會車輛混行條件。

2 軌道系統(tǒng)選型分析

2.1 鋼軌選型

鋼軌選型需要結(jié)合現(xiàn)代有軌電車的特點，在滿足輪軌匹配關系的基本條件下，保證軌道在長時間運營下具有良好的穩(wěn)定性和平順性，并盡可能實現(xiàn)與城市道路硬化、景觀綠化的協(xié)調(diào)，減少運營維護工作量和成本，延長軌道使用壽命。

目前有軌電車選用的鋼軌類型主要包括CHN系列鋼軌、槽型軌。CHN系列鋼軌的斷面為工字形，是國內(nèi)軌道交通行業(yè)普遍選用的一種鋼軌類型。分析既有運營的有軌電車，通常采用獨立輪對系統(tǒng)，輪軌間產(chǎn)生的蠕滑力一般較小，使得列車對中恢復能力和自導向能力較差，影響列車的正常運營。CHN系列鋼軌對列車通過曲線時的導向和防脫軌能力有限，易發(fā)生脫軌事故，運營存在一定的安全隱患。在平交道口處采用CHN系列鋼軌需要單獨設置輪緣槽，增加了設計和施工工作量，導致施工進度較慢，且輪緣槽易被城市道路交通車輛壓潰，影響使用及美觀性。槽型軌由于設置了輪緣槽，具有良好的導向作用，對曲線尤其是小半徑曲線列車脫軌具有良好的抑制作用。槽型軌自帶輪緣槽結(jié)構(gòu)，在簡化設計和施工的同時，增加了可綠化面積，提升了景觀效果，用于混行道時，軌道與公路路面容易銜接，改善了機動車的行車條件，與城市交通具有更好的兼容性[3]。

根據(jù)調(diào)研情況，目前國內(nèi)大連、北京、沈陽渾南、南京河西、廣州、蘇州、珠海、武漢等大多數(shù)已開通運營有軌電車的城市普遍采用了槽型軌，槽型軌在有軌電車系統(tǒng)的應用十分廣泛。綜合考慮有軌電車正線區(qū)間綠化及路口社會車輛通行需求以及小半徑曲線段槽型軌的技術(shù)優(yōu)勢，建議有軌電車正線及出入段線采用槽型軌，車場線采用CHN系列鋼軌。

2.2 扣件選型

有軌電車工程采用的扣件類型主要有樹脂黏結(jié)式扣件、扣板式扣件、有螺栓扣件、無螺栓扣件四種，其特點對比如表1所示。

表1 四種扣件特點對比

扣件作為軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部件，為鋼軌提供扣壓力，確保了軌道結(jié)構(gòu)的整體安全與穩(wěn)定性。一般情況下，扣件選型需要根據(jù)道床類型進行匹配，需要具有足夠的強度、耐久性及適量的扣壓力和彈性，且便于運營期間的調(diào)整和保持鋼軌的軌距、高低。

此外，扣件零部件的選型應盡量選用標準化、通用化產(chǎn)品，便于運營期的維修和更換，降低運營成本。綜合考慮運營安全、維修調(diào)整便利性，建議選用有螺栓扣件。

2.3 道床選型

有軌電車的道床類型可分為碎石道床（有砟軌道）和整體道床（無砟軌道）兩種。

碎石道床具有結(jié)構(gòu)簡單、彈性良好、便于維修、造價低等優(yōu)點，但由于道砟為離散狀態(tài)導致軌道幾何參數(shù)不穩(wěn)定，道床在運營過程中容易發(fā)生變形和破損，使得現(xiàn)場維修工作量較大。此外，平交道口位置影響社會車輛通行，區(qū)間綠化效果較差。整體道床結(jié)構(gòu)能夠保持較好的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)強度和力學性質(zhì)良好，使得軌道能夠保持長時間運營的平順性，有效減少了維修工作量和維修成本，綜合經(jīng)濟效益較好，適應有軌電車運營時間長、維修時間短的特點。道床整體整潔，有利于實現(xiàn)綠化效果。

綜合上述分析，建議有軌電車正線、配線及出入線選用整體道床，車場庫內(nèi)線根據(jù)工藝要求選用相應的整體道床，試車線、場內(nèi)庫外線選用碎石道床。

2.4 軌枕選型

有軌電車采用的軌枕種類較多，根據(jù)軌枕類型的不同，整體道床結(jié)構(gòu)可大致分為嵌入式軌道、無枕式整體道床、短軌枕整體道床、長軌枕整體道床四種[4]。

四種道床特點對比如表2所示。

表2 四種整體道床特點對比

為提高軌道結(jié)構(gòu)整體性，滿足運營安全需求，建議有軌電車正線、配線及出入段線采用長軌枕整體道床，重要的平交道口采用嵌入式整體道床。

2.5 道岔選型

道岔是直接影響列車運行安全的關鍵設備，同時也是軌道系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，道岔的維修標準較高，其養(yǎng)護維修工作量較大，因此對道岔選型應予以充分重視。道岔選型應根據(jù)有軌電車車輛制式、線路運行條件及折返能力、便于養(yǎng)護維修及節(jié)約用地的原則，同時考慮與城市道路的適應性，盡可能選用小號碼的標準化道岔產(chǎn)品。

結(jié)合既有有軌電車統(tǒng)計數(shù)據(jù)，6#道岔是國外有軌電車普遍采用的正線道岔，國內(nèi)沈陽、蘇州、珠海、淮安、廣州等城市的有軌電車正線均采用6#道岔。因此，在線路條件允許的情況下，建議有軌電車正線及配線采用6#道岔。

目前，有軌電車車輛基地內(nèi)較為常用的道岔主要有3#道岔和梳式道岔兩種。3#道岔技術(shù)成熟、在國內(nèi)有軌電車線路中廣泛采用，目前廣州海珠環(huán)島新型有軌電車、蘇州高新區(qū)有軌電車1號線、南京麒麟有軌電車、淮安現(xiàn)代有軌電車、廣州黃埔有軌電車1號線均在車輛基地內(nèi)采用該種道岔。梳式道岔是將一直股鋼軌和些許曲股鋼軌相結(jié)合的道岔，能夠節(jié)約用地，在國外有軌電車中應用較多，如法國、意大利、比利時、摩洛哥、阿爾及利亞等國家。

綜合對比3#道岔和梳式道岔，3#道岔具有結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟、可靠性高、維護方便、易于更換、造價較低等優(yōu)點，缺點是相比于梳式道岔理論上會多占用地。梳式道岔的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，理論上可節(jié)約一定的占地，缺點是所有轉(zhuǎn)轍器前后串聯(lián)，若其中一個轉(zhuǎn)轍器發(fā)生故障，之后的所有股道均無法正常使用，可靠性相對較低，道岔結(jié)構(gòu)復雜，日常養(yǎng)護、維修不便，造價較高。綜合考慮技術(shù)可靠、維修便利性及造價等因素，建議有軌電車停車場選用3#道岔。

3 結(jié)語

文章結(jié)合有軌電車運營需求及技術(shù)特點，對有軌電車軌道系統(tǒng)的關鍵部件選型進行了對比分析，并根據(jù)分析結(jié)果提出了軌道系統(tǒng)的選型建議，對于有軌電車線路的規(guī)劃建設及后期運營具有一定參考意義。