城轨交通轨道主要技术概论

城轨交通轨道系统设计主要技术标准（《地铁设计规范》GB50157-2003学习与实践）二零一零年轨道系统设计主要技术标准目录1.一般设计原则2.钢轨及轨道几何行位3.扣件、轨枕及道床4.道岔及道床5.减振轨道结构6.轨道附属设备及安全设备7.线路标志及有关信号标志我国第一部地铁设计规范《地下铁道设计规范》GB50157－92于1992年发布，1993年实施。

它基于可靠的技术依据和成熟的经验为基础，它总结了我国二十余年来地下铁道工程建设和运营经验，以及历年来的科研成果，同时，借鉴了国外地下铁道有关的成功经验和先进技术，在城市轨道交通工程建设初期起着指导作用。

随着我国地铁建设的迅猛发展，在工程建设和运营管理方面又引入了诸多国内外新技术，积累了各种新经验，为了适应发展的需要对92年版进行了全面修订，并将规范名称简化为《地铁设计规范》GB50157－2003于2003年（以下简称《地规》03年版）发布，2003年实施。

修订后的规范除对原文进行扩充与深化，又新增加了运营组织、高架结构、环境与监控、环境保护、自动售检票等内容，成为一部地铁建设的跨专业、综合性规范。

《地规》03年版实施以来，笔者在学习过程中，结合工程实践对其中部分条文（线路、轨道等）进行探讨，供研究设计人员参考，起到抛砖引玉之作用。

1.一般设计原则轨道是轨道交通运营设备的基础，它直接承受列车荷载，并引导列车运行，因此轨道设计应符合以下主要原则：*轨道结构应具有足够的强度、稳定性、耐久性以及适量的弹性，以确保列车运行平稳、快捷、安全、舒适，并尽量减少养护维修工作量和延长使用寿命。

同时应均衡提高轨道整体结构的承载能力、弹性连续、结构等强、合理匹配。

*轨道结构应根据环境保护对沿线不同地段的减振降噪要求，采用相应级别的减振轨道结构。

*轨道结构在满足以上功能的前提下，要求结构简单，具有通用性和互换性，降低造价。

*钢轨是运行列车牵引用电回流电路，轨道结构应满足绝缘要求，以减少泄漏电流对结构、设备的腐蚀。

*轨道结构必须采用先进和成熟、经过试验的部件，使轨道结构技术先进、适用。

还要求充分考虑采用先进的施工方法，确保施工质量，缩短施工周期。

*还要充分考虑检测、养护维修的需要，配备必要的设备和备品。

2.钢轨及轨道几何形位钢轨类型钢轨类型有以下分类方法：*按质量分：43、50、60、75kg/m（目前43kg/m已停止生产）；*按钢种分：碳素钢、合金钢、热处理轨三类；*按力学性能分：普通轨、耐磨轨、高强度轨三类（其抗拉强度分别不小于800Mpa、900Mpa、1100Mpa）；*按钢轨钢金相组织分：珠光体、贝氏体、马氏体三类。

钢轨选型在《地铁设计规范》GB50157-2003（以下简称《地规》）6.2.1节中指出“正线及辅助线钢轨宜采用60kg/m钢轨，也可采用50kg/m钢轨”，小半径曲线地段“应采用全长淬火钢轨或耐磨钢轨”，对钢轨材质、性能未加说明。

目前我国生产的钢轨U71Mn、U75V、U76NbRE等牌号，每种牌号还有热轧轨、在线热处理轨、离线热处理轨之分，其材质的化学成分和力学性能有所差异。

各种牌号钢轨有着不同的适用范围，因此在钢轨选型时，除钢轨质量外还应注明钢轨牌号、钢种，供承包商定货用。

离线热处理力学性能优于在线热处理，但二次加热造成能源浪费，目前在线热处理质量有所提高，将逐渐用在线热处理取代离线热处理。

正线上的道岔，具有与正线一致的行车密度和通过速度，为减少车轮对道岔的冲击，保证行车平稳以及延长使用寿命，制造道岔的钢轨轨型与强度不应低于正线钢轨。

《地规》6.4.1条指出“正线上道岔钢轨类型应与正线的钢轨类型一致”，但一般在道岔设计图中只注明钢轨质量而未提及钢轨牌号及钢种，承包商定货往往忽略，从而造成钢轨强度与正线不一致的事实，施工时发现已不可挽回。

因此，道岔设计图除注明钢轨质量外，还应加注钢轨牌号及钢种。

钢轨选型钢轨选型的主要因素是年通过总质量、行车速度、轴重、维修工作量大、修周期和减振降噪要求。

根据线路近、远期客流量，推算出年通过总质量取最大值。

然后参照《铁路轨道设计规范》TB10082-2005、J448-2005表4.0.1中规定“年通过总质量25-50Mt的线路，采用60kg/m钢轨”，（而表中注2“年通过总质量大于50Mt的线路根据实际的运营条件，经技术经济比选可采用60kg/m钢轨”似乎有些矛盾）。

年通过总质量计算是根据地铁（轻轨）近、远期客流量，按列车满载计算，乘以全年列车通过列数，再乘以～系数（含自重及载客重，每位乘客按60公斤计），可推算出近、远期的年通过总质量。

钢轨选型除从运量因素考虑外，还应根据城市轨道交通特殊性进行技术经济综合比较确定，在经济条件允许的情况下，地铁正线及辅助线尽量采用60kg/m 钢轨，车场线采用50kg/m钢轨。

（参考：《轨道论文集》p245）钢轨接头及异型钢轨不同类型的钢轨接头应采用异型钢轨连接。

目前生产的60kg/m-50kg/m异型钢轨，以60kg/m钢轨为母材，钢轨的一端通过辊锻加工成为50kg/m钢轨的标准断面。

该端长度450mm，过渡段长度150mm。

异型钢轨长度有 6.25m（钢轨材料长度 6.71m）及12.5m（钢轨材料长度0.000m）两种。

异型钢轨道岔尖轨用AT轨异型钢轨钢轨接头异型接头普通接头绝缘接头有轨电车槽型钢轨与普通钢轨的异型接头有轨电车槽型钢轨无缝线路临时接头图1 轮缘踏面示意图 钢轨轨底坡的设置钢轨轨底坡的设置，它是轮轨关系中轨道受力计算和轨道部件设计的一项重要参数，因此《地规》6.2.7条规定“正线、辅助线和车场线上的钢轨，应设置1:40或1:30的轨底坡”。

世界各国铁路轨道钢轨轨底坡的设置，大致分为两种情况，其一是1:40，如我国、日本；其二是1:20，如法国、德国等欧美国家。

轨底坡与轮缘踏面坡度相匹配，才能使轮轨受力趋于合理，同时对减少钢轨的磨耗也有利。

我国车辆轮缘踏面为1:20和1:10，如图1，轨底坡自1965年铁道部规定为1:40，一直沿用至今。

2005年4月25日发布实施的《铁路轨道设计规范》TB10082-2005第3.0.2条仍规定“钢轨的轨底坡应采用1:40”。

我国城轨交通车辆走行部分设计标准及铺设的钢轨与我国国铁相同，因此，轨底坡设置为1:40是合理的。

如采用1:30笔者认为应在小范围内铺设，取得经验再进行推广，在设计时应慎重考虑。

未平衡离心加速度及曲线超高2.6.1未平衡离心加速度《地规》03年版第6.2.8条规定曲线地段“当设置的超高值不足时，一般可允许有不大于61mm 的欠超高”，其未平衡离心加速度值α=0.4m ∕s2，道岔导曲线未做规定。

城轨交通车辆行驶在曲线或道岔导曲线上时，未被平衡的离心加速度值的确定，应在运营安全、旅客舒适度的前提下，还需考虑（结合）轨道结构、车辆性能、运行特点等因素，未被平衡的离心加速度值选择太小，则影响通过速度。

合理选用未被平衡的离心加速度值，在保证旅客舒适度的前提下，适当提高行车速度具有一定经济意义。

因此，笔者建议：应适当提高未被平衡的离心加速度标准值，并增设一定数值的过超高，最大欠超高61mm 、最大过超高30mm 。

（参考：《轨道论文集》p86）2.6.2曲线超高直线地段两股钢轨顶面水平，曲线地段外轨应设置超高，用以抵消列车行驶在曲线上时产生的离心力，提高旅客的乘坐舒适度，同时保证行车的稳定性。

外轨超高值根据曲线半径、行车速度等因素确定。

依据《地铁设计规范》（GB50157-2003）第6.2.8条规定：“曲线的最大超高值为120mm，当设置的超高值不足时，一般可容许有不大于61mm的欠超高”外轨超高设置方法：1、隧道内及隧道口外U型结构的整体道床地段曲线超高，采用外轨抬高超高值一半，内轨降低超高值一半的办法设置；高架线路、地面线路的轨道曲线超高，采用外轨抬高超高值的办法设置。

2、同一曲线通过速度不同时，应按低速设置超高。

3、曲线较长、列车通过各部分速度相差悬殊，按低速设置超高，高速时欠超高超过61mm时，可适当提高超高值。

使高速通过时欠超高不大于61mm，低速通过时可设一定的过超高，过超高值《地铁设计规范》未作规定，可暂按不大于30mm考虑。

4、复曲线应设同一超高。

5、曲线超高值应在缓和曲线递减，无缓和曲线时，应在直线段递减，超高顺坡率不大于2‰，困难地段不大于3‰。

6、整体道床超高的设置应以2mm取整。

碎石道床应以5mm取整。

7、车站设置曲线超高值不应大于15mm。

2.6.3考虑最大欠超高61mm、最大过超高30mm时当曲线较长时，列车通过各部分速度相差悬殊，超高的设置：以曲线半径450m为例：不考虑过超高时通过速度为80 km/h。

设置超高120mm，该曲线最高限制速度83km/h、最低通过速度59km/h。

该曲线容许通过速度59-83km/h。

以曲线半径800m为例：不考虑过超高时通过速度为100 km/h。

设置超高120mm，该曲线最高限制速度111km/h、低通过速度78km/h。

该曲线容许通过速度78-111km/h。

轨道几何行位检查2.7.1各检查项目含义轨距：轨距为两股钢轨工作面（钢轨内侧面）之间距离，其偏差不应超过容许偏差管理值，曲线地段另加轨距加宽值。

水平：在直线地段两股钢轨应在同一水平面，其偏差不应超过容许偏差管理值，曲线地段另加超高值。

高低：在线路同一坡度、同一股钢轨的前后轨顶面应在同一直线上，其偏差不应、过容许偏差管理值。

轨向：在直线地段、同一股钢轨的前后钢轨工作面（钢轨内侧面）应在同一直线上，其偏差不应超过容许偏差管理值。

三角坑（也可称为扭曲）：在直线地段两股钢轨的前后应在同一水平面，其偏差不应超过容许偏差管理值，三角坑偏差不含曲线超高顺坡造成的扭曲量。

2.7.2各项目检查方法轨距：轨距应在钢轨头部内侧距顶面16mm处测量，在任何情况下最大轨距不得超高1456mm。

轨距变化率不得大于2%。

水平：检查两股钢轨顶面相应两点的差值。

高低：高低偏差为10m弦测量的最大矢度。

轨向：轨向偏差为10m弦测量的最大矢度。

三角坑：检查三角坑偏差时基长为6.25m，但在延长18m的距离内不得超过容许偏差管理值。

以上各项容许偏差管理值，按《铁路线路修理规则》铁运【2006】146号办理。

3.扣件、轨枕及道床轨道结构高度3.1.1《地规》03年版第6.3.1条中5：轨道结构高度“地面线碎石道床为820－1000mm”，如按表碎石道床厚度计算时，则有的情况不在820－1000mm范围内。

3.1.2《地规》03年版第6.3.5条中3：整体道床“轨下部位混凝土厚度，直线地段不宜小于130mm；曲线地段不宜小于110mm”。

与第条中1轨道结构高度“矩形隧道内混凝土整体道床为560 mm”不相匹配。