城市轨道交通中钢轨的选型及应用

低 廉 的 造 价 、较 好 的 弹 性 、铺 设 容 易 、拆 迁 方 便 运 营 实 践 证 明 ， ５０ｋｇ／ｍ 和 ６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 无 缝 线
６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 竖 向 抗 弯 刚 度 ＥＪ 比 ５０ｋｇ／ｍ
一直是传统铁路的主要组成部分， 但随着城市 路 使 用 周 期 分 别 为 通 过 总 重 ４５０Ｍｔ 和 ８００Ｍｔ， 钢轨大， 钢轨的挠曲振动的幅度小， 整个轨道的
道结构开展了长期的系统的研究工作， 并大量 为在小半径曲线地段， ６０ｋｇ／ｍ 钢轨优 于 ５０ｋｇ／ｍ ５０ｋｇ／ｍ 钢 轨 较 ６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 将 使 整 个 供 电 回 路
应用于大铁路及城市轨道交通。相对于大铁路 钢轨。
的电阻增加 ７％～９％， 其结果将直接影响机车的
而言， 城市轨道交通具有以下的特点：
７ 工程造价
的稳固性和耐久性， 并有足够的轨距和轨面标 ６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 无 缝 线 路 的 安 全 储 备 高 于 ５０ｋｇ／ｍ
采用 ５０ｋｇ／ｍ 钢轨的焊接 成 本 比 ６０ｋｇ／ｍ 钢
高调整量；
钢轨。
轨的焊接成本高， 但铺设 ６０ｋｇ／ｍ 钢轨无缝线路
（ ２） 结 构 简 单 ， 方 便 施 工 ， 有 利 于 日 后 的 养
选择时， 主要考虑的因素有以下几个方面， 现论 这也是我国钢轨发展的方向。
１９９９．
述如下。
６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 截 面 比 将 ５０ｋｇ／ｍ 钢 轨 大 ， 其 ［３］范霆．铁路整体道床— ——设计施工和保养［Ｍ］．
１ 钢轨使用寿命
声辐射随之增大， 但重型轨在列车通过轨道的 北京： 中国铁道出版社， １９９０．
５０ｋｇ／ｍ 钢 轨 较 ６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 直 流 电 阻 大
修工作量少等显著优点， 因此逐渐被世界上许 钢 轨 无 缝 线 路 比 ５０ｋｇ／ｍ 钢 轨 使 用 寿 命 长 ４％～ １８％， 轻轨交通中钢轨是直流供电系统的回流
多国家所认识， 并在过去的几十年里， 对无碴轨 １０％。铁科院对曲线钢轨磨耗的仿真计算， 也认 通路， 其电阻为供电回路电阻的一部分， 铺轨 无 和 ４０％， 道 床 压 应 变 和 基 面 应 力 分 别 降 低 ４４％ 噪研究［Ｄ］．硕士论文， ２００１．
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制， 对这方面的要求更高。
条失稳。铁科院曾以此为无碴轨道上的无缝线 设 ６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 同 铺 设 ５０ｋｇ／ｍ 钢 轨 相 比 较 ， 负
（ ２） 城市轨道交通一般位于城市中心， 对城 路稳定性检算条件， 按铁道部《无缝线路铺设及 回流系统纵向电阻小， 对迷流防护是有利的， 大
市景观、日照等带来一定的负面影响， 特别是电 养护维修方法》的规定， 在规定轨温范围内允许 约可减少杂散电流 ２０％。
按铁道部标准 ＴＢ１６３２－ ９１ 《钢轨焊接接头 的 材 料 费 、运 输 费 、人 工 费 等 比 铺 设 ５０ｋｇ／ｍ 钢
护维修；
技术条件》规定的两类钢轨焊接接头的静弯、落 轨高。铺设 ６０ｋｇ／ｍ 钢轨无缝线路的综合造价比
（ ３） 在 安 全 、经 济 的 基 础 上 ， 合 理 选 择 轨 道 锤 、疲 劳 检 验 值 ， ６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 较 ５０ｋｇ／ｍ 钢 轨 有 铺设 ５０ｋｇ／ｍ 钢轨增加约 ３２％。
结构， 并合理的匹配轨道结构振动系统的质量、 显著提高。虽然我国尚缺乏无缝线路钢轨焊接
钢轨选择， 在综合考虑以上几大因素的基
刚度、阻尼等要素， 尽可能取得最佳的减振降噪 接头 折 断 率 完 整 的 统 计 资 料 ， 但 是 ， ６０ｋｇ／ｍ 钢 础上， 再进行综合决策， 才可能取得良好的技术
效果。
稳定性和耐久性等基本特征外， 还必须适应养 具有很高的稳定性。但是， 在养护维修工作中， 约运营成本。
护维修时间短、养护工作量少的要求。特别是地 高温季节解除扣件抬起规条进行更换垫板作业
迷流防护最基本的措施是减少负回流系统
下铁道和高架铁路， 由于施工维修空间受到限 时， 规条处于无约束状态， 温度压力可能导致规 纵向电阻及增加负回流系统对地泄漏电阻。铺
４ 振动
［５］范 佳．有 轨 交 通 减 振 降 噪 型 无 碴 轨 道 结 构 分
大 修 规 划》， 对 我 国 钢 轨 使 用 周 期 作 了 规 定 ，
铺设 ６０ｋｇ／ｍ 钢轨与 ５０ｋｇ／ｍ 钢 轨 无 缝 线 路 析［Ｊ］．铁道建筑， ２０００， ７．
５０ｋｇ／ｍ 和 ６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 无 缝 线 路 使 用 周 期 分 别 相 比 ， 轨 底 动 弯 应 力 、枕 上 压 力 分 别 减 小 ３０％ ［６］刘 加 华．城 市 轨 道 交 通 中 轨 道 结 构 的 减 振 降
第三轨供电或架空线供电， 走行轨作为供电回 稳定性稍高。
６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 与 ５０ｋｇ／ｍ 钢 轨 相 比 ， 用 于 线 路 状
路。为减小杂散电流， 要求钢轨与基础之间有较
２．２ 强度
态 改 善 的 养 护 维 修 工 作 时 约 减 少 ２３％， 维 修 材
高的绝缘电阻。
无缝线路的强度计算， 在于求轨道强度条 料 和 维 修 费 用 减 少 ３４％ 。 钢 轨 母 材 断 裂 减 少
钢 轨 的 波 形 磨 耗 是 轮 轨 噪 音 的 主 要 来 源 。 ［１］江 成．高 速 铁 路 高 架 桥 上 无 碴 轨 道 关 键 技 术
面结合我国城市轨道交通的发展， 谈谈城市交 钢轨顶面的塑性流动和表面疲劳是形成波形磨 的试验 研 究［Ｍ］．北 京 ： 铁 道 部 铁 道 建 筑 研 究 所 、
钢轨的使用寿命主要由钢轨底磨耗和疲劳 动 力 坡 度 减 小 ， 相 应 的 轮 轨 振 动 、冲 击 也 减 小 ， ［４］石礼安．上海大型工程设计与施工丛书： 地铁一
伤损决定， 通常以其铺入后至更换前累计通过 这对降低噪音是有利的。
号线工程［Ｍ］．上海： 上海科学技术出版社， １９９８．
的总质量表示。１９９０ 年铁道部颁 布《铁 路 线 路
轨道交通及高速铁路的发展， 有碴轨道固有的 即 ６０ｋｇ／ｍ 钢轨无缝线路使用寿命 是 ５０ｋｇ／ｍ 钢 振动相应减小。
缺点显得越来越突出。无碴轨道相比于有碴轨 轨 使 用 寿 命 的 １．７８ 倍 。 根 据 北 方 交 大 调 查 分
５ 供电和迷流防护
道， 由于具有稳定性、平顺性、刚度均匀性好， 维 析 ， 在 小 半 径 曲 线 地 段（ Ｒ＝４００￣８００ｍ） ， ６０ｋｇ／ｍ
基于上述特点， 城市轨道交通轨道结构应 件的允许温升和允许温降。在相同条件下， 铺设 ８２％。虽然上述资料是对铁路有碴轨道的统计，
本着如下原则进行选型和设计：
６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 无 缝 线 路 的 轨 温 容 许 温 升 和 温 降 但对轻轨无碴轨道也有参考价值。
（ １） 轨道结构应具有可靠的几何状态， 良好 范围大于 ５０ｋｇ／ｍ 钢轨轨温容许范围。因此采用
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城市轨道交通中钢轨的选型及应用
黄荷 （ 成都铁路运输学校， 四川 成都 ６１０５００）
摘 要： 在城市轨道交通中， 钢轨选择主要从钢轨使用寿命、钢轨的安全可靠性、噪音、振动、供电和迷流防护、养护维修工作量及费用以及工程 造价等方面综合考虑。
关键词： 轨道交通； 钢轨； 选型； 应用
自铁路诞生一百多年以来， 碎石道床以其 缝 线 路 使 用 寿 命 是 ５０ｋｇ／ｍ 钢 轨 底 １．２７ 倍 ， 而 和 ２０％。这对减小轨道振动是有利的。
磁辐射及运营时的振动和噪音， 对环保提出了 连续解除 ７ 个节点扣件进行作业， 计算出 ５０ｋｇ／
６ 养护维修工作量及费用
更高的要求。
ｍ 和 ６０ｋｇ／ｍ 两 种 钢 轨 解 除 ７ 个 扣 件 允 许 作 业
据北京铁路局丰台工务段的统计资料， 当
（ ３） 城市轨道交通一般采用直流电机牵引， 轨 温 差 分 别 为 ２０℃和 ２２℃， 说 明 ６０ｋｇ／ｍ 钢 轨 累 计 通 过 总 重 达 ５００Ｍｔ 与 ４００Ｍｔ 的 情 况 下 ，
２ 钢轨安全可靠性
受电最低电压水平。在机车发送对数相同的情
（ １） 轴重轻、行车密度大、速度相对较低、曲
２．１ 稳定性
况下， 机车受电电压水平降低， 将导致机车电流
线半径小， 因此轨道结构除了具备足够的强度、
轻轨交通多采用无碴轨道基础， 无缝线路 增加。因此铺设 ６０ｋｇ／ｍ 钢轨可以降低能耗， 节
通轨道结构中钢轨类型的选型及其应用。
耗的主要原因。一些工业发达国家把 ６０ｋｇ／ｍ 钢 １９９８， １２．
钢 轨 类 型 的 选 择 不 仅 是 一 个 技 术 经 济 问 轨作为主型轨， 采用优质钢种， 提高钢轨的强韧 ［２］王 继 军．弹 性 支 承 块 无 碴 无 枕 轨 道 结 构 及 其
题， 也是一个国家底技术政策问题。在进行钢轨 性 以 减 少 钢 轨 运 营 过 程 中 出 现 轨 面 波 形 磨 耗 。 动力性 能 的 研 究［Ｍ］．北 京 ： 铁 道 部 科 学 研 究 院 ，
轨 截 面 面 积 是 ５０ｋｇ／ｍ 钢 轨 截 面 面 积 的 １．２ 倍 ， 经济效果， 让轨道交通经济和社会发展做出更
目前国内外城市轨道交通大多采用无碴轨 其焊接接头的强度理应有所提高。
大的贡献。
道结构， 并对既有无碴轨道应用中出现的问题
３ 噪音
参考文献
采取针对性的措施进行改进， 应用效果良好。下