现代有轨电车轨道选型分析

现代有轨电车轨道选型分析
肖虎，贺飞，朱冠宙
（中车株洲电力机车有限公司，湖南株洲412001）
摘要：通过对国内现代有轨电车项目轨道系统实地调研，从轨道结构、钢轨、配件、轨枕、扣件、道床、道岔、辅助设备、减震降噪等方面分析研究有轨电车轨道系统，并根据调研及分析研究结果得出有轨电车项目轨道系统的推荐选型。

关键词：现代有轨电车、轨道、选型分析
0.引言
随着国家对现代有轨电车的大力推荐，国内已有沈阳、苏州、广州、淮安、南京等几个城市建成有轨电车线路，多个城市正在建设，还有更多城市准备建设。

据不完全统计，目前国内现代有轨电车已建线路里程达138.47公里，投资额达167.89亿元。

轨道系统作为有轨电车项目重要组成部分，作为土建工程与车辆的接口，对有轨电车项目的实施与风险管控具有较大影响，因此,对有轨电车项目轨道系统进行研究分析很有必要。

1.轨道技术参数
1.轨距：采用 1435mm国家通用标准轨距，半径≤200m的曲线地段可按规范要求适当加宽。

2.曲线超高宜在缓和曲线内顺坡，无缓和曲线地段宜在直线段顺坡，特殊情况也可在圆曲线内顺坡；超高顺坡率不宜大于2‰，困难地段不宜大于3‰。

3.轨底坡：一般要求为平坡，也可设置1/20～1/40的轨底坡，道岔区及两道岔间不足50m 地段可不设置轨底坡。

4.超高：
R V
H
2
8.
11⋅=
其中：H-超高值（mm）；V—车辆通过速度（km/h）；
R—曲线半径（m）。

根据计算公式，推算出曲线最大超高宜采用120mm；当线路穿越道路、平交道口时曲线地段应按道路要求综合确定，最大超高不超过5mm。

未平衡超高允许值一般为61mm，困难情况下为 75mm。

5.轨道不平顺标准：一般采用10m弦测量允许误差不大于4mm，并作为整体道床地段路基差异工后沉降的设计控制标准，换算为折角即为 1.6‰。

对路基工后总沉降要求应为≤30mm。

6.轨道结构应在专用路权地段设置一定的横坡，以有利于道床范围内的排水。

2.轨道系统
通过前往江苏淮安、广州海珠、沈阳浑南等城市对现代有轨电车项目轨道系统进行实地调研，并根据调研结果对轨道系统各项指标进行专项研究分析，总结如下：
2.1. 钢轨及配件
钢轨主要起支承、导向并提供牵引力和制动力的作用。

根据有轨电车特点，年通过总质量＜25Mt，目前可供选择的有轨电车钢轨主要有国铁50kg/m 钢轨、槽型轨，具体尺寸、规格见图1，不同类型的钢轨应采用异型钢轨连接。

国铁50kg/m钢轨 60R2槽型轨
图1 现代有轨电车主要选型钢轨规格图
槽型轨由于在钢轨上实现轮缘槽的设置，可最大限度的实现绿化和铺面面积，取得良好景观效果；用于公用路权时，轨道与行车路面容易衔接，改善了机动车的行车条件；同时，可简化轨道结构，加快施工速度。

在小半径曲线地段，槽型轨能起到护轨的作用，防止车辆独立轮脱轨，同时，可减小钢轨磨耗。

槽型钢轨主要类型分为46G1、51-53R1、55G1、55G2、56-59R1、59R2、60R1-3、62R1-2、63R1、67R1、68G1等。

有轨电车正线小半径曲线较多，且需预留与社会车辆混行的条件，个别地段需设计成绿色轨道，同时通过有轨电车荷载及轮轨匹配分析，推荐正线采用59R2、60R2等类似型号槽型
钢轨。

车场线车速较低，对轨道要求相对较低，从经济性考虑，推荐采用国铁 50kg/m工字钢轨。

钢轨材质：通常采用U71Mn 钢轨，统一材质，可减少订货的困难，提高施工速度。

钢轨配件：钢轨配件主要包括接头夹板、接头螺栓及不同型号钢轨接头异性轨等。

2.2. 扣件
扣件是固定钢轨的元件，为了保持钢轨的稳定性，扣件需要具有一定的扣压力和防爬力。

有轨电车轨道扣件主要采用W-Tram 弹性扣件和国铁弹条 I 型扣件两种，国铁弹条 I 型扣件主要型号为A型、B 型及分开式弹条。

W-Tram 弹性扣件在有轨电车系统大量采用，技术成熟，由于其板下垫板使用尼龙材料，其价格略低于弹条 I 型分开式扣件，节省了研发周期，所以推荐正线采用W-Tram 弹性扣件。

由于车场线一般采用50kg/m工字钢轨，考虑到弹条 I 型分开式扣件价格较弹条 I 型的A或B型扣件略低，所以推荐车场线采用与 50kg/m 钢轨配套的弹条 I 型分开式扣件。

2.3. 轨枕
轨枕是扣件安装的基础，将钢轨作用力传递至道床。

有轨电车线路正线轨枕可采用钢筋混凝土短枕、预应力混凝土长枕、双块式轨枕等，一般不采用木枕。

由于钢筋混凝土短轨枕以简单的承压结构型式，将列车动载由钢轨分散传递至整体道床，适应性好，制造最简单，运输及码放最方便，不存在铺设难度，施工精度亦可得到保证，成本最低；长枕式预应力混凝土轨枕结构稳定，抗压能力强，且维护成本低，故推荐正线采用钢筋混凝土短枕，也可采用预应力混凝土长枕；车场线一般采用预应力混凝土长枕。

轨枕上须预留穿纵向钢筋圆孔，与道床内纵连接，形成一整体结构，结构更加稳定。

轨枕需工厂预制，施工时两根钢轨相对位置、轨底坡易于保持，施工精度高、进度快。

轨枕铺设数量：正线宜为1600 对/km；车辆段及车场线宜为1440对/km，小半径曲线地段适当加密。

2.4. 道床
目前道床型式主要有整体道床及碎石道床两类。

碎石道床具有结构简单、弹性好、易于铺设、方便更换等特点，但轨道几何形位不易保证，需要定期进行养护维修。

整体道床结构稳定、外观整洁，养护维修量小，但对下部基础的变形要求高。

因为整体道床轨道结构结构稳定，养护维修量小，但一旦下部基础沉降，维修困难，长式预应力混凝土轨枕与道床内纵连接，形成一整体结构，结构更加稳定，所以有轨电车线路正线推荐采用整体道床。

车场线根据工艺要求，可采用整体道床结构，也可采用碎石道床结构。

车场线道床结构设计应结合车辆基地规模、行车条件、地质条件、维护成本等条件综合考虑。

出于节省经济成本、便于维护等方面的考虑，一般情况下车场线推荐采用碎石道床。

2.5. 道岔
道岔是两股轨道在平面上的重叠区，一股道向另一股道转换。

道岔选型应根据车辆的运行条件、线路的折返能力、便于养护维修及节约用地的原则，尽可能选用小号码标准化产品。

有轨电车正线行车速度较低，车辆转弯半径小，应优先考虑采用小号码道岔，而6#道岔是国外有轨电车常用正线道岔，经调研考察淮安、海珠等国内有轨电车项目正线均采用6#道岔，所以正线推荐采用6#道岔。

车场线行车速度低，为了减小车辆段占地，推荐采用2.18#、2.28#、3#等小号码道岔。

转辙器及辙叉：推荐转辙器采用曲线尖轨，辙叉采用整铸固定型辙叉。

2.6. 轨道辅助设备
1）车挡
车挡是设在线路尽头的安全装置，能够强制性地使失控列车停车，一般设在正线终点、安全线、停车线上。

线路末端应设挡车装置。

有轨电车线路行车速度较低，推荐采用固定液压缓冲式车挡，同时宜设置反光车档表示器。

2）线路及信号标志
为保证运营安全，方便司机了望和工务人员维修作业，需设置线路标志和信号标志。

①线路标志有百米标、坡度标、圆曲线和缓和曲线始终点标、曲线标、水准基点标等。

②信号标志有制动起点标、警冲标、限速标、停车位置标、进站预告标等。

鉴于有轨电车线路一般为地面线特点，除警冲标外，各种标志尽量采用油漆喷涂于轨道中心，减小对地面交通的干扰。

2.7. 减振降噪
有轨电车轨道应根据环境影响评价报告结果是否采取减振降噪措施。

如线路轨道需采取减振降噪措施，其措施大致如下：
1）铺设无缝线路，以减少钢轨接头，降低轮轨间的冲击作用，采用弹性扣件，可有效地减少列车运行产生的振动和噪音。

2）运营中加强定期养护维修工作，使轮轨间的接触处于平顺状态，以降低轮轨间的冲击振动。

3）轨道结构减振措施：其一是降低轨下结构刚度，如采用低刚度钢轨扣件；其二是采用浮置式轨道结构，在降低轨下结构刚度的同时，将道床板浮置在隔振结构上，使道床板参与振动，形成质量弹簧系统。

由于采用埋入式轨道结构，钢轨受到侧面回填混凝土的约束，设置低刚度钢轨扣件达不到减振效果，采用浮置式轨道结构是一种比较合理的减振方式，所以推荐采用浮置式轨道结构的方式。

4）宜采用阻尼减振材料包裹钢轨等类似减振降噪方式。

2.8. 轨道系统选型
根据国内现代有轨电车项目轨道工程调研及以上研究分析结果，推荐现代有轨电车线路轨道系统采用表1选型：
表1 现代有轨电车线路轨道系统推荐选型
3.结语
本文主要从轨道结构、钢轨、配件、轨枕、扣件、道床、道岔、辅助设备、减震降噪等方面分析研究有轨电车轨道系统，通过分析得出现代有轨电车轨道系统的合理选型，对现代有轨电车项目的投资、风险等因素管控具有重大的意义。

参考文献：
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