现代有轨电车轨道结构技术创新和应用

2018-01-21罗信伟

城市轨道交通研究 2018年1期

关键词：型式扣件道岔

罗信伟

（广州地铁设计研究院有限公司，510010，广州∥高级工程师）

近年来，我国现代有轨电车蓬勃发展，大连、北京、上海、苏州、沈阳、广州、天津、珠海、淮安、成都、深圳、佛山、三亚等地先后启动了现代有轨电车项目，不少城市有轨电车的线网规划甚至超过1 000 km。

伴随着现代有轨电车的快速发展，许多系统，如车辆、供电、信号、轨道等快速完成了引进、消化、吸收和再创新。本文主要针对我国有轨电车轨道结构的创新展开探讨。

1 国外现代有轨电车轨道结构

现代有轨电车在欧美国家发展较早，其轨道结构主要有有砟轨道和无砟轨道两种。

1.1 有砟轨道

有砟轨道多用于郊区或道路条件较好、专用路权地段。这种结构与一般铁路、地铁没有明显差异。

1.2 无砟轨道

无砟轨道多用于道路交通条件有限，或对绿化要求较高的地段。根据其轨枕及道床型式不同，目前国外使用的现代有轨电车无砟轨道主要有：整体灌注式整体道床、短枕式整体道床、直接埋入式轨道、嵌入式连续弹性轨道等型式（分别见图1～4）。

图1 整体灌注式整体道床

图2 短枕式整体道床

图3 直接埋入式轨道

图4 嵌入式连续弹性轨道

图1、2、4所示的轨道结构在国内均有使用案例。图3的直接埋入式轨道是一种无扣件轨道系统，用轨距拉杆固定左右股钢轨后，用支墩及木垫块支撑，然后直接浇筑混凝土，以固定钢轨形位。这种结构非常简单，但无法维修，轨道弹性也较差。

2 国内现代有轨电车轨道结构

根据轮轨关系不同，我国现代有轨电车可分为胶轮系统和钢轮-钢轨系统两种。

2.1 胶轮系统轨道型式

上海张江、天津滨海新区采用了Translohr胶轮有轨电车系统。该系统采用中央导向系统+胶轮的型式，导向轨（见图5）焊接成无缝线路后，用高分子材料直接埋入钢轨槽中。

图5 采用胶轮系统的现代有轨电车导向系统

2.2 钢轮-钢轨系统轨道型式

近年来我国大力发展的现代有轨电车多采用钢轮-钢轨系统。其轨道结构除了少数郊区线路采用有砟轨道外，一般均采用无砟轨道。有整体灌注式整体道床、短枕式整体道床、长枕式整体道床、预制板式整体道床、嵌入式轨道等。

2.2.1 整体灌注式整体道床

整体灌注式整体道床，将钢轨与扣件组成轨排，轨排定位后，直接浇筑道床混凝土（如图6所示）。

图6 整体灌注式整体道床

该轨道结构主要使用德国Vossloh公司的W-Tram系列扣件。在苏州、淮安的现代有轨电车线路上采用。该结构将扣件直接埋入道床，需将道床面浇筑略盖过扣件基板底，扣件下填充混凝土，使扣件较为稳定。其对扣件下混凝土捣固的要求较高，以保证扣件下混凝土的密实度。

2.2.2 短枕式整体道床

短枕式整体道床使用钢筋混凝土短枕，将钢轨、扣件、短枕组装成轨排后，现场浇筑道床混凝土，一般采用纵向承轨台式道床（见图7）。这种结构在沈阳、青岛等有轨电车线路上使用。

这种轨道型式结构简单、施工方便，但由于两根钢轨相对独立，施工调整量较大，保持轨底坡能力较弱，对轨道施工要求较高。

2.2.3 长枕式整体道床

长枕式整体道床（见图8）采用普通预应力混凝土轨枕，将钢轨、扣件、轨枕组成轨排后，将道床纵向钢筋穿过轨枕预留孔，道床钢筋绑扎后浇筑道床混凝土。

此种轨道型式能很好地保持两根钢轨相对位置及轨底坡，是近年来轨道交通地下线最常用的轨道型式，这种结构在广州海珠区环岛的现代有轨电车线路中已使用。

图7 短枕式整体道床

图8 长枕式整体道床

2.2.4 预制板式整体道床

目前，各地铁公司对采用预制板轨道结构（见图9）非常感兴趣，在现代有轨电车线路上也进行了一些尝试。青岛城阳现代有轨电车线路参考了高铁CRTSⅢ板，板下设自密实混凝土调整层，已铺设了预制板试验段。

这种结构型式对提高轨道铺设精度比较有利，而且单元板维修方便，对路基沉降适应能力较强，但其造价相对较高。

图9 预制板式整体道床

2.2.5 嵌入式连续弹性轨道

嵌入式连续弹性轨道（以下简称嵌入式轨道）是一种无扣件系统的轨道结构，采用现浇高分子材料将钢轨锁定在承轨槽中，以形成连续弹性支撑（见图10）。这是对传统轨道结构的颠覆性改变，由于对填充材料性能要求较高，故造价较高。这种结构在国外有一些使用案例，而在国内尚处于开发试验阶段。因为其特殊的结构型式，在施工工艺、维修方式、使用寿命等方面均需要时间检验。这种结构目前在成都的新津R1线、IT大道线、蓉2号线和云南红河州蒙自T1线等线路上均有使用。

2.3 槽型轨生产及焊接工艺

图10 嵌入式轨道

有轨电车以地面线为主，普遍有和社会车辆混行的要求，需将钢轨埋入地面；同时由于线路曲线半径小，对护轨的需求更广，此时，槽型轨优势就突显出来。实践证明，槽型轨是埋入式轨道的最佳选择。

2013—2015年间，国内几大钢轨生产厂商迅速开展槽型轨生产研发，逐步具备了较为成熟的生产能力。同时，铁道科学研究院开展了槽型钢轨供货技术条件、槽型钢轨铝热焊、移动式接触焊设备及其工艺的研究，并得到了广泛推广。尤其是移动式接触焊的推广，极大地提高了槽型轨的焊接质量。

目前，我国国产槽型轨型号主要有59R2、60R2两种（见图11、图12），随着生产工艺日臻成熟，配套工艺逐步完善，在全国已普及使用。

图11 59R2槽型轨标准横断面

2.4 槽型轨的扣配件

槽型钢轨与此前我国常规钢轨有很大差异。针对轨型，结合现代有轨电车轨道结构的特点及养护维修条件，各设计、生产单位对槽型轨扣件进行了一系列的研发，实现了国产化。

图12 60R2槽型轨标准横断面

目前，我国在用的槽型轨扣件型式主要有ω型弹条有螺栓扣件和e型弹条无螺栓扣件两种（见图13）。为了提高扣件的防腐蚀性能，部分线路还采用了尼龙基板代替铁垫板。

2.5 现代有轨电车专用道岔

现代有轨电车具有良好的曲线通过性能，线路最小曲线半径可达到25 m，更适用穿行于城市道路之中的线路。与之配套，现代有轨电车正线道岔一般采用槽型轨6#道岔（导曲线半径为50 m），车场线采用3#道岔（导曲线半径为25 m）。同时，道岔型式也趋于多样化，出现了单开道岔、交叉渡线、对称道岔、三开道岔（见图14）、井字交叉（见图 14）、曲线道岔、梳子型道岔（见图15）等型式。

目前，我国几大道岔厂逐步具备了多种类型现代有轨电车道岔的生产能力。