有轨电车轨道结构的病害类型及管理方法*

赵梓含 程 樱 许玉德 张文波

(1.同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，201804,上海；2.上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司，200125,上海；3.中国铁路上海局集团有限公司质监站，200071，上海//第一作者，硕士研究生)

目前,部分现代有轨电车线路采用混合路权，其轨道结构不仅要承受有轨电车荷载，也要承受其他车辆的荷载。诸多工程实践表明，直线、大半径曲线地段普通钢轨使用寿命主要受疲劳影响，小半径曲线地段钢轨则主要受磨耗影响。现代有轨电车线路曲线半径小、坡度大，车辆起制动频繁，增加了槽型轨磨耗程度，而磨耗程度直接影响槽型轨的使用寿命和有轨电车的运行安全[1]。

当前，世界各国尚未形成完备的有轨电车轨道结构管理标准体系。有轨电车线路轨道结构病害形式多样，建立完善的管理体系有利于轨道的养护维修及车辆的平稳运行。本文在收集日本有轨电车相关资料的基础上，结合我国工程实践经验，归纳分析了有轨电车的轨道结构病害类型;总结了日本有轨电车轨道几何状态的管理标准，对检测技术进行了分析，从而为我国有轨电车轨道结构的管理提供一些技术参考。

1 有轨电车轨道结构类型

除钢轨轨顶面及轨头内侧面之外，其余结构部分均被铺装材料包裹的轨道结构，称为埋入式轨道结构。为便于其他车辆通行，更好地实现路权共享，取得良好的景观效果，有轨电车越来越多地采用了埋入式轨道结构[2]。

按照结构组成形式分类，国外有轨电车埋入式轨道结构主要分为四种类型,如图1所示。其中，道床板埋入式、无扣件预制槽口板埋入式、有扣件预制槽口板埋入式属于无砟轨道结构;埋入式有砟结构是在传统有砟轨道基础上，在其表面通过一定材质的铺装层将轨枕及钢轨埋入。

图1 国外有轨电车埋入式轨道结构分类

我国有轨电车轨道结构的设计与建设正处于摸索阶段，现有的有轨电车轨道结构基本是在已有轨道交通设计建设经验的基础上，结合国外有轨电车的设计方案综合研究而得。至今，我国已建成及在建的有轨电车工程的轨道结构主要包括8种形式，8种轨道结构及其应用线路如图2所示。

图2 国内有轨电车埋入式轨道结构分类

2 有轨电车轨道结构病害类型

有轨电车线路的多种病害主要是由车辆荷载、冲击力作用引起的，并会随时间积累，影响车辆运行安全。尤其是在路权共享路段，钢轨磨耗积累、轨距扩大、路面不平和沥青铺装恶化等现象十分常见。

(1) 钢轨病害。现代有轨电车多数采用独立旋转轮对，车轮无法自动对中，通过曲线时轮轨磨耗较大，磨耗集中出现在小半径曲线区段。此外，钢轨接头和焊缝伤损、钢轨侧磨、钢轨肥边等病害也会对有轨电车行车安全有所影响。

(2) 轨道几何不平顺。轨道不平顺是指轨道的几何形状、尺寸和空间位置相对其正常状态的偏差。轨道作为行车的基础设备，直接承受有轨电车车辆传来的压力、冲击和振动，采用混合路权的线路轨道还承受其他车辆的作用。轨距扩大、轨向错动、线路不均匀沉降等会引起有轨电车线路及轨道在空间位置上发生改变。

(3) 道岔病害。由于金属疲劳强度不足以及车轮的重复作用，导致有轨电车线路的道岔形成疲劳损伤，辙叉心和尖轨受到较大影响。

(4) 其他病害。诸如道床损坏、铺装恶化、路面不平、轮缘槽内有异物等其他病害也比较常见。

3 有轨电车轨道结构的管理方法

3.1 轨道结构养护维修模式

英国、德国、日本等国家的地铁维修已进入了计划修和状态修相结合的模式，而有轨电车还停留在计划修模式。状态修是以线路轨道设施技术的实际状态为基础，根据其需要进行适时、合理的养护维修的检修制度。状态修修制可更加深入地把握轨道状态，提高维修效率，节约大量的人力资源和物力资源。与状态修相比，计划修更易管理，但个别区段和设备存在维修不足或过度维修的现象，维修成本相对较高，缺乏科学性和针对性。

以淮安有轨电车为例，目前我国有轨电车的检修按照频率分为年检、季检、月检、周检和日检，其检修项目大体相似，但检修的具体内容各有差异。其中,年检着重于对钢轨焊缝、接头进行探伤;季检、月检需对钢轨几何形位进行检查;周检、日检则主要进行日常检查，如轨槽内异物、失效设备等。

3.2 轨道检测设备

线路状态检查是养护维修的基础，深入地掌握线路状态，有利于制定更科学、合理的维修方案，也有利于计划修修制向状态修修制的转变。目前,我国轨道检测采用手工与仪器相结合的方式，使用各种轨道检测设备进行钢轨探伤和尺寸测量。主要使用的检测工具有轨距尺、轨检仪、焊缝超声波探伤仪、钢轨磨耗测量仪等。具体检测项目见表1。

表1 轨道检测设备及其检测项目

3.3 轨道几何形位控制标准

轨道几何形位即轨道各个部件的几何形状、相对位置和基本尺寸，由轨距、水平、高低、轨向、轨底坡组成。

世界各国尚未形成统一的有轨电车线路轨道几何控制标准，不同的运营商都在普通铁路的基础上制定了各自的管理标准。日本有轨电车轨道大多采用工字型钢轨，极少数采用槽型轨，轨距有标准轨(1 435 mm)和窄轨(1 067 mm)两种。表2为日本不同有轨电车运营商的轨道控制标准，其中高低、轨向测量弦长均为10 m。从表2可以看出，只有部分运营商制定了三角坑的标准值，且不同运营商轨道管理的标准值最大差异值超过10 mm[3]。

我国有轨电车钢轨几乎全部选用槽型轨。槽型轨上设有轮缘槽，实现了防脱护轨一体化，可以更好地保证行车安全。目前，我国尚无有轨电车轨道系统行业标准，只有极少数企业、地方参考国家和行业标准，结合埋入式轨道的研究成果和建设经验,以及埋入式轨道的特点，初步编制的轨道几何状态允许偏差值。表3为我国部分有轨电车线路轨道施工时的几何状态允许偏差值，其高低、轨向的测量弦长均为10 m。

表2 日本有轨电车轨道几何形位控制标准 mm

3.4 道岔控制标准

道岔是轨道结构薄弱环节之一，其构造复杂,使用寿命比普通轨道短,养护维修工程量大。能否合理、科学地对道岔进行养护维修,直接影响线路运营状态。我国有轨电车线路常用3号和6号道岔，其中6号道岔主要用于正线，采用槽型轨；3号道岔主要应用于车场线，选用50 kg/m钢轨[4]。两种道岔的几何尺寸及参数见表4。

表3 我国部分有轨电车线路轨道施工时几何状态允许偏差值 mm

表4 道岔几何尺寸及参数

日本不同有轨电车运营商所用道岔设计值、管理标准见表5。可以看出，各运营商的管理标准均不同，尤其是磨耗管理值一项，差异较大。

4 结语

埋入式轨道养护维修困难，应总结线路病害特征,分析其产生原因，并对有轨电车技术进行革新，使线路使用寿命更长,轨道结构抗磨耗能力更强,养护维修工程量更小。轨道的养护维修依赖于轨道状态的检测，轨道状态优劣决定了养护维修的时间、工程量。目前，我国有轨电车线路轨道结构状态检测主要依靠轨检仪、超声波探伤仪等工具，而路面状态、轨槽内异物则以目测的方式进行检查,检测手段仍然处于落后水平。因此，需开发先进的检测系统，以提高线路检测的效率。尤其对于更易产生磨耗、裂纹等病害的道岔结构，应建立具有针对性的检测机制。

表5 日本不同有轨电车运营商的道岔设计值和管理标准

目前，我国尚缺乏适用于现代有轨电车的行业标准，需加强建设有轨电车经济、技术、安全标准。应从降低成本、增加经济效益的角度出发，建立经济标准；根据我国中小城市的交通现状和有轨电车的技术特征,建立技术标准；以有轨电车与社会车辆及行人之间的关系为依据，建立安全标准。

道岔的设计、管理是否科学直接影响线路的运营状态。目前,日本各运营商之间的道岔管理标准仍具有较大差异，而我国还没有相关的管理标准,建立有轨电车线路道岔的养护维修管理标准，是今后发展中的重要任务。

为更好地进行轨道管理，需结合长期的理论研究成果与工程实践经验，制定合理的养护维修方案,优化轨道状态检测手段,建立比较完善的有轨电车轨道管理行业标准。这有利于降低有轨电车轨道结构养护维修工作量,提高有轨电车运营效率，将为有轨电车轨道管理带来极大便利。