现代有轨电车轨道工程设备选型与使用状况

1.现代有轨电车系统轨道工程设计原则

1）轨道系统设计应符合现代有轨电车车辆运营的特征，并满足环境景观和道路交通的要求，同时保证易磨损部件的可更换性。

2）轨道结构应具有足够的强度、稳定性、耐久性和一定的弹性，确保行车安全、平稳和乘客舒适度，同时具备经济合理性。

3）轨道设备选型宜结合线网及全线的情况，尽量统一形式，采用通用的零部件，利于施工，便于维修。

4）轨道结构设计应采用先进的技术、成熟的工艺，并充分考虑检测、养护、维修及抢修的要求，并满足相关专业接口技术要求。

2.现代有轨电车系统轨道结构型式

现代有轨电车系统轨道结构型式主要分为有砟轨道和无砟轨道两种。

（1）有砟轨道 有砟轨道作为传统的轨道结构型式，在国内外已获得广泛应用。有砟轨道具有建设费用低、轨道结构弹性好、减振降噪效果明显、便于养护维修及轨道几何状态调整简单等优点；但有砟轨道存在稳定性差、养护维修工作量相对较大、道床定期清筛易污染环境及桥上道砟易粉化并影响排水性能等缺点。适用于运行速度低的非混行地段。

（2）无砟轨道 无砟轨道具有整体性强、耐久性好、塑性变形小、结构稳定性强、养护维修工作量小、使用寿命长及外形整齐美观等优点；但无砟轨道结构刚度相对较大，不利于减振降噪，且对下部基础要求高。适用于混行地段和库内整体道床地段。

3.现代有轨电车系统轨道部件的选择

（1）钢轨

1）钢轨类型。钢轨类型的选择应保证轨道具有良好的动力响应特性和稳定性，在长期运营中保持良好的平顺性，减少养护维修工作量并延长使用寿命。可供选择的轨型有50kg/m钢轨、60kg/m钢轨和槽型轨三种。

60kg/m钢轨使用寿命长，可降低供电损耗，具有良好的动力响应特性和更好的稳定性，并能减少养护维修量，延长轨道使用寿命，近几年建设的北京、上海、广州、深圳、南京等城市的地铁正线均采用60kg/m钢轨。

50kg/m钢轨断面面积比60kg/m钢轨小，可节约钢材17.5%，无缝线路温度力也较小，当车辆轴重小，运量少、速度低时，其耐磨性、稳定性、运行平顺性以及使用寿命均能满足使用要求。中、低运量等级的轻轨线路，列车行车速度低，车辆编组小，计算年通过总质量小，参考国家铁路和地铁的设计要求，50kg/m钢轨完全可以满足运营、维护要求，并可降低投资，节约能源。

槽型轨在国外现代有轨电车系统中大量使用，我国大连现代有轨电车混行道部分及绿化部分全部使用槽型轨，沈阳浑南现代有轨电车混行地段及绿化地段全部采用槽型轨，其技术优点如下：

槽型轨可用于混行道路，与行车路面衔接紧密，改善机动车的行车条件，实现现代有轨电车与地面公共交通的路权共享；同时，槽型轨由于在钢轨上实现轮缘槽的设置，可最大限度地实现绿化和铺面面积，取得良好景观效果。

在小半径曲线地段，槽型轨能起到护轨的作用，防止车辆脱轨，减小钢轨磨耗。

2）钢轨材质。我国城市轨道交通普遍使用的钢轨材质有U71Mn和U75V。U71Mn钢轨的抗拉强度≥880MPa，焊接技术和全长淬火工艺成熟。U75V钢轨抗拉强度≥980MPa，耐磨性好，价格比U71Mn轨略高，但混行地段槽型轨要长期埋在路面以下，后期更换维修较为困难。

（2）扣件

钢轨与轨枕或其他类型的轨下基础通过扣件联结在一起，以保证钢轨稳定，防止其爬行及横向位移，并减弱行车对轨枕及道床结构的冲击和振动，使轨道结构保持正常的工作状态。因此，扣件应具有足够的强度和扣压力，有适当的弹性、一定的轨距调整量、水平调整量以及良好的绝缘性和防腐性，且满足电气绝缘要求。为了方便轨道的养护维修，扣件结构应力求简单，零部件宜尽量通用化和标准化，且应与轨枕相匹配。

1）混行地段。混行地段为埋置式整体道床结构，即轨道结构被埋在路面结构层内，对扣件的强度、压力、弹性、防腐蚀和可更换等方面要求较高。

①扣板式扣件。扣板式扣件由扣板、弹簧垫圈、螺纹道钉、铁座及缓冲垫板组成，螺纹道钉用硫黄水泥砂浆锚固在混凝土轨枕的预留孔内，由螺栓将扣板扣紧。该扣件结构简单，造价相对偏低，但其弹性不足，用于埋置式道床内时，需要对扣件铁件进行特殊的防锈蚀处理。

②WJ-5型扣件。WJ-5型扣件可安装小扣压力G型弹条，也可安装普通的B型弹条，该扣件的主要技术参数为：抗横向水平力能力大于40kN（疲劳荷载）、大于60kN（静载），轨顶标高调整量为30mm，轨距调整量为-12～12mm，绝缘电阻大于108Ω。可满足不同线路阻力的要求，适用于一般整体道床和需要设置小阻力整体道床地段。该扣件在大连现代有轨电车和长春54路现代有轨电车等工程项目中得到应用，目前使用状况良好。

③WJ-6型扣件。WJ-6型扣件使用B型弹条，为弹性分开式扣件，扣件的主要技术参数为：单个弹条的扣压力不小于8kN，扣件抗横向水平力能力大于40kN（疲劳荷载）、大于60kN（静载），轨顶标高调整量为0～10mm，轨距调整量为-12～12mm。

WJ-6型扣件利用扣件防护罩保护被埋置在沥青路面内的扣件金属件以防锈蚀，无须对扣件进行特殊的防锈蚀处理，同时保证了扣件的弹性能够充分发挥，可维修性强。适用于槽型钢轨整体道床地段，该扣件在大连现代有轨电车混行地段采用，目前使用状况良好。

④Ⅲ型弹条扣件。现代有轨电车混行地段一般采用Ⅲ型弹条扣件，Ⅲ型弹条直径为20mm，即使锈蚀一部分，仍能满足弹条受力要求，Ⅲ型弹条的标准弹程为13mm，扣压力为11kN，在正常使用的情况下，可以保证扣压力具有一定的富余量，则弹条在异常受力的情况下断裂的可能性更小，可靠性更高。同时考虑螺旋道钉长期埋在地下，一旦锈蚀就可能失效，因此扣件的横向力最好由混凝土轨枕挡肩来承担，因此有挡肩式的Ⅲ型弹条扣件更适合混行地段。

2）非混行地段

①弹条Ⅰ型扣件。对于铺设50kg/m钢轨、碎石道床、混凝土枕的线路，一般选用弹条Ⅰ型扣件。该扣件曾为我国铁路干线行车速度小于等于120km/h的主型扣件，具有保持轨距能力强，调整轨距方便等优点。有成熟的制造、铺设和养护维修经验。扣件的主要技术参数如下：单个弹条的初始扣压力大于8kN；扣件节点静刚度为90～130kN/mm；设计弹程为9mm；轨距调整量为-4～+8mm；水平调高量为0～10mm。长春54路现代有轨电车、以及天津地铁、大连轻轨等项目中混凝土枕碎石道床地段均采用弹条I型扣件，运营状况良好。

②木枕用弹条扣件。木枕用弹条扣件是由混凝土枕使用的弹性扣件移植而来的弹性分开式扣件，其性能与原扣件基本相当，具有扣压力大，保持轨距能力强的优点，对增强木枕轨道的稳定性有很好的作用。该扣件主要技术参数为：单个弹条的初始扣压力不小于8kN，轨距调整量为-8～+12mm，水平调高量为0～10mm。

③SYT扣件。车辆段库内整体道床地段需要根据沟宽、检查坑形式等进行轨道设计，采用SYT系列扣件。SYT系列扣件采用普通橡胶垫板，钢轨纵向移动的综合摩擦因数为0.85，采用B型弹条，弹条扣压力为9kN，钢轨接头处采用变截面夹板，适用设计速度v≤10km/h，轴重P≤23t，50kg/m钢轨线路。该系列扣件在京沪高速、京石客专、石武客专、津秦客专等客专铁路和普速铁路的库内大量采用，目前使用状况良好。

4.现代有轨电车系统道岔区地段部件选择

（1）轨枕

1）无砟轨道地段。无砟轨道整体道床有短轨枕式整体道床、长轨枕式整体道床和无枕式整体道床三种结构型式。

①短轨枕式整体道床。短轨枕式整体道床是将短轨枕浇筑在整体道床内。短轨枕混凝土强度等级为C50，底部外露钢筋以加强与道床混凝土的连接。道床混凝土强度等级为C40，道床内布置钢筋网，以提高道床的可靠性和整体性，同时起到排除杂散电流作用。短轨枕可在工厂预制，铺轨采用轨排法施工，施工方法简便、精度易保证且进度较快。短轨枕重量较轻，便于制造、搬运和储存，造价较长轨枕低。多在城市轨道、库内轨道结构设计中采用。

②长轨枕式整体道床。长轨枕式整体道床是将长轨枕浇筑在整体道床内。轨枕混凝土强度等级为C50，轨枕内有预留孔，以使道床的纵向钢筋穿过，既可加强与道床的连接，又可起到排除杂散电流的作用。道床的混凝土强度等级为C40，在道床内布设结构钢筋和排流筋。长轨枕在工厂预制，铺轨用轨排法施工，进度快，精度易保证。设计、制造、施工技术成熟，多在高速铁路道岔区采用。

③无枕式整体道床。无枕式整体道床又称整体灌注式整体道床，轨道建筑高度小。采用自下而上的施工方法，不架设钢轨，而用施工机具将连接扣件的玻璃钢套管按设计位置预埋在道床内，上面做成承轨台，然后再安装钢轨和扣件。施工方法烦琐，进度慢，承轨台抹面精度不易保证，很难达到设计要求，一般仅在轨道建筑高度受到限界影响时使用。在空间受限、无法设置轨枕的库内检查坑地段使用。

2）有砟轨道地段。有砟轨道在铁路上已经有多年的应用，技术成熟稳定，适用于普速铁路和高速铁路，通常情况下现代有轨电车系统车辆段内（不含库内轨道）地段采用有砟轨道，一般地段推荐采用新Ⅱ型混凝土枕，半径小于300m曲线地段采用Ⅰ类油浸木枕。

（2）道岔 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。大连现代有轨电车采用3#槽型轨道岔，该道岔导曲线半径为25m，转辙器采用直线尖轨，辙叉采用整铸固定型辙叉，侧向通过速度为10km/h，道岔设一点牵引。该道岔全长现代9.86m，前长现代5.025m，后长现代4.835m，辙叉角现代22°19′16″。

（3）轨道结构组成

1）混行地段无砟轨道。地面线路混行地段要求轨顶面与现状路面标高一致，为埋置式轨道结构，即轨道结构全部埋置在沥青路面结构层内，养护维修及其不方便，需采用结构稳定、外观整洁、养护维修工作量小的轨道结构型式。

正线混行地段可暂按无砟轨道设计，其结构组成如下：主要由槽型轨、弹性扣件、支承块、无砟道床和预埋连接钢筋等部分组成。结构高度：路基地段现代500mm，桥梁地段暂按400mm考虑；扣件间距按625mm考虑，道床采用C40钢筋混凝土，沿线路方向每隔6m左右设置一处宽20mm的伸缩缝，伸缩缝用沥青木板填充，道床表面设排水坡。一般混行地段无砟轨道断面示意图如图11-1所示，既有桥梁地段无砟轨道断面示意图如图11-2所示，现代有轨电车混行地段无砟轨道工程实景如图11-3所示。

图11-1 一般混行地段无砟轨道断面示意图(www.xing528.com)

图11-2 既有桥梁地段无砟轨道断面示意图

2）非混行地段有砟轨道。碎石道床弹性好，在一定维修质量下具有较好的轮轨接触效应，减振、降噪效果明显，能适应不良地质条件，轨道施工方便，进度快，工程造价低；地面线专有路权地段不受其他车辆和行人干扰，养护维修较为方便。

①有砟轨道主要由50kg/m钢轨、新Ⅱ型混凝土枕（配套弹条Ⅰ型扣件）、新Ⅲ型混凝土桥枕（铺设护轮轨地段）或Ⅰ类油浸木枕（半径小于300m曲线地段采用，配套木枕弹条扣件）及单层碎石道砟（一级碎石道砟）等部分组成，如图11-4所示。

图11-3 现代有轨电车混行地段无砟轨道工程实景

图11-4 有砟地段横断面示意图

②道床采用一级碎石道砟，碎石道床材料应符合TB/T2140—2008《铁路碎石道砟》和TB/T 2897—1998《铁路碎石道床底砟》的规定。

③混凝土枕碎石道床顶面应与轨枕中部顶面平齐，木枕碎石道床顶面应低于木枕顶面30mm。

④地面线碎石道床一般地段采用新Ⅱ型混凝土枕，半径小于300m曲线地段可采用Ⅰ类油浸木枕。

库内无砟轨道车辆段内要进行车辆相关的检修、维修及洗车等工作，可根据功能要求，采用无砟轨道；检查坑地段采用无枕式整体道床，扣件系统直接设置在检查坑基础上，主要由50kg/m钢轨、SYT系列扣件、无砟道床等部分组成。非检查坑地段采用有枕式整体道床，主要由50kg/m钢轨、SYT系列扣件、支承块和无砟道床等部分组成。

3）岔区无砟轨道。主要由槽型轨道岔、道岔部件及道床板等部分组成，结构高度与路基混行地段无砟轨道相同，为500mm。道床根据道岔结构进行分块，相邻道床板间设置一处宽为20mm的伸缩缝，伸缩缝用沥青木板填充，道床表面设排水坡。

5.无缝线路

无缝线路消除了钢轨接头，可以增加轨道的平顺性，降低车轮动载对钢轨和道床的冲击作用，延长各轨道部件的使用寿命，提高乘车的舒适度。

跨区间无缝线路的设计锁定轨温根据气象资料、无缝线路的允许温降和允许温升计算确定，同时还应满足相邻单元轨节间的锁定轨温差不大于5℃，左右股锁定轨温差不大于3℃，同一区间内单元轨节的最高与最低锁定轨温差不大于10℃的要求。

（1）杂散电流防护措施 根据杂散电流防护要求，轨道结构主要采取以下措施：

1）将每个整体道床结构段内的纵向钢筋电气连通，钢筋连接处必须牢固焊接。在结构段两端和中间每隔5m用一横向钢筋与所有纵向钢筋进行焊接，并在每根钢轨下方道床结构钢筋内选择两根纵向主筋与所有横向钢筋焊接，此纵向钢筋称为排流条，使得全线道床形成主收集网，上、下行轨道排流网钢筋截面面积均不应小于2000mm²。

2）在结构段两端须引出端子（材质为扁铜），用电缆纵向连接两端子，使各结构段收集网全线贯通。

3）加强扣件的绝缘性能。采用高绝缘性能的轨距垫、轨下橡胶垫板，确保钢轨与扣件的绝缘；铁垫板下的橡胶垫板、尼龙套管应确保扣件与轨下基础的绝缘，绝缘件的绝缘阻值均应达到108Ω。钢轨采用点支承绝缘扣件铺设；穿越道床的所有管线应采用绝缘塑料或外部涂绝缘层的金属管。

4）采用合理的轨底坡，小半径曲线钢轨经常涂油，减少钢轨磨耗，避免铁屑洒落在扣件表面，形成杂散电流通道。

5）扣件零部件设计上考虑阻止形成水膜电阻，扣件预埋套管应高于轨枕表面4mm，橡胶垫板钉孔为不同直径，能防止水膜形成和杂质进入预埋套管。

（2）减振降噪措施 城市轨道交通减振降噪需要综合治理，相关专业共同采取措施，才能达到环保标准。轨道结构采取如下减振降噪措施。

1）尽量延长无缝线路的铺设长度，减少钢轨接头。

2）专有路权地段采用减振降噪效果良好的碎石道床和弹性扣件。

3）曲线半径小于等于400m地段应对钢轨涂油，减少磨耗。

4）对钢轨不平顺进行打磨，使轮轨接触良好。

5）严格控制轨道施工质量，并对轨道进行经常养护维修，保持轨道结构的良好状态。

（3）养护措施和定员 根据情况，工务维修设置数个维修工区，办公用房设在车辆段内。地面线考虑日常巡检，小维修、大修考虑外委。

1）养护措施

①整体道床线路养护措施。整体道床在列车荷载反复冲击振动下，在运营一段时间后，扣件可能松动，有的胶垫也会错位，造成线路方向、水平不良，应及时整修。无缝线路如发生断裂，应及时补焊和调正。这些作业都应在日常维修中进行。

对整体道床还应经常观测和检查。检查项目一般有：道床混凝土是否出现裂纹、裂纹的长度、开裂度和形状及分布；整体道床是否有上凸或下沉现象，凸凹的数量和范围；排水系统是否畅通等。检查工作一般应每季度进行一次；在病害发生后，应视病害发展的程度，按每周一次或每月一次进行检查。

②碎石道床线路养护措施。碎石道床在列车动力和自然条件影响下，不仅发生弹性变形，且产生残余变形，如线路爬行、方向不良、轨距扩大和缩小、钢轨磨耗、轨枕破损及道床脏污等。为使轨道状态保持良好，可通过线路经常维修、线路中修及线路大修来实现。

线路经常维修：主要任务是减缓线路残余变形积累。维修内容为起道、捣固、拨道、改道、方正枕木、单根更换钢轨和轨枕及清筛道床等。

线路中修：主要任务是彻底清筛枕下脏污道砟，周期一般为4～8年。

线路大修：主要任务是更换线路设备，如更换钢轨、轨枕及道床等，周期一般为8～12年。

2）定员（通常情况下）

①正线维修定员0.3人/km（双线公里）。

②车辆段、停车场定员0.15人/km（单线公里）。

③单开道岔维修定员0.1人/组、交叉渡线维修定员0.5人/组。

④另外，再考虑巡道工及预备率（5%）。