南京麒麟有軌電車(chē)工程核心部件選擇研究論文
摘要：近年來(lái), 國內城市建設現代有軌電車(chē)工程越來(lái)越多, 這些工程都采用了槽型軌道鋪設。以南京麒麟有軌電車(chē)工程為例簡(jiǎn)述了工程現狀, 對軌道工程設計標準進(jìn)行了說(shuō)明, 詳細分析了軌道工程關(guān)鍵部件 (鋼軌、道岔、扣件) 的選型。最后對現代有軌電車(chē)軌道工程關(guān)鍵部件的應用進(jìn)行了歸納總結。
關(guān)鍵詞：現代有軌電車(chē); 軌道工程; 槽型軌; 道岔;
隨著(zhù)城市現代化進(jìn)程的加劇, 我國許多城市建設了大量的地鐵和輕軌, 但其耗資巨大、建設周期長(cháng)、運營(yíng)成本高, 給城市發(fā)展帶來(lái)了瓶頸�，F代有軌電車(chē)作為一種新型綠色中、低運量公共交通系統, 具有節能環(huán)保、舒適安全、運營(yíng)靈活、成本適宜的特征, 特別適用于特大城市軌道交通延伸或補充中等城市骨干公共交通[1]。軌道工程是現代有軌電車(chē)系統工程最重要的組成部分, 充分體現出現代有軌電車(chē)的特色。本文以南京麒麟有軌電車(chē)工程為例, 介紹了軌道工程設計要求, 對關(guān)鍵部件的選型進(jìn)行了分析。
1 工程概述
南京市麒麟科技創(chuàng )新園快速公共交通工程 (一號線(xiàn)) 項目起點(diǎn)位于馬群, 終點(diǎn)位于石楊路, 線(xiàn)路沿馬群新街南延、北灣營(yíng)街和運糧河東路敷設, 沿線(xiàn)跨越繞城高速、仙寧鐵路和寧蕪鐵路, 共計13個(gè)車(chē)站, 全線(xiàn)全長(cháng)8.95km, 其中馬群特大橋1.02km, 馬群站為高架站, 其余12座車(chē)站為地面站, 平均站距728m, 與即有地鐵2號線(xiàn)以及規劃的S6號線(xiàn)、8號線(xiàn)、10號線(xiàn)及12號線(xiàn)銜接。
正線(xiàn)線(xiàn)路采用半獨立路權模式, 即有軌電車(chē)線(xiàn)路在路段擁有獨立路權, 在交叉口采用平交, 并與其他地面交通流混行。
本工程有軌電車(chē)最高運行速度70km/h, 高架線(xiàn)為接觸網(wǎng)供電, 地面線(xiàn)為蓄電池供電。車(chē)輛初期為5模塊, 近遠期為7模塊, 車(chē)輛軸重12.5t。線(xiàn)路最大坡度45.793‰, 線(xiàn)路最小曲線(xiàn)半徑40m。
2 主要設計原則及技術(shù)標準
2.1 主要設計原則[2]
(1) 有較強的整體性能, 保證行車(chē)安全、平穩、快速、舒適運行, 構造有足夠的強度、穩定性、耐久性、及合適的彈性。
(2) 本工程工期短, 應統一軌道設備類(lèi)型, 采用成熟、先進(jìn)的技術(shù)及通用的零部件, 保證易磨損部件的可更換性, 同時(shí)便于施工。
(3) 在滿(mǎn)足性能要求的前提下, 軌道結構還應構造簡(jiǎn)單, 減少養護維修工作量和延長(cháng)使用壽命。
(4) 軌道結構不僅應滿(mǎn)足本線(xiàn)運營(yíng)的需要, 交叉口適應道路交通的要求, 同時(shí)兼顧景觀(guān)綠化。
(5) 軌道結構采用減振降噪措施, 把振動(dòng)和噪音控制在國家環(huán)保標準的允許范圍內。
(6) 鋼軌扣件力求構造簡(jiǎn)單、彈性好、扣壓力適度、造價(jià)低, 并滿(mǎn)足絕緣的要求, 具有通用性和互換性, 便于養護維修和降低成本。
(7) 軌道結構應具有良好的絕緣性以減少雜散電流。
2.2 主要技術(shù)標準[2]
(1) 軌距采用1435mm的標準軌距, 小半徑曲線(xiàn)軌距加寬按照《地鐵設計規范》要求。
(2) 超高:曲線(xiàn)最大超高采用120mm;高架線(xiàn)和地面非平交道口線(xiàn)采用外軌抬高整個(gè)超高值的方法設置超高;當線(xiàn)路穿越道路、平交道口時(shí)曲線(xiàn)地段應按道路要求綜合確定。未平衡超高允許值一般為75mm, 困難情況下可為100mm。
(3) 軌道結構高度:地面線(xiàn)整體道床650mm, 橋梁線(xiàn)500mm。
(4) 車(chē)站與車(chē)站間軌道采用無(wú)縫軌道, 在車(chē)站處存在軌道接頭, 小于300m采用高強度凍結接頭實(shí)現無(wú)縫化。
(5) 短軌枕鋪設數量:1680對/km。
3 關(guān)鍵部件選型
3.1 鋼軌
鋼軌型式分為槽型軌和工字軌。兩者相對而言, 槽型軌在平交道口與社會(huì )道路銜接良好, 對機動(dòng)車(chē)通過(guò)平交道口影響小, 但槽型軌造價(jià)較工字軌高35%左右, 且磨耗高。工字軌技術(shù)成熟, 成本單價(jià)較低, 運營(yíng)損耗低, 但在平交道口使用工字鋼軌必須在固定鋼軌的同時(shí), 由埋入軌道槽的填充物形成輪緣槽, 其整體性不如槽型鋼軌好, 輪緣槽易受到磨損和破壞, 導致后期養護維修費用增加。
本工程與道路交叉路口有18處, 交叉道口比較多, 因此在平交道口選用槽型鋼軌�？紤]本工程正線(xiàn)長(cháng)度較短, 交叉道口較多, 槽型軌和工字軌異性接頭焊接難度較大, 故正線(xiàn)獨立路權 (綠化帶段) 也采用槽型鋼軌, 即正線(xiàn)全線(xiàn)采用槽型鋼軌。經(jīng)與車(chē)輛主機廠(chǎng)溝通, 采用59R2型槽型軌最利于車(chē)輛的行駛。
出于成本的因素, 車(chē)輛基地采用傳統工字軌。同樣考慮到工程造價(jià), 正線(xiàn)槽型軌和車(chē)輛基地工字軌均為同一生產(chǎn)廠(chǎng)家供貨。
3.2 鋼軌焊接
(1) 氣壓焊接方式。接頭質(zhì)量控制人為因素影響較大, 質(zhì)量不易控制, 施工工效較低, 后期運營(yíng)維護量大。槽型鋼軌為不對稱(chēng)截面, 各截面厚度不同, 鋼軌內溫度不一致, 焊接質(zhì)量難以保證, 目前槽型鋼軌采用氣壓焊在國內無(wú)應用, 工藝參數及設備需要重新研發(fā), 周期長(cháng), 難以保證工期要求。本工程的59R2槽型鋼軌不建議采用氣壓焊接方式。
(2) 閃光焊接 (接觸焊) 。在高鐵和地鐵方面為鋼軌的主要焊接方式。其機械化程度高, 焊接接頭質(zhì)量人為因素影響較小, 焊接接頭質(zhì)量穩定, 焊接工效高。在槽型軌焊接方面, 在蘇州有軌電車(chē)60R2槽型鋼軌焊接中已有應用, 暫無(wú)相關(guān)行業(yè)標準。運用于59R2槽型鋼軌焊接需重新研發(fā)焊接夾板, 并通過(guò)型式試驗確定相關(guān)工藝參數。槽型軌的閃光焊屬新工藝, 是今后槽型鋼軌焊接發(fā)展方向, 但工藝研究及設備研發(fā)一次性投入較大。
(3) 鋁熱焊接。焊接自帶熱源, 可根據不同軌型采用定尺模具, 設備簡(jiǎn)單, 操作方便、快速, 少量人員就可進(jìn)行焊接操作。鋼軌鋁熱焊接為鑄造過(guò)程, 因此焊接接頭質(zhì)量不太好;鋼軌在焊接過(guò)程中幾何位置幾乎不變, 因此其平順性取決于工裝夾具。鋁熱焊接方式在國內地鐵和高鐵道岔區廣泛應用, 在槽型鋼軌方面, 其技術(shù)在國內外均已成熟運用, 目前國內沈陽(yáng)有軌電車(chē)59R2槽型鋼軌采用鋁熱焊接方式。
在充分考慮造價(jià)的基礎上, 鋼軌焊接采用以閃光焊接為主, 鋁熱焊接為輔的方式。
3.3 道岔
國外有軌電車(chē)道岔在線(xiàn)路布置上較為靈活, 完全根據街道情況和使用要求設計線(xiàn)路平面, 造成道岔類(lèi)型較多, 難以標準化。因此在道岔平面上與我國的線(xiàn)路設計有較大的區別, 國外道岔設計主要是設計單節點(diǎn)道岔, 也就是轉轍器部分, 轍叉比較靈活, 按照半徑去配合轍叉。國內主要以直、側向通過(guò)速度來(lái)選擇道岔號數, 標準化程度相對較高, 可以有效減少道岔類(lèi)型。有軌電車(chē)道岔在結構上和傳統道岔有很大區別, 傳統道岔的線(xiàn)路是與其他線(xiàn)路隔離的, 而有軌電車(chē)線(xiàn)路與其它線(xiàn)路是混行的', 道岔要預留輪緣槽, 與瀝青或其他路面平齊, 而轉轍器部分需要特殊設計。主要有兩種形式;一是拼裝焊接型, 基本軌為槽型軌與轉轍器焊接, 該結構造價(jià)相對較低, 但后期養護維修的成本比較高, 對焊接技術(shù)要求較高;沈陽(yáng)有軌電車(chē)道岔類(lèi)似于這種結構 (圖1) 。另一種就是整體型 (圖2) 。
圖2 整體型道岔
圖1 沈陽(yáng)有軌電車(chē)59R2槽型軌6號道岔
在國內有軌電車(chē)道岔使用經(jīng)驗的基礎上, 以及參考有軌電車(chē)的過(guò)岔速度, 南京麒麟有軌電車(chē)正線(xiàn)采用59R2槽型軌6號道岔, 車(chē)場(chǎng)線(xiàn)采用50kg/m3號道岔。59R2槽型軌6號單開(kāi)道岔直線(xiàn)容許通過(guò)速度為70km/h, 側向為20km/h。軌下基礎為整體道床。50kg/m3號單開(kāi)道岔直線(xiàn)容許通過(guò)速度為30km/h, 側向為10km/h。軌下基礎為碎石道床。
3.4 扣件
扣件是聯(lián)結鋼軌與軌枕或其它軌下基礎的重要部件, 作用是保持鋼軌在軌下基礎上的正確位置及鋼軌與軌枕的可靠聯(lián)結, 阻止鋼軌的縱橫向移動(dòng), 并為軌道結構提供一定的彈性。因此要求扣件具備足夠的強度、扣壓力和使用壽命, 并有適量的軌距、水平及高度調整量, 滿(mǎn)足軌道調整的需要。同時(shí)還應有良好的彈性、絕緣性能以滿(mǎn)足減振、降噪、減少雜散電流的要求�？奂�應盡量標準化、結構簡(jiǎn)單、易于鋪設和養護維修。
適用于59R2槽型軌有兩種W-tram型扣件和YG-1型扣件, 通過(guò)對比兩種類(lèi)型扣件, W-tram型扣件具有零部件減少、重量輕, 便于施工和后期維護, 且具有較高的調整量;且該系統采用優(yōu)質(zhì)聚酰胺塑料底版, 具有高電阻、高抗腐蝕性及高抗振性。所以本工程采用W-tram型扣件。
4 結束語(yǔ)
南京麒麟現代有軌電車(chē)在設計之初, 國內僅有沈陽(yáng)有軌電車(chē)作為參考案例, 軌道工程關(guān)鍵部件可供選擇的空間不夠大。軌道工程涉及到土建施工與設備選型, 所以前期土建施工設計必須考慮到后期設備安裝方便, 快捷。鋼軌選型需充分考慮國內廠(chǎng)家的生產(chǎn)、供貨條件。隨著(zhù)近年來(lái)國內眾多城市陸續開(kāi)通運營(yíng)現代有軌電車(chē), 軌道工程的標準化、系列化、通用化程度越來(lái)越高, 逐漸形成了適用于我國國情的現代有軌電車(chē)發(fā)展之路。
參考文獻
[1]程櫻.現代有軌電車(chē)鋼軌的合理選型[J].中國市政工程, 2017 (1) .
[2]蘇交科集團股份有限公司.南京市麒麟科技創(chuàng )新園現代有軌電車(chē)一號線(xiàn)初步設計[R].2012.
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