趙梓含 程 櫻 許玉德 張文波

(1.同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，201804,上海；2.上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司，200125,上海；3.中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司質(zhì)監(jiān)站，200071，上海//第一作者，碩士研究生)

目前,部分現(xiàn)代有軌電車線路采用混合路權(quán)，其軌道結(jié)構(gòu)不僅要承受有軌電車荷載，也要承受其他車輛的荷載。諸多工程實(shí)踐表明，直線、大半徑曲線地段普通鋼軌使用壽命主要受疲勞影響，小半徑曲線地段鋼軌則主要受磨耗影響?，F(xiàn)代有軌電車線路曲線半徑小、坡度大，車輛起制動頻繁，增加了槽型軌磨耗程度，而磨耗程度直接影響槽型軌的使用壽命和有軌電車的運(yùn)行安全[1]。

當(dāng)前，世界各國尚未形成完備的有軌電車軌道結(jié)構(gòu)管理標(biāo)準(zhǔn)體系。有軌電車線路軌道結(jié)構(gòu)病害形式多樣，建立完善的管理體系有利于軌道的養(yǎng)護(hù)維修及車輛的平穩(wěn)運(yùn)行。本文在收集日本有軌電車相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，歸納分析了有軌電車的軌道結(jié)構(gòu)病害類型;總結(jié)了日本有軌電車軌道幾何狀態(tài)的管理標(biāo)準(zhǔn)，對檢測技術(shù)進(jìn)行了分析，從而為我國有軌電車軌道結(jié)構(gòu)的管理提供一些技術(shù)參考。

1 有軌電車軌道結(jié)構(gòu)類型

除鋼軌軌頂面及軌頭內(nèi)側(cè)面之外，其余結(jié)構(gòu)部分均被鋪裝材料包裹的軌道結(jié)構(gòu)，稱為埋入式軌道結(jié)構(gòu)。為便于其他車輛通行，更好地實(shí)現(xiàn)路權(quán)共享，取得良好的景觀效果，有軌電車越來越多地采用了埋入式軌道結(jié)構(gòu)[2]。

按照結(jié)構(gòu)組成形式分類，國外有軌電車埋入式軌道結(jié)構(gòu)主要分為四種類型,如圖1所示。其中，道床板埋入式、無扣件預(yù)制槽口板埋入式、有扣件預(yù)制槽口板埋入式屬于無砟軌道結(jié)構(gòu);埋入式有砟結(jié)構(gòu)是在傳統(tǒng)有砟軌道基礎(chǔ)上，在其表面通過一定材質(zhì)的鋪裝層將軌枕及鋼軌埋入。

圖1 國外有軌電車埋入式軌道結(jié)構(gòu)分類

我國有軌電車軌道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與建設(shè)正處于摸索階段，現(xiàn)有的有軌電車軌道結(jié)構(gòu)基本是在已有軌道交通設(shè)計(jì)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國外有軌電車的設(shè)計(jì)方案綜合研究而得。至今，我國已建成及在建的有軌電車工程的軌道結(jié)構(gòu)主要包括8種形式，8種軌道結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用線路如圖2所示。

圖2 國內(nèi)有軌電車埋入式軌道結(jié)構(gòu)分類

2 有軌電車軌道結(jié)構(gòu)病害類型

有軌電車線路的多種病害主要是由車輛荷載、沖擊力作用引起的，并會隨時間積累，影響車輛運(yùn)行安全。尤其是在路權(quán)共享路段，鋼軌磨耗積累、軌距擴(kuò)大、路面不平和瀝青鋪裝惡化等現(xiàn)象十分常見。

(1) 鋼軌病害?，F(xiàn)代有軌電車多數(shù)采用獨(dú)立旋轉(zhuǎn)輪對，車輪無法自動對中，通過曲線時輪軌磨耗較大，磨耗集中出現(xiàn)在小半徑曲線區(qū)段。此外，鋼軌接頭和焊縫傷損、鋼軌側(cè)磨、鋼軌肥邊等病害也會對有軌電車行車安全有所影響。

(2) 軌道幾何不平順。軌道不平順是指軌道的幾何形狀、尺寸和空間位置相對其正常狀態(tài)的偏差。軌道作為行車的基礎(chǔ)設(shè)備，直接承受有軌電車車輛傳來的壓力、沖擊和振動，采用混合路權(quán)的線路軌道還承受其他車輛的作用。軌距擴(kuò)大、軌向錯動、線路不均勻沉降等會引起有軌電車線路及軌道在空間位置上發(fā)生改變。

(3) 道岔病害。由于金屬疲勞強(qiáng)度不足以及車輪的重復(fù)作用，導(dǎo)致有軌電車線路的道岔形成疲勞損傷，轍叉心和尖軌受到較大影響。

(4) 其他病害。諸如道床損壞、鋪裝惡化、路面不平、輪緣槽內(nèi)有異物等其他病害也比較常見。

3 有軌電車軌道結(jié)構(gòu)的管理方法

3.1 軌道結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)維修模式

英國、德國、日本等國家的地鐵維修已進(jìn)入了計(jì)劃修和狀態(tài)修相結(jié)合的模式，而有軌電車還停留在計(jì)劃修模式。狀態(tài)修是以線路軌道設(shè)施技術(shù)的實(shí)際狀態(tài)為基礎(chǔ)，根據(jù)其需要進(jìn)行適時、合理的養(yǎng)護(hù)維修的檢修制度。狀態(tài)修修制可更加深入地把握軌道狀態(tài)，提高維修效率，節(jié)約大量的人力資源和物力資源。與狀態(tài)修相比，計(jì)劃修更易管理，但個別區(qū)段和設(shè)備存在維修不足或過度維修的現(xiàn)象，維修成本相對較高，缺乏科學(xué)性和針對性。

以淮安有軌電車為例，目前我國有軌電車的檢修按照頻率分為年檢、季檢、月檢、周檢和日檢，其檢修項(xiàng)目大體相似，但檢修的具體內(nèi)容各有差異。其中,年檢著重于對鋼軌焊縫、接頭進(jìn)行探傷;季檢、月檢需對鋼軌幾何形位進(jìn)行檢查;周檢、日檢則主要進(jìn)行日常檢查，如軌槽內(nèi)異物、失效設(shè)備等。

3.2 軌道檢測設(shè)備

線路狀態(tài)檢查是養(yǎng)護(hù)維修的基礎(chǔ)，深入地掌握線路狀態(tài)，有利于制定更科學(xué)、合理的維修方案，也有利于計(jì)劃修修制向狀態(tài)修修制的轉(zhuǎn)變。目前,我國軌道檢測采用手工與儀器相結(jié)合的方式，使用各種軌道檢測設(shè)備進(jìn)行鋼軌探傷和尺寸測量。主要使用的檢測工具有軌距尺、軌檢儀、焊縫超聲波探傷儀、鋼軌磨耗測量儀等。具體檢測項(xiàng)目見表1。

表1 軌道檢測設(shè)備及其檢測項(xiàng)目

3.3 軌道幾何形位控制標(biāo)準(zhǔn)

軌道幾何形位即軌道各個部件的幾何形狀、相對位置和基本尺寸，由軌距、水平、高低、軌向、軌底坡組成。

世界各國尚未形成統(tǒng)一的有軌電車線路軌道幾何控制標(biāo)準(zhǔn)，不同的運(yùn)營商都在普通鐵路的基礎(chǔ)上制定了各自的管理標(biāo)準(zhǔn)。日本有軌電車軌道大多采用工字型鋼軌，極少數(shù)采用槽型軌，軌距有標(biāo)準(zhǔn)軌(1 435 mm)和窄軌(1 067 mm)兩種。表2為日本不同有軌電車運(yùn)營商的軌道控制標(biāo)準(zhǔn)，其中高低、軌向測量弦長均為10 m。從表2可以看出，只有部分運(yùn)營商制定了三角坑的標(biāo)準(zhǔn)值，且不同運(yùn)營商軌道管理的標(biāo)準(zhǔn)值最大差異值超過10 mm[3]。

我國有軌電車鋼軌幾乎全部選用槽型軌。槽型軌上設(shè)有輪緣槽，實(shí)現(xiàn)了防脫護(hù)軌一體化，可以更好地保證行車安全。目前，我國尚無有軌電車軌道系統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，只有極少數(shù)企業(yè)、地方參考國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合埋入式軌道的研究成果和建設(shè)經(jīng)驗(yàn),以及埋入式軌道的特點(diǎn)，初步編制的軌道幾何狀態(tài)允許偏差值。表3為我國部分有軌電車線路軌道施工時的幾何狀態(tài)允許偏差值，其高低、軌向的測量弦長均為10 m。

表2 日本有軌電車軌道幾何形位控制標(biāo)準(zhǔn) mm

3.4 道岔控制標(biāo)準(zhǔn)

道岔是軌道結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)之一，其構(gòu)造復(fù)雜,使用壽命比普通軌道短,養(yǎng)護(hù)維修工程量大。能否合理、科學(xué)地對道岔進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修,直接影響線路運(yùn)營狀態(tài)。我國有軌電車線路常用3號和6號道岔，其中6號道岔主要用于正線，采用槽型軌；3號道岔主要應(yīng)用于車場線，選用50 kg/m鋼軌[4]。兩種道岔的幾何尺寸及參數(shù)見表4。

表3 我國部分有軌電車線路軌道施工時幾何狀態(tài)允許偏差值 mm

表4 道岔幾何尺寸及參數(shù)

日本不同有軌電車運(yùn)營商所用道岔設(shè)計(jì)值、管理標(biāo)準(zhǔn)見表5?？梢钥闯?，各運(yùn)營商的管理標(biāo)準(zhǔn)均不同，尤其是磨耗管理值一項(xiàng)，差異較大。

4 結(jié)語

埋入式軌道養(yǎng)護(hù)維修困難，應(yīng)總結(jié)線路病害特征,分析其產(chǎn)生原因，并對有軌電車技術(shù)進(jìn)行革新，使線路使用壽命更長,軌道結(jié)構(gòu)抗磨耗能力更強(qiáng),養(yǎng)護(hù)維修工程量更小。軌道的養(yǎng)護(hù)維修依賴于軌道狀態(tài)的檢測，軌道狀態(tài)優(yōu)劣決定了養(yǎng)護(hù)維修的時間、工程量。目前，我國有軌電車線路軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)檢測主要依靠軌檢儀、超聲波探傷儀等工具，而路面狀態(tài)、軌槽內(nèi)異物則以目測的方式進(jìn)行檢查,檢測手段仍然處于落后水平。因此，需開發(fā)先進(jìn)的檢測系統(tǒng)，以提高線路檢測的效率。尤其對于更易產(chǎn)生磨耗、裂紋等病害的道岔結(jié)構(gòu)，應(yīng)建立具有針對性的檢測機(jī)制。

表5 日本不同有軌電車運(yùn)營商的道岔設(shè)計(jì)值和管理標(biāo)準(zhǔn)

目前，我國尚缺乏適用于現(xiàn)代有軌電車的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，需加強(qiáng)建設(shè)有軌電車經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)從降低成本、增加經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā)，建立經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)；根據(jù)我國中小城市的交通現(xiàn)狀和有軌電車的技術(shù)特征,建立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；以有軌電車與社會車輛及行人之間的關(guān)系為依據(jù)，建立安全標(biāo)準(zhǔn)。

道岔的設(shè)計(jì)、管理是否科學(xué)直接影響線路的運(yùn)營狀態(tài)。目前,日本各運(yùn)營商之間的道岔管理標(biāo)準(zhǔn)仍具有較大差異，而我國還沒有相關(guān)的管理標(biāo)準(zhǔn),建立有軌電車線路道岔的養(yǎng)護(hù)維修管理標(biāo)準(zhǔn)，是今后發(fā)展中的重要任務(wù)。

為更好地進(jìn)行軌道管理，需結(jié)合長期的理論研究成果與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，制定合理的養(yǎng)護(hù)維修方案,優(yōu)化軌道狀態(tài)檢測手段,建立比較完善的有軌電車軌道管理行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這有利于降低有軌電車軌道結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)維修工作量,提高有軌電車運(yùn)營效率，將為有軌電車軌道管理帶來極大便利。