Translohr有軌電車軌道結(jié)構(gòu)

高江寧

(上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院，200235，上?！喂こ處?

1 概述

自19世紀(jì)80年代以來，有軌電車系統(tǒng)作為城市公共交通的一種形式，在歐洲、北美和亞洲的多國大城市被采用。發(fā)展至今，其技術(shù)形式主要分為傳統(tǒng)有軌電車和新型有軌電車兩大類。

傳統(tǒng)有軌電車是指鋼輪鋼軌結(jié)合架空觸網(wǎng)供電的形式。20世紀(jì)初，傳統(tǒng)有軌電車被廣泛使用于歐美的各個(gè)大城市中，我國北京、上海、大連等多個(gè)城市也曾使用。但其在應(yīng)用中存在輪軌摩擦噪聲大、軌道設(shè)置對(duì)城市道路斷面和路口交通影響大等缺陷。

針對(duì)傳統(tǒng)有軌電車的缺陷，已研制出新型有軌電車系統(tǒng)，包括加拿大ALRT系統(tǒng)(見圖1)、軌道公交車、法國波爾多APS系統(tǒng)(見圖2)和Translohr系統(tǒng)(見圖3)等。

目前在我國天津和上海運(yùn)營的是法國Lohr公司開發(fā)的Translohr新型有軌電車系統(tǒng)。其中，上海張江Translohr新型有軌電車線始于軌道交通2號(hào)線張江高科站，終于張江集電港，長(zhǎng)約8.8 km，共設(shè)15個(gè)站，平均站距587 m。該新型有軌電車系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):

(1)車輛采用直流750 V架空觸網(wǎng)供電，不污染環(huán)境空氣。

(2)車輛外形與傳統(tǒng)有軌電車相似，但設(shè)置膠輪承重，車輛中間設(shè)置導(dǎo)向輪導(dǎo)向，爬坡能力強(qiáng)，運(yùn)行噪聲低。車輛采用低地板結(jié)構(gòu)，方便乘客上下車，更具人性化。

(3)車輛編組由終端模塊、乘客模塊、連接模塊搭配拼接而成。搭配拼接出的車輛長(zhǎng)度有25 m、32 m、39 m等多種規(guī)格，可根據(jù)需要的客運(yùn)能力加長(zhǎng)車輛。Translohr新型有軌電車(25 m)車輛示意圖如圖4，車輛參數(shù)見表1。

(4)導(dǎo)向軌軌道結(jié)構(gòu)和混凝土道路建設(shè)相對(duì)簡(jiǎn)單。

(5)具有自動(dòng)駕駛控制功能，系統(tǒng)動(dòng)力特性好、安全性高，運(yùn)行時(shí)噪聲較低。

(6)建設(shè)工期短，總投資省。

從Translohr系統(tǒng)有軌電車特點(diǎn)可知，該系統(tǒng)車體設(shè)置了兩種類型的輪子，一種是行駛于道路路面上起承受車體重量作用的膠輪，另一種是僅起導(dǎo)向功能的導(dǎo)向輪，其導(dǎo)向功能由導(dǎo)向輪沿導(dǎo)向軌走行來實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)向軌軌道結(jié)構(gòu)不需要太高的承載能力。本文結(jié)合張江有軌電車工程中的軌道設(shè)計(jì)實(shí)踐，對(duì)Translohr有軌電車系統(tǒng)軌道結(jié)構(gòu)的一些特點(diǎn)進(jìn)行探討。

圖1 溫哥華的ALRT新型有軌電車系統(tǒng)

圖2 波爾多APS新型有軌電車系統(tǒng)

圖3 Translohr新型有軌電車系統(tǒng)

圖4 Translohr新型有軌電車(25 m)車輛示意圖

2 Translohr有軌電車系統(tǒng)的軌道結(jié)構(gòu)

Translohr有軌電車導(dǎo)軌作為有軌電車系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，具有引導(dǎo)列車運(yùn)行方向、承受車輛運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的壓力和縱向力、作為回流軌傳導(dǎo)電流等作用。

表1 Translohr新型有軌電車(25 m)車輛參數(shù)

Translohr有軌電車正線導(dǎo)軌軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包含導(dǎo)軌無縫線路設(shè)計(jì)、澆注樹脂固定導(dǎo)軌設(shè)計(jì)和道岔設(shè)備設(shè)計(jì)等三部分內(nèi)容。

2.1 導(dǎo)軌無縫線路設(shè)計(jì)

Translohr有軌電車系統(tǒng)正線導(dǎo)軌采用無縫線路。標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌(28 kg/m)的長(zhǎng)度為12 m，經(jīng)打磨后通過氣壓焊法焊接為長(zhǎng)鋼軌(除設(shè)置伸縮節(jié)和道岔處外)(見圖5所示)。對(duì)于曲線半徑小于300 m的地段，鋪設(shè)前需對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行預(yù)校彎處理。導(dǎo)軌焊接為長(zhǎng)鋼軌后，放置于混凝土路面預(yù)留導(dǎo)軌槽內(nèi)。軌槽寬度為190 mm，高度為80 mm(見圖6)。

圖5 導(dǎo)軌打磨、焊接

圖6 導(dǎo)軌、軌槽結(jié)構(gòu)斷面圖

導(dǎo)軌無縫線路設(shè)計(jì)中，為減少橋梁縱向溫度力對(duì)導(dǎo)軌的影響及導(dǎo)軌無縫線路溫度力對(duì)道岔設(shè)備的影響，在橋梁和道岔兩端，導(dǎo)軌軌道需利用特制伸縮節(jié)裝置(最大調(diào)節(jié)量為6 cm)設(shè)置伸縮縫(見圖7);在半徑小于300 m的曲線段和平交道口地段，為防止導(dǎo)軌無縫線路受有軌電車自身導(dǎo)向輪和汽車橫向作用力的影響產(chǎn)生移動(dòng)，需要在該段導(dǎo)軌兩側(cè)設(shè)置加固扣件(見圖8)。

圖7 特制伸縮節(jié)裝置圖

圖8 導(dǎo)軌加固扣件圖

2.2 澆注樹脂固定導(dǎo)向鋼軌

導(dǎo)向鋼軌焊接成無縫長(zhǎng)鋼軌放置于混凝土路面預(yù)留的軌道槽內(nèi)后，需通過澆注特殊的樹脂材料將其固定于混凝土軌槽內(nèi)(見圖9)。樹脂澆注過程中需注意如下問題:

(1)整個(gè)過程中混凝土軌槽和導(dǎo)軌必須始終保證表面清潔、無油脂和干燥，混凝土表面的粘著強(qiáng)度需大于 1.5 MPa。

(2)涂抹預(yù)處理底漆時(shí)，空氣、混凝土軌槽和導(dǎo)軌表面溫度應(yīng)在+5～+35℃之間，混凝土表面最大濕度為8%，導(dǎo)軌表面須干燥。必須在24 h(表面溫度為+10～+35℃)或48 h(表面溫度為+5～+10℃)固化之后進(jìn)行下道工序操作，若固化期間被水浸則需要重新涂抹。

(3)在混凝土軌槽內(nèi)，分別利用三角形泡沫填充塊和絕緣墊板來調(diào)整導(dǎo)軌方向和高度，滿足設(shè)計(jì)要求。

(4)涂抹粘合底漆時(shí)空氣、混凝土軌槽和導(dǎo)軌表面溫度應(yīng)在+5～+30℃之間，空氣濕度＜80%。涂抹粘合底漆后至澆注樹脂之前的工作窗口時(shí)間長(zhǎng)短，取決于表面溫度的高低(見表2)。當(dāng)工作窗口時(shí)間超過最大值，應(yīng)重新涂抹粘合底漆，并開始新的計(jì)時(shí)。

(5)粘合底漆按要求涂抹后，應(yīng)在澆注樹脂模具上涂抹樹脂脫模劑，干燥60 min后，澆注模具安裝在導(dǎo)向軌軌頭上。

(6)澆注樹脂時(shí)溫度須在+20～+30℃之間，空氣的相對(duì)濕度小于95%。

(7)樹脂固化后7 d的肖氏硬度應(yīng)為55±5。

圖9 澆注樹脂固定導(dǎo)軌圖

表2 涂抹粘合底漆后的工作窗口時(shí)間表

2.3 道岔設(shè)備

道岔是Translohr有軌電車系統(tǒng)用來變換線路的開通方向的基礎(chǔ)設(shè)備，由1根直軌、1根曲軌、轉(zhuǎn)轍機(jī)和連接裝置等組裝在道岔盒內(nèi)，分右開式和左開式兩種。

轉(zhuǎn)轍機(jī)用來改變道岔開通方向，鎖閉道岔在某一特定位置，分為手動(dòng)和電動(dòng)兩種。其中電動(dòng)式道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)由電動(dòng)機(jī)、減速器、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、表示機(jī)構(gòu)、電加熱器、整體道岔、機(jī)殼及機(jī)蓋等組成。電動(dòng)式道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的工作原理為:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后通過減速器推動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)整體道岔轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換到位后鎖閉機(jī)構(gòu)對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)鎖閉，同時(shí)通過表示機(jī)構(gòu)中自動(dòng)開閉器的接點(diǎn)轉(zhuǎn)換，來控制轉(zhuǎn)轍機(jī)準(zhǔn)確動(dòng)作和信號(hào)表示的通斷。電動(dòng)式道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的動(dòng)程為110 mm，動(dòng)作時(shí)間小于2.5 s，道岔側(cè)向通過速度為10 ～15 km/h。

Translohr有軌電車系統(tǒng)道岔整體放置于混凝土路面中預(yù)留的道岔槽(長(zhǎng)4 054 mm×寬865 mm×高350 mm)內(nèi)，采用樹脂澆注安裝于路面以下。道岔裝置在垂向和側(cè)向的誤差最大為±1 mm。道岔除轉(zhuǎn)動(dòng)部分不焊接外，其余均在道岔盒內(nèi)焊接在一起(見圖10)。

3 結(jié)語

Translohr新型有軌電車系統(tǒng)與傳統(tǒng)有軌電車的最大區(qū)別，就在于其車輛采用膠輪承重、導(dǎo)軌導(dǎo)向。為適應(yīng)其獨(dú)特的功能需求，該系統(tǒng)正線導(dǎo)軌軌道結(jié)構(gòu)采用了一些特殊的工藝和設(shè)備:在鋼軌選型上采用了斷面小和延米重量輕的鋼軌;導(dǎo)軌采用氣壓焊接法焊接為長(zhǎng)鋼軌，利用特制的伸縮節(jié)在橋梁和道岔兩端設(shè)置伸縮縫，在路口和小半徑曲線段加設(shè)加固扣件;導(dǎo)軌、道岔及伸縮節(jié)采用特殊的底漆處理和樹脂澆注工藝固定于混凝土路面預(yù)留的導(dǎo)軌槽內(nèi)。

圖10 電動(dòng)式道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)道岔開通正向和側(cè)向示意圖

目前Translohr有軌電車導(dǎo)軌軌道結(jié)構(gòu)中尚有一些軌道設(shè)備和產(chǎn)品需從國外進(jìn)口，如樹脂、處理和粘合底漆、伸縮節(jié)等，隨著該有軌電車系統(tǒng)在國內(nèi)的進(jìn)一步推廣，應(yīng)加快設(shè)備和產(chǎn)品技術(shù)的國產(chǎn)化進(jìn)程。

［1］LOHR Group.Translosr tranmway on tires［R］.上海:LOHR Group，2006.

［2］上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院.上海浦東張江有軌電車項(xiàng)目一期工程軌道施工圖設(shè)計(jì)［R］.上海:上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院，2008.

［3］李秋義，李陽春，李康杰，等.大連市現(xiàn)代有軌電車軌道結(jié)構(gòu)技術(shù)方案初探［J］.中國鐵路，2000(3):41.