膠輪導軌自動捷運系統軌道工程技術

李蒼楠, 劉聰靈, 張 倩

（1. 中設設計集團股份有限公司，江蘇南京 210014；2. 中車浦鎮龐巴迪運輸系統有限公司，安徽蕪湖 241003）

1 APM 軌道結構組成

上海市軌道交通浦江線采用膠輪導軌自動捷運APM 系統。APM 軌道系統主要由走行面、導向軌及其支座、道岔，以及附屬設備組成（圖 1）。

（1）走行面。位于軌道結構兩側、車輛走行輪下方，承受列車豎向荷載，可采用鋼筋混凝土或鋼結構。

（2）導向軌及其支座。導向軌位于軌道結構中間，起導向作用，車輛導向輪夾持在 H 型鋼導向軌的兩端翼緣，導向軌腹板位于水平方向。導向軌支座是支撐導向軌的主要結構，支座與導向軌腹板通過螺栓連接。

（3）道岔。功能與常規鐵路道岔相同，分為樞軸式道岔和轉盤式道岔 2 種。

（4）附屬設備。主要包括車擋、線路、信號標志等。

圖1 APM 軌道結構構成

2 主要技術標準

（1）最高運行速度 80 km/h。

（2）軸重≤13.6 t。

（3）最小曲線半徑。正線一般值 50 m，極限值40 m；輔助線/車場線一般值 50 m，極限值 22 m；車站一般值 1 000 m，極限值 600 m。

（4）豎曲線半徑。區間豎曲線半徑一般情況下為3 000 m，困難時為 2 000 m；車站端部豎曲線半徑一般情況下為 2 000 m，困難時為 1 000 m；出入線豎曲線半徑為 1 000 m。

（5）最大縱坡 10%。

（6）曲線超高。APM 的超高設置采用類似公路標準里的百分比表示，圓曲線的最大超高值為 6%，困難情況下為 10%；最大允許欠超高為 5%；曲線超高宜按照外軌抬高超高值一半、內軌降低超高值一半的方法設置；曲線超高值在緩和曲線內遞減，無緩和曲線時，在直線段完成遞減，超高順坡率不大于 4.2‰。

（7）軌道精度要求。走行面表面高程誤差±3 mm，走行面表面平整度要求（3 m 范圍內）3 mm，左右走行面共面偏差 6 mm，伸縮縫處相鄰走行面表面垂直高差 1.5 mm，導向軌腹板中心線距走行面表面高度 117 mm（±1.5 mm），導向軌腹板 3 m 直尺范圍內的平整度±3 mm，相鄰導向軌腹板/翼緣平整度偏差 1.5 mm。

（8）特殊接口。主要為強電接口和弱電接口 2 類，強電接口為接觸軌供電電纜接口，弱電接口主要為通信、信號設備電纜接口。

3 軌道技術特點

3.1 走行面

走行面為鋼筋混凝土結構，采用 C40 鋼筋混凝土，走行面表面平整誤差為 ±3 mm。為增加摩擦力，在表面設置約 1.5 mm的橫向條紋掃帚面，使得干濕 2 種情況下摩擦系數都可以達到不小于 0.85。走行面根據橫斷面形式可分為單基走行面（圖 2）和雙基走行面（圖3）：單基走行面為整體式鋼筋混凝土結構，主要用于車輛段；雙基走行面類似常規軌道交通的短枕式整體道床，用于正線橋梁地段，主要是考慮檢修需要以及高架線降低恒載。根據導向輪檢修及車輛故障檢修需要以及道岔結構安裝需要，走行面高度設計為一般地段 450 mm，單開道岔區 305 mm，轉盤式道岔區 460 mm。

圖2 單基走行面橫斷面示意圖

圖3 雙基走行面橫斷面示意圖

為減少下部結構變形對走行面的影響，走行面應設置伸縮縫。走行面伸縮縫有 2 種形式：①垂直伸縮縫，適用于縫寬不大于 25 mm 時；②斜交伸縮縫，如圖 4 所示，適用于縫寬大于 25 mm小于 127 mm 時，這種形式的伸縮縫可以減少由于縫寬較大造成膠輪車輛運行時發生“跳車”現象，從而影響舒適度。對于高架線，為使走行面與梁變形協調，設計采用與下部結構一致的設縫原則，在跨度超過 40 m 的連續梁上，在橋梁中部每隔 30 m設置 1 道垂直伸縮縫。

選取2017年1月-2018年1月在我院接受剖宮產手術的產婦128例,分為對照組(n=64)和觀察組(n=64)其中對照組年齡26-45歲不等,平均年齡(32.73±4.96)歲;觀察組年齡25-46歲,平均年齡(33.12±5.03)歲。經統計學分析,兩組產婦一般資料上差異不具有統計學意義(P﹥0.05),具有可比性。

考慮橋上雙基走行面排水要求，每隔 3 m 左右設置1 個排水孔，排水孔要與導向軌基座錯開。根據供電、信號、通信專業要求，需在走行面預埋過軌管線。過軌管線采用去磁鍍鋅鋼管，位置根據相關專業要求，結合軌旁設備布設。排水孔與過軌管線如圖 5 所示。

圖4 走行面斜交伸縮縫

圖5 走行面排水孔及過軌管線

3.2 導向軌

導向軌橫截面為 H 型鋼，采用 Q345C 材質。導向軌上部安裝有供電接觸軌，如圖 6 所示，腹板上根據供電專業要求預留螺栓孔及電纜過軌孔。

圖6 導向軌及供電軌

正線導向軌標準單元長 9.5 m，局部地段根據梁長調整。單元長度模數的選取主要是考慮到本項目正線采用大規模預制 U 梁，軌縫與梁縫需匹配，因此導向軌模數與 U 梁長度模數也應匹配，從而提高設計標準化程度，且能夠最大程度利用導向軌材料。車輛段不存在下部結構模數，因此導向軌標準單元長度參照一般軌道結構鋼軌模數，選取 12.5 m，局部地段根據道岔結構縫的設置調整。2 根導向軌單元之間設置軌縫，標準軌縫 10 mm。對于其他應用于地下線的項目，由于隧道變形縫間距通常較大，因此導向軌模數多采用 12.5 m，以符合傳統軌道專業的設計習慣，便于導向軌排布。

導向軌伸縮縫應與走行面伸縮縫設置一致，避免出現導梁跨縫的情況。導向軌伸縮縫的設計特點與走行面伸縮縫類似，縫寬小于等于 25 mm 時采用垂直縫，縫寬大于 25 mm 時采用 45°斜交縫，如圖 7 所示。

圖7 導向軌典型斜交伸縮縫

3.3 導向軌支座

導向軌支座包含鋼筋混凝土基座、鋼結構支座 2部分。

3.3.1 鋼筋混凝土基座

鋼筋混凝土基座為間隔布置，以減少橋上恒載。根據導向軌受力計算，導向軌支座間距采用正線直線段3 m、曲線段 2 m，車輛段直線段 4 m、曲線段 2 m。正線上的鋼筋混凝土基座形式根據在梁上的不同位置設計了 A、B、C 3 種，一般地段設置 A 型基座，U 梁端部泄水孔附近設置 B 型基座，導向軌軌縫處設置 C 型基座。基座采用 C40 混凝土、HRB400 級鋼筋。

3.3.2 鋼結構支座

圖8 S1 型鋼結構支座示意圖

（2）S2 型。用于車輛段內，由 1 塊 T 型鋼板通過M20 高強螺栓與導向軌連接，底部焊接在預埋于車輛段軌道內的鋼板上，如圖 9 所示。

圖9 S2 型鋼結構支座示意圖

3.4 道岔

APM 道岔功能與常規軌道交通類似，主要用于引導車輛至相鄰軌道，應用于單渡線、交叉渡線及車輛段咽喉區。根據功能，可分為樞軸式道岔和轉盤式道岔 2種。其中樞軸式道岔相當于鋼軌單開道岔，道岔角為22.944°，導曲線半徑為 22 m，如圖 10 所示。轉盤式道岔用于交叉渡線，相當于鋼軌交叉渡線中的菱形交叉，轉角為 76°和 60°，如圖 11 所示。APM 道岔在單渡線及交叉渡線中的平面布置如圖 12 所示。

圖10 APM 單開道岔

圖11 APM 轉盤道岔

圖12 單渡線與交叉渡線道岔設置示意圖

道岔的安裝根據下部結構采用了預埋螺栓和后錨固螺栓鉆孔安裝 2 種工法。由于安裝深度受限，直接安裝在橋梁上的道岔采用在橋面預埋鋼板、后期焊接螺栓的工法，從而避免后錨固鉆孔帶來的與橋梁鋼筋沖突問題，同時可保障安裝精度。在安裝深度充足的交叉渡線區，由軌道專業在結構上部澆筑 200 mm 厚的混凝土墊層，道岔施工時現場利用后錨固螺栓鉆孔安裝，以確保道岔安裝精度。

3.5 可動式導向軌

可動式導向軌主要用于車輛段的重修區，如圖 13所示。導軌具備可拆卸功能，因而要求具有輕質高強、便于拆卸的特點。導向軌設計采用鋁合金材料，單元長度 6 m，具有自重輕、便于人工操作的特點。導軌支撐采用圓柱形插銷，使用時插入地面預留的圓柱形插槽固定。鋁合金可動式導向軌上不安裝供電軌，僅起導向作用。在該型導向軌設置區段，車輛無動力，采用推行方式運行，速度較低，因此采用兩點式圓柱形插槽支撐可以滿足導向軌橫向受力及穩定要求。

圖13 可動式導向軌及其地面插槽

3.6 車擋

APM 線車擋主要采用 3 種型式。

（1）滑移式車擋。與常規軌道交通車擋類似，如圖 14 所示，用于正線及車輛段試車線，最大撞擊速度 25 km/h，撞擊中心距軌面高度 803 mm。設計時車擋鋼軌需避開走行面，因此采用 1 050 mm 軌距。

（2）固定式液壓緩沖車擋。與常規軌道交通固定式車擋類似，如圖 15 所示，用于車輛段停車列檢線與輕修線，最大撞擊速度 8 km/h。

（3）混凝土止輪擋。為 APM 特有的車擋形式，為鋼筋混凝土結構，分別設置于走行面頂部，高度25 cm，通過鋼筋錨固在地面上，如圖 16 所示。可擋住車輛輪胎，功能類似于汽車停車位擋車器，適用于速度較低的情況，用于車輛段重修線。

圖14 APM 滑動式車擋

圖15 APM 車輛段液壓緩沖車擋

圖16 APM 止輪擋

4 結束語

APM 系統在國內應用較少，其軌道結構特殊，施工與安裝有別于常規軌道結構，具有走行面與導向軌的平順性要求高、對施工質量及精度要求高的特點。結合APM 系統軌道技術特點和設計要求，在軌道設計中應處理好如下問題。

（1）處理好軌道施工精度要求與預留預埋要求的關系，對預制結構做到軌道預留預埋設計標準化。

（2）道岔區預埋件設計應具備一定容錯度，在設計中合理選擇預留預埋與后鉆孔錨固工法。

（3）合理設計導向軌及其支座，提高制造和安裝精度以及結構可調性。導向軌應盡可能選用標準熱軋型鋼，導向軌支座應盡可能采用熱軋標準型鋼構件切割成型，提高構件力學性能。

（4）重視軌旁相關專業接口協調，做到細致謹慎、合理優化，提高導向軌等構件的設計標準化程度。