現代有軌電車小半徑曲線無縫線路穩定性分析

段立言

摘要：在如今，隨著城市化進程的不斷加快以及人口的不斷增加，在交通上面臨著更大的壓力，尤其是一些大城市經常會出現交通擁堵的情況。為了有效地緩解這種壓力，國家大力支持各種公共交通運輸的發展，而有軌電車作為一種運輸能力比較大，而且耗能比較少的交通工具，也被越來越廣泛地應用于各地。有軌電車的小半徑曲線無縫線路是電車運行的重要組成部分，其無縫線路的穩定性是很重要的，本篇文章將針對其穩定性進行分析。

關鍵詞：有軌電車;小半徑曲線;無縫線路;穩定性

引言

現代有軌電車作為環境友好型的交通運輸工具之一，在我國的多個地區都已經興建起了相應的電車線路。相對于地鐵和輕軌，現代有軌電車可以通過的軌道最小平面半徑是比較小的，因而在運行過程中其靈活性也更加好。但是，無論是國內還是國外，在目前對于現代有軌電車的小半徑曲線無縫線路穩定性的研究還是不多的，相關的一些規范和標準也沒有得到統一和完善。因此，進行其穩定性的研究和分析具有重要意義。

一、在當前對于無縫線路穩定性研究中的不足

首先，在當前比較缺乏針對性的研究。盡管在目前我國對于小半徑曲線無縫線路穩定性的研究并不少，但是在研究其穩定性的時候所針對的對象往往都是國鐵和地鐵，這二者的曲線半徑最小還是250米，但是有軌電車的曲線半徑最少是30米，尤其是膠輪導軌的電車，其半徑則將近10.5米[1]。因此，在進行現代有軌電車的無縫線路穩定性研究的時候，不能夠直接將現在有的關于無縫線路的研究結果用于有軌電車中。其次，我國在進行有軌電車的無縫線路研究的時候，并沒有統一的規范和標準，在研究過程中通常是借鑒地鐵的標準來進行的。再者，在進行無縫線路研究時，所進行的都是橫向穩定性的研究，缺乏垂直穩定性的研究。

二、關于線路的橫向穩定性影響因素的分析

影響現代有軌電車的小半徑曲線無縫線路穩定性的因素有很多，從橫向的角度而言，主要有四個因素，分別是曲線半徑、扣件的橫向剛度、初始不平順以及道床的橫向阻力。

（一）對于曲線半徑因素分析

本篇文章主要根據曲線半徑為30、50、100、150、200以及300米的情況進行計算分析。

通過計算可以發現，在無縫線路還是穩定的時候，鋼軌的最大橫向位移不大于2毫米，而隨著鋼軌的升溫幅度的增加，其位移會隨之呈現線性增長的情況。一旦位移比2毫米大時，線路就會失去穩定性，此時，橫向位移就會急速增加，軌道腫脹偏離跑道。而如果電車的鋼軌升溫幅度是相同的，那么其橫向位移與曲線半徑就會呈現負相關的關系[2]。例如，當曲線無縫線路的半徑分別為30、50和100米，溫度升到30℃時，最大橫向位移就會逐漸減少為1.99、1.40和0.84米。

軌道的臨界升溫幅度與曲線的半徑之間呈現正相關的關系，當半徑分別為30和50米的無縫線路升溫幅度為30.2和42.2℃的時候，鑒于對安全系數1.3的考慮，此時可以升溫的幅度只有23.2和32.5℃。而當曲線的半徑比100米大時，幅度都是比70℃大的，安全系數下可升溫高于50℃，也就是曲線半徑的大小對于電車無縫線路穩定性的影響會逐漸降低。就有砟軌道而言，在曲線半徑低于100米的地方進行無縫線路施工時，要根據實際情況進行加固處理。

（二）對于扣件橫向剛度因素的分析

扣件對于有軌電車的無縫線路而言，是非常重要的，扣件的橫向剛度會從一定程度上影響無縫線路的穩定性。

在此，將扣件的橫向剛度設為20、50和100kN/mm，然后計算四種曲線半徑前提下，鋼軌在不同的升溫幅度時的位移情況。如圖一，通過計算可以得知，當升溫幅度一致時，鋼軌的最大橫向位移與扣件的橫向剛度之間呈現負相關關系。例如，當溫度升高至30℃時，扣件的剛度會由20kN/mm變為50kM/mm，鋼軌的橫向位移也會隨著無縫線路曲線半徑的增大而逐漸減小，相當于當扣件的剛度依次增大10kM/mm時，鋼軌位移就會縮小為0.083、0.067、0.04和0.027毫米。分析數據可知，如扣件剛度比50kM/mm小，進行扣件剛度的增加可使無縫線路穩定性提高，大于50kM/mm時，增加剛度的作用不大。

（三）對于初始不平順因素的分析

初始不平順對于無縫線路穩定性是有影響的。在此，先將初始不平順的矢度改為三、六和九毫米，彈性和塑性各占據一半，然后計算曲線半徑為30、50、100和200米時，隨升溫幅度變化的鋼軌位移。計算可知，當升溫幅度一致時，鋼軌最大橫向位移與初始不平順矢度之間是正相關關系。如，當溫度升至30℃時，矢度由原來的3毫米增大至9毫米，而以上計算的四個半徑曲線情況下，鋼軌最大橫向位移依次增大0.17、0.20、0.20和0.21毫米，所以初始不平順對線路穩定性是有一定影響的。

三、結束語

本篇文章中，主要分析了目前對于現代有軌電車小半徑曲線無縫線路的研究情況，并以有軌電車中的有砟軌道為例，對于影響無縫線路橫向穩定性的因素進行分析在本文中作出的關于無縫線路穩定性的分析和研究還是有限的，在此，筆者也希望將來有機會加深對無縫線路的研究，進一步驗證相關的研究數據和結果。

參考文獻：

[1]汪振國， 雷曉燕， 羅錕.普通軌與槽型軌對現代有軌電車小半徑曲線通過能力的影響[J].城市軌道交通研究， 2018， v.21;No.184（01）：72-76.

[2]吳青松， 段曉暉.有軌電車特小半徑曲線受力和變形特性[J].鐵道建筑， 2018， 058（011）：150-154.

（作者單位：蘇州高新有軌電車集團有限公司運營分公司）