仲曉晨，季崢濤，王 強(qiáng)

（蘇州高新有軌電車集團(tuán)有限公司，江蘇蘇州 215000）

槽型軌在現(xiàn)代有軌電車（以下簡稱“有軌電車”）系統(tǒng)中被廣泛的使用，軌道采用埋入式，通常為免維護(hù)，偶爾進(jìn)行鋼軌打磨，以提高軌道的使用性能。此種軌道型式在我國的應(yīng)用時(shí)間相對較短，目前的維護(hù)保養(yǎng)均參照國鐵、地鐵標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。雖然成段更換鋼軌不會(huì)在運(yùn)營初期出現(xiàn)，但是一旦出現(xiàn)，運(yùn)營單位應(yīng)有相應(yīng)的應(yīng)對措施。此種軌道結(jié)構(gòu)形式更換鋼軌的案例目前并不多見，如何能夠有效的解決此種問題，值得我們思考。

1 有軌電車槽型軌道應(yīng)用狀況

1.1 應(yīng)用情況

有軌電車線路目前在城市中多以地面敷設(shè)為主，其正線軌道系統(tǒng)多為埋入式軌道，整體施工完成以后，其軌道標(biāo)高與城市道路瀝青路面基本一致。用于混行道路時(shí)，軌道與行車路面有較好的銜接，可改善機(jī)動(dòng)車的行車條件和行車的平穩(wěn)性；槽型軌道在鋼軌上設(shè)置輪緣槽，可最大限度實(shí)現(xiàn)綠化覆蓋，景觀效果良好；其簡化了軌道結(jié)構(gòu)，可加快施工速度；小半徑曲線、平交道路轉(zhuǎn)彎處（半徑只有30～40 m）槽型軌能起到護(hù)軌的作用，防止車輛獨(dú)立輪脫軌，同時(shí)也可以減小鋼軌磨耗。

1.2 影響運(yùn)營的常見病害

1.2.1 鋼軌病害

鋼軌傷損是有軌電車比較突出的問題，其與行車安全、運(yùn)輸成本、鋼材選用和設(shè)計(jì)制造都有著密切的關(guān)系。鋼軌的生命周期如圖1所示。鋼軌傷損根據(jù)程度可分為輕傷、輕傷在發(fā)展、重傷和斷軌，常見鋼軌病害有以下4類。

圖1 鋼軌生命周期圖

（1）磨耗。隨著線路增多，運(yùn)輸量增大，運(yùn)行速度提高，輪軌之間相互作用力也隨之增加，軌道磨耗程度也因此加深，加之有軌電車線路曲線半徑小、坡度大、車輛啟制動(dòng)頻繁，導(dǎo)致該問題在運(yùn)營中更加嚴(yán)峻。在電車運(yùn)行時(shí)，輪軌之間的接觸產(chǎn)生導(dǎo)向力，若接觸點(diǎn)上的壓應(yīng)力大于鋼軌材質(zhì)的塑性強(qiáng)度時(shí)，接觸點(diǎn)將產(chǎn)生塑性形變，逐漸形成一個(gè)垂直于力的平面，由于輪緣半徑小于該平面半徑，因此在該接觸點(diǎn)上兩者會(huì)發(fā)生相對位移，塑性形變和彈性形變之間的過渡區(qū)將產(chǎn)生裂紋，凸出點(diǎn)發(fā)生斷裂形成凹坑，凹坑變成凸點(diǎn)，如此反復(fù)，就形成了槽型軌的磨耗。

（2）接頭焊縫病害。槽型軌接頭焊縫是線路中的薄弱環(huán)節(jié)，在施工過程中若不嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求，焊縫內(nèi)極易產(chǎn)生夾渣、氣孔、疏松 、縮孔及未焊透等傷損，造成強(qiáng)度下降，在電車輪對重復(fù)荷載與無縫軌道溫度力影響下易發(fā)生斷軌情況。除此以外，若焊縫未打磨平順，電車通過時(shí)將產(chǎn)生振動(dòng)，加速軌道狀態(tài)的變化，逐漸發(fā)展為病害，后續(xù)進(jìn)一步加劇電車對軌道的破壞作用，互為因果，加快病害發(fā)展速度。

（3）肥邊。由于運(yùn)量增大、幾何尺寸不良，鋼軌受力發(fā)生變化，當(dāng)其接觸位置壓應(yīng)力超過其材質(zhì)的塑性強(qiáng)度時(shí)，鋼軌表面就會(huì)產(chǎn)生塑性形變，從而出現(xiàn)鋼軌肥邊，造成兩軌中心距縮小，產(chǎn)生夾軌距現(xiàn)象，加劇輪軌之間的摩擦，當(dāng)肥邊較嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)?dǎo)致列車脫軌。

（4）波磨。有軌電車波磨主要出現(xiàn)在小半徑曲線，關(guān)于形成機(jī)理，目前包含有自激振動(dòng)理論（輪軌系統(tǒng)的固有特性使兩者產(chǎn)生自激振動(dòng)引發(fā)波磨）、反饋振動(dòng)理論（重復(fù)荷載下不平順引起的振動(dòng)導(dǎo)致更劇烈的不平順）、接觸疲勞理論（運(yùn)量持續(xù)增長導(dǎo)致軌頂出現(xiàn)裂縫發(fā)展為掉塊和裂紋，引發(fā)波磨）。由于不同因素影響和復(fù)雜的輪軌關(guān)系，仍未有一種廣泛認(rèn)同的理論來解釋。對于波磨問題，若不加強(qiáng)管理，將導(dǎo)致鋼軌使用壽命縮短，連接部件損壞率上升，運(yùn)營安全和質(zhì)量下降。

以上這些均可能使鋼軌無法滿足其設(shè)計(jì)使用年限要求，而目前公開資料中鮮有槽型軌更換的案例可供借鑒，運(yùn)營單位應(yīng)引起足夠的重視。

1.2.2 幾何形位不平順

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)施，直接承受有軌電車車輛傳來的壓力、沖擊和振動(dòng)，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(cuò)動(dòng)、線路不均勻沉降等會(huì)導(dǎo)致有軌電車線路軌道在空間位置上發(fā)生改變。

1.2.3 平交道口瀝青路面破損

有軌電車沿線路口較多，車輛在這些區(qū)域頻繁制動(dòng)、轉(zhuǎn)向，使瀝青路面結(jié)構(gòu)層的剪應(yīng)力超過其材料的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫；車輛來回的碾壓使其產(chǎn)生剪切疲勞，塑性變形不斷積累直至結(jié)構(gòu)破壞；在小半徑曲線道口處，為保證市政路面坡度正常，軌道設(shè)置的超高較小，導(dǎo)致軌道所受橫向力增大，鋼軌邊緣處瀝青所受水平方向壓應(yīng)力增大，若超過抗壓強(qiáng)度則將出現(xiàn)開裂；在來回車輛碾壓的情況下，裂縫由于應(yīng)力集中、風(fēng)化等因素將逐漸擴(kuò)大，形成坑槽，影響瀝青路面的美觀與實(shí)際使用效果。平交道口瀝青破損如圖2所示。

圖2 平交道口瀝青破損

2 槽型軌軌道結(jié)構(gòu)

基于有軌電車在城市中運(yùn)行的基本要求，整體道床結(jié)構(gòu)是目前正線道床結(jié)構(gòu)的優(yōu)先選擇型式。整體道床具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、外觀整潔、養(yǎng)護(hù)維修量小、下部基礎(chǔ)變形小的特點(diǎn)。但是不容忽視的是城市軌道交通運(yùn)營時(shí)間長，養(yǎng)護(hù)維修只能利用夜間停運(yùn)時(shí)間，時(shí)間較短，維修較困難。

通過后期的綠化鋪裝和瀝青混凝土面層的施工，達(dá)到與市政道路平穩(wěn)銜接的景觀效果。枕木、扣件等埋入市政道路，使整個(gè)軌道嵌入市政道路，相較于其他無砟軌道型式整個(gè)施工過程工序更為復(fù)雜。正線槽型軌軌道結(jié)構(gòu)斷面如圖3所示。

圖3 正線槽型軌軌道結(jié)構(gòu)斷面圖 （單位：mm）

3 槽型軌軌道施工技術(shù)

正線線路受城市既有設(shè)施的限制，會(huì)出現(xiàn)較小的曲線轉(zhuǎn)彎半徑，轉(zhuǎn)彎半徑通常在150 m以下，以60R2型槽型軌為例，鋼軌高180 mm，軌底寬180 mm，鋼軌重60 kg/m。與直線段施工相比，曲線段工藝更為復(fù)雜，曲線段施工是施工過程中控制的難點(diǎn)。正線曲線段槽型軌施工技術(shù)如下。

（1）鋼軌彎曲。需采用液壓直軌器與人工彎曲相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)鋼軌彎曲，鋼軌彎曲到規(guī)定半徑后再進(jìn)行軌排架設(shè)。液壓直軌器在首次使用前，需進(jìn)行彎軌試驗(yàn)以掌握各項(xiàng)彎軌參數(shù)，確保正線施工順利進(jìn)行。開始彎軌時(shí)應(yīng)先測量鋼軌的回彈量，即先將需要彎曲的點(diǎn)頂?shù)揭蟮恼?，松開彎軌器，鋼軌回彈后，測量彎曲后的正矢，若未達(dá)到要求正矢，則可以加大彎曲正矢，反復(fù)幾次后，記錄下回彈后可達(dá)到要求正矢的頂斷量。在整個(gè)彎軌過程中要不斷對鋼軌正矢進(jìn)行測量并根據(jù)實(shí)際的正矢對頂斷量及時(shí)調(diào)整。

（2）鋼軌彎曲完成后，對每根鋼軌進(jìn)行編號，標(biāo)明鋼軌、直圓點(diǎn)、圓直點(diǎn)、曲線半徑、曲線長度等要素。當(dāng)鋼軌達(dá)到設(shè)計(jì)狀態(tài)后再利用斜撐桿進(jìn)行軌道狀態(tài)固定。軌排初步就位后，按照線路基標(biāo)，在采用道尺、通過基標(biāo)對軌道狀態(tài)進(jìn)行精調(diào)后，用軌檢小車對軌道狀態(tài)進(jìn)行復(fù)測并進(jìn)行修正。

（3）各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成后，開始澆筑道床混凝土。到達(dá)齡期后檢測混凝土是否合格，若合格則開始阻尼材料鋪裝，道路瀝青混凝土面層施工，最后在軌道與市政道路銜接處灌注軌頭密封膠達(dá)到平順銜接效果，完成整個(gè)正線槽型軌軌道系統(tǒng)施工。

4 槽型軌換軌技術(shù)

4.1 換軌預(yù)彎及應(yīng)力放散

（1）采用在廠家預(yù)彎方法，25 m標(biāo)準(zhǔn)槽型軌預(yù)彎成約40 m或更小半徑后，將給運(yùn)輸帶來極大困難，現(xiàn)場預(yù)彎將加大運(yùn)營維護(hù)部門的工作難度和延長其工作時(shí)間。預(yù)彎后還需對新鋼軌進(jìn)行小方向檢查，看有無硬彎，硬彎較嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)當(dāng)先用直軌器進(jìn)行整治，確保新槽型軌斷面尺寸和類型符合要求。

（2）小半徑曲線槽型軌在通過人工輔以機(jī)械強(qiáng)制彎曲后會(huì)存在較大反彈力，該反彈應(yīng)力為較大安全風(fēng)險(xiǎn)源，若不及時(shí)將應(yīng)力分散將會(huì)對施工人員及路邊行人造成人身傷害，應(yīng)采用鋼軌直軌器對鋼軌應(yīng)力進(jìn)行分散。

（3）測量新?lián)Q入的鋼軌及連接處與既有鋼軌的高度，以及軌頭的磨耗情況，若相差較大應(yīng)打磨平順。

4.2 換軌施工組織

（1）區(qū)別于一般無砟軌道結(jié)構(gòu)，有軌電車埋入式槽型軌軌道系統(tǒng)還涉及到市政道路系統(tǒng)。無論是拆除舊軌道前的破除面層，還是更換后還原路面均需要備有專業(yè)的工器具、物料；要與市政道路交通管理部門做好溝通協(xié)調(diào)和采取相應(yīng)的交通導(dǎo)行措施；組織層需要做到合理安排隧道組織。

（2）在不影響正常運(yùn)營的情況下，維護(hù)部門的有效工作時(shí)間約5 h左右，為保證能夠在有限的時(shí)間內(nèi)完成鋼軌的更換，需要做好整體應(yīng)急組織。

5 有軌電車槽型軌檢修建議

（1）有軌電車及槽型軌在我國應(yīng)用還處于開始階段，多數(shù)線路目前運(yùn)營狀態(tài)良好，僅有極少數(shù)線路進(jìn)行過改換和更換。目前具備成熟更換經(jīng)驗(yàn)的單位不多，也無更換作業(yè)的統(tǒng)一流程，應(yīng)該盡快制定符合企業(yè)自身的預(yù)案，規(guī)范各項(xiàng)作業(yè)流程。

（2）專業(yè)人才不足導(dǎo)致此項(xiàng)工作開展較為困難。在有條件的情況下，運(yùn)營保障部門應(yīng)提前介入前期施工，對槽型軌的彎制方法、鋁熱焊接技術(shù)、施工的重難點(diǎn)事項(xiàng)充分掌握，培養(yǎng)專業(yè)人才，形成獨(dú)立保障能力。

（3）換軌施工是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，由于是在運(yùn)營線路施工，現(xiàn)場涉及其他專業(yè)較多，除軌道專業(yè)外還有市政、信號、調(diào)度、接觸網(wǎng)、變電等部門及專業(yè)。除此之外，有軌電車還要涉及到市政道路交通管理部門，因此相互配合、協(xié)調(diào)溝通工作至關(guān)重要。

（4）運(yùn)營單位應(yīng)組織相關(guān)部門開展演練，通過演練查找預(yù)案中存在的問題，進(jìn)而完善預(yù)案，提高預(yù)案的實(shí)用性和可操作性；檢查換軌所需的應(yīng)急隊(duì)伍、物資、裝備、技術(shù)等方面的準(zhǔn)備情況，發(fā)現(xiàn)不足及時(shí)予以調(diào)整補(bǔ)充，做好應(yīng)急準(zhǔn)備工作；增強(qiáng)保障隊(duì)伍對應(yīng)急預(yù)案的熟悉程度，提高應(yīng)急處置能力；進(jìn)一步明確相關(guān)單位和人員的職責(zé)任務(wù)，理順工作關(guān)系，完善應(yīng)急機(jī)制。

6 結(jié)束語

現(xiàn)代有軌電車槽型軌軌道施工及軌道系統(tǒng)維護(hù)的換軌技術(shù)問題對于現(xiàn)代有軌電車運(yùn)營保障部門是一項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)。隨著運(yùn)營時(shí)間增加，鋼軌磨耗越來越大，軌道設(shè)備老化等問題必然發(fā)生，如何能夠在有限的時(shí)間內(nèi)保質(zhì)保量的實(shí)施槽型軌更換任務(wù)需要每一個(gè)技術(shù)人員去探索、去攻克、去創(chuàng)新。