禹桂华
中铁四局集团有限公司市政工程分公司，安徽 合肥 230041
摘 要：2013年8月6日，我国首个现代有轨电车成网运行，并于8月15日开始载客运行。本篇文章就重点针对我国首个已经正式运营的现代有轨电车项目工程——沈阳市浑南新区现代有轨电车，对其轨道结构等相关技术标准进行全面深入系统化的研究，着重探讨与分析该有轨电车工程项目在一期工程施工建设过程中所遇到的一系列难点（技术及其设计难点）。本文通过对国内外的现代有轨电车轨道结构的相关研究及其发展应用现状进行总结与归纳，重点总结与归纳有轨电车轨道结构的设计标准以及相关施工工艺，并结合沈阳市浑南新区现代有轨电车轨道结构施工设计的宝贵经验，提出一些有利于我国城市有轨电车发展的建议。
关键词：有轨电车；轨道结构；技术标准；道床板；槽型轨；道岔
前 言：世界上最早的有轨电车出现于1881年的柏林，当时是作为城市公共交通方式出现的，之后很快得到了相当广泛的发展与应用，而我国的有轨电车最早出现于1908年的上海英租界内。由于传统的城市有轨电车在工艺设计上具有以下缺陷：性能差、噪音大、耗电快等，再加上与当时出现的汽车相比较，其拙劣技术显现无疑，因此，有轨电车在上个世纪的三十年代就逐渐衰落，与此同时，欧美一些发达国家将传统老式化的城市有轨电车轨道拆除，建设汽车道路。随着人类社会的不断发展，科学技术水平的不断提升，人们的经济水平与生活质量也得到了大幅度的提高，随之带来的则是对环境的严重污染与破坏。大量私家车的普及，造成了国内不少城市严重的交通问题，城市空气环境的污染程度也日益加深，所以，对于公共交通的研究与发展凸显的尤为重要，人们对于城市公共交通的服务质量要求也越来越高。
不仅是在我国，在国际上其他国家也是如此，为了能够保护生态环境、节约能源，有轨电车热潮再一次兴起，现代化的有轨电车是一种等运能、设计新颖、环境友好、资源节约的交通运输工具[1]，是一种现代化高科技的运用体现。虽然当前我国有轨电车的普及及其轨道结构的施工技艺并不是多完善，但也得到了一定程度的发展与应用，在当前，全世界共有五十多个国家拥有现代化有轨电车轨道网络，而我国当前也有10条有轨电车处在运营中，像我国的长春、大连、沈阳、天津、上海等地，另外还有许多城市正在筹划建设中，像北京、南京、武汉、珠海等地。现代有轨电车在我国交通发展中将扮演举足轻重的角色。
1 现代有轨电车轨道结构技术
1.1 现代有轨电车
现代有轨电车主要是采用新型的低地板多模块铰接钢轮钢轨车辆，主要属性特征就是弹性车轮、电力牵引，包括像一些电阻、磁道、液压等多种电车制动方式。突出的优点就是节能、环保、美观，特别适合在城市或者郊区运营，是一种以地面专用轨道为主要敷设方式的城市区域公共交通网络运营系统[2]。
现代有轨电车比较适用的环境条件：①自然环境方面。首先，地区海拔尽量不要超过1200米；其次，有轨电车途径区域地区环境温度尽量保持在零下25℃至45℃之间，这一点技术上的标准要求在我国还是比较适用的；第三，电车使用环境，通常情况下有轨电车是由单节列车组成的，最多不会超过三节，列车车辆在地面库内检查与维修或者停放的时候，车库内的温度不要低于0℃。②有轨电车轨道交通线路设计参数方面：首先，轨道结构要做到合理规划设计，尤其是轨距，按照国家技术标准来进行，保持1435mm；其次，最小曲线半径——正线有30米，车场线保持20米，轨道最大坡度控制在60%之内。③良好稳定的供电条件是保障有轨电车有序平稳安全运行的基本前提，在供电方面，供电电压为DC750V，电压的变化范围控制在500V——900V之间，电压再生制动时，尽量不要高于1000V，电压的受流方式主要以接触网或者轨道地面三轨受流的方式。
1.2 有轨电车轨道结构类型
根据我国《城市公共交通分类标准》（CJJ/T114—2007）中规定的技术标准，可以根据交通轨道走形系统的不同将现代有轨电车划分为两种：①胶轮导轨式轨道；②钢轮钢轨式轨道。目前我国上海、天津等地的有轨电车轨道结构就是采用的胶轮导轨式轨道技术，它主要是由法国Lohr公司开发的Translohr新型城市有轨电车成网系统。这种新型的城市有轨电车轨道结构在施工设计过程中采用的是无缝线路施工技术，其中标准的导轨的长度是12米，参数为28kg/m。钢轮钢轨式电车轨道，主要包括有砟轨道、无砟轨道、埋入式轨道。图1为埋入式轨道结构设计图。
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图1 埋入式城市有轨电车轨道结构
1.3 轨道结构的设计原则
现代有轨电车工程及其轨道结构规划设计等施工项目，目前在我国的城市交通网络建设规划中还不完善，同时，国内现有的城市轨道交通技术对于建设有轨电车项目工程缺乏一定的针对性。因此，相关部门单位在施工建设过程中，要对轨道结构设计中的重点难点及其处理技术做好充分的研究与分析，要充分认识到轨道的重要性，轨道是直接支承与引导电车车辆运行的关键组成部件，在工艺设计过程中，应该尽量保证技术成熟可靠，做到与周边环境相互协调，增强其运行性能[3]。
以下是现代有轨电车轨道结构在技术工艺上的要求与原则标准：
首先，相比较于传统的有轨电车而言，现代有轨电车车辆的性能得到了很大的提升，同时具有以下优点：载客量大、安全舒适、节能环保、减少噪音、快速便捷、编组灵活等[4]。从而我们可以了解到，现代有轨电车的运输能力及其它各方面的能力介于城市普通的常规公交和轻轨列车之间，特别适合国内一些中小城市的公共交通运输网络系统。正是因为现代有轨电车对城市交通发展的重要性，所以在设计的时候，必须保证电车轨道具备极强的稳定、耐久、安全的特性，同时还要保证轨道整体结构的刚度与弹性程度，尽量做到减少对其的养护维修的工作量。
其次，完善现代有轨电车的轨道交通运输网，科学合理的规划设计城市交通有轨电车轨道成网系统，对于轨道结构系统的设计与选型，应当尽量符合现代有轨电车运营的基本特征，体现出信息化、智能化的操作工艺，并且满足周边沿线的景观环境、道路设施建设的要求。同时，在电车轨道设备的选取方面，尽量统一形式，全部采用通用化的零部件。在轨道的施工设计过程中，要做好科学系统的规划，结合当地的生态环境条件，尽量减少对周边环境的干扰。
2 沈阳市浑南新区现代有轨电车轨道结构
2.1 工程概括
沈阳市浑南新区现代有轨电车一期工程位于辽宁省沈阳市浑南新区，截止到去年（2014年），该工程共有1、2、3、5号这四条有轨电车轨道运营线路，该工程线路总长度约为59.5公里，沿途设置的车站已经71座，正线主要还是以地面线为主，在地面线上，绝大部分都是采用的专用路权。其中，正线的最小曲线半径为50米，最大的坡度则是30%，主要采用的是国产70%低地板车，轴重低于12吨，供电方式主要采用的架空接触网供电，车辆的运行的最高速度控制在70km/h。图2表示的是沈阳市浑南新区现代有轨电车一期工程示意图。
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图2沈阳市浑南新区现代有轨电车轨道交通一期工程
2.2 研究的主要内容及方法
研究的主要内容如下：①现代有轨电车单层板轨道结构参数研究；②现代有轨电车双层板式轨道结构技术研究；③现代有轨电车正线道岔控制技术研究。
研究的主要方法：根据当前先进的电车轨道交通控制网及其施工技术，并结合现代有轨电车轨道结构设计的一些成功案例，编制合理的施工组织设计与施工组织工艺，同时借鉴高铁应用技术中的CPIII轨道施工工艺。
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图3 CPIII电车轨道施工工艺
2.3 该工程轨道结构施工设计方案
本次工程项目在规划设计施工过程中，主要采用的是1435mm标准轨距，最大超高达120mm，其中，轨枕设计布置为1600对/km。在有轨电车轨道结构的设计上，将该轨道的结构总体高度设定在500mm，采用的则是59R2槽型钢轨以及YG—1型扣件[5]。
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3 现代有轨电车轨道结构技术标准及其应用研究
3.1 现代有轨电车单层板轨道结构技术
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正如图4和表2所示，单层板式现代有轨电车轨道结构的设计工艺，主要是由槽型钢轨、填充材料、道床板、轨底胶垫等设备部件共同组成[6]。
图5为道床板在不同长度情况下，各项指标的分析计算结果。
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图5 不同道床板长度时各项指标计算结果
3.2 现代有轨电车双层板式轨道结构技术
关于现代有轨电车双层式电车轨道结构及其技术领域方面的研究，可以参照国内一些先进的高速铁路的施工工艺及其技术标准。在沈阳市浑南新区现代有轨电车一期工程的实际应用中，双层板式现代有轨电车轨道的结构设计就比较类似于高铁双块式的无砟轨道。其主要结构构成是由槽型钢轨、填充材料、道床板、轨底胶垫以及支承层等设备部件共同来完成。当然，它们二者之间也存在一定的区别，双层板式现代有轨电车轨道结构内部的两根钢轨之间，区域内所浇筑的混凝土基本上全部埋入钢轨道路的铺面下面，与此同时，轨道的轨顶与轨道地面也比较平稳、齐整。由于双层板式现代有轨电车轨道结构本身具有一个非常大的好处及优点，就是它对周边的道路形态以及城市景观环境的破坏程度非常低，所以，我国许多城市在建设与规划现代有轨电车轨道的时候，多采用这种形式结构。
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图6 双层板式现代有轨电车轨道结构
3.3 现代有轨电车正线道岔控制技术
现代有轨电车是我国未来城市轨道交通成网系统的重点发展方向之一，在现代有轨电车轨道结构的设计与施工建设过程中，现代有轨电车正线道岔控制技术起到着非常关键的作用。当今社会是信息化、智能化、数字化的知识经济时代，道岔作为联锁中的一个重要组成部分，在其中具有极为关键的功能与作用[7]。
基于无线通信应用技术下的道岔控制技术，其主要采用的工作原理是3G——Wi-Fi通信通道传递数据包。它的主要功能特征就是具有网络上的时效性、实时性、稳定性、安全性，有助于保障城市有轨电车的安全稳定有序的运营。
要想更好的实现这一控制技术，首先就必须构建和设计安全网络系统平台；其次在对控制技术平台系统进行功能测试。
①安全网络系统平台的设计。首先，将网络的通信方式进行初始化的设置，然后在设置数据包中的上下位机及其端口、IP信息等，之后再由专业技术人员进行人工操作，并发送握手数据包等待下位机的响应，最后确认一下网络链路是否通过连接，网络通信线路是否畅通。
②功能测试。
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图7 现代有轨电车轨道结构正线道岔控制系统功能测试
具体测试操作过程如下：
①进行初始化设置，与系统平台建立起连接，之后再发送测试数据，并结合着对道岔控制技术进行动作测试。在这个过程中，尽量使下位机快速便捷的收到该测试过程数据的命令指标。
②连接数据包之后，开始等待上下位机接入网络，在这个过程中，尽量能够保证Wi-Fi可以与3G网络通信的运行正常平稳。之后在上位机选择按钮的时候，将测试的数据信息进行发送，下位机需要进行冗余表决，最终确认无误后再进行道岔动作。
结 语：
沈阳市浑南新区现代有轨电车一期工程是国内首个正式全面运营的现代化成网有轨电车工程。从图2所示内容当中，我们可以看到，该工程共有四条运行线路，整体设计趋于完善化。该工程项目的相关部门以及相关施工设计工作人员通过大量的工程经验积累与研究，逐渐形成了自己的一套城市有轨电车设计标准、设计理念，同时也掌握了比较先进的现代有轨电车轨道结构施工技术及工艺手段。
正如文章大幅篇介绍的一样，此次沈阳市浑南新区现代有轨电车一期工程项目已完成，该项工程在轨道结构的具体设计方面，首次引进并采用了欧标59 R2槽型钢轨，同时还自主研发了现代有轨电车槽型钢轨专用的扣件以及轨枕等轨道施工设备部件。总而言之，沈阳市浑南新区现代有轨电车轨道一期工程在施工建设过程中，取得了一定的成就，但也发现了许多的问题与不足之处，这些不足之处主要体现在施工工艺方面，这就需要在以后的现代有轨电车轨道工程发展过程中，加大技术层次面上的研究与优化改进。
参考文献：
[1] 王涛峰.现代有轨电车轨道结构技术及发展[J].城市建设理论研究（电子版）,2014,(34):1334-1335.
[2] 门殿龙.浅析城市现代有轨电车整体道床施工工艺[J].赤子,2014,(8):332-333.
[3] 霍凯宇.现代有轨电车项目建设可行性及技术方案研究[D].西南交通大学,2014.
[4] 王英杰,王婧一.沈阳现代有轨电车系统规划建设要点[J].城市轨道交通研究,2014,17(2):125-128.
[5] 殷立达,朱文杰,王帮焱等.现代有轨电车槽型轨铝热焊接技术与应用[J].都市快轨交通,2014,27(2):122-125.
[6] 郝小亮.沈阳浑南新区现代有轨电车工程设计技术[J].都市快轨交通,2013,26(6):116-119,122.
[7] 薛红波.沈阳浑南新区现代有轨电车线路设计经验[J].城市轨道交通研究,2015,18(2):126-128.
作者简介：姓名：禹桂华，性别:男，出生年月：1983年9月。技术职称:工程师。