跨座式空中軌道系統桿件制造工藝研究

彭各

（重慶市軌道交通（集團）有限公司 重慶 401121）

跨座式空中軌道系統桿件制造工藝研究

彭各

（重慶市軌道交通（集團）有限公司 重慶 401121）

在我國經濟發展得越來越快的趨勢下，人們的生活水平質量得到了顯著的提升，出行方式也逐漸開始多樣化，這就導致了城市交通道路越來越擁擠。跨坐式空中軌道是一種新型的城市軌道交通，具著施工便利、節約用地、乘坐舒適等一系列優勢[1]。本文結合實際，介紹了跨坐式軌道交通的特點和構建，并闡述了這些構建的制作工藝、焊接變形、質量控制等技術，力求為以后的工程提供借鑒。

跨坐式軌道交通；軌道梁；制造工藝；焊接變形；質量控制

隨著城市的不斷發展，城市人口的密度不斷增加、汽車數量大幅度增長致使能源消耗、交通擁擠、環境污染等成為了當前制約城市發展的最主要因素，也直接、間接的影響著我們的生活質量。而空中軌道的興起和發展以及其具有的以系列的優勢將成為解決這些問題的有效途徑。

1 工程概況

此項目位于某市區內，由于地形復雜、交通擁擠，因此選擇了這種新型的跨坐式單軌交通系統來作為城市的軌道交通方式。首期實施的二號線路全長17.41km，設有18座車站，設計的最大時速為75km/h，其中線路最小平曲線半徑是100m，最大的縱坡為6％，于2000年12月正式開工。

2 跨坐式空中軌道系統的重要性

跨坐式單軌即通過單根軌道來穩定、支撐和導向，車體騎跨在軌道梁上運行的鐵路。這種新型的城市軌道交通線路設計非常的靈活，能直接利用綠化帶和人行道，可以穿越叢林、景區、密集的建筑群區等。跨座式單軌具有適應性強、節約用地、環保、噪聲低、拆遷方便、轉彎半徑小、爬坡能力非常強等一系列的優點，類似于“空中小火車”，速度可以達到80km/h。

跨坐式軌道交通系統由軌道梁、支座以及立柱等典型構建組成，在施工的過程中，空中和地面能立體配合同時施工。其中軌道梁采用的是鋼結構、立柱可以很好的實現工廠化生產，在施工現場，都有安裝架設，使施工的便捷性大大的增強了，不會給城市的正常交通造成影響[2]。與其它的公路建設不同的是其建設的周期很短，上部的梁柱支撐體系和土建施工可以同時的進行，而且對沿線的車輛交通以及附近的居民的影響很小。此外還不會出現脫軌的情況，當遇到緊急情況的時候，對于人員疏散和救援方面都是比較容易救援的，因此，就很好的給安全性和可靠性提供了堅實的保障。

3 跨坐式空中軌道需要注意的方面

3.1 輪胎磨損和粉塵污染

所謂粉塵，即指漂浮在空氣中的一些固體微粒，在國際上的定義是如果懸浮的固體顆粒徑不超過75hm就定義為粉塵。據有關研究發現，橡膠類的粉塵污染主要出現在橡膠品生產的過程中，通常的機械磨損而形成的橡膠顆粒是不具備懸浮功能的，而且在相關的大氣污染因素報道和資料中，也沒有說汽車輪胎磨耗是造成環境污染的來源之一。所以輪胎的磨損是不可能造成粉塵污染的，隨著我國科技的進步，輪胎的技術的日益的先進，對于輪胎磨耗的問題也會得到進一步的改善，將使用壽命進一步的提高。

3.2 行車間距問題

我國對單軌發車密度的普遍認識是最小2.5min（24對車），那么在路線中道岔通過的能力就是影響發車密度的主要原因。要根據對配線設置和道岔的研究，合理選用道岔的形式和先進的信號技術，通過進一步的進行優化和改進，使單軌發車的密度達到甚至是超過2min（30對車）都是完全可行的，與常規軌道交通的水平也能達到一致。

3.3 車門數量的影響

在我國現運行的單軌車輛中，普遍反映車門的數量較少，影響人們上下客的消耗時間。要與專門的單軌車輛專家進行研究和探討，制定出合理的改進方案，將目前的每一節車廂有兩個門再增加一個，從技術上來說，是完全可行、對其它方面也不會造成影響。據初步統計，如果將每節車廂改為三個車門，車廂內的座位數比例與普通的A、B型車輛可達到一致，在載客量上也明顯的增加了，總荷重也在列車軸重允許的范圍內[3]。

4 跨座式空中軌道系統桿件制造工藝

4.1 軌道梁的制作

（1）采用變截面箱型曲線桿件，斷面上的蓋板定寬為750mm，端部945mm，中部高740～1350mm，桿件長度10～52m。平面線形分為曲線、直線、曲加直、直加曲加直以及曲加直加曲等幾種類型。路線設計靈活是單軌車輛的優勢之一，但這也就導致了軌道梁線型相對來說比較復雜，如圖1所示。

圖1 軌道梁結構形式

（2）軌道梁是機車行走的主要結構之一，因此對各項精度和要求都非常的高，使得鋼結構的加工制造精度甚至與機加工的水平相一致了。制作的主要難點在于四個方面：軌道梁箱型桿件線形復雜，制造精度要求很高、預拱度控制難度大、蓋腹板焊接變形大以及底板連接平面控制難度大。

（3）隔板制作：這是軌道梁的“內胎”，其加工精度是軌道橋梁精度的重要基礎。為保證鋼板平面度和有效的消除軋制余應力，在下斜前對鋼板進行預處理；下料時要根據加工和焊接等工序的具體要求和標準來預留一定的工藝量；及時對下料后熱切割引起的變形進行矯正后對隔板焊接邊和坡口進行機加工，重點控制隔板的垂直度、對角線等。

（4）軌道梁蓋腹板的制作：首先在下料前對鋼板進行預處理，采用先套裁切割再接長的工藝；對需要接長的料件進行修整、對接；需要注意的是在組裝拱度、錯臺量等涉及到人身安全的重要焊接時要進行超聲波和一定比例的射線探傷。

（5）焊接變形控制：這個是影響構件幾何尺寸精度的最直接因素，必須全方面的分析各種類型桿件的結構特點，采用焊接工藝中的焊接變形量小的焊接方法，來有效減小焊接變形；另外還要通過理論計算和制作試驗件相結合的方法來確定合理的焊接預留收縮量，全程跟蹤測量生產過程，以便及時修正，保證能有效控制焊接變形[4]。

4.2 支座制作

（1）支座結構比較簡單，但是卻起著最關鍵的受力作用，它有耳板的平行度、底板平面度、螺栓孔的精度、銷孔同心度、焊接質量等眾多控制項點，因此對精度也有很高的要求。其制造難點在于焊接空間狹窄、熔透焊度縫密集；焊接變形大、對于底板的平面度不容易掌控；兩耳板的銷孔同心度和平行度要求高等，如圖2所示。

圖2 支座結構形式

（2）支座是連接軌道梁與立柱的關鍵構建，在進行制作的時候，要先組裝成一個整體，然后再進行機加工底板、焊接、鏜耳板銷軸孔等，最后再進行除銹和涂裝。在精度控制方面要采用數控火焰切割機精切下斜，對所有的焊接邊和坡口進行機加工；為保證耳板銷孔的同心度和整體組裝的精度，要在專業胎架上組裝支座；在焊接的過程中采用反變形措施，同向施悍；對焊接后的底板進行機加工，保證底板的平面度以及防止出現焊接變形；兩耳板銷孔加工的工藝以加工的底板為基準，然后采取一次裝卡完成；另外為了保證銷孔和底板之間的空間關系，還要以銷孔為基準數控機床鉆制底板孔群。

4.3 立柱制作

如圖3所示，立柱制作的工藝在于重點對柱頭支座的平行度、立柱的直線度、焊接變形、耳板銷孔的同心度等。為了有效的保證其質量，就要確保銷孔的精度，以一次裝卡完成柱頭支座兩耳板銷孔的加工；在專門的胎架上進行柱頭支座和鋼管柱的整體組裝，保證鋼管軸線和支座銷孔軸線的垂直度；為減小焊接變形，必須嚴格的按照施工工藝要求的焊接順序有條不紊的施悍[5]。

4.4 銷軸制作

銷軸作為重要的結構連接構建，對其合金鋼材質也有明確的要求，采用34Cr2Ni2Mo，在調質熱處理的時候，每個爐要帶一個相同的隨爐來進行力學性能檢驗，保證熱處理的每項力學性能都能達到標準，同時還要進行超聲波和磁粉探傷檢驗，涂裝方面要用熱浸鍍鋅的長效防腐涂裝，其中熱浸鋅的厚度為100pm。

4.5 連接形式

如圖4所示，在軌道梁、支座以及支撐柱的各自制作都完成后，之間的連接形式是軌道梁先通過支座板和支座用高強螺栓連接起來，支座與立柱用銷軸連接起來，梁段間接口處的腹板和上蓋板之間不進行連接，最后立柱再通過預埋件和基礎相連。

圖3 典型的立柱結構形式

圖4 構建之間的連接圖

5 結束語

綜上所述，這種新型的城市軌道交通系統不僅施工便利、環保節能，路線靈活，相對來說造價也還非常低，對緩解城市交通的擁擠狀況有著很重要的作用。因此對其桿件制作的各種工藝就有著很高的要求，必須對軌道梁、支座、銷軸以及立柱方面的制作工藝進行全面的控制，嚴格參照施工的各種要求和標準來實施，力求為人們提供安全性能高、可靠度強的軌道交通系統。

[1]吉敏廷，史淑艷.跨座式空中軌道系統桿件制造工藝研究[J].山西建筑，2014，11（05）：162～164.

[2]史淑艷.跨座式空中軌道系統軌道梁制造焊接變形的控制[J].金屬加工（熱加工），2014，14（21）：182～184.

[3]周 勇.跨座式單軌交通工程設計與研究[J].西南交通大學，2002，02（05）：103～104.

[4]翟維麗.城市軌道交通系統關鍵技術及相關問題研究[J].吉林大學，2007，26（10）：412～413.

[5]李沛軒.跨座式單軌交通PC軌道梁面裂紋檢測及識別技術研究[J].重慶大學，2013，07（5）：260～261.

U239.5

A

1004-7344（2016）02-0127-02

2015-12-25

彭 各（1980-），男，工程師，本科，主要從事軌道交通鋼制品、鋼結構項目管理方面的工作。