現(xiàn)代有軌電車的典型道岔型式*

程 櫻

（上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，200125，上海∥工程師，碩士）

有軌電車是依靠司機(jī)瞭望駕駛，線路主要鋪設(shè)在道路路面上，以地面線為主，采用沿軌道行駛的由電力牽引的低地板有軌電車車輛，按城市公共汽電車模式組織運(yùn)營(yíng)的公共交通系統(tǒng)（見圖1）。有軌電車作為中小城市的骨干交通，需要網(wǎng)絡(luò)化規(guī)劃，成網(wǎng)化運(yùn)營(yíng)，才能最大程度地發(fā)揮其運(yùn)營(yíng)效益。有軌電車互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)需要線路、信號(hào)、道岔、轉(zhuǎn)轍機(jī)等各方面配合才能實(shí)現(xiàn)。而道岔在有軌電車互聯(lián)互通上的重要體現(xiàn)就是交叉道岔的大量運(yùn)用（見圖 2）。

圖1 有軌電車互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)的典型案例

圖2 平交節(jié)點(diǎn)的交叉運(yùn)用

有軌電車多數(shù)走行于城市中，因此車輛基地的選址相對(duì)緊張。采用傳統(tǒng)的單開道岔及交叉渡線，往往不能滿足用地或是系統(tǒng)規(guī)模的需求。梯形道岔的出現(xiàn)，解決了道岔之間需設(shè)插入軌的問題，其布置更為緊湊，線型也更為流暢，在節(jié)省咽喉區(qū)空間的同時(shí)增加了停車股道數(shù)，是車輛基地規(guī)模較小情況下的優(yōu)選（見圖3）。

道岔是有軌電車中一條線路既可以轉(zhuǎn)向另一條線路，亦可以與另一條線路平交的軌道連接設(shè)備。本文旨在介紹有軌電車系統(tǒng)中的常用道岔型號(hào)，并重點(diǎn)闡述軌道交通系統(tǒng)中有軌電車特有的新型道岔——交叉道岔與梯形道岔。

圖3 停車場(chǎng)采用常規(guī)道岔與梯形道岔的布置對(duì)比圖

1 有軌電車的道岔類型及號(hào)數(shù)

目前，我國(guó)有軌電車鋪設(shè)的道岔種類較多，主要為單開道岔、單渡線、交叉渡線、交叉（菱形交叉和直角交叉）道岔、三開道岔、對(duì)稱道岔、梯形道岔等。

正線道岔號(hào)數(shù)的選用主要由道岔的直、側(cè)向容許通過速度要求確定［1］。道岔直向通過速度一般根據(jù)道岔軌型、道岔結(jié)構(gòu)、道岔號(hào)數(shù)、道岔鎖閉的可靠性綜合分析確定。道岔的側(cè)向通過速度一般受道岔號(hào)數(shù)、導(dǎo)曲線半徑、尖軌沖擊角等條件控制。正線有軌電車最高通過速度一般≤70 km/h，國(guó)內(nèi)目前有軌電車正線普遍采用6號(hào)系列道岔，但越來(lái)越多的工程（如淮安、松江、臺(tái)州等）線路走行于老城區(qū)，其線型受到既有道路的較大限制，常規(guī)6號(hào)系列道岔布置困難。因此，根據(jù)線型定制的曲線型道岔被大量使用。

車輛段及停車場(chǎng)道岔主要根據(jù)場(chǎng)內(nèi)行車速度、用地條件、使用功能等條件綜合確定。有軌電車進(jìn)場(chǎng)速度一般≤15 km/h，從滿足場(chǎng)內(nèi)使用功能及節(jié)約用地的角度，國(guó)內(nèi)目前有軌電車場(chǎng)內(nèi)普遍采用3號(hào)系列道岔或梯形道岔。

2新型道岔——交叉道岔

交叉道岔是指兩線平交時(shí)的一種軌道連接設(shè)備型式，兩線間夾角≤90°，一般≥15°。交叉道岔在有軌電車中的應(yīng)用主要分兩種：一是交叉渡線中有一組菱形交叉；二是2條或2條以上不同線路的平面交叉，分為垂直交叉或菱形交叉（見圖4、圖5）。垂直交叉的線型對(duì)于車輛過軌時(shí)的平順性和安全性不利，因此，實(shí)際運(yùn)用中基本采用菱形交叉，有時(shí)也將菱形交叉簡(jiǎn)稱為交叉。交叉道岔的允許通過速度應(yīng)根據(jù)線型及制造工藝確定。

圖4 菱形交叉

圖5 垂直交叉

交叉道岔中的轍叉分為深槽設(shè)計(jì)和淺槽設(shè)計(jì)，轍叉深槽設(shè)計(jì)意味著車輪以其踏面接觸鋼軌軌頭面通過轍叉（見圖6），淺槽設(shè)計(jì)是車輪以其輪緣接觸鋼軌輪緣槽來(lái)通過轍叉（見圖7）。采用深槽還是淺槽，需要根據(jù)轍叉角度、輪緣槽寬和車輪踏面寬度對(duì)轍叉區(qū)車輪承載寬度進(jìn)行檢算，如果車輪承載寬度不足，就需要使用淺槽轍叉設(shè)計(jì)。

圖6 交叉道岔轍叉深槽設(shè)計(jì)示意圖

圖7 交叉道岔轍叉淺槽設(shè)計(jì)示意圖

通過理論仿真與工程運(yùn)用實(shí)踐總結(jié)，得出了幾種常見寬度的車輪在不同轍叉角度下的深淺槽設(shè)計(jì)方案，詳見表1。由表1可見，當(dāng)轍叉角越大時(shí)，相對(duì)于車輪背面的輪緣槽越寬，車輪踏面支撐寬度越窄，不利于車輪安全通過；具體安全分析應(yīng)依據(jù)輪對(duì)參數(shù)、轍叉角及轍叉尺寸等進(jìn)行淺槽設(shè)計(jì)。

表1 不同寬度車輪時(shí)菱形交叉的轍叉槽設(shè)計(jì)方案

對(duì)于轍叉淺槽設(shè)計(jì)，為保證車輪內(nèi)側(cè)踏面過渡到輪緣及由軌緣過渡到內(nèi)側(cè)踏面時(shí)的乘坐舒適性，過叉速度一般限制為15 km/h［2］。垂角交叉道岔中轍叉一般為淺槽設(shè)計(jì)（見圖8）。

圖8 垂直交叉道岔轍叉淺槽設(shè)計(jì)

3新型道岔——梯形道岔

梯形道岔是將一直股鋼軌和多個(gè)曲股鋼軌相結(jié)合的道岔，因其排列形狀類似于梯子或梳子，又稱為梳子形道岔（見圖9）。梯形道岔因其可以在短距離內(nèi)將車輛引導(dǎo)至各股道上，并且具有占地少等優(yōu)越性，因此在有軌電車車輛段內(nèi)廣為使用。

圖9 梯形道岔

在梯形道岔中，第一個(gè)轉(zhuǎn)轍器部分為正常設(shè)置2個(gè)尖軌，在其后的轉(zhuǎn)轍器中，只有外側(cè)尖軌保留，引導(dǎo)車輛轉(zhuǎn)彎，內(nèi)側(cè)尖軌與轍叉組成一個(gè)“三叉心”的轍叉（見圖 10、圖11）。

“三叉心”轍叉的深淺槽設(shè)計(jì)除與轍叉角度、輪緣槽寬和車輪踏面寬度有關(guān)外，還需考慮叉心間距的影響，因此，需進(jìn)行安全性專題檢算，才能確定設(shè)計(jì)方案。

梯形道岔的選型不同于單開道岔，其與站場(chǎng)線形相互制約，因此必須結(jié)合站場(chǎng)線形、建筑布局、車輛等因素綜合考慮，避免因線型的不協(xié)調(diào)導(dǎo)致梯形道岔設(shè)計(jì)難度和制造成本的增加，這樣才能充分發(fā)揮梯形道岔真正的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

圖10“三叉心”轍叉淺槽設(shè)計(jì)實(shí)例圖

圖11“三叉心”轍叉的深槽設(shè)計(jì)實(shí)例圖

4 結(jié)語(yǔ)

道岔作為軌道結(jié)構(gòu)的核心部件之一，在現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)中占據(jù)著頗為重要的地位。除傳統(tǒng)道岔型式外，正線受互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)的需要，必須采用交叉道岔來(lái)實(shí)現(xiàn)線路平交。有軌電車走行于城市中，車輛基地占地普遍較小，梯形道岔因其布置的緊湊性及整體性，可實(shí)現(xiàn)用地節(jié)約化、布局流暢化，并可適當(dāng)增加停車股道數(shù)，因此其經(jīng)濟(jì)效益明顯，目前已廣泛運(yùn)用于國(guó)內(nèi)外的有軌電車車輛段中。

在道岔具體設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)道岔的選型應(yīng)盡量選用小號(hào)道岔；交叉道岔的設(shè)計(jì)則應(yīng)注重深淺槽的設(shè)計(jì)，并盡量減少淺槽的采用，以增加車輛過軌的安全性。梯形道岔則應(yīng)注重“三叉心”的特殊轍叉安全性分析與檢算。

［1］ 王午生.鐵道線路工程［M］.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

［2］ BritishStandardsInstitution（BSI）.Railwayapplications—Tracktrack alignment design parameters—Track gauges 1 435 mm and wider：EN 13803—2017［S］.［S.l.］：BSI，2017.