不同形式道岔選用對有軌電車車輛基地影響研究

梁鑫

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

以鋼軌和道岔作為車輛走行約束與導(dǎo)向的鋼輪鋼軌制式有軌電車線路，目前在中國的19 個(gè)城市投入運(yùn)營，總里程457.95km；同時(shí)，湖北省黃石市、四川省都江堰市等地的有軌電車項(xiàng)目正在有序建設(shè)；此外，還有多地有軌電車項(xiàng)目處于前期研究規(guī)劃階段。在有軌電車項(xiàng)目的建設(shè)及運(yùn)營周期中，車輛基地作為運(yùn)用管理、整備保養(yǎng)、檢查工作和承擔(dān)定修或架修車輛檢修任務(wù)的基本生產(chǎn)單位，是有軌電車工程的重要組成部分。不同于正線行駛中更側(cè)重于對乘員舒適度的需求，在滿足車輛檢修、運(yùn)用作業(yè)要求的前提下，車輛基地設(shè)計(jì)更多偏向于最大效率合理利用建設(shè)用地，本文將結(jié)合以往有軌電車車輛基地設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)對常規(guī)3 號道岔及梯形道岔對車輛基地設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響進(jìn)行研究論述。

1 有軌電車車輛基地常用道岔種類及號數(shù)

1.1 50kg/m 鋼軌3 號單開道岔

典型3 號道岔平面主要參數(shù)如下：全長9.86m，前長5.025m，后長4.835m，開角22°19′16″，導(dǎo)曲線半徑為25m，道岔設(shè)一個(gè)牽引點(diǎn)；主要結(jié)構(gòu)如下：采用50AT 曲線型尖軌，尖軌跟端采用間隔鐵活接頭結(jié)構(gòu)，采用高錳鋼整鑄轍叉。該類型道岔在蘇州1 號線、南京、淮安、武漢東湖、武漢漢陽等地有軌電車應(yīng)用。

1.2 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,因形狀類似梯子或者梳子而得名，又稱為梳子型道岔。在梯形道岔中，第一個(gè)轉(zhuǎn)轍器部分為正常設(shè)置兩個(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)尖軌與轍叉組成了一個(gè)有三個(gè)叉心的“轍叉”。梯形道岔導(dǎo)曲線半徑一般為25m，直向允許通過速度為25km/h，側(cè)向允許通過速度為10km/h，相鄰道岔導(dǎo)曲線切點(diǎn)的間距一般為5.5m,開角26°10′9″。該類道岔始于歐洲有軌電車車輛基地建設(shè),近年來在我國青島城陽、成都榮2 號線、蘇州2 號線等地有軌電車中應(yīng)用。

1.3 60kg/m 鋼軌6 號單開道岔

一般6 號單開道岔平面主要采用曲線尖軌、直線轍叉的布置形式；典型6 號單開道岔平面主要參數(shù)如下：道岔全長15.25m，前長4.8m，后長10.45m，開角9°27′44″,導(dǎo)曲線半徑50m，道岔直向最大通過速度為70km/h,側(cè)向允許通過速度20km/h，道岔尖軌設(shè)一個(gè)牽引點(diǎn)。

此外, 有軌電車還使用對稱道岔、曲線道岔、三開道岔等一些特殊的道岔類型: 對稱道岔是由單開道岔變化而來的一種型式，道岔的兩個(gè)開向?qū)ΨQ于主線的中線或轍叉角的中分線，無直向及側(cè)向之分;曲線道岔也是單開道岔衍生而來，道岔的側(cè)向沒有明顯的直股，改為根據(jù)線路曲線線形設(shè)計(jì)為曲股;三開道岔在正向股道的同一岔心位置向左右兩個(gè)方向各伸出一根側(cè)向股道;以上幾類道岔在車輛基地平面設(shè)計(jì)中鮮有使用,因此在本文中不作一一列舉。

目前我國在有軌電車設(shè)計(jì)領(lǐng)域尚未發(fā)布全國性統(tǒng)一規(guī)范，常用的指導(dǎo)性規(guī)范為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ/T 295-2019《城市有軌電車工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，同時(shí)參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如上海市地標(biāo)DG/TJ 08-2213-2016《有軌電車工程設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》等。

針對道岔型號的選用，各標(biāo)準(zhǔn)中并無具體的限制性要求，多為指導(dǎo)性建議，如行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中在軌道篇章提及：9.0.11 正線、配線和試車線宜采用6 號道岔，車場線宜采用3 號道岔或梳子型道岔，可根據(jù)車輛通過性及通過速度要求確定道岔型號及其導(dǎo)曲線半徑[2]。上海市地標(biāo)中規(guī)定：10.3.3 道岔結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下列規(guī)定：5 正線和配線道岔宜采用6 號道岔，車場線咽喉區(qū)宜采用3 號道岔或梯形組合道岔[3]。

車輛基地內(nèi)道岔主要根據(jù)場內(nèi)行車速度、線路條件、用地條件、使用功能等條件綜合確定。其中,6 號單開道岔一般作為出入線與正線接軌道及試車線道岔使用;此外,為提高車輛在兩條平行車場線之間線路轉(zhuǎn)換時(shí)的通過能力,6 號單渡線和6 號交叉渡線在設(shè)計(jì)中也常用使用。考慮到6 號道岔在各車輛基地平面設(shè)計(jì)中使用情況相對一致，本文中以下分析中不作著重討論。

2 對車輛基地平面布局影響對比

2.1 采用3 號道岔布置咽喉區(qū)的有軌電車車輛基地平面布局

武漢東湖有軌電車流放車輛基地一期實(shí)施范圍占地11.3 公頃，功能定位為定修基地，停車規(guī)模60 輛，同時(shí)預(yù)留大架修檢修庫作為二期實(shí)施范圍。基地用地呈長方型，長寬比約5：1，平面布局以停車庫為主體，采用3 號道岔，貫通式布置。基地上方預(yù)留全蓋板式上蓋開發(fā)條件，為降低上蓋成本，停車庫采用間距較小的雙線跨布局，每跨跨距12 米。

圖1 采用3 號道岔車輛基地平面圖（流芳車輛基地）

武漢漢陽有軌電車官蓮湖車輛基地占地面積12.7 公頃，功能定位為大架修基地，停車規(guī)模56 輛。基地用地呈長方形，長寬比約5：1，平面布局以運(yùn)用庫和聯(lián)合檢修庫為主體，采用3 號道岔，貫通式布置。兩大庫上方預(yù)留上蓋開發(fā)條件，采用間距較小的雙線跨布局，運(yùn)用庫每跨跨距12 米，聯(lián)合檢修庫跨距控制在18 米以下。

圖2 采用3 號道岔車輛基地平面圖（官蓮湖車輛基地）

2.2 采用梯形道岔布置咽喉區(qū)的有軌電車車輛基地平面布局

成都有軌電車蓉2 號線郫溫車輛段占地面積8.7 公頃，功能定位為定修基地，停車規(guī)模50 輛。基地用地呈長方形，長寬比約3：1，平面布局以停車列檢庫為主體，采用梯形道岔，貫通式布置。基地上方預(yù)留全蓋板式上蓋開發(fā)條件，為降低上蓋成本，停車庫采用間距較小的三線跨布局。

圖3 采用梯形道岔車輛基地平面圖（郫溫車輛段）

黃石有軌電車百花車輛基地占地面積13.5 公頃，功能定位為大架修基地，停車規(guī)模80 輛。基地用地呈方形，長寬比約1：1，平面布局以運(yùn)用庫和聯(lián)合檢修庫為主體，采用梯形道岔，其中運(yùn)用庫貫通式布置，聯(lián)合檢修庫盡端式布置。

圖4 采用梯形道岔車輛基地平面圖（百花車輛基地）

以上實(shí)例中采用的有軌電車車輛均為標(biāo)準(zhǔn)4 模塊或5 模塊車輛，車長30-38 米，對車輛基地平面布局影響較小。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，在使用3 號道岔布置咽喉區(qū)時(shí)，往往需要較大的用地進(jìn)行樹狀展線，在庫房采用貫通式布置時(shí)更會(huì)將此不利情況放大一倍，因此在單純考查車均占地指標(biāo)的情況下，采用梯形道岔為主的方案相比采用3 號道岔的方案更有優(yōu)勢。

梯形道岔從同一直股線路上連續(xù)側(cè)向出岔的特點(diǎn)，使得庫前的咽喉區(qū)可與大庫垂直布置，因此在長寬比較小的地塊上適用性更好，除文中示例外，臺(tái)州有軌電車應(yīng)家山車輛基地、成都蓉2 號線紅光停車場等基地也較好的體現(xiàn)了這一特點(diǎn)；通過一些特殊的道岔設(shè)計(jì)，梯形道岔也可適用于相對狹長的地塊，如采用了雙Y 形曲線道岔連接檢修庫的郫溫車輛段；而隨著長寬比進(jìn)一步加大，3號道岔即體現(xiàn)出了良好的適用性，通過停車庫與檢修庫串聯(lián)布置最大化利用地塊。

3 車輛通行能力分析

警沖標(biāo)是用來指示軌道上行駛的車輛停車時(shí)，不準(zhǔn)向道岔方向或線路交叉點(diǎn)方向越過，以防止停留在該線與鄰線上的機(jī)車車輛發(fā)生側(cè)面沖突的標(biāo)志。3 號道岔因?yàn)槊拷M道岔相互獨(dú)立，道岔間設(shè)置夾直線，直股與側(cè)股間空間較大，警沖標(biāo)可直接設(shè)置在道岔后方直股側(cè)股角平分線10.332 米處；而梯形道岔相鄰出岔距離為定值5.5 米，開角26°10′9″，經(jīng)過計(jì)算可得出相鄰側(cè)向平行線路間距為5.5×sin26°10′9″=2.426 米，不滿足同時(shí)行駛兩輛車輛的限界要求，在一整組梯形道岔上的警沖標(biāo)需設(shè)置在每根側(cè)股后方的第一個(gè)平曲線后，在咽喉區(qū)使用梯形道岔的情景下，警沖標(biāo)即設(shè)置在進(jìn)入庫前平交道之后的庫內(nèi)直線段端部，集中發(fā)車時(shí)，司機(jī)無法在庫外一度停車并進(jìn)行瞭望，發(fā)車完全依靠信號燈指示，該不利因素可通過編制精細(xì)化運(yùn)營調(diào)度表，安排相鄰?fù)＼嚬傻篱g隔發(fā)車來解決。

圖5 3 號道岔與梯形道岔警沖標(biāo)位置示意

4 運(yùn)營維保影響分析

在庫外線路采用有砟軌道道床的車輛基地，一般的道岔病害整治可以通過現(xiàn)場打磨、調(diào)整扣件、道砟搗固等措施進(jìn)行處理。在遇到較大病害需要更換道岔時(shí)，3 號道岔因相對獨(dú)立的單元，更換操作更加方便，而在全場地采用整體道床的車輛基地內(nèi)，更換道岔需要局部鑿除包裹軌道的混凝土結(jié)構(gòu)，重新填筑養(yǎng)護(hù)，使3 號道岔的這一優(yōu)勢不甚明顯。同樣，梯形道岔的轍叉棄用了常規(guī)的高錳鋼材質(zhì)，改用強(qiáng)度更高的合金鋼整塊銑削而成，在成本上有所增加，有效降低了因道岔自身結(jié)構(gòu)損壞而需要更換的情況發(fā)生。

5 結(jié)論

通過上述內(nèi)容對比分析可以看出，3 號道岔與梯形道岔在車輛基地設(shè)計(jì)中的差異多為結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生，合理利用兩種道岔的特點(diǎn)，對基地本身的功能影響差別不大。在一些具體的條件下，一種道岔會(huì)顯現(xiàn)出更為明顯的優(yōu)勢，但并非高下立判的問題。

3 號道岔有著更長的使用時(shí)間和相對成熟的技術(shù)，且具有成熟的市場競爭而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)性。梯形道岔在技術(shù)上的突破使車輛基地布置有了更多可能性，相比3 號道岔成本上的增加對車輛基地建設(shè)總投資的影響也無足輕重。在進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場具體情況，從多方面比較，選擇更適合現(xiàn)狀條件與發(fā)展前景的形式。