胶轮导轨自动捷运系统轨道工程技术

胶轮导轨自动捷运系统轨道工程技术
以上海市轨道交通浦江线胶轮导轨自动捷运APM300 型系统轨道工程设计实践为背景，简要介绍APM 轨道工程技术特点，总结工程实践中出现的问题。

提出在设计中应综合轨道预留预埋与下部结构预制，合理选取轨道单元长度模数，做到预制结构设计标准化；道岔区预埋件设计具备容错度；优化导向轨截面及结构，提高稳定性；做好各专业轨旁接口协调，避免疏漏等设计优化措施。

标签：自动捷运系统；胶轮导轨；轨道技术
1 APM 轨道结构组成
上海市轨道交通浦江线采用胶轮导轨自动捷运APM 系统。

APM 轨道系统主要由走行面、导向轨及其支座、道岔，以及附属设备组成（图1）。

（1）走行面。

位于轨道结构两侧、车辆走行轮下方，承受列车竖向荷载，可采用钢筋混凝土或钢结构。

（2）导向轨及其支座。

导向轨位于轨道结构中间，起导向作用，車辆导向轮夹持在H 型钢导向轨的两端翼缘，导向轨腹板位于水平方向。

导向轨支座是支撑导向轨的主要结构，支座与导向轨腹板通过螺栓连接。

（3）道岔。

功能与常规铁路道岔相同，分为枢轴式道岔和转盘式道岔 2 种。

（4）附属设备。

主要包括车挡、线路、信号标志等。

2 主要技术标准
（1）最高运行速度80 km/h。

（2）轴重≤13.6 t。

（3）最小曲线半径。

正线一般值50 m，极限值40 m；辅助线/车场线一般值50 m，极限值22 m；车站一般值 1 000 m，极限值600 m。

（4）竖曲线半径。

区间竖曲线半径一般情况下为3 000 m，困难时为 2 000 m；车站端部竖曲线半径一般情况下为2 000 m，困难时为1 000 m；出入线竖曲线半径为1 000 m。

（5）最大纵坡10%。

（6）曲线超高。

APM 的超高设置采用类似公路标准里的百分比表示，圆曲线的最大超高值为6%，困难情况下为10%；最大允许欠超高为5%；曲线超
高宜按照外轨抬高超高值一半、内轨降低超高值一半的方法设置；曲线超高值在缓和曲线内递减，无缓和曲线时，在直线段完成递减，超高顺坡率不大于 4.2‰。

（7）轨道精度要求。

走行面表面高程误差±3 mm，走行面表面平整度要求（3 m 范围内）3 mm，左右走行面共面偏差 6 mm，伸缩缝处相邻走行面表面垂直高差1.5 mm，导向轨腹板中心线距走行面表面高度117 mm（±1.5 mm），导向轨腹板3 m 直尺范围内的平整度±3 mm，相邻导向轨腹板/翼缘平整度偏差1.5 mm。

（8）特殊接口。

主要为强电接口和弱电接口 2 类，强电接口为接触轨供电电缆接口，弱电接口主要为通信、信号设备电缆接口。

3 轨道技术特点
3.1 走行面
走行面为钢筋混凝土结构，采用C40 钢筋混凝土，走行面表面平整误差为±3 mm。

为增加摩擦力，在表面设置约1.5 mm的横向条纹扫帚面，使得干湿2 种情况下摩擦系数都可以达到不小于0.85。

走行面根据横断面形式可分为单基走行面（图2）和双基走行面（图3）：单基走行面为整体式钢筋混凝土结构，主要用于车辆段；双基走行面类似常规轨道交通的短枕式整体道床，用于正线桥梁地段，主要是考虑检修需要以及高架线降低恒载。

根据导向轮检修及车辆故障检修需要以及道岔结构安装需要，走行面高度设计为一般地段450 mm，单开道岔区305 mm，转盘式道岔区460 mm。

为减少下部结构变形对走行面的影响，走行面应设置伸缩缝。

走行面伸缩缝有2 种形式：①垂直伸缩缝，适用于缝宽不大于25 mm 时；②斜交伸缩缝，如图4 所示，适用于缝宽大于25 mm小于127 mm 时，这种形式的伸缩缝可以减少由于缝宽较大造成胶轮车辆运行时发生“跳车”现象，从而影响舒适度。

对于高架线，为使走行面与梁变形协调，设计采用与下部结构一致的设缝原则，在跨度超过40 m 的连续梁上，在桥梁中部每隔30 m设置 1 道垂直伸缩缝。

考虑桥上双基走行面排水要求，每隔 3 m 左右设置1 个排水孔，排水孔要与导向轨基座错开。

根据供电、信号、通信专业要求，需在走行面预埋过轨管线。

过轨管线采用去磁镀锌钢管，位置根据相关专业要求，结合轨旁设备布设。

排水孔与过轨管线如图 5 所示。

3.2 导向轨
导向轨横截面为H 型钢，采用Q345C 材质。

导向轨上部安装有供电接触轨，如图6 所示，腹板上根据供电专业要求预留螺栓孔及电缆过轨孔。

正线导向轨标准单元长9.5 m，局部地段根据梁长调整。

单元长度模数的选取主要是考虑到本项目正线采用大规模预制U 梁，轨缝与梁缝需匹配，因此导
向轨模数与U 梁长度模数也应匹配，从而提高设计标准化程度，且能够最大程度利用导向轨材料。

车辆段不存在下部结构模数，因此导向轨标准单元长度参照一般轨道结构钢轨模数，选取12.5 m，局部地段根据道岔结构缝的设置调整。

2 根导向轨单元之间设置轨缝，标准轨缝10 mm。

对于其他应用于地下线的项目，由于隧道变形缝间距通常较大，因此导向轨模数多采用12.5 m，以符合传统轨道专业的设计习惯，便于导向轨排布。

导向轨伸缩缝应与走行面伸缩缝设置一致，避免出现导梁跨缝的情况。

导向轨伸缩缝的设计特点与走行面伸缩缝类似，缝宽小于等于25 mm 时采用垂直缝，缝宽大于25 mm 时采用45°斜交缝，如图7 所示。

3.3 导向轨支座
导向轨支座包含钢筋混凝土基座、钢结构支座 2
部分。

3.3.1 钢筋混凝土基座钢筋混凝土基座为间隔布置，以減少桥上恒载。

根据导向轨受力计算，导向轨支座间距采用正线直线段3 m、曲线段 2 m，车辆段直线段4 m、曲线段 2 m。

正线上的钢筋混凝土基座形式根据在梁上的不同位置设计了A、B、C 3 种，一般地段设置 A 型基座，U 梁端部泄水孔附近设置 B 型基座，导向轨轨缝处设置 C 型基座。

基座采用C40 混凝土、HRB400 级钢筋。

3.3.2 钢结构支座
（1）S1 型。

用于正线，由 2 块T 型钢板通过M24高强螺栓连接。

现场安装时，先将导向轨采用“架轨法”固定在走行面上，再浇筑导向轨支座混凝土基础。

基础混凝土养护期结束后拆除工装和模板，进行线型复核，根据测量情况可利用螺栓做水平和高度调节。

再次校核无误后，高强螺栓拧紧至设计扭矩，2 块T 型板搭接部位的2 条竖缝采用角焊缝固定。

S1 型支座如图8所示。

（2）S2 型。

用于车辆段内，由 1 块T 型钢板通过M20 高强螺栓与导向轨连接，底部焊接在预埋于车辆段轨道内的钢板上，如图9 所示。

3.4 道岔
APM 道岔功能与常规轨道交通类似，主要用于引导车辆至相邻轨道，应用于单渡线、交叉渡线及车辆段咽喉区。

根据功能，可分为枢轴式道岔和转盘式道岔2种。

其中枢轴式道岔相当于钢轨单开道岔，道岔角为22.944°，导曲线半径为22 m，如图10 所示。

转盘式道岔用于交叉渡线，相当于钢轨交叉渡线中的菱形交叉，转角为76°和60°，如图11 所示。

APM 道岔在单渡线及交叉渡线中的平面布置如图12 所示。

道岔的安装根据下部结构采用了预埋螺栓和后锚固螺栓钻孔安装 2 种工
法。

由于安装深度受限，直接安装在桥梁上的道岔采用在桥面预埋钢板、后期焊接螺栓的工法，从而避免后锚固钻孔带来的与桥梁钢筋冲突问题，同时可保障安装精度。

在安装深度充足的交叉渡线区，由轨道专业在结构上部浇筑200 mm 厚的混凝土垫层，道岔施工时现场利用后锚固螺栓钻孔安装，以确保道岔安装精度。

3.5 可动式导向轨
可动式导向轨主要用于车辆段的重修区，如图13所示。

导轨具备可拆卸功能，因而要求具有轻质高强、便于拆卸的特点。

导向轨设计采用铝合金材料，单元长度6 m，具有自重轻、便于人工操作的特点。

导轨支撑采用圆柱形插销，使用时插入地面预留的圆柱形插槽固定。

铝合金可动式导向轨上不安装供电轨，仅起导向作用。

在该型导向轨设置区段，车辆无动力，采用推行方式运行，速度较低，因此采用两点式圆柱形插槽支撑可以满足导向轨横向受力及稳定要求。

3.6 车挡
APM 线车挡主要采用3 种型式。

（1）滑移式车挡。

与常规轨道交通车挡类似，如图14 所示，用于正线及车辆段试车线，最大撞击速度25 km/h，撞击中心距轨面高度803 mm。

设计时车挡钢轨需避开走行面，因此采用 1 050 mm 轨距。

（2）固定式液压缓冲车挡。

与常规轨道交通固定式车挡类似，如图15 所示，用于车辆段停车列检线与轻修线，最大撞击速度8 km/h。

（3）混凝土止轮挡。

为APM 特有的车挡形式，为钢筋混凝土结构，分别设置于走行面顶部，高度25 cm，通过钢筋锚固在地面上，如图16 所示。

可挡住车辆轮胎，功能类似于汽车停车位挡车器，适用于速度较低的情况，用于车辆段重修线。

4 结束语
APM 系统在国内应用较少，其轨道结构特殊，施工与安装有别于常规轨道结构，具有走行面与导向轨的平顺性要求高、对施工质量及精度要求高的特点。

结合APM 系统轨道技术特点和设计要求，在轨道设计中应处理好如下问题。

（1）处理好轨道施工精度要求与预留预埋要求的关系，对预制结构做到轨道预留预埋设计标准化。

（2）道岔区预埋件设计应具备一定容错度，在设计中合理选择预留预埋与后钻孔锚固工法。

（3）合理设计导向轨及其支座，提高制造和安装精度以及结构可调性。

导向轨应尽可能选用标准热轧型钢，导向轨支座应尽可能采用热轧标准型钢构件切
割成型，提高构件力学性能。

（4）重视轨旁相关专业接口协调，做到细致谨慎、合理优化，提高导向轨等构件的设计标准化程度。

参考文献
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Abstract：Based on the track engineering design practice of APM300 in automatic rapid transit system of rubber guide rail in Shanghai urban rail transit Pujiang Line，this paper briefly introduces the technical characteristics of APM track engineering project and summarizes the problems in engineering practice. It is pointed out that in the design of prefabricated track and prefabricated substructure，the length modulus of track element should be reasonably selected to standardize the design of prefabricated structure，the design of embedded components in turnout area should be fault-tolerant，the section and structure of guide rail should be optimized to improve stability，and to take measures for the coordination and optimization of the design of track-side interface of different system and to avoid negligence etc.
Keywords：automatic rapid transit system，rubber guide rail，track technology。