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