城市地铁车辆段轨道设计研究

城市地铁车辆段轨道设计研究

李照超

中铁第四勘察设计研究院集团有限公司 湖北省武汉市 430063

摘要：随着城市化进程的加速，地铁作为城市公共交通的重要组成部分，其设计与建设质量对城市的交通状况和市民的出行体验产生深远影响。其中，地铁车辆段的轨道设计是整个地铁系统设计的关键环节之一，它不仅关系到地铁车辆的安全运行，还影响着整个地铁网络的运营效率。因此，在设计中应根据不同的轨道结构形式进行设计。

关键词：地铁车辆段；轨道设计；原则；方案

引言：

城市地铁车辆段的轨道设计是确保列车安全、高效运行的关键因素，通过遵循设计原则及技术标准，针对钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔等精心选择材料、合理规划结构和考虑各种环境因素，制定出合理的设计方案，从而为地铁列车提供了一个稳定、安全的运行环境。本文将探讨城市地铁车辆段的轨道设计。

1设计原则及技术标准

首先，轨道设计应以安全为核心原则。确保车辆在段内的行驶安全是设计的首要任务，包括防止车辆出轨、保证道岔转动的灵活性以及确保信号系统的准确无误。地铁车辆段的轨道设计还应追求高效，这包括提高车辆的进出效率、减少段内调车时间、优化段内布局以方便作业等，从而提升整个车辆段的作业效率。随着城市的发展，地铁线路可能会进行扩容或改造。因此，轨道设计应具备足够的兼容性，以满足未来可能的线路调整或扩展需求。在轨道设计中，也要注重环保，减少噪音、振动对周边环境的影响，合理利用土地资源，保持与周边环境的和谐共存。城市地铁车辆段轨道设计技术标准包括：根据地铁车辆的载重和速度需求，选择合适的轨道材料。通常采用重型钢轨，以保证轨道的稳定性、承受力和耐久性；根据车辆的行驶速度和安全性要求，确定合适的轨道曲线半径，一般情况下，曲线半径应满足车辆在最高速度下的安全稳定行驶；道岔是轨道的关键部分，其设计应满足列车的高速通过需求，同时保证操作的简便性和安全性，道岔的设计应充分考虑列车的通过速度、道岔类型以及转辙机的性能等因素；信号系统是保证列车安全运行的关键，其设计应符合国际通用的列车控制系统标准，包括列车自动控制系统（ATC）、列车自动防护系统（ATP）等，以确保列车的安全运行和高效的调度指挥；在轨道设计中，应充分考虑排水问题，特别是在雨季或地下水位较高的地区，应设置完善的排水系统，防止轨道积水影响列车运行安全；在轨道设计中，应采取措施控制噪声和振动对周边环境的影响，这包括选择合适的轨道结构、优化道床设计、采取声屏障措施等；轨道设计应考虑到日后的维护与检修需求，合理设置检修通道、预留足够的检修空间，以便于日后对轨道、道岔等设备的维护和检修。城市地铁车辆段轨道设计是一项综合性、专业性强的工程，需要全面考虑各种因素，严格遵循设计原则和技术标准，确保地铁车辆的安全、高效运行，为城市的公共交通发展做出积极贡献。

2设计方案

2.1钢轨

在城市地铁车辆段的轨道设计中，选择合适的材料和技术是至关重要的，这不仅关乎到轨道的耐用性和稳定性，还直接影响到地铁列车的运行安全。60kg/m钢轨的应用：这种钢轨主要应用于试车线，试车线是用于测试新列车性能的关键区域，因此需要具备高强度和稳定性。在这里，除岔道及缓冲轨与两端钢轨采用接头夹板连接外，其余部分均采用焊接方式连接。这样可以确保试车线的整体性和稳定性，进而保证测试的安全性和准确性。50kg/m钢轨的应用：这种钢轨主要应用于库外线和库内线，标准轨长为25m，材质为U71Mn。这种材质的钢轨具有较好的强度和耐久性，能够满足库内外线的使用需求。此外，半径不大于200m的曲线段采用错接方式，错接距离不小于3m。这种错接方式有助于减少轨道的磨损和提高列车的运行稳定性。此外，轨道设计中还涉及到了异型轨的应用，异型轨两端有孔，材质为U75V。这种材质的钢轨具有更高的强度和耐久性，能够满足特殊轨道设计的需要。技术要求应符合TB/T3066-2022《异型钢轨技术条件》规定，以确保异型轨的质量和安全性。接头夹板也是轨道设计中不可或缺的一部分，所有接头夹板的技术标准需按TB/T2345-1993《43-75kg/m钢轨用接头夹板供货技术要求》执行，这为确保接头夹板的规范性和统一性提供了明确的指导，从而提高了轨道连接的稳定性和安全性。最后，根据供电及信号专业的要求，每条电化尽头线车挡前需设置绝缘节。绝缘节的设置能够确保轨道电路的正常运行，避免电流的干扰和误操作，从而提高信号系统的稳定性和可靠性。城市地铁车辆段轨道设计中的材料和技术要求十分严格和细致，从钢轨的选择、焊接与错接到异型轨的应用，再到接头夹板的规范和绝缘节的设置，每一个环节都关乎到列车的运行安全和乘客的舒适度。因此，在实际的轨道设计中，应充分考虑各种因素，严格遵守相关技术标准，以确保轨道系统的安全、稳定和高效运行。

1.2轨枕、扣件及道床

库外线和试车线的碎石道床设计是至关重要的环节，它们各自具有独特的设计标准和要求，以确保地铁列车的安全、高效运行。库外线碎石道床是地铁列车日常运行的主要区域，其设计需满足高强度、高稳定性的要求。在碎石道床的铺设上，选用50kg/m的钢轨，与之配套的是弹条I型扣件。这种扣件具有良好的弹性，能有效地吸收轨道的振动，提高列车的舒适性。预应力混凝土枕则提供了坚实的支撑，保证了轨道的稳定性。钢轨中心线处的最小轨道结构高度设定为625mm，确保了列车运行的平稳。碴肩宽度为200mm，这一宽度有助于保持道床的稳定性，防止道砟的溜坍。在半径小于300m的曲线段，外侧碴肩宽度增至300mm，以应对曲线轨道所受的离心力，防止轨道变形。道床边坡为1:1.5，这样的设计既可以防止雨水冲刷，也方便了道砟的维护和补充。一级道碴被用作基础材料，铺设单层道砟，其最小厚度为250mm，确保了列车运行的平稳和安全。每公里铺设1440根轨枕，提供了稳定的轨道基础。试车线的设计标准相对更高，因为这里需要承受更高速度和更大载荷的列车。60kg/m的钢轨与弹条I型扣件的组合提供了强大的承载能力，同时保证了列车的安全运行。II型预应力混凝土枕的使用进一步增强了轨道的稳定性。钢轨中心线下的最小轨道结构高度设定为840mm，这一高度能够更好地承受高速列车的载荷。碴肩宽度为400mm，堆高150mm，这样的设计既满足了列车运行的需求，也保持了道床的稳定性。道床边坡为1:1.75，比库外线的边坡更陡峭，这增强了道床的抗雨水冲刷能力。一级道碴被用作基础材料，并设双层道碴。这样的设计能更好地分散列车的载荷，减少对道床的冲击。钢轨中心线处和底部的最小道砟厚度分别为250mm和200mm，这样的厚度设计确保了道砟对列车的缓冲作用。

1.3道岔

在城市地铁的车辆段轨道设计中，道岔作为重要的组成部分，其设计需考虑多方面的因素。9号道岔全长28.3m，其中道岔前长12.57m，道岔后长15.730m，这样的设计确保了直向容许速度达到120km/h，而在侧向则能容许30km/h的速度。尖轨部分采用了60AT直线尖轨，跟端为活接头，这意味着其具有较强的灵活性和适应性。这种设计在保证列车安全通过的同时，也提高了轨道的使用寿命。7号道岔全长23.627m，其中道岔前长11.194m，道岔后长12.433m。与9号道岔相似，7号道岔的直向容许速度也达到了80km/h，而侧向容许速度为25km/h。但其独特之处在于采用了AT尖轨、高锰钢辙叉以及可调式护轨。这些设计不仅提高了列车的通过速度，而且增加了轨道的稳定性和安全性。特别是在高锰钢辙叉的运用上，它大大提高了辙叉的耐用性，减少了维修成本。对比两者，可以看到9号和7号道岔在设计上都有其独特之处。9号道岔在长度和直向、侧向容许速度上均超过了7号道岔，这使其在高速通过和侧向转弯方面具有更大的优势。而7号道岔则以其AT尖轨、高锰钢辙叉和可调式护轨的特点，为轨道提供了更高的稳定性和安全性。

总结：

综上所述，随着城市交通需求的日益增长，城市地铁车辆段轨道设计将发挥着越来越重要的作用。为保证列车安全、高效运行，需要遵循安全性、兼容性等原则合理设计方案，针对钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔等部分采用适合的材料，设计符合轨道结构的形式，更好地发挥轨道作用。

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