李静波，赵陆青

LI Jing-bo, ZHAO Lu-qing

（铁道第三勘察设计院集团有限公司线路站场枢纽设计处，天津300142）

(Track， Station and Hub Design Department， The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation，Tianjin 300142， China)

安全线轨道类型及站线钢轨材质选择研究

李静波，赵陆青

LI Jing-bo, ZHAO Lu-qing

（铁道第三勘察设计院集团有限公司线路站场枢纽设计处，天津300142）

(Track， Station and Hub Design Department， The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation，Tianjin 300142， China)

针对衔接无砟轨道的安全线轨道类型的选择，分析设计中存在的差异及其原因，分别从钢轨类型的选择、道床类型的选择和安全线上护轮轨的设置等方面研究选择方案，并且分析无缝线路对安全线有效长度的影响。针对站线及道岔钢轨材质的选择，分析设计中存在的问题及其原因，根据常见钢轨材质，分别提出站线和道岔的钢轨材质选择方案。

铁路；安全线；轨道类型；钢轨材质；选择

车站安全线的轨道类型及站线、道岔钢轨材质的选择，设计时应依据《铁路轨道设计规范》《铁路车站及枢纽设计规范》《高速铁路设计规范》和《城际铁路设计规范》等[1-7]要求及规定执行，但在设计过程中发现依据缺乏。因此，针对衔接无砟轨道的安全线轨道类型选择和站线及道岔钢轨材质选择问题进行研究，为今后安全线轨道类型、站线及道岔钢轨材质的选择提供参考。

1 衔接无砟轨道的安全线轨道类型选择方案研究

1.1 设计中存在的差异及原因分析

一般安全线有效长不小于 50 m[8]。安全线属于次要站线轨道标准，对平顺性和舒适度要求较低。衔接无砟轨道的安全线轨道类型各设计单位、各条客运专线采用标准并不一致，如武广客运专线 (武汉—广州南) 安全线采用无砟轨道，哈大客运专线(哈尔滨—大连)、大西客运专线 (大同南—西安北)则采用有砟轨道。在设计中每条客运专线所采用的衔接无缝线路的安全线有效长度也不尽相同，如京沪高速铁路 (北京南—上海虹桥)、大西客运专线均按照有效长 50 m 设计，而哈大客运专线与无缝线路直股连通的安全线则是按照有效长 100 m 设计。产生上述差异的原因是对衔接无砟轨道的安全线轨道类型没有进行系统研究，对无缝道岔的设置要求了解不深。

为了解决上述差异，对衔接无砟轨道的安全线轨道类型选择，以及无缝线路对安全线有效长度的影响进行研究。

1.2 钢轨类型的选择

对于没有综合维修车间、综合维修作业点、大机停留线等的客运专线中间站，与安全线衔接线路为 60 kg/m 钢轨，如果安全线采用 50 kg/m 钢轨，则存在增加异形轨、车站钢轨类型和改变轨道结构高度等缺点，而实际费用相差并不明显 (以 70 m 安全线范围为例，50 kg/m 钢轨及扣件与 60 kg/m 钢轨及扣件的费用差约为 4 万元)，因而建议安全线的钢轨类型宜与所衔接线路的钢轨类型相同。

1.3 道床类型的选择

当安全线与有砟轨道连接时，相关规范要求采用有砟轨道。当安全线与无砟轨道连接时，相关规范并没有明确规定采用有砟轨道还是采用无砟轨道，其轨道型式应结合轨道结构和使用特点分析确定，可以从以下 3 种不同线下基础进行分析。

1.3.1 安全线在路基地段

（1）路基地段 CRTSⅠ型双块式无砟轨道由钢轨、弹性扣件、双块式轨枕、道床板、支承层等组成，工程费用约为 387 万元 /km。另外，线下地基处理费用约为 10.5 万元 /100 m2(以大西客运专线CFG 桩 (直径 0.5 m、桩长 25 m) 为例)。70 m 安全线范围的线上加地基处理费用约为 85.9 万元。

（2）安全线采用有砟轨道时，按照 60 kg/m 钢轨、Ⅲ型混凝土枕 (每公里铺设 1 440 根)、碎石道床厚 0.5 m (受路基横坡影响考虑安全线上道砟较厚)计算，工程费用约为 88 万元 /km。70 m 安全线范围有砟轨道线路费用约为 6.2 万元。

安全线在路基地段时不同轨道类型优缺点分析如表1 所示。

表1 安全线在路基地段时不同轨道类型优缺点分析

通过表1 分析可知，考虑安全线的使用特性和节省工程投资的需要，在设计中建议在路基地段与正线相邻的到发线上安全线宜采用有砟轨道。如果车站处于地质条件较好 (如岩石等) 的路基基础上，轨下基础接近桥梁和隧道，则采用无砟轨道时地基处理费用增幅不大，安全线的道床型式可以根据实际情况采用无砟轨道。

1.3.2 安全线在桥梁地段

（1）桥梁地段 CRTSⅠ型双块式无砟轨道由钢轨、弹性扣件、双块式轨枕、道床板、隔离层、底座及凹槽周围弹性垫层等组成，工程费用约为475 万元 /km。70 m 安全线范围的线上费用约为33.3 万元。

（2）安全线采用有砟轨道时，按照 60 kg/m 钢轨、Ⅲ型混凝土枕 (每公里铺设 1 440 根)、碎石道床厚 0.35 m 计算，工程费用约为 75.1 万元 /km。70 m 安全线范围的线上与增加的桥梁基础投资费用总计约为 5.3 万元。

安全线在桥梁地段时不同轨道类型优缺点分析如表2 所示。

表2 安全线在桥梁地段时不同轨道类型优缺点分析

由表2 可以看出，桥梁地段轨道线下基础相对比较均匀，铺设无砟轨道线下基础不会增加太多费用，而且无砟轨道二期恒载较小，能够减少部分桥梁基础投资。因此，建议在桥梁地段与正线相邻的到发线上安全线采用无砟轨道。

1.3.3 安全线在隧道内

隧道内基础比较稳定，设置安全线对于二期恒载要求较低。我国在隧道内设置车站并且设有安全线的实例不多，一般不需要养护维修，有砟和无砟轨道投资相差不大，采用无砟或有砟均可。为了方便养护维修和合理使用养护维修设备，遵照安全线与邻近线路的轨道形式统一的原则，当所衔接的线路采用无砟轨道时，安全线宜采用无砟轨道。具体设计时，可以根据安全线具体设置位置、施工便利情况等再确定。

1.4 安全线上护轮轨的设置

根据《铁路车站及枢纽设计规范》中 3.1.12 条规定，要求“临靠正线的安全线均应设置双侧护轮轨和止轮土基”。护轮轨的主要作用是一旦列车脱线，护轮轨与基本轨形成沟槽对一侧的车轮形成导向作用，限制车轮在沟槽内滚动，尽量保证车上人员的安全，同时使运营损失尽可能降低。护轮轨设置的一般原则按照《铁路轨道设计规范》中 13.0.3条规定执行。对于有砟轨道安全线，可以采用适宜的标准桥枕再配以相关护轮轨结构；对于无砟轨道安全线，为了设置护轮轨需要特殊设计无砟轨道结构，以满足设置护轮轨结构的要求。

1.5 无砟有砟过渡段设置分析

无砟有砟过渡段的作用是提高轨道的平顺性和旅客舒适度，考虑安全线只在有突发事故的非正常状态下才使用，因而在安全线上不需要设置无砟有砟过渡段。

教师主导式的意思是指教师策划与主导及引导学生每一步之学习，例如，教师讲解；准备一系列问题引导学生思考，学习不同种类的音乐；准备好实验程序，让学生跟着步骤进行实验。

1.6 无缝线路对安全线有效长度的影响

对于有缝道岔，所连接安全线采用有缝线路，其有效长度不受任何影响，可以按照 50 m 设计。对于无缝道岔，由于要求无缝道岔本身必须在固定区段，以保证无缝道岔稳定性，因而所连接安全线至少应有 1 个伸缩区长度。

按照要求，岔后伸缩区长度一般计算公式为

式中：L 为伸缩区长度，直股一般取100 m，侧股一般取 50 m；Pt为最大温度力；PH为钢轨接头阻力；r 为线路纵向阻力；l ′ 为安全线长度余量，有条件时可以根据实际要求选取 5～10 m。

如果安全线车挡是滑动式，线路属于敞开端，则接头阻力 PH为 0。安全线的长度至少为

困难条件下安全线不宜延长时，可以在安全线端部使用钢筋混凝土固结式车挡，该结构车挡可以提供足够的接头阻力，安全线有效长度仍然可以按照一般要求采用有效长度 50 m。

2 站线及道岔钢轨材质的选择方案研究

2.1 设计中存在的问题及原因分析

2.2 选择方案研究

2.2.1 常见钢轨材质

我国钢轨仍然是珠光体型，以铁素体片和渗碳体片交替构成组织。珠光体型钢轨中元素包含 3个部分：基本元素 (如碳、硅、锰等)，合金元素 (如钒、铬、镍等)，有害元素及残留元素 (如磷、硫、氧等)。根据各种元素对组织和性能的影响及作用，通常需要限制有害元素，适当加入基本元素与合金元素。几种常见钢轨化学成分及性能指标如表3 所示。

2.2.2 站线钢轨材质选择

2012年6月6日中国铁路总公司 (原铁道部) 运输局下发的“关于印发《钢轨使用指导意见》的通知(运工线路函 [2012] 264 号)”文件对我国高速铁路、重载铁路、普速及快速铁路、高原铁路正线及道岔的钢轨材质进行明确规定，但对站线的钢轨材质没有进行规定。

根据运工线路函 [2012] 264 号文件对正线及道岔钢轨材质的规定，当正线及站线为全无缝线路时，为了避免不同钢轨焊接问题和方便养护维修，站线钢轨可以与正线钢轨同轨型、同材质 (当正线采用 U71MnG 时，站线采用 U71Mn。U71MnG 与 U71Mn 为相同材质，不同工艺)。如果钢轨铺设在长大隧道 (隧道长度一般大于 1 000 m) 和沿海地区等特殊环境线路上，钢轨容易锈蚀，因而钢轨必须有耐腐蚀要求。在《铁路轨道设计规范》中第 5.0.4条要求“长度大于或等于 1 000 m 的隧道内，宜采用耐腐蚀钢轨。”耐腐蚀钢轨是指具有耐腐蚀性能的钢轨，规范并没有指定具体的钢轨牌号。对于长大隧道和沿海地区线路，到发线可以选用与正线相同类型的具有耐腐蚀性能的钢轨。

站线钢轨材质选择如表4 所示。站线钢轨材质可以根据设计速度、线路性质、轴重等因素，对照表4 进行选择。

2.2.3 道岔钢轨材质选择

表3 几种常见钢轨化学成分及性能指标

表4 站线钢轨材质选择

道岔是铁路上常用的结构设施，重要而特殊，它可以使列车从一条线路行驶到另一条线路上。道岔可以根据铁路等级、速度、轴重、运量和车站类型选取。位于正线上连接到发线的道岔应与正线的钢轨类型相同，并且不低于区间正线钢轨材质，辙叉区域材料应按照道岔要求确定。岔区扣件应按照道岔本身系统设计，如Ⅱ型、Ⅲ型弹条系统设计。高速铁路到发线上道岔应采用与到发线同轨型、同材质钢轨，扣件和辙叉按照道岔要求设计；其他站线道岔由于等级和速度相对较低，可以选择较正线低一级钢轨，所采用钢轨类型和材质与连接的主要线路应相同。

3 结论

（1）对于没有综合维修车间、综合维修作业点、大机停留线等的客运专线中间站，安全线的钢轨类型宜与所衔接线路的钢轨类型一致。

（2）正线和到发线为无砟轨道时，在路基地段与正线相邻到发线上安全线宜采用有砟轨道。如果车站处于地质条件很好 (如岩石等) 的路基基础上，轨下基础接近桥梁和隧道，采用无砟轨道时地基处理费用增幅不大，安全线的道床型式可以根据实际情况采用无砟轨道。在桥梁和隧道地段与正线相邻到发线上安全线宜采用无砟轨道。正线与到发线为有砟轨道时，安全线采用有砟轨道。

（3）安全线上不需要设置无砟有砟过渡段。

（4）对于无缝道岔，所连接安全线至少应有 1个伸缩区长度。困难条件下安全线不宜延长时，可以在安全线端部使用钢筋混凝土固结式车挡，安全线有效长度仍然可以按照一般要求确定。

（5）道岔的钢轨材质应与连接的主要线路相同。

（6）站线的钢轨材质应根据线路设计速度、线路性质、轴重等因素确定。

[1] 中华人民共和国铁道部. TB 10082—2005 铁路轨道设计规范[S]. 北京：中国铁道出版社，2005. The Ministry of Railways of the People’s Republic of China. TB 10082—2005 Code for Design of Railway Track[S]. Beijing：China Raiway Publishing House，2005.

[2] 中华人民共和国铁道部. GB 50091—2006 铁路车站及枢纽设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2006. The Ministry of Railways of the People’s Republic of China. GB 50091—2006 Code for Design of Railway Station and Terminal[S]. Beijing：China Planning Press，2006.

[3] 国家铁路局. TB 10621—2014 高速铁路设计规范[S]. 北京：中国铁道出版社，2014. National Railway Administration of the People’s Republic of China. TB 10621—2014 Code for Design of High Speed Railway[S]. Beijing：China Raiway Publishing House，2014.

[4] 国家铁路局. TB 10623—2014 城际铁路设计规范[S]. 北京：中国铁道出版社，2015. National Railway Administration of the People’s Republic of China. TB 10623—2014 Code for Design of Intercity Railway[S]. Beijing：China Raiway Publishing House，2014.

[5] 中华人民共和国铁道部. TB 10015—2012 铁路无缝线路设计规范[S]. 北京：中国铁道出版社，2013. The Ministry of Railways of the People’s Republic of China. TB 10015—2012 Code for Design of Railway Continuous Welded Rail[S]. Beijing：China Raiway Publishing House，2013.

[6] 中华人民共和国建设部. GB 50090—2006 铁路线路设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2006. Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China. GB 50090—2006 Code for Design of Railway Track[S]. Beijing：China Planning Press，2006.

[7] 中华人民共和国铁道部. 铁路主要技术政策[S]. 北京：中国铁道出版社，2013.

[8] 郑子涛. 高速铁路安全线及延续进路设置问题的探讨[J]. 铁道运输与经济，2014，36(1)：14-17. ZHENG Zi-tao. Discussion on Problems Existing in Setting up of Safety Siding and Successive Route of High-speed Railwaiys[J]. Railway Transport and Economy，2014，36(1)：14-17.

责任编辑：冯姗姗

Study on Track Type Selection of Safety Siding and Rail Material Selection of Side Track

Targeting with track type selection of the safety siding connected with ballastless track, this paper analyzes the difference existing in the design and its reasons, studies the selection programs from aspects of selection of rail type, selection of track bed and the setting of guard rail on safety siding respectively, and analyzes the influence of ballastless track on the effective length of safety siding. Targeting with the rail material selection of side track and turnout, the paper analyzes problems existing in the design and its reasons, and according to the material of common rail, puts forward the programs of rail material selection of side track and turnout respectively.

Railway; Safety Siding; Track Type; Rail Material; Selection

1003-1421(2015)09-0080-05

U291.1+3

B

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2015.09.17

2015-06-17

2015-08-10