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不同形式道岔选用对有轨电车车辆基地影响研究

2021-04-24梁鑫

科学技术创新 2021年9期
关键词:道岔梯形平面

梁鑫

(上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司,上海200125)

以钢轨和道岔作为车辆走行约束与导向的钢轮钢轨制式有轨电车线路,目前在中国的19 个城市投入运营,总里程457.95km;同时,湖北省黄石市、四川省都江堰市等地的有轨电车项目正在有序建设;此外,还有多地有轨电车项目处于前期研究规划阶段。在有轨电车项目的建设及运营周期中,车辆基地作为运用管理、整备保养、检查工作和承担定修或架修车辆检修任务的基本生产单位,是有轨电车工程的重要组成部分。不同于正线行驶中更侧重于对乘员舒适度的需求,在满足车辆检修、运用作业要求的前提下,车辆基地设计更多偏向于最大效率合理利用建设用地,本文将结合以往有轨电车车辆基地设计经验,重点对常规3 号道岔及梯形道岔对车辆基地设计产生的影响进行研究论述。

1 有轨电车车辆基地常用道岔种类及号数

1.1 50kg/m 钢轨3 号单开道岔

典型3 号道岔平面主要参数如下:全长9.86m,前长5.025m,后长4.835m,开角22°19′16″,导曲线半径为25m,道岔设一个牵引点;主要结构如下:采用50AT 曲线型尖轨,尖轨跟端采用间隔铁活接头结构,采用高锰钢整铸辙叉。该类型道岔在苏州1 号线、南京、淮安、武汉东湖、武汉汉阳等地有轨电车应用。

1.2 梯形道岔

梯形道岔是将一直股钢轨和多个曲股钢轨相结合的道岔,因形状类似梯子或者梳子而得名,又称为梳子型道岔。在梯形道岔中,第一个转辙器部分为正常设置两个尖轨,在其后的转辙器中,只有外侧尖轨保留,引导车辆转弯,内侧尖轨与辙叉组成了一个有三个叉心的“辙叉”。梯形道岔导曲线半径一般为25m,直向允许通过速度为25km/h,侧向允许通过速度为10km/h,相邻道岔导曲线切点的间距一般为5.5m,开角26°10′9″。该类道岔始于欧洲有轨电车车辆基地建设,近年来在我国青岛城阳、成都荣2 号线、苏州2 号线等地有轨电车中应用。

1.3 60kg/m 钢轨6 号单开道岔

一般6 号单开道岔平面主要采用曲线尖轨、直线辙叉的布置形式;典型6 号单开道岔平面主要参数如下:道岔全长15.25m,前长4.8m,后长10.45m,开角9°27′44″,导曲线半径50m,道岔直向最大通过速度为70km/h,侧向允许通过速度20km/h,道岔尖轨设一个牵引点。

此外, 有轨电车还使用对称道岔、曲线道岔、三开道岔等一些特殊的道岔类型: 对称道岔是由单开道岔变化而来的一种型式,道岔的两个开向对称于主线的中线或辙叉角的中分线,无直向及侧向之分;曲线道岔也是单开道岔衍生而来,道岔的侧向没有明显的直股,改为根据线路曲线线形设计为曲股;三开道岔在正向股道的同一岔心位置向左右两个方向各伸出一根侧向股道;以上几类道岔在车辆基地平面设计中鲜有使用,因此在本文中不作一一列举。

目前我国在有轨电车设计领域尚未发布全国性统一规范,常用的指导性规范为行业标准CJJ/T 295-2019《城市有轨电车工程设计标准》,同时参考相关标准,如上海市地标DG/TJ 08-2213-2016《有轨电车工程设计规范》、GB50157-2013《地铁设计规范》等。

针对道岔型号的选用,各标准中并无具体的限制性要求,多为指导性建议,如行业标准中在轨道篇章提及:9.0.11 正线、配线和试车线宜采用6 号道岔,车场线宜采用3 号道岔或梳子型道岔,可根据车辆通过性及通过速度要求确定道岔型号及其导曲线半径[2]。上海市地标中规定:10.3.3 道岔结构应符合下列规定:5 正线和配线道岔宜采用6 号道岔,车场线咽喉区宜采用3 号道岔或梯形组合道岔[3]。

车辆基地内道岔主要根据场内行车速度、线路条件、用地条件、使用功能等条件综合确定。其中,6 号单开道岔一般作为出入线与正线接轨道及试车线道岔使用;此外,为提高车辆在两条平行车场线之间线路转换时的通过能力,6 号单渡线和6 号交叉渡线在设计中也常用使用。考虑到6 号道岔在各车辆基地平面设计中使用情况相对一致,本文中以下分析中不作着重讨论。

2 对车辆基地平面布局影响对比

2.1 采用3 号道岔布置咽喉区的有轨电车车辆基地平面布局

武汉东湖有轨电车流放车辆基地一期实施范围占地11.3 公顷,功能定位为定修基地,停车规模60 辆,同时预留大架修检修库作为二期实施范围。基地用地呈长方型,长宽比约5:1,平面布局以停车库为主体,采用3 号道岔,贯通式布置。基地上方预留全盖板式上盖开发条件,为降低上盖成本,停车库采用间距较小的双线跨布局,每跨跨距12 米。

图1 采用3 号道岔车辆基地平面图(流芳车辆基地)

武汉汉阳有轨电车官莲湖车辆基地占地面积12.7 公顷,功能定位为大架修基地,停车规模56 辆。基地用地呈长方形,长宽比约5:1,平面布局以运用库和联合检修库为主体,采用3 号道岔,贯通式布置。两大库上方预留上盖开发条件,采用间距较小的双线跨布局,运用库每跨跨距12 米,联合检修库跨距控制在18 米以下。

图2 采用3 号道岔车辆基地平面图(官莲湖车辆基地)

2.2 采用梯形道岔布置咽喉区的有轨电车车辆基地平面布局

成都有轨电车蓉2 号线郫温车辆段占地面积8.7 公顷,功能定位为定修基地,停车规模50 辆。基地用地呈长方形,长宽比约3:1,平面布局以停车列检库为主体,采用梯形道岔,贯通式布置。基地上方预留全盖板式上盖开发条件,为降低上盖成本,停车库采用间距较小的三线跨布局。

图3 采用梯形道岔车辆基地平面图(郫温车辆段)

黄石有轨电车百花车辆基地占地面积13.5 公顷,功能定位为大架修基地,停车规模80 辆。基地用地呈方形,长宽比约1:1,平面布局以运用库和联合检修库为主体,采用梯形道岔,其中运用库贯通式布置,联合检修库尽端式布置。

图4 采用梯形道岔车辆基地平面图(百花车辆基地)

以上实例中采用的有轨电车车辆均为标准4 模块或5 模块车辆,车长30-38 米,对车辆基地平面布局影响较小。通过对比可以发现,在使用3 号道岔布置咽喉区时,往往需要较大的用地进行树状展线,在库房采用贯通式布置时更会将此不利情况放大一倍,因此在单纯考查车均占地指标的情况下,采用梯形道岔为主的方案相比采用3 号道岔的方案更有优势。

梯形道岔从同一直股线路上连续侧向出岔的特点,使得库前的咽喉区可与大库垂直布置,因此在长宽比较小的地块上适用性更好,除文中示例外,台州有轨电车应家山车辆基地、成都蓉2 号线红光停车场等基地也较好的体现了这一特点;通过一些特殊的道岔设计,梯形道岔也可适用于相对狭长的地块,如采用了双Y 形曲线道岔连接检修库的郫温车辆段;而随着长宽比进一步加大,3号道岔即体现出了良好的适用性,通过停车库与检修库串联布置最大化利用地块。

3 车辆通行能力分析

警冲标是用来指示轨道上行驶的车辆停车时,不准向道岔方向或线路交叉点方向越过,以防止停留在该线与邻线上的机车车辆发生侧面冲突的标志。3 号道岔因为每组道岔相互独立,道岔间设置夹直线,直股与侧股间空间较大,警冲标可直接设置在道岔后方直股侧股角平分线10.332 米处;而梯形道岔相邻出岔距离为定值5.5 米,开角26°10′9″,经过计算可得出相邻侧向平行线路间距为5.5×sin26°10′9″=2.426 米,不满足同时行驶两辆车辆的限界要求,在一整组梯形道岔上的警冲标需设置在每根侧股后方的第一个平曲线后,在咽喉区使用梯形道岔的情景下,警冲标即设置在进入库前平交道之后的库内直线段端部,集中发车时,司机无法在库外一度停车并进行瞭望,发车完全依靠信号灯指示,该不利因素可通过编制精细化运营调度表,安排相邻停车股道间隔发车来解决。

图5 3 号道岔与梯形道岔警冲标位置示意

4 运营维保影响分析

在库外线路采用有砟轨道道床的车辆基地,一般的道岔病害整治可以通过现场打磨、调整扣件、道砟捣固等措施进行处理。在遇到较大病害需要更换道岔时,3 号道岔因相对独立的单元,更换操作更加方便,而在全场地采用整体道床的车辆基地内,更换道岔需要局部凿除包裹轨道的混凝土结构,重新填筑养护,使3 号道岔的这一优势不甚明显。同样,梯形道岔的辙叉弃用了常规的高锰钢材质,改用强度更高的合金钢整块铣削而成,在成本上有所增加,有效降低了因道岔自身结构损坏而需要更换的情况发生。

5 结论

通过上述内容对比分析可以看出,3 号道岔与梯形道岔在车辆基地设计中的差异多为结构不同而产生,合理利用两种道岔的特点,对基地本身的功能影响差别不大。在一些具体的条件下,一种道岔会显现出更为明显的优势,但并非高下立判的问题。

3 号道岔有着更长的使用时间和相对成熟的技术,且具有成熟的市场竞争而产生的经济性。梯形道岔在技术上的突破使车辆基地布置有了更多可能性,相比3 号道岔成本上的增加对车辆基地建设总投资的影响也无足轻重。在进行工程建设时,应结合现场具体情况,从多方面比较,选择更适合现状条件与发展前景的形式。

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