上海地铁轨道结构研究设计特点.pdf

上海地铁轨道结构研究设计特点 李湘久盛碧华 北京市城 建设计研 究院 摘要 文章就上海地 铁执道结构采用 点支承式整体道床进 行试验研究 并叙述设 计特点 通 过 试验研 究成果鉴定以及实地铺设和现场反 映 上海地 铁的整体道床 钢轨扣 件 随道内道 舍等设 计成 果情况良好 关键词地铁 轨道整体道床轨枕扣件道贫减振减噪 概况 年上海地铁方案设计阶段曾作了纵向轨枕连续支承式整体道床的研究 即香港地铁 道床型式 连续支承式整体道床 钢轨全在弹性橡胶垫 上 在理论上减振效果应该很好 但 施工时因承轨台达不到理想的平整度 减振效果将直接受到影响 再则上海地质条件较差 隧道势必会产生不均匀下 沉 而连续支承式整体道床不易调整水平高度 所以专家认为上海 地铁轨道结构不宜采用连续支承式整体道床 年 月扩大初步设计鉴定会上 与会专家肯定了我 院推荐的点支承式整体道床结 构 在减振要求一般地段配用 工型扣件 在减振要求较高地段配用轨道减振器扣件 并 同意对此开展轨道结构的研究试验 该项试验的科研成果鉴定表明 预应 力轨枕研究成果是好的 具有较强的实用性和先进性 型扣件设计参数合理 试验资料齐全可靠 具有良好的减振效果 己达到国内先 进水平 轨道减振器扣件 达到了规定的技术指标 减振效果显著 达到了国际先进水平 轨道结构 地铁运输的特点是列车密度大 起动 制动频繁 运营时间长 维修时 间短 所以轨道 结构应符合下列技术条件 轨道结构应整体性好 具有坚 固性 稳定性和耐久性 还要有适量的弹性 以确 保行车安全和乘客舒适 尽量减少轨道日常维修工作量 延长大 中修周期 钢轨扣件的构造力求简单 强度高 弹性好 有一定的轨距 水平调整 量 并具 有通用性和互换性 便于加工制造和养护维修 应能满足地铁对轨道绝 缘 减振和减噪的要求 减少对周 围环境的干扰 一 面简要 介绍上海地铁的轨道结构 钢轨 根据上海地铁一号线客 流调查 和近期年通过总 运 量超过 经技术经济比较 正线 地下工程与隧逾 采用 钢 轨 一般地段 均焊接成长钢 轨 即无 缝线路 北京地铁一 二期工程和天津地铁正线均采用 钢轨 正在修建的北京地铁 复 八 线采用 钢轨 广州 南京 地铁在可行性研 究报告中推荐采用 钢轨 钢轨 扣件 上海地铁隧道内钢轨扣件有两种型式 型扣件 这 种扣件有挡肩 为弹性分 开式 属二阶减振 暇片一略 用于减振要求一般地 段的轨 枕式整体道床 设计参数 参考 年 月 北京地 下铁道古城至北 尔站线路上部建筑动测实验总结 的实测资料和 国内 外有关资料 并结合上海地铁有关技术条件 确定 了扣件设计参数 工型扣件性能 轨枕设有挡肩 可承受 左右 的横 向力 这样 螺旋道钉所受的横向力大 大减少 有 利于保持轨距 扣压件采用 地 面铁路定 型 的 弹条 弹性好 扣压 力大 无须安装防爬设备 能够制止 钢轨爬行 设铁垫板以提高扣件保持轨距的能力 并延 长扣件使用年限 增加轨面的高低调整量 轨距垫用 于调整轨距 又能绝缘 隔振 轨距调 整 量为 十 一 能满足使用要 求 铁垫板上设 一层 厚 下设两 层 厚的橡胶垫板 粒子均为圆柱型 增加其 变 形的自由面 提高弹性 扣件与轨枕采用预 埋玻 璃钢套管联结 玻璃钢套管耐磨 强度高 螺旋道订可以拧出 施工和养护都较方便 扣件的绝缘部件 如轨距垫 橡胶垫板和玻璃钢套管等 其工作电阻均大于 因此 扣件具有良好的绝缘性能 通过性能试验 扣件的动静刚度等指标均符合设计参数 在经过了 万 次疲劳试验后 疲劳试验的横向力 竖向力均大于实际所受的力 零部件均未发 生弯曲和损坏 轨距扩大 仅 表明扣件有足够的强度 减振 对比试验的结果显示出 班型扣件较北京地铁 型扣件减少 一 减振效 果有所提高 能满足一般地段的减振要求 轨道减振器扣件 本扣件系根据机械减振原理 而研究 设计的新品种 为弹性分开式 见照片二 属三阶减 振 用于减振要求较高地段轨枕式整体道床 减振器椭圆长 短轴尺寸根据轨道结构特点确定 锥体角 度 尺寸和像胶圈的厚度则按 刚度公式反复试算稳定 橡胶圈与承轨板及底座采用 硫化工艺牢固地粘结成一整体 成为减 振器 其余部件与 皿型扣件相 同 轨道减振器扣件充分利用了橡胶圈的剪 切变形 因此具有良好的弹性 该扣件扣压 力 大 保持轨距性能好 轨 距调整 量 也为 一 国外的类似扣件不能调整轨距 绝 像性能好 有三道绝缘防线 与国外某些减振要求较高的特殊地段所采用的浮置板轨道相 马 年第 期 一 一 刃 习 比 轨道减振器具有减小隧 道净空 节省结构投资 轨 道造 价低廉 施工维修方便 等优点 通过试验 轨道减振器 的各项指标均符合设计参数 要求 其设计的竖向刚度与 实测的只差 证明设计 理论是正确的 经过 万 次疲劳试验 零部件均未损 坏 硫化的像胶圈也未开裂 减振器的破坏试验 当 拉力达到 时 橡胶圈 才被拉裂 而橡胶圈与金属 件的粘结面并未脱离 这表 明粘结状态 良好 完全能够 满足使用要求 疲劳试验后的轨距扩大 仅 经 分析计算其弹 性 挤开量在允许范围之内 能 保证行车安全 减振性能对比试验表 明 轨道减振器扣件的加速 度传递函数值较 型扣件 减少 一 较 型 扣件减少 一 可 见 其减振效果甚为显著 能够 满足减振要求较高地段的需 要 以上两种型式扣件 是 近 几年研究试制的 上海地 铁己铺设双线 北京 地铁复八线己决定采用这两种 扣件 广州 用 照片三 南京等城市地铁在可行性研究报告中亦 推俘采 道床型式 在上海地铁已铺轨的洞内线路中 有两种道床型式 一股地段为长轨枕式整体道床 在潜宝路隧道 试验段 因隧道净空不足 采 用了无枕式点支承整体道床 长轨枕式整体道床 见照片三 这种道床结构是将长轨枕埋在混凝土道床内使之形成整体 这种道床坚 固稳定 但比短 地下工程与隧 少 轨枕式整体道床造价高 施工也较困难 长轨枕式整体道床可采用轨排法施工 以加快铺设 进度 长轨枕 通过对整体道床内长轨枕受力的分析计算 普通钢筋棍凝土长轨枕 已能满足疲劳 强度 的要求 由于 预应力式轨枕对抗裂有利 根据建设单位意见 上海地铁采用预应力长轨枕 预应力长轨枕加工工艺复杂 造价较高 长轨枕在工厂预制 混 凝土 为 横断面呈梯形 留 育顶留孔 以备道床的纵向钢 筋 在此穿过 加强轨枕与道床的联结 见照片四 整体道床 北京地铁整体道床应力 测定表 明 道床受力很小 但考虑上海地铁隧道结构会 有下沉 所以道床混凝土采 用 并结合防迷流需要 在道床内布设钢筋 道床中间有 宽 的人行道 与加强道床的整 体性 排水沟设 在 道 床两 侧 边墙渗水可直接流入水 沟 轨道 超高采取外轨抬高 一半 内轨降低一半的 办 法 以减缩矩形隧道净空高 度 无枕式点支承整 照片四 体道床 早期修建的遭宝路隧道试验段 隧道净空 建筑限界差 选 不能满足要求 经 作方案研究 轨顶至结构底板的高度减缩到 接触网支架高度也相应 压缩 试验 段 完全可以利用 为此 对这一段道床 进行了特别设计 将钢轨下面的隧道底板混凝土凿去 一部分 把联结扣件的玻璃钢套管按设计位置埋在结构底板内 然后现浇承轨台 做成无枕 式点支承整体道床 照片五略 考虑到此处承轨台直接置于结构底板上 为减小轨道应力和振动 所以在试验段范围 内 采用了轨道减振器扣件 道岔及其道床 道岔上海地铁 号线隧道内道岔 采用我院和铁道部专业设计院共同研 究 设 计的 钢轨 号单开道岔 号复式交公道岔和 号进岔 间距交叉渡线等三个种 类 转辙器部份采用新型的 特种断面 轨 可弯式曲线尖轨 半切线型曲线尖 轨 可以增大导曲线半径 改善行车条件 并使道岔全长缩短 多 节省结构投资 尖轨尖端为藏尖式 尖轨设两根拉杆 跟端为固定联结 减少活接头 增强 了道岔的稳 年第 期 定性 延长了尖轨的使用寿命 照片六略 三 种辙叉 均采用高锰 钢整体浇铸 高锰钢具有较高的强度 良好的稳定性 耐磨性韧 冲击韧性 因此高锰钢整铸辙叉使用年限较长 上海地铁首次采用新型可调 护轨 能调整查照间隔 便于养护维修 同时减少了扣件和 短岔枕的种类 照片七略 道岔扣件 由于道岔构造复杂 在个别部位不能安装 班型扣件 须特别设计 主 要有以下几种 转辙器部分 设有滑床板 可调轨撑 扣件等 双转辙器辙跟与钝 角辙叉 连结部份 因受 力较为复杂 下 面采用桥式垫板及 辙跟 垫 板 上面 设有辙跟轨撑 钝角辙叉部份 由于这部份钢轨及活动心轨直接放在铁垫板上 故另设扣件 导轨内 侧间隔设有可调轨撑 以加强保持轨距的能力 三种道岔的一般部位仍都采用 班型扣件 为避免 出现 反超高 改善列车运行条件 导曲线外股 设有 超高 考虑到道岔转辙器和辙叉部分受到车荷载冲击力相对较大 所以在这 些部位设置 三层圆 柱型橡胶垫板 使扣件具有较好的弹性 道岔道 床采用短岔枕式整体道床 短岔枕混凝土 强度等级为 道床棍凝土强 度等级 为 内布钢筋 与排 流钢筋相结合 道岔采 用侧沟 设在边墙侧 转辙机 处预留 坑槽 预 埋角钢架 以备安装转辙机 铺轨综合图 地铁铺轨综合图是轨道设计工作的重要组成部分 过去一直 由人 工进行计算和绘图 工 作量 相当大 尤其要计算成千上 万个轨顶标高值 速度缓慢还容易出错 上海地铁 号线铺轨综合 图设计全部 化 将 全线 分别按直线段 和曲线段 每隔 和 进 行编制程序 完全模拟人工运算方 法 进行人 机对话 计算不 同线路轨道 的铺轨基 标 输入 平面数据 竖曲线数据 线路长短链数据 道床型式数据 横穿设备数 据 钢轨布置数据 建立数据库文件 采用结构化计算方法 编成十 几个模块 每个模块相 对独立 以便于修改和调 试 然 后系统自动运算全线铺轨基标 绘图程序采用 高级 语言 使用计算程序形成绘图所需数据文件 通过 与 绘 图软件包的接口程序 生成 命令文件 进 入 软 件包 利用绘 图功能 绘制铺轨综合图 从功能上看 能满足工 程的需要 图纸符合设计要求 图 面整洁 字迹工 整美观 计算 速 度快 准确 提高效率 多倍 轨道减振减噪措施 地铁列车运行时 应不 影响沿线单位的正常工作和居民休息 轨道 设计采取了以下减振 措施 正线采用 钢轨 重 型轨受列车冲击的振动相对要小 较 钢轨振动约减少 采用 无缝线路 即焊接长钢轨 据有关 资料介 绍 长钢轨能减少轮轨间的冲击力 使列车运行的基本单位阻力减少 从而减小了钢轨振动和噪音 地下工程与隧道 在减振要求一般地段 采用 型扣件 在减振 要求较高地段 采用轨道减振器 扣件 定期打磨钢轨和漩削车轮 经过一段时间运行 会产生钢轨波浪磨耗和车轮不圆 顺 要定期分别对钢轨和车轮进行打磨和漩削 使钢轨与车轮有良好的接触状 态 保持列车 运行平稳 减少振动 和噪音 地铁减振减噪应综合治理 各有关专业 须共同采取措施 才能达到显著效果 轨道 施工 上海地铁轨道的施工 普通线路地段采用轨排 法 道岔区采 用架设道 岔法 轨排法 由于上海地铁普通线路地段为 长轨枕式整体道床 有条件采用轨排法施工 其主要作业 程序如下 按铺轨综合图测设铺轨基标 在轨排组装场地 将 标准轨 长轨枕 及扣件组装成轨排 见 照片八 用平板车将轨排 运送到施工点 然后用铺轨 龙门吊将轨排放到指 定位 置 依据铺轨基标 用钢轨托架架设轨排 并调 整好钢轨的水平 方 向 每隔 一 根轨 枕 将 同一轨枕两端用速凝 棍凝土做成支墩固定轨排 待支墩混凝 土达 到一定强度 拆除钢轨托 架 并再次复查钢轨位置 然后灌注道床混 凝土 轨排法施工 容易保证 施工精度 速度也较快 一照片八 般一天可铺设 架设道岔法 道岔区为短岔枕式整体道床 采用架设道岔法施工 这种施工方法是依据铺轨基标 先用 钢轨托架将整组道岔架设好 再用道岔扣件将短岔枕吊装在道岔上 然后灌注道床混凝土 架设道岔法施工简便 容易掌握 并能保证安装精度 工程 进度亦较快 目前上海地铁 徐家汇车站以南的轨道工程已经完成 道岔和区间的铺轨施工质量均达到优良 结束语 上海地铁南段锦江 乐园至徐家汇站 已于今年 五一 通车试运 营 上海地铁整体道床 钢轨扣件 洞内道岔等均是新开发的设计成果 并首次实地铺设 据现场反映情况良好 轨道减振器扣件 经室内试验分析 能满足较高的减振要求 但实际 分 年第 期 一 一 上海地铁自动售检票系统 陈凤敏 上海地 铁总公 司 摘要 自动售检 票系统 也称自动收费 系统 是一 种高科技的机电一体化的自 动控制 系统 它综合 采用了计算机 光电传感 自动控制和通信等多项现代化技术 它是提 高票务和 运 营管理水平的重要设 备之一 本文着重介绍上海地铁 自动售检票 系统的组成 功 能 技术特点及其推广应用的前景 关键词 自动嘻检 票 计算机 磁 性车票 引言 自动售检票 系统 国外称 系统 它是一种 设备量多 安装规模大 自动化程度高 涉及面广的收费系统 在地铁运输系统中 除车辆 供电 环境控制 通信 信号和消防报警设备外 自动售 检票系统是又一个重要的系统性机电设备 上海地铁的 自动售检票系统主要由半自动售票机 自动检票机 补票 分析 机 车票分 拣机 车站计算机 中央计算机及磁性车票等组成 自动售检票系统由以下两点 决定了它的举足轻重的地位 它是地铁营业收入的保证手段之一 系统直接与乘客接触 也决定着乘客对整个地铁系统的评介 为 了实现上述目的 上海地铁自动售检票系统 由计算机系统采集各种数据 并进行操作 和控制 利用磁性车票作为中间媒体 传递各种信息 系统组成及特点 减振效果如何 还有待正式通车运营后 实际量测 并进一步总结研究改进 国外地铁和轻轨交通轨道减振的措施较多 如弹性扣件 轨 道减振器扣件 又称