跨座式空中轨道系统杆件制造工艺研究

彭各

（重庆市轨道交通（集团）有限公司 重庆 401121）

跨座式空中轨道系统杆件制造工艺研究

彭各

（重庆市轨道交通（集团）有限公司 重庆 401121）

在我国经济发展得越来越快的趋势下，人们的生活水平质量得到了显著的提升，出行方式也逐渐开始多样化，这就导致了城市交通道路越来越拥挤。跨坐式空中轨道是一种新型的城市轨道交通，具着施工便利、节约用地、乘坐舒适等一系列优势[1]。本文结合实际，介绍了跨坐式轨道交通的特点和构建，并阐述了这些构建的制作工艺、焊接变形、质量控制等技术，力求为以后的工程提供借鉴。

跨坐式轨道交通；轨道梁；制造工艺；焊接变形；质量控制

随着城市的不断发展，城市人口的密度不断增加、汽车数量大幅度增长致使能源消耗、交通拥挤、环境污染等成为了当前制约城市发展的最主要因素，也直接、间接的影响着我们的生活质量。而空中轨道的兴起和发展以及其具有的以系列的优势将成为解决这些问题的有效途径。

1 工程概况

此项目位于某市区内，由于地形复杂、交通拥挤，因此选择了这种新型的跨坐式单轨交通系统来作为城市的轨道交通方式。首期实施的二号线路全长17.41km，设有18座车站，设计的最大时速为75km/h，其中线路最小平曲线半径是100m，最大的纵坡为6％，于2000年12月正式开工。

2 跨坐式空中轨道系统的重要性

跨坐式单轨即通过单根轨道来稳定、支撑和导向，车体骑跨在轨道梁上运行的铁路。这种新型的城市轨道交通线路设计非常的灵活，能直接利用绿化带和人行道，可以穿越丛林、景区、密集的建筑群区等。跨座式单轨具有适应性强、节约用地、环保、噪声低、拆迁方便、转弯半径小、爬坡能力非常强等一系列的优点，类似于“空中小火车”，速度可以达到80km/h。

跨坐式轨道交通系统由轨道梁、支座以及立柱等典型构建组成，在施工的过程中，空中和地面能立体配合同时施工。其中轨道梁采用的是钢结构、立柱可以很好的实现工厂化生产，在施工现场，都有安装架设，使施工的便捷性大大的增强了，不会给城市的正常交通造成影响[2]。与其它的公路建设不同的是其建设的周期很短，上部的梁柱支撑体系和土建施工可以同时的进行，而且对沿线的车辆交通以及附近的居民的影响很小。此外还不会出现脱轨的情况，当遇到紧急情况的时候，对于人员疏散和救援方面都是比较容易救援的，因此，就很好的给安全性和可靠性提供了坚实的保障。

3 跨坐式空中轨道需要注意的方面

3.1 轮胎磨损和粉尘污染

所谓粉尘，即指漂浮在空气中的一些固体微粒，在国际上的定义是如果悬浮的固体颗粒径不超过75hm就定义为粉尘。据有关研究发现，橡胶类的粉尘污染主要出现在橡胶品生产的过程中，通常的机械磨损而形成的橡胶颗粒是不具备悬浮功能的，而且在相关的大气污染因素报道和资料中，也没有说汽车轮胎磨耗是造成环境污染的来源之一。所以轮胎的磨损是不可能造成粉尘污染的，随着我国科技的进步，轮胎的技术的日益的先进，对于轮胎磨耗的问题也会得到进一步的改善，将使用寿命进一步的提高。

3.2 行车间距问题

我国对单轨发车密度的普遍认识是最小2.5min（24对车），那么在路线中道岔通过的能力就是影响发车密度的主要原因。要根据对配线设置和道岔的研究，合理选用道岔的形式和先进的信号技术，通过进一步的进行优化和改进，使单轨发车的密度达到甚至是超过2min（30对车）都是完全可行的，与常规轨道交通的水平也能达到一致。

3.3 车门数量的影响

在我国现运行的单轨车辆中，普遍反映车门的数量较少，影响人们上下客的消耗时间。要与专门的单轨车辆专家进行研究和探讨，制定出合理的改进方案，将目前的每一节车厢有两个门再增加一个，从技术上来说，是完全可行、对其它方面也不会造成影响。据初步统计，如果将每节车厢改为三个车门，车厢内的座位数比例与普通的A、B型车辆可达到一致，在载客量上也明显的增加了，总荷重也在列车轴重允许的范围内[3]。

4 跨座式空中轨道系统杆件制造工艺

4.1 轨道梁的制作

（1）采用变截面箱型曲线杆件，断面上的盖板定宽为750mm，端部945mm，中部高740～1350mm，杆件长度10～52m。平面线形分为曲线、直线、曲加直、直加曲加直以及曲加直加曲等几种类型。路线设计灵活是单轨车辆的优势之一，但这也就导致了轨道梁线型相对来说比较复杂，如图1所示。

图1 轨道梁结构形式

（2）轨道梁是机车行走的主要结构之一，因此对各项精度和要求都非常的高，使得钢结构的加工制造精度甚至与机加工的水平相一致了。制作的主要难点在于四个方面：轨道梁箱型杆件线形复杂，制造精度要求很高、预拱度控制难度大、盖腹板焊接变形大以及底板连接平面控制难度大。

（3）隔板制作：这是轨道梁的“内胎”，其加工精度是轨道桥梁精度的重要基础。为保证钢板平面度和有效的消除轧制余应力，在下斜前对钢板进行预处理；下料时要根据加工和焊接等工序的具体要求和标准来预留一定的工艺量；及时对下料后热切割引起的变形进行矫正后对隔板焊接边和坡口进行机加工，重点控制隔板的垂直度、对角线等。

（4）轨道梁盖腹板的制作：首先在下料前对钢板进行预处理，采用先套裁切割再接长的工艺；对需要接长的料件进行修整、对接；需要注意的是在组装拱度、错台量等涉及到人身安全的重要焊接时要进行超声波和一定比例的射线探伤。

（5）焊接变形控制：这个是影响构件几何尺寸精度的最直接因素，必须全方面的分析各种类型杆件的结构特点，采用焊接工艺中的焊接变形量小的焊接方法，来有效减小焊接变形；另外还要通过理论计算和制作试验件相结合的方法来确定合理的焊接预留收缩量，全程跟踪测量生产过程，以便及时修正，保证能有效控制焊接变形[4]。

4.2 支座制作

（1）支座结构比较简单，但是却起着最关键的受力作用，它有耳板的平行度、底板平面度、螺栓孔的精度、销孔同心度、焊接质量等众多控制项点，因此对精度也有很高的要求。其制造难点在于焊接空间狭窄、熔透焊度缝密集；焊接变形大、对于底板的平面度不容易掌控；两耳板的销孔同心度和平行度要求高等，如图2所示。

图2 支座结构形式

（2）支座是连接轨道梁与立柱的关键构建，在进行制作的时候，要先组装成一个整体，然后再进行机加工底板、焊接、镗耳板销轴孔等，最后再进行除锈和涂装。在精度控制方面要采用数控火焰切割机精切下斜，对所有的焊接边和坡口进行机加工；为保证耳板销孔的同心度和整体组装的精度，要在专业胎架上组装支座；在焊接的过程中采用反变形措施，同向施悍；对焊接后的底板进行机加工，保证底板的平面度以及防止出现焊接变形；两耳板销孔加工的工艺以加工的底板为基准，然后采取一次装卡完成；另外为了保证销孔和底板之间的空间关系，还要以销孔为基准数控机床钻制底板孔群。

4.3 立柱制作

如图3所示，立柱制作的工艺在于重点对柱头支座的平行度、立柱的直线度、焊接变形、耳板销孔的同心度等。为了有效的保证其质量，就要确保销孔的精度，以一次装卡完成柱头支座两耳板销孔的加工；在专门的胎架上进行柱头支座和钢管柱的整体组装，保证钢管轴线和支座销孔轴线的垂直度；为减小焊接变形，必须严格的按照施工工艺要求的焊接顺序有条不紊的施悍[5]。

4.4 销轴制作

销轴作为重要的结构连接构建，对其合金钢材质也有明确的要求，采用34Cr2Ni2Mo，在调质热处理的时候，每个炉要带一个相同的随炉来进行力学性能检验，保证热处理的每项力学性能都能达到标准，同时还要进行超声波和磁粉探伤检验，涂装方面要用热浸镀锌的长效防腐涂装，其中热浸锌的厚度为100pm。

4.5 连接形式

如图4所示，在轨道梁、支座以及支撑柱的各自制作都完成后，之间的连接形式是轨道梁先通过支座板和支座用高强螺栓连接起来，支座与立柱用销轴连接起来，梁段间接口处的腹板和上盖板之间不进行连接，最后立柱再通过预埋件和基础相连。

图3 典型的立柱结构形式

图4 构建之间的连接图

5 结束语

综上所述，这种新型的城市轨道交通系统不仅施工便利、环保节能，路线灵活，相对来说造价也还非常低，对缓解城市交通的拥挤状况有着很重要的作用。因此对其杆件制作的各种工艺就有着很高的要求，必须对轨道梁、支座、销轴以及立柱方面的制作工艺进行全面的控制，严格参照施工的各种要求和标准来实施，力求为人们提供安全性能高、可靠度强的轨道交通系统。

[1]吉敏廷，史淑艳.跨座式空中轨道系统杆件制造工艺研究[J].山西建筑，2014，11（05）：162～164.

[2]史淑艳.跨座式空中轨道系统轨道梁制造焊接变形的控制[J].金属加工（热加工），2014，14（21）：182～184.

[3]周 勇.跨座式单轨交通工程设计与研究[J].西南交通大学，2002，02（05）：103～104.

[4]翟维丽.城市轨道交通系统关键技术及相关问题研究[J].吉林大学，2007，26（10）：412～413.

[5]李沛轩.跨座式单轨交通PC轨道梁面裂纹检测及识别技术研究[J].重庆大学，2013，07（5）：260～261.

U239.5

A

1004-7344（2016）02-0127-02

2015-12-25

彭 各（1980-），男，工程师，本科，主要从事轨道交通钢制品、钢结构项目管理方面的工作。