现代有轨电车小半径曲线无缝线路稳定性分析

段立言

摘要：在如今，随着城市化进程的不断加快以及人口的不断增加，在交通上面临着更大的压力，尤其是一些大城市经常会出现交通拥堵的情况。为了有效地缓解这种压力，国家大力支持各种公共交通运输的发展，而有轨电车作为一种运输能力比较大，而且耗能比较少的交通工具，也被越来越广泛地应用于各地。有轨电车的小半径曲线无缝线路是电车运行的重要组成部分，其无缝线路的稳定性是很重要的，本篇文章将针对其稳定性进行分析。

关键词：有轨电车;小半径曲线;无缝线路;稳定性

引言

现代有轨电车作为环境友好型的交通运输工具之一，在我国的多个地区都已经兴建起了相应的电车线路。相对于地铁和轻轨，现代有轨电车可以通过的轨道最小平面半径是比较小的，因而在运行过程中其灵活性也更加好。但是，无论是国内还是国外，在目前对于现代有轨电车的小半径曲线无缝线路稳定性的研究还是不多的，相关的一些规范和标准也没有得到统一和完善。因此，进行其稳定性的研究和分析具有重要意义。

一、在当前对于无缝线路稳定性研究中的不足

首先，在当前比较缺乏针对性的研究。尽管在目前我国对于小半径曲线无缝线路稳定性的研究并不少，但是在研究其稳定性的时候所针对的对象往往都是国铁和地铁，这二者的曲线半径最小还是250米，但是有轨电车的曲线半径最少是30米，尤其是胶轮导轨的电车，其半径则将近10.5米[1]。因此，在进行现代有轨电车的无缝线路稳定性研究的时候，不能够直接将现在有的关于无缝线路的研究结果用于有轨电车中。其次，我国在进行有轨电车的无缝线路研究的时候，并没有统一的规范和标准，在研究过程中通常是借鉴地铁的标准来进行的。再者，在进行无缝线路研究时，所进行的都是横向稳定性的研究，缺乏垂直稳定性的研究。

二、关于线路的横向稳定性影响因素的分析

影响现代有轨电车的小半径曲线无缝线路稳定性的因素有很多，从横向的角度而言，主要有四个因素，分别是曲线半径、扣件的横向刚度、初始不平顺以及道床的横向阻力。

（一）对于曲线半径因素分析

本篇文章主要根据曲线半径为30、50、100、150、200以及300米的情况进行计算分析。

通过计算可以发现，在无缝线路还是稳定的时候，钢轨的最大横向位移不大于2毫米，而随着钢轨的升温幅度的增加，其位移会随之呈现线性增长的情况。一旦位移比2毫米大时，线路就会失去稳定性，此时，横向位移就会急速增加，轨道肿胀偏离跑道。而如果电车的钢轨升温幅度是相同的，那么其横向位移与曲线半径就会呈现负相关的关系[2]。例如，当曲线无缝线路的半径分别为30、50和100米，温度升到30℃时，最大横向位移就会逐渐减少为1.99、1.40和0.84米。

轨道的临界升温幅度与曲线的半径之间呈现正相关的关系，当半径分别为30和50米的无缝线路升温幅度为30.2和42.2℃的时候，鉴于对安全系数1.3的考虑，此时可以升温的幅度只有23.2和32.5℃。而当曲线的半径比100米大时，幅度都是比70℃大的，安全系数下可升温高于50℃，也就是曲线半径的大小对于电车无缝线路稳定性的影响会逐渐降低。就有砟轨道而言，在曲线半径低于100米的地方进行无缝线路施工时，要根据实际情况进行加固处理。

（二）对于扣件横向刚度因素的分析

扣件对于有轨电车的无缝线路而言，是非常重要的，扣件的横向刚度会从一定程度上影响无缝线路的稳定性。

在此，将扣件的横向刚度设为20、50和100kN/mm，然后计算四种曲线半径前提下，钢轨在不同的升温幅度时的位移情况。如图一，通过计算可以得知，当升温幅度一致时，钢轨的最大横向位移与扣件的横向刚度之间呈现负相关关系。例如，当温度升高至30℃时，扣件的刚度会由20kN/mm变为50kM/mm，钢轨的横向位移也会随着无缝线路曲线半径的增大而逐渐减小，相当于当扣件的刚度依次增大10kM/mm时，钢轨位移就会缩小为0.083、0.067、0.04和0.027毫米。分析數据可知，如扣件刚度比50kM/mm小，进行扣件刚度的增加可使无缝线路稳定性提高，大于50kM/mm时，增加刚度的作用不大。

（三）对于初始不平顺因素的分析

初始不平顺对于无缝线路稳定性是有影响的。在此，先将初始不平顺的矢度改为三、六和九毫米，弹性和塑性各占据一半，然后计算曲线半径为30、50、100和200米时，随升温幅度变化的钢轨位移。计算可知，当升温幅度一致时，钢轨最大横向位移与初始不平顺矢度之间是正相关关系。如，当温度升至30℃时，矢度由原来的3毫米增大至9毫米，而以上计算的四个半径曲线情况下，钢轨最大横向位移依次增大0.17、0.20、0.20和0.21毫米，所以初始不平顺对线路稳定性是有一定影响的。

三、结束语

本篇文章中，主要分析了目前对于现代有轨电车小半径曲线无缝线路的研究情况，并以有轨电车中的有砟轨道为例，对于影响无缝线路横向稳定性的因素进行分析在本文中作出的关于无缝线路稳定性的分析和研究还是有限的，在此，笔者也希望将来有机会加深对无缝线路的研究，进一步验证相关的研究数据和结果。

参考文献：

[1]汪振国， 雷晓燕， 罗锟.普通轨与槽型轨对现代有轨电车小半径曲线通过能力的影响[J].城市轨道交通研究， 2018， v.21;No.184（01）：72-76.

[2]吴青松， 段晓晖.有轨电车特小半径曲线受力和变形特性[J].铁道建筑， 2018， 058（011）：150-154.

（作者单位：苏州高新有轨电车集团有限公司运营分公司）