大连快轨3 号线大修轨道设计

韩朝霞

（中国铁路设计集团有限公司，天津300142）

1 引言

大连快轨3 号线自2003 年5 月开通运营，由于运营公司只具备日常维护、小修及应急抢修能力，自运营至今没有条件对其进行大修和全面养护。目前，线路维修项目已超出运营公司的维修能力，需聘请专业的设计及施工单位对全线实施大修，确保运营安全。

2 工程概况

大连快轨3 号线此次大修线路全长为48.9km，其中高架线长16.84km，地面线长30.87km，山岭隧道长1.123km，设计时速为100km/h，车辆采用B 型车4 辆编组，接触网供电。

正线及配线轨道概况：

1）钢轨：采用50kg/m U71Mn 热轧钢轨，铺设普通温度应力式无缝线路。

2）扣件：地面线和隧道内碎石道床采用弹条Ⅰ型扣件；高架区间碎石道床地段采用弹条Ⅰ型扣件和QGII 型扣件（小阻力）；高架车站整体道床地段采用Ⅱ型轨道减振器扣件。

3）轨枕及道床：高架线、地面线、隧道内采用Ⅱ型预应力混凝土枕碎石道床；高架车站采用混凝土短轨枕整体道床。

4）道岔及道床：采用50kg/m 钢轨9 号道岔（专线4141）及交叉渡线（专线7512），单开道岔全长28.848m，直向允许通过速度为100km/h，侧向允许通过速度为30km/h。道岔采用木枕碎石道床。

3 轨道结构维修设计

3.1 钢轨

3.1.1 既有线钢轨情况

3 号线钢轨已出现不同程度的伤损：侧磨、掉块、擦伤、波磨、鱼鳞纹等病害，尤其是小半径曲线地段钢轨磨耗严重。

分析原因主要为：（1）小半径曲线地段钢轨侧磨超限严重；（2）车轮空转、滑行等造成的钢轨伤损；（3）钢轨焊接工艺缺点导致钢轨接头连接结构缺点造成的钢轨伤损；（4）小半径曲线涂油造成掉块现象加剧；（5）伤损轮对钢轨造成的冲击伤害。

3.1.2 钢轨维修方案

全线共更换钢轨22 处，其中有孔钢轨158 根（均为高架线），无孔钢轨266 根（其中高架线202 根，地面线64 根），经统计换轨位置均为半径不大于500m 的曲线地段。

3.2 道岔

3.2.1 既有线道岔情况

本次大修范围全线共16 组单开道岔和5 组交叉渡线，经了解，折返站以及出入线与正线相连的3 组单开道岔和3 组交叉渡线因使用频率高，道岔钢轨件磨耗严重，需整组更换该6 组道岔。

其他道岔虽未达到更换标准，但由于木枕经年腐蚀作用伤损严重，个别地段用铁丝紧固，严重威胁运营安全，急需更换。

3.2.2 道岔更换方案

随着我国道岔研究和标准化进程的发展，既有3 号线的木岔枕、刚性扣件道岔目前已逐步退出历史舞台，因此，道岔整组更换的方案主要有2 个：

方案一：仍采用既有型号道岔，为降低木枕带来的病害，木岔枕重新设计为混凝土岔枕，该方案从技术上可行，且保证了全线道岔型号的统一，有利于工务维修和备品备件，但是由于既有线道岔型号目前已基本停产，新建线路不再采用，因此，未来零部件的更换供货困难[1]。

方案二：采用与该线原设计道岔号数相同，道岔a 值（道岔前长）、b 值（道岔后长）及总长相同的混凝土枕50kg/m 钢轨9 号道岔（CZ2209）及交叉渡线（CZ2210）；该方案考虑了技术升级，可保证全线道岔逐渐升级为现在成熟且常用的混凝土道岔，且技术可行，经研究也存在一些问题：（1）由于单开道岔曲股长度不同缩短176mm，曲股道岔后连接短轨需进行调整；（2）道岔转辙设备相同，但是安装装置不同，需信号专业配合调整；（3）增加全线道岔种类及备品备件数量，增加了养护维修的难度[2]。

综合考虑全线技术升级改造，逐步提升全线道岔水平和质量，提高车辆过岔舒适性，且可实现解决此次大修需要更换道岔型号的问题，最终采用方案二更换道岔。

3.3 扣件

3.3.1 既有线扣件情况

高架车站整体道床地段的扣件——Ⅱ型轨道减振器扣件，自运营至今未进行过检修，经拆卸发现减振垫老化、减振性能降低。

部分弹条Ⅰ型扣件和QGII 型扣件（小阻力）橡胶垫板老化严重。

3.3.2 扣件更换方案

弹条Ⅰ型扣件和QGII 型扣件（小阻力）更换为原型号扣件。

3.4 轨枕

经现场核实，II 型预应力混凝土枕存在不同程度的纵向和横向裂纹、掉块等伤损。

根据TG/GW 102—2019《普速铁路线路修理规则》，经现场核实共更换II 型预应力混凝土枕8 000 根。更换轨枕型号仍为II 型预应力混凝土枕。

3.5 碎石道床

3.5.1 有砟道床病害

道床病害主要包括：

1）桥梁与路基衔接位置，由于刚度变化，道砟压碎；

2）轨枕连续失效地段，存在道砟板结严重的问题（见图1），使道床弹性降低。

图1 道砟板结情况

3.5.2 更换道砟方案

经研究本线更换道砟包括：

1）全线每个桥梁桥头10m 范围路基地段碎石道床更换道砟，其中二级道砟更换为一级道砟；

2）轨枕连续失效的道砟板结地段，道砟清筛。

3.6 无缝线路作业

由于该线全线为温度应力式普通无缝线路，无缝线路地段的各项作业需满足无缝线路维修的作业轨温及作业要求。

无缝线路施工前须搜集无缝线路实际锁定轨温资料，根据实际锁定轨温进行作业。

无缝线路换轨, 其换轨作业轨温要求在实际锁定轨温±10℃范围内，轨温低于锁定轨温采用连入法，轨温高于锁定轨温采用插入法。换轨须精确计算换轨长度，如钢轨有伸缩量，考虑拉压钢轨或临时插入短轨。

更换轨枕及扣件应采用隔二松一流水作业的方法，作业轨温宜在实际锁定轨温±10℃范围内。

以单元轨节为单位安排作业，施工后需满足相邻单元轨节间的锁定轨温差应不大于5℃，同一区间内单元轨节的最高与最低锁定轨温差不大于10℃，左右两股钢轨锁定轨温差不大于5℃。

4 体会与建议

综上所述，总结出以下体会和建议：

1）既有线大修需尽量保证在不间断运营的条件下进行，只有个别类似整组更换道岔的情况须短时间停运。因此，进行方案设计时，须在保证运营安全及减少对运营影响的前提下，考虑大修对既有线的影响。

2）应充分重视与相关专业的配合，这是既有线改造设计较易忽视的地方。由于已运营线路经历了设计、施工、运营及运营过程中维修等多个阶段，各专业系统情况复杂，不了解相关专业的状态，不及时反馈对相关专业的影响，容易造成安全隐患。本次大修轨道主要涉及的专业包括：线路、桥梁、信号、供电、站台门等。

3）涉及产品改造时，应充分了解既有产品的类型，轨道产品更换时，在满足既有线的安装条件下，应具有一定的前瞻性，考虑到产品未来的技术升级，提升整条线的轨道技术水平。

4）无缝线路轨道大修时，受城市轨道交通运营时间长、密度大以及运营单位维修能力限制，一般很少进行应力放散，因此，线路大修应尽量考虑全线无缝线路应力放散及锁定，尤其是高架线。

目前，3 号线轨道维修正在稳步进行，通过此次维修改造，可提高全线轨道技术水平，提高运营安全性和舒适性。国内城市轨道交通轨道大修改造设计案例较少，本文可为其他城市轨道交通项目的轨道维修及改造设计提供借鉴和参考。