□ 周叶迪
交通是现代化的开路先锋，交通强国建设是国家发展的重中之重，党和政府高度重视交通建设，多次出台相关政策文件对交通建设进行指导。城市轨道交通作为兼具绿色、高效、安全等特点的新式交通方式，是我国现代交通体系建设中的重要组成部分，正在蓬勃发展。
《交通强国建设纲要》中指出，到2035年，基本建成交通强国，城市交通拥堵基本缓解，无障碍出行服务体系基本完善；
到本世纪中叶，全面建成人民满意、保障有力、世界前列的交通强国，人民享有美好交通服务。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中提出要加快建设交通强国，加快城际铁路、市域（郊）铁路建设，有序推进城市轨道交通发展，新增城市轨道交通营运里程3 000 km。《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》对上述目标进行了重述，提出到2025年城市轨道交通营运里程要达到10 000 km。
根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》和《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》中的相关内容，预计十四五期间，城市轨道交通营运里程新增量保守估计为3 000 km，对应钢材消费量约为16 800万吨，城市轨道交通用钢市场前景不可限量。但从现有文献研究看，专注于城市轨道交通细分行业用钢的文献较少，并且缺乏对轨道用钢未来发展方向的展望。基于此，本文在综合前人研究的基础上，系统地对城市轨道交通行业用钢情况及发展方向进行了分析。
随着我国城市化进程的不断推进，大中型城市的人口流入量、汽车保有量逐年攀升，城市拥堵问题愈加严重，城市轨道交通应运而生。城市轨道交通是指采用专用轨道导向运行的城市公共客运交通系统，具有绿色、高效、安全等特点，能够极大缓解城市地面交通压力。
根据中国城市轨道交通协会数据显示，我国已开通的城市轨道交通包括地铁、有轨电车、轻轨、市域快轨、跨座式单轨、导轨式胶轮系统、电子导向胶轮系统、磁浮交通8种。截至2021年12月31日，中国内地累计有50个城市投运城市轨道交通线路9 192.62 km，其中地铁7 253.73 km，占比为78.91%。2021年共计新增城市轨道交通运营线路长度12 22.92 km，涉及前述8种制式，其中，新增地铁971.93 km，占比为79.48%。
从时间发展看，我国城市轨道交通营运里程逐年提升，年均增速在15%以上，发展势头迅猛，并且根据相关规划，未来几年城市轨道交通建设仍处于高速发展阶段，见图1。
图1 2012—2021年全国城市轨道交通营运里程
从区域看，华东地区城市轨道交通最为发达，总运营里程为3 392.09 km，占全国城市轨道交通营运里程的36.90%，其中上海市运营里程为936.03 km，在国内所有城市中暂时排名第一，详见表1。
表1 截至2021年12月31日全国城市轨道交通营运里程
城市轨道交通用钢和传统的高速铁路用钢范围高度一致，主要用于建设所需的轨道线路与车辆，以及工程配套所需的桥梁、隧道、车站等基础建筑用钢。具体看，包括轨道用钢如钢轨及轨枕，车辆用钢如不锈钢、中厚板、热/冷轧薄板、型钢、涂镀板、车轴钢、车轮钢、弹簧钢等，基础建设用钢如棒线材、螺纹钢、中厚板、涂镀板等，详见表2。
表2 城市轨道交通用钢种类
1.轨道用钢
城市轨道交通用钢区别于其他行业用钢的最大地方在于轨道用钢。以地铁为例，地铁用钢轨的选择需考量轮轨硬度、通行列车轴重、线路年总通行重量、材质、极端天气影响、表面质量等多种因素。目前，城市轨道交通用钢轨暂无特定标准，一般按国铁钢轨标准执行，部分特殊型号则参考欧洲标准执行。此外，不同交通制式对应的轨道用钢也不一致。国内地铁用钢轨与高速铁路用钢轨属于同一类，常用轨型为50 kg/m和60 kg/m，其中前者主要用于辅助线（如折返线、临时停车线、镀线）或客流量（承重量）相对较小的城市地铁干线，后者则用于绝大部分的地铁主干线。产品材质有U71Mn和U75V两种，其中U75V由于抗拉强度和硬度性能更为突出，近年在地铁建设中使用量更大。攀钢是国内最早进入地铁用钢轨市场的钢企，其产品应用在北京、上海、深圳、广州、大连、武汉、成都等多个城市地铁工程中，在该细分领域中处于优势地位。有轨电车用钢轨形状较为复杂，属于不规则的槽型轨，技术难度较高，国内目前仅有鞍钢和紫竹型钢2家钢企能生产，并且已在大连、苏州、沈阳、成都等多个城市的有轨电车工程中实际使用。
2.车辆用钢
城市轨道交通列车是城市轨道交通系统的重要组成部分，技术含量较高，造价昂贵。根据2020年发布的《市域（郊）铁路设计规范》（TB 10624-2020），市域（郊）铁路车型包括市域A型车、市域B型车、市域C型车和市域D型车，其中市域C型车为基于CRH动车组平台的市域（郊）铁路车辆。四者在供电制式、车体长宽高、轴重、运行速度等方面各有不同。大致看，城市轨道交通列车均包含车体、车门、车轴、车轮列车自动控制系统、制动系统、电气系统、信息及监控系统、通风空调及照明等。其中，车体、车轴和车轮相对来说用钢量较大。车体多使用不锈钢、耐候钢板；
车轮和车轴则需使用专业化的车轮钢和车轴钢，如动车组列车需使用专门的空心轴。
3.基建用钢
除轨道和车辆外，城市轨道交通系统还包括一些配套的基础设施，如通行所需的桥梁、隧道和换乘站等。这些配套基础设施的用钢标准与其他同类设施并无区别，满足设计规范即可。以桥梁为例，在建设工程中需使用大量钢筋，包括普通钢筋及预应力钢筋，此外还有一些钢丝、钢绞线、钢板、角钢、H型钢等。
1.轨道用钢
轨道是保证城市轨道交通列车安全、平稳、舒适、快捷运行的基础。与普通线路或货运线路相比，城市轨道交通由于乘坐对象的特殊性和运输的高频次对轨道安全性能的要求更为严格，必须具有足够的强度、硬度、韧性及良好的焊接性能。
从实际应用看，为了提高线路的通过能力，小重量钢轨正逐步被淘汰，主干线一般铺设60 kg/m的重型钢轨。此外，为了减少接头的冲击和磨损，减轻铺设难度，单节钢轨长度逐步加长，但受限于生产和运输条件的制约，目前国内城轨交通钢轨标准长度主要有12.5 m和25 m两种，长定尺钢轨还需要特殊订货。总结世界发达国家的发展经验，钢轨的发展方向是重型化、强韧化、一体化和良好的可焊接性。
2.车辆用钢
轨道交通列车是轨道交通运输的主要载体，也是用钢大户，主要用钢方向可分为车体用钢、车轮用钢和车轴用钢等。
车体用钢主要是车体主梁、车框、内外车厢板等。车辆车体用钢的基本要求是高强化、高耐蚀性、高焊接性和轻量化。随着我国铁路轨道技术的不断发展，特别是提速、变速和重载运输技术的革新，实现车身轻量化成为必要条件，发展高强度、高耐候钢成为主流。国内钢企中，宝钢、武钢、鞍钢等国有企业率先进行试验并稳步生产可用于轨道交通列车制造的高强耐候钢和铁素体不锈钢板。
车轮用钢一般都由钢厂专用生产线生产，主要原料是用电炉或转炉冶炼的镇静钢。随着轨道交通车辆提速技术的更新及更高标准安全规范的提出，车轮钢正在向高强、高抗疲劳和高表面质量方向发展。
车轴用钢正处于从实心轴向空心轴发展的技术革新阶段。以往的列车车轴基本上都是实心车轴，原料是优质碳素钢。但随着车体轻量化带来的结构优化、疲劳强度提高和使用寿命延长，采用铬、钼合金钢制造的空心车轴将成为主流。空心车轴以前需要从国外进口，但现在我国攀钢、大冶特钢等钢企通过加大研发力度和技术升级，已能独立生产空心的车轴用钢。
3.基建用钢
事实上，基建用钢是轨道交通用钢的最大板块，车站、隧道和桥梁等基础设施需要使用大量的钢材，有时，一个地铁站消费的钢材量大于整条线路的轨道用钢量。根据相关数据，建设一座车站所需钢材量在3万吨左右，相当于鸟巢用钢量的一半。这些基础设施主要使用的原料是钢筋、线材和混凝土。
车站建设所需钢材需要兼顾美观和稳固，隧道建设所需钢材需要满足抗震、抗压和耐腐蚀，桥梁用钢所需钢材要有良好的强度和刚度、足够的韧性、较高的抗疲劳性、良好的可焊性和耐大气腐蚀性。除了这些共性要求外，根据不同地势、地形特点，轨道交通基建用钢还需因地制宜，在防水、耐盐碱、耐酸雨等方向进行调整。
在国家相关政策的推动下，我国城市轨道交通快速发展，较好地满足了居民出行需要，但仍存在线路衔接不畅、前期规划不完善等问题；
未来，城市轨道交通建设还存在广阔市场，并将朝着更加方便、快捷、绿色的方向发展，这对城市轨道建设的基础——轨道交通用钢提出更高的要求。根据前述分析，在城市轨道交通建设中，将更多地采用具有重型化、强韧化、一体化和良好可焊接性能的轨道用钢，具有高强化、高耐蚀性、良好可焊性和轻量化性能的车体用钢，具有高强化、高抗疲劳性和高表面质量的车轮用钢，由铬、钼合金制造的空心车轴用钢，以及具有高强化、高抗疲劳性、良好可焊性和耐腐蚀性的基建用钢。
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