中华人民共和国国家标准地铁设计规范GB 50157条文说明 2
4.3 制定建筑阻界的原则
4.3.2 建筑眼界坐标系与限界标准中的基准坐标系是两种不同的坐标系。
4.3.3 矩形隧道直线地段建筑限界以直线地段设备限界为计算依据,曲线地段建筑限界是在曲线设备限界基础上再考虑超高进行计算,缓和曲线地段的建筑限界计算可参用《铁路隧道设计规范》规定的方法并用地铁车辆的有关参数修正其延伸长度。
4.3.4 用盾构机进行机械化施工的圆形隧道,全线是统一孔径的,所以,必须按规定运行速度用最小曲线半径和最大超高计算的车辆设备限界设计隧道建筑限界。
4.3.5 正线地段单线马蹄形隧道,由于直线地段建筑限界和曲线地段建筑限界的断面尺寸差别不大,为了简化设计,采用一种模板台车进行施工,全线宜按规定运行速度用最小曲线半径和最大超高值计算的曲线设备限界以及设备安装尺寸、误差等因素来设计隧道建筑限界。
可分别设计直线地段和曲线地段两种不同断面的马蹄形建筑限界。
.3.6 轨道超高造成设备限界和建筑限界之间的空间不均匀,为此,隧道中心线应作横向和竖向位移,横向位移公式见正文(4.3.6-1);竖向位移公式见正文(4.3.6-2)、(4.3.6-3),由于竖向位移量只在毫米级变化,为了简化施工,竖向位移可忽略不计。
.3.7 高架线区间建筑限界按高架线设备限界及设备安装尺寸计算确定;当线路一侧设人行通道时,通道宽度大于或等于600mm,人行通道可与电缆沟槽结合设计。接触网支柱和声屏障的设置,本条只作原则规定,应由接触网专业和桥梁专业具体设计。
高架线车站站台计算长度内的站台建筑限界按高架线车辆限界加不小于]Omm的余量确定;
高架线车站站台计算长度外的站台建筑限界按高架线设备限界加不小于50mm的余量确定。
4.3.8 电缆过道岔区,通常都由隧道顶部通过。A型车和B2型车建筑限界,电缆桥架与接触网带电体之间应保持150mm净距,一般不必采取特殊措施;B1型车建筑限界,若设备限界顶部至电缆桥架净空不足200mm时,应采取局部加高措施。
4.3.9 接触网隔离开关应布置在车站端部的加宽段中;道岔转辙机则布置在线路较宽的一侧;行车隧道内需设风机时,尽量安装在设备限界和建筑限界的空间内,当安装不下时,采取将结构局部加宽、加高的措施。
4.3.10 车站直线地段建筑限界。
l 站台高度应根据空车状态下的车厢地板面高度计算确定,
车厢地板面在任何情况下(轮轨磨耗、车体下垂、弹簧变形等)均不得低于站台高度;
车门结构型式对站台建筑限界有一定影响,内藏门、外桂门应按列车越行过站时的车辆限界确定计算长度内站台边缘至线路中心线的距离;塞拉门既需按关门状态时列车越行过站的车辆限界,又应满足停车后塞拉门开门所需的安全间隙;
2 计算长度内站台边缘距线路中心线的距离,我国过去由于没有一套科学的车辆限界计算理论,都采用经验数据:车厢地板面半宽加lOOmm安全间隙,这一数据经过北京、上海、广州地铁运营实践证明是安全的。但采用UIC计算公式求得的车辆限界,上海地铁一号线和广州地铁一号线都需要不小于103mm的安全间隙,显然,UIC计算理论不适用于地铁限界。按照我国行业标准《地下铁道限界标准》提供的车辆限界计算公式,车厢地板面处的
车辆限界宽度加上必要的间隙,车厢地板面半宽加90mm安全间隙已属安全;
碎石道床的轨遭误差比整体道床的大,所以,车厢至站台的安全间隙也相应放宽.但如果采取增加轨撑等定位措施,亦可采用整体遭床数据;
3 站台计算长度外的建筑限界均按设备限界加安全间隙计算确定;
4 屏蔽门设于站台计算长度之内,因此,屏蔽门安装尺寸按车辆限界加一定安全间隙确定。
4.3.11 曲线站台边缘与车辆地板面处车体的间隙180mm的规定,用以限制站台计算长度内的线路平面曲线半径不得小于800m,轨道超高不大于15mm。
4.3.12 辅助线如联络线、车辆段出入线等,由于其曲线半径小、运行速度低,应制定专用限界。
4.3.13 防淹门和人防隔断门建筑限界内除接触导线外的一切管线都不准在门框内通过。防淹门门框高度应与区间矩形隧道高度相同:人防隔断门门框高度,当采用接触网授电时,应按接触网导线和汇流排距门框下沿保持150mm净距设计。
4.3.14 车辆段建筑限界.
1 车辆段车插线建筑限界,参照香港地铁资料制定;
2 车库大门宽度应满足设备限界要求,这是必要条件。具体尺寸应符合本规范第22章的有关规定.车库大门高度根据接触网进库与否分别规定.B1型车的车库大门高度与矩形隧道高度相同。
4.3.15 根据道岔号数及本条规定计算确定警冲标距岔心的距离。
5 线 路
5.1 一般规定
5.1.1 地铁线路的类别主要根据其在运营中的地位和作用来划分,正线为载客运营的线路,行车速度高、密度大,且要保证行车安全和舒适,因此线路标准较高;辅助线是为保证正线运营而配置的线路,一般不行驶载客车辆,速度要求较低,故线路标准也较低;车场线是场区作业的线路,行车速度低,故线路标准只要能满足场区作业即可。规范按不同类别线路制定相应的技术标准,以达到既能保证运营要求又能降低工程造价的目的。
本次修订中明确了辅助线的具体内容,将试车线、存车线内容明确由车辆段与综合基地章节归口。用于故障车停放的线路(停车线)和折返线兼顾存车的线路是否设置检修设施,由工艺工种视具体情况在设计中提出要求;另外根据各方面的意见,在辅助线中增加了特种用途的安全线,并相应增加了一节内容。
5.1.2 根据多年来各城市修建轨道交通的经验和教训,在建设第一条线路时,凡事先未详细认真地做过轨道交通线网规划的城市,往往造成线路多变。为避免此类情况的发生,本规范强调了轨道交通线网规划的重要地位,规定线路选线必须以政府批准的、有法律效力的轨道交通线网规划为依据。
5.1.3 在城市中心区,通常建筑密集、道路狭窄,交通拥挤,为减少建设中的困难和噪声、振动等对城市的有害影响,地铁宜设在地下.地铁线路进入地面建筑稀少、路面宽阔的地区及郊区,可考虑设在高架桥或地面上以降低工程造价。设在地面时要充分考虑线路封闭给地面带来的隔离影响。
5.1.4 地铁线路有地下线、高架线和地面线,本条对原规范偏于地下线的规定作了修改。
确定地铁线路的平面位置和纵断面设置,应充分考虑现状和规划的道路、地面建筑、地下管线和其他构筑物,以及被保护的文物古迹,使其相互影响减至最低程度,并争取得到良好的结合。环境与景观、地形与地貌对高架线和地面线的要求较高,影响较大;工程地质与水文地质条件及结构类型对施工方法的确定有重要的影响,而施工方法又会影响线路的平面设置和地下线路埋置深度;此外,尚应考虑运营管理需要.因此,进行地铁线路平面和纵断面设计时,应综合考虑本条提出的诸方面因素的影响,使确定的方案既经济合理又有利于使用和运营管理。
5.1.5 原规范没有考虑支线,所以线路一律按独立运营设计。本次条目增加了客流需要的情况,主要是指当确实需要设置支线时,通过论证,在不影响主线运输能力并确保安全的情况下,可以考虑共线运行。具体安全保障措施不限于汇入方向线路的平行进路,还可结合停车线、折返线等双向均设平行进路。
线路间设置联络线,是解决车辆调配和处理其他事项须转线运行的需要。因为有时一个车辆段要承担两条或两条以上线路的车辆检修业务;有的线路没有条件与地面铁路接轨,无法直接运送车辆与大型设备;有的线路采取分段修建和运营时,车辆段一时未建,车辆检修业务需临时由其他车辆段承担等情况,都需要借助联络线转运。此外,联络线还可保证在特殊情况下,列车可由一条线转入其他线路运行,增加处理事态的灵活性。
就总体而言,转线运行机率较少,且不载客运营,故联络线通常采用单线:若联络线暂时需要兼作载客运行的,其标准仍按联络线标准设计,但需设计成双线.只有在增加工程投资很少的情况下,可按正线标准设计。
5.1.6 地铁的每条线路,按独立运行设计的,线路之间以及与其他交通线路之间的交叉处采用立体交叉,是保证地恢高效、安全运输的重要措施。
5.1.7 地铁的客流要靠车站吸引,为最大限度地吸引客流和方便乘客,地铁车站通常应设置在客流量大的地方,如商业中心、文化娱乐中心、大的居住区及地面交通枢纽等处,同时为便利不同线路间的乘客换乘,在地铁不同线路间及与其他轨道交通交会处也应设置车站。
车站之间的距离选定应根据具体情况确定,站间距离太短虽能方便步行到站的乘客,但会降低运营速度,增加乘客旅行时耗,并增大能耗及配车数量,同时,由于多设车站也增加了工程投资和运营成本。站间距离太大,会使乘客感到不便,特别对步行到站的乘客尤其如此,而且也会增大车站负荷。一般说来,市区范围内和居民稠密的地区,由于人口密集,大集散点多,车站布置应该密一些;郊区建筑稀疏、人口较少,车站间距可以大一些。参照国内外已投入运营的地铁的使用经验,本条对站间距离在市区和居民稠密区推荐采用lkm左右,郊区由于情况不一,可根据现状和规划情况因地制宜地确定站位,一般站间距都较大。
5.1.8 地面线和高架线对乘客来讲比地下线安全感好,噪音小、豁亮通畅,可饱览市容,乘车比较舒服,而对沿线居民产生的影响就不同了。所以,在定线时一定要充分号虑行车、维修产生的振动、噪声,以及乘客视线对居民生活的影响;同时要防止建筑物内废弃物投掷到线路上影响行车安全;在建筑,结构、供电设计中更要处理好景观对城市的影响。由于根据相关规范要求所采取的防范措施不同,线路离建筑物的距离也不相同,但最小距离不得小于防火规范的要求。同地铁结合的建筑物除满足防火规范的要求外,还要从结构、轨道等方面加强减振、降噪措施,并要防止因建筑结构设计不当面影响行车安全。
5.2 线路平面
5. 2. l 最小曲线半径是修建地铁的主要技术标准之一,它与地铁线路的性质、车辆性能、行车速度、地形地物条件等有关。最小曲线半径的选定是否合理,对地铁线路的工程造价、运行速度和养护维修等都将产生很大影响。
1 最小曲线半径的分析计算.
(1)理论计算。
①计算公式:
②允许欠超高值的分析。列车在曲线上运行产生离心力影响乘客的舒适度,因此,通常以设置超高(h=11.8V2 /R)来产生向心力,以达到平衡离心力的目的。当曲线半径一定时,速度越高,要求设置的超高就越大。本规范第6.2.7条规定:最大超高hmax=120mm,因此当速度要求超过设置最大超高值时,就会产生未被平衡离心加速度α。按同条规定,取α=o.4m/s2,则允许欠超高值为:hqy=153×0.4=61.2mm。
③最小曲线半径的计算结果.按目前我国地铁列车的运行速度在80km/h以下时,一般情况取Rmin=300-350m,困难情况取Rmin=250-300m;列车的运行速度在80一100km/h时,一般情况取Rmin=500~550m,困难情况取Rmin=400-450m;井考虑未被平衡离心加速度α值的影响,经计算地铁列车的速度能达到表1中所列数值,从多年的运营情况看,此值是适宜的。
(2)从影响最小曲线半径的其他因素分析。
①列车运行安全.列车在小半径曲线地段下坡道上运行时,摇晃加剧,会降低乘客的舒适度。另外,小半径曲线上视距短,司机瞭望线路条件差,对行车安全不利。
②钢轨磨耗。钢轨磨耗主要是轮轨间发生摩擦造成的,轮轨间的摩擦包括滚动摩擦和滑动摩擦,据有关资料介绍,单纯的滚动摩擦使钢轨磨耗甚微,而车轮只要有0.2%的滑动,磨耗就会显著增加。列车在曲线上运行时,附加动压力及轮轨间的相对滑动与曲线半径成反比,半径越小滑动磨耗越大。从北京地铁运营情况看,一期地铁在困难情况下最小曲线半径为200m,有的地段磨耗较严重;二期地铁最小曲线半径为250m,磨耗情况尚可,曲线半径R≥300m的曲线上未发现不正常磨耗现象。
③养护维修。小半径曲线地段,因横向力大,碎石道床线路的轨距与水平均难以保持,曲线的几何形状不易固定,养护维修工作量大。
2 国内外有些城市地铁最小曲线半径标准。目前国内外有些城市地铁最小曲线半径标准见表2。
从表2可见,一般情况下地铁正线最小曲线半径为300-600m,困难情况下为250-300m。考虑到在城市修建地铁时,线路定线受控制的因素较多,如果最小曲线半径标准定得太高,会给设计施工带来很大困难,或大幅度地增加工程投资。故本次规范修改中,B型车取表中下限值,A型车则适当加大。
3 结论意见。
(1)根据以上分析,无论是从运行安全、乘客舒适、钢轨磨耗和运营管理等方面看,本规范按照我国目前的经济实力和现行的地铁车辆情况,规定最小曲线半径在一般情况下A型车为350m,B型车为300m;困难情况下A型车为300m,B型车为250m是适宜的。对行车速度为80km/h以上的线路,规定在一般情况下A型车为550m,B型车为500m;困难情况下A型车为450m,B型车为400m。但最小曲线半径的确定除考虑上述因素外,还耍充分考虑线路通过能力不受影响。
,
(2)出入线、联络线一般为不载客运行的线路,而且通过的列车对数较少,行车速度较低,故本规范规定的最小曲线半径标准较低。
(3)车场线的最小曲线半径,是根据道岔的导曲线半径及车辆构造允许的最小曲线半径等因素确定的。
5.2.2 设置缓和曲线主要为满足曲率过渡、轨距加宽和超高过渡的需要,以保证乘客舒适和安全.
1 缓和曲线的线型。为便于测设、养护维修和缩短曲线长度,本规范采用三次抛物线型的缓和曲线。
2 缓和曲线长度的分析。
(1)从超高顺坡率要求看。本规范第6.2.10条规定,超高顺坡率不宜大于2‰,困难地段不应大于3‰,按此要求,则缓和曲线的最小长度为:
圆曲线上的未被平衡离心加速度α值应技一定的增长率β值逐步实现,不能突然产生或消失,否则乘客会感到不舒适。
英国的实测资料认为,当β=0.4mm/s3 时,乘客舒适度指标接近于感觉到的边缘,日本地铁β=0.249~0.373m/s3。
地面铁路β值的取值:
中国:β=O.29~0.34;
美国:β=0.29;
英国:β=O.24~O.36。
参照以上资料,并考虑到实际的β值要大于计算值,因此,从保证乘客舒适出发,本规范取寓心加速度时变率β=0.3m/s3,则:
(2)缓和曲线长度,按上述有关公式计算求得,当l=H/3时,计算值不舍只进,其他按2舍3进,取5的整倍数。
(3)缓和曲线的最小长度为20m,主要是从不短于一节车辆的全轴距而确定的。全轴距是指一节车辆第一位轴至最后位轴之间的距离(下同),目前我国地铁车辆的全轴距最大不超过20m。
4 不设缓和曲线的曲线半径的确定。如不设缓和曲线,列车通过直圆点(zy)或圆直点(yz)时,未被平衡离心加速度会突然发生变化,为满足乘客舒适度的要求,其时变串应符合不大于o.3m/s3的规定,否则就要设置缓和曲线。即不设缓和曲线的曲线半径标准应按允许的未被平衡离心加速度时变率计算确定:
本规范表5.2.2中最高速度级为100km/h,将B型车l=19m代入上式,可得R=2619m,即当速度为100km/h时,R>2619m就可不设缓和曲线,当A型车l=22.1m,速度为100km/h时,R≥2251m可不设缓和曲线。取两数大者且取整,因此,本规范规定,曲线半径大于等于3000m时可不设缓和曲线。同理,将有关参数代入上式,可计算出各速度级不设缓和曲线的圆曲线半径大小,再按设缓和曲线与不设缓和曲线情况比较后,确定本规范各速度级不设缓和曲线的圆曲线半径大小,见规范表5.2.2。
5.2.3 列车侧向通过道岔时要限速,面道岔附带曲线距道岔很近,列车速度不可能很快提高,故道岔附带曲线可不设缓和曲线和超高,并要求其半径不小于道岔导曲线半径,主要是考虑保证列车通过附带曲线时其速度不要低于过岔速度。
5.2.4 设置复曲线会增加勘测设计、施工和养护维修的困难。同时在复曲线上行驶的列车,其受力情况和产生的横向加速度将在短时间内发生较大变化,会降低列车的平稳性和乘客的舒适度,故本规范规定不宜采用复曲线。如在困难条件下要设置复曲线,并且复曲线的曲率差(1/R1)一(1/R2)>1/2500时,应设置中间缓和曲线。
5.2.5 地铁线路圆曲线长度短,对改善瞭望条件、减少行车阻力和养护维修有利。但最短不能小于车辆的全轴距,否则车辆将跨越在三种不同线型上,会危及行车安全、降低列车的平稳性和乘客的舒适度。
5.2.6 地铁屑于城市轨道交通,布线条件往往受到一定的限制。考虑行车平稳要求,夹直线长度应保证不小于一节车辆的长度,故本规范规定夹直线长度A型车不小于25m,B型车不小于20m。
车场线规定不小于3m是从不小于车辆转向架的轴距考虑的。
5.2.7 车站站台段线路设在曲线上时,司机和车站管理人员瞭望条件差,增加管理上的难度,对行车安全不利,另外曲线半径太小,列车停靠曲线站台时车辆与站台间的间隙过大,对乘客安全不利。根据我国目前使用车辆情况,分别对A型车和B型车进行的间隙检算,并参照国外经验,本规范规定在困难地段车站可设在半径不小于800m的曲线上,基本满足曲线站台边缘与车辆之间的空隙要求。但同时建议,非困难地段尽量采用大半径曲线,特别是A型车。
车站站台段是指按远期列车长度计算的停车范围(下同)。
5.2.8 道岔轨道构造比较复杂,如果设在曲线上,会增加设计、施工和养护维修的困难,因此规定道岔应设在直线上。
要求距曲线头(尾)的距离为5m,以保证曲线或曲线超高顺坡及轨距递减不侵入道岔范围并便于施工和养护。另外从铺设道岔整体道床考虑,其铺设范围为超出道岔前部1.5m左右,超出道岔后部4.5m左右,因此要求道岔基本轨端距曲线头(尾)的距离不小于5m是需要的.车场线为场区作业线,行车速度较低,且为碎石道床,故规定其最小距离可减至3m。
5.2.9 规定道岔距站台端部的距离,是从列车折返能力和道岔整体道床铺设范围及道岔信号设备的设置考虑的。要求道岔尽量靠近车站设置,主要为便于运营管理,有利于发挥线路的效能,一般应在5~l0m内选定,但道岔距站台也不能太近,否则会影响其他设备的铺设和安装,因此规定不应小于5m。在车辆偏移范围内的站台宽度,应按其偏移量进行缩减.无折返要求的停车线道岔,其位置要求可适当放宽。
5.2.10 两平行线间设置交叉渡线的线间距是从有利于选用定型产品出发而考虑的。
5.2.11 折返线的有效长度主要从以下因素考虑:
l 停车线端距道岔基本轨端留有必要的距离,如该距离太短,将影响列车加速,从而影响列车折返能力;
2 列车进入折返线通过最后一组道岔时,不希望降低速度以便尽快给其他线路开通路,为此折返线的长度不能太短。
根据以上情况分析,折返线留有足够的长度对保证列车折返安全和折返能力是必要的。原规范根据北京地铁-、二期工程设置折返线的经验,其长度定为列车长加24m。现在我国有地铁的城市除北京、天津外,又增加了上海、广州等城市,集多年建设和运营的经验,为保证线路折返能力和行车安全,本规范规定折返线有效长度由原远期列车计算长度加24m,改为加安全距离40m,此距离也可根据工程实际情况,由信号设备系统等相关专业经协商计算论证确定,但不包括车挡长度。
5.3 线路纵断面
5.3.1 正线最大坡度是线路的主要技术标准之一,对线路的埋深、工程造价及运营都有较大的影响,因此,合理地确定线路最大坡度具有很重要的意义。
目前我国地铁采用的电动客车型为A、B两种车型,现选用北京B型车和上海A型车的有关资料作为检算坡度的依据是有代表意义的。
主要验算超员载客重车停在大坡道上的启动问题。目前地铁车辆一般采用动、拖车编组方式,两动车加两拖车编组的列车,运行时一辆动车失去动力为最不利情况,此时,要以一辆动车拉三辆拖车,并在超员情况下,按下式检算最大启动坡度imax。经检算,北京车在43.95‰。坡遭上,上海车在41.76‰坡道上都能启动,启动速度按5km/h考虑。
因此规定正线的最大坡度不宜大于30‰,困难地段可采用35‰,联络线、出入段线上的最大坡度不宜大于40‰是合适的。
5.3.2 隧道和路堑地段线路坡度一般不小于3‰,主要是为了满足隧道和路堑排水需要,因一般情况下线路的坡度是与排水沟的坡度一致的。
考虑到地铁线路有些地段会处于地下水位线以下,为保证排水,规定其线路最小坡度为3‰。,困难地段在确保排水的条件下,可采用小于3‰的坡度。
5.3.3 地下车站坡度应尽量平缓,以防止车辆溜动,但又要考虑隧道的量小排水坡度问题,故宜将车站站台计算长度线路设在2‰的坡道上,在困难条件下设在3‰的坡道上。
与地面建筑结合建设的车站,考虑到设坡与建筑物接口困难,故线路坡度不受条文限制,但因其不是独立的单体建筑,区间的水不得排入车站,需在站端截流,车站的轨道结构要设带坡水沟。
5.3.4 地面、高架桥地段的车站排水较易处理,为使车站停车平稳,车站站台段线路应尽量设在平道上,只有在困难地段为便于停车和启动,才可设在不大于3‰的坡道上。
车场线设在不大于1.5‰的坡道上,主要是根据溜车条件决定的。
关于车辆溜动问题,从理论上分析,车辆单位坡道阻力i(相当于下坡方向的单位分力)小于车辆开始馏动时的单位启动阻力ω,车辆才不致溜走。ω随很多因素而变化,与车辆重量、气候条件等都有很大关系,由于目前我国对地铁车辆启动阻力尚无试验资料,参照前苏联有关资料:
当停车线坡度i≤ω时,车辆就不会溜动。但车辆停留在车场内受很多外力影响(如风力和振动等),需考虑一定的安全系数,根据北京地铁经验,当停车线坡度i≤1.5‰时,尚未发现溜车现象。故本规范规定,车场线可设在不大于1.5‰。的坡道上。
5.3.5 为便于遭岔的养护和维修,道岔应铺设在较缓的坡道上,因道岔设在大于10‰的坡道上容易爬行、养护困难,所以规定设在不大于5‰的坡道上,在困难条件下可设在不大于l0‰的坡道上。
我国地铁在隧道地段的道岔已逐步采用整体混凝土道床,其稳定性比碎石道床好,故道岔区的坡度标准尚有待进一步探讨。
5.3.6 将车站站台段线路布置在一个坡道上,对设计、施工均较简单,而且有利于排水的处理。
关于设置车站的线路宜尽量接近地面设置,其好处是:
1 工程量小。地铁车站的造价与其埋深有关,尤其浅埋明挖车站体现得更为突出;
2 方便乘客进、出车站.因地铁车站是乘客大量进出的地方,埋深大乘客会感到不方便。
车站在有条件时要尽量布置在纵断面的凸形部位上,即进站上坡、出站下坡,有利于节省列车启动和制动时的能耗。
5.3.7 隧道内的折返线和停车线,为保障车辆停放和检修作业的安全,线路坡度要求尽量平缓,但为保证隧道内的排水,线路又必须保持最小的排水坡度。在北京、上海的地铁工程中,均采用2‰的坡度,经运营使用未发现其他问题,故本规范规定其坡度值宜为2‰。
折返线和停车线布置在面向车挡的下坡道上,目的是防止向车站溜车,确保停车安全。
5.3.8 为缓和变坡点坡度的急剧变化,使列车通过变坡点时产生的附加加速度不超过允许值,相邻坡度差大于一定数值时,应在变坡点处设置圆曲线型竖曲线。
列车通过变坡点时产生的附加加建度即竖向加速度av,竖曲线半径Rv(m)与行车速度V(km/h)及av(m/s2)的关系为;
Rv=V2/3.62av
根据国外资料,av值采用的范围为0.07~0.3l m/s2,但多数国家采用Rv=V2,即av值为o.08m/s2;困难条件下采用Rv=V2/2,即av值为0.15m/s2。
参照上述数据并结合地铁情况,本规范在正线上取值一般为av=O.1一O.1 54m/s2,困难条件下为av=0.17~O.26m/s2。考虑到区间正线与站端的运行速度不同,按上式验算取整数,区间线路竖曲线半径采用5000m,困难地段为3000m;在车站端部由于速度较低,采用3000m,困难地段为2000m;辅助线和车场线采用值为2000m。
关于相邻地段的坡度代数差小于2‰不设竖曲线问题,主要是该坡度代数差按上述半径设置竖曲线时其变坡点调正值甚小,故可忽略不计。
5.3.9 竖曲线不得侵入车站站台范围,是为了保证站台平整和乘客安全,并有利于车站的设计和施工。
道岔是轨道的薄弱部位,其尖轨和辙岔应保持平顺、严密状态,因此竖曲线不应侵入道岔范围,并保持一定距离,以保证行车安全和便于线路养护维修。
5.3.10 竖曲线若与缓和曲线重叠,由于缓和曲线范围内超高顺坡改变了轨顶坡度,从而改变了两者立面上的形状。施工中要做成设计形状已很难做到,碎石道床在轨道养护中更难保持轨道的良好状态,所以,两者不能重叠。
5.3.11 列车通过变坡点时要产生附加力和附加加速度,从行车平稳考虑,宜设计较长的坡段,但为了适应线路高程的变化,坡段也不能太长,否则将发生较大的工程量,给施工带来困难。因此应综合考虑两者的影响来确定最短坡段长度。
1 一般情况下线路纵向最小坡段长不小于列车长度,可以使一列车范围内只有一个变坡点,避免变坡点附加力的叠加影响和附加力的频繁变化,以保证行车的乎稳;
2 坡段长度还应满足竖曲线既不互相重叠,又能相隔一定距离,有利于列车运行和线路维修养护.从保证行车平顺性考虑,希望在两竖曲线间能放下二、三节车辆,因此确定该距离不宜小于50m。
5. 4 安 全 线
5.4.1 安全线是列车运行隔开设备之一,其他还有脱轨器、脱轨道岔和车辆防溜等隔开设备.设置安全线的目的是为了防止在车辆段(场)出入线、折返线和岔线(支线)上行驶的列车未经允许进入正线与正线列车发生冲突,从而保证列车安全、正常的运行。安全线的有效长度一般不小于40m.在困难条件下,也可设置脱轨器或脱轨道岔。
为了防止滥设安全线,增加不必要的工程投资,本规范对需要设置安全线的地方作了具体规定。
1 当车辆段(场)出入线上的列车在进入正线前需要一度停车,且其停车信号机至警冲标之间小于制动距离时,宜设安全线(图1);
2 当折返线末端与正线接通时,宜设置道岔隔开设备(图2);
3 岔线(支线)在站内接轨,当与正线间为岛式站台,且站台端至警冲标间的距离大于或等于60m时,可不设列车运行隔开设备(图3),若为侧式站台,宜设道岔隔开设备(图4)
6 轨 道
6.1 一般规定
6.1.1 轨道是地铁的主要设备,除引导列车运行方向外,还直接承受列车的竖向、横向及纵向力,因此轨道结构应具有足够的强度,保证列车快速安全运行。
地铁是专运乘客的城市轨道交通,轨道结构要有适量的弹性,使乘客舒适。
6.1.2 隧道及U形结构地段、高架线、地面线的轨道结构分别采用同一型式,采用通用定型的零部件,既能减少设计和施工麻烦、减少订货和维修备用料种类,又能使轨道结构外观整齐。
地铁运营时间长,列车运行间隔短,只能在夜间停运后的较短时间内进行轨道维修,所以设计的轨道结构,尽量使施工和维修工作量少且方便。
6.1.3 随着人民生活水平的提高,对环境保护的要求也越来越高,只有地铁相关专业共同采取减振降噪措施,才能达到地铁沿线的环保要求。根据沿线的减振要求,在轨道结构上采取分级减振措施,即一般减振、较高减振和特殊减振的措施,既能达到沿线不同地段的环境保护标准,又能节省轨道工程投资。
6.1.4 钢轨是地铁列车牵引用电回流电路,轨道结构应满足绝缘要求,以减少泄漏电流对结构、设备的腐蚀。
6.1.5 列车直接运行在轨道上,轨道结构必须采用先进和成熟及经过试验的部件,使轨道结构技术先进、适用。还要充分考虑采用先进的施工方法,以保证施工质量并缩短施工工期。
6.2 钢轨及配件
6.2.1 在轨道构造中,钢轨是主要的部件。地铁选定钢轨类型的主要因素是年通过总质量、行车速度、轴重,延长大修周期、维修工作量和减振降噪。
根据地铁线路近、远期客流量推算出近.远期年通过的总质量。国家铁路线路设计规范规定,年通过总质量等于或接近25Mt的轨道结构,应铺60kg/m的钢轨。
随着地铁车辆轴重加大和年通过总质量的增长及列车速度的提高,目前各国地铁都有选用重型钢轨的发展趋势。从技术性能上分析,我国生产的60kg/m钢轨较50kg/m钢轨质量只增加17.5%,而允许通过的总质量可增加50%。
有关资料表明,60kg/m钢轨比50kg/m钢轨抗弯强度增加34%,车轮通过所产生的轨底应力、局部应力及抗弯曲变形均较50kg/m钢轨小,可减小钢轨实际的冲击作用,降低钢轨本身和道床的振动和速度,减少了对道床的压力及残余变形的积累,提高轨道的稳定性,能延长钢轨及轨下基础各部件的使用寿命。
60kg/m钢轨使用寿命为50kg/m钢轨的1.5~3.0倍,由疲劳破坏造成的更换率为50kg/m钢轨的l/6,受列车冲击振动较50kg/m钢轨约减少10%,有利于减振降噪。同样条件下,60kg/m钢轨较50kg/m的轨道维修工作量减少40%。
综上所述,在经济条件允许的情况下,地铁尽量采用60kg/m钢轨。
车场线运行空载列车,速度又低,可以采用43kg/m钢轨,但目前国内钢轨生产厂家已不再正常生产供应43kg/m钢轨,需提前签订供货合同,维修用料更难订货。另外,由于车场线合计长度较少,43kg/m钢轨单价会相应提高,车场线采用50kg/m钢轨,能提高轨道的稳定性,减少维修工作量.所以车场线宜采用50kg/m钢轨。
6,2.2 小半径曲线地段钢轨的磨耗是影响钢轨使用寿命的主要因素.根据我国地铁多年运营中的钢轨磨耗状况,半径200m的曲线地段钢轨未涂油时,磨耗严重,四个月就得换轨,钢轨涂油后,磨耗明显减轻,两年多才换孰,换上耐磨钢轨再经常涂抽,能使用三年多。半径300m地段,钢轨稍有磨耗。
全长淬火钢轨的耐磨性和使用寿命较普通钢轨高l~2倍,而价格较普通钢轨约高20%,耐唐钢轨较普通钢轨价格高10%,所以采用耐磨钢轨或全长淬火钢轨具有明显的技术经济效益。
根据以上所述,本条规定正线半径小于400m的曲线地段应采用耐磨钢轨或全长淬火钢轨。
6.2.3 正线,辅助线钢轨接头采用对接,可减少列车对钢轨的冲击次数,改善运营条件。在曲线地段,内股钢轨的接头较外股钢轨的接头超前,曲线内股钢轨应采用厂制缩短轨与曲线外股标准长度钢轨配合使用,以保证内、外般钢轨的接头相错量符合规定。
接触焊、气压焊的焊缝可不必对接,但焊缝的轨底及轨底上面30mm范围应打磨平整,不超过0.5mm,以免万一焊缝落在轨枕上影响扣件安装.铝热焊缝距轨枕边缘的距离应不小于30mm。
根据施工和维修的实践,半径等于及小于200m的曲线地段钢轨接头采用对接,曲线易产生支嘴,所以本条规定应采用错接,错开距离不应小于3m。3m大于地快车辆的固定轴距。
6.2.4 一般正线采用60kg/m钢轨,车场线采用50kg/m钢轨。过去不同类型钢轨连接采用异型钢轨接头夹板连接,造成接头强度低、轨头断面突变,顶面和侧面不易平顺,对行车和维修不利,所以应采用异型钢轨连接。
6.2.5 为使轨道具有足够的强度和稳定性及减少维修,确保行车安全,规定接头螺栓、螺母和平垫圈均采用国家铁路线路设计规范规定的标准。
6.2.6 在小半径曲线地段,为使列车顺利通过,并减少轮轨间的横向水平力,减少轮轨磨耗和轨道变形,小半径曲线地段必须有适量的轨距加宽量。
地铁的曲线轨距加宽值是按车辆自由内接条件计算的。新建正线曲线半径一般大于250m,无须轨距加宽。辅助线、车场线小半径曲线按此条轨距加宽和轨距递减规定,经多年运营实践,工务部门认为可行,坟B型车仍采用原规范规定的轨距加宽值和轨距递减率的标准。A型车转向架轴距较大,所以轨距加宽数值略, 大。
道岔构造复杂,为缩短道岔长度,道岔的轨距递减率不受此限制。
6. 2.7 地铁轨底坡采用1/40是根据地铁相关技术条件确定的。北京、上海地铁经多年运营,基本状况良好。根据地铁车辆技术条件也可设1/30的轨底坡。道岔碎石道床,辙叉跟端轨缝后一定范围内是普通长轨枕,所以规定在无轨底坡道岔间不足50m不应设置轨底坡。
6.2.8 曲线超高是根据列车通过曲线时平衡离心力,并考虑两股钢轨垂直受力均匀等条件计算确定的。
最大超高值是根据行车速度、车辆性能、轨道结构稳定性和乘客舒适度确定的。经多年实践,曲线最大超高120mm比较合理、适宜,故规定最大超高值仍为120mm。
设置的超高不足时.其未被平衡的横向加速度值α国内的试验资料表明,当α=0.4m/s2时,欠超高61mm,乘客稍有感觉,不影响舒适度,所以规定计算列车在曲线运行速度时允许有61mm的欠超商。
6.2.9 隧道内整体道床轨道曲线超高外轨抬高一半、内轨降低一半,可不增加隧道净空,节省结构的投资,同时能使轨道中心线与线路中心线一致,还能减小超高顺坡段的坡度。U形结构与隧道衔接时,U形结构与隧道内的超高设置办法相同。
高架桥上的整体道床轨道,超高设置若采取内、外轨分别降低、抬高一半的方法,为不影响桥梁结构和保证内轨轨枕下最小道床厚度,要增加轨道结构高度,从而增加桥梁荷载。地面线碎石道床,若超高亦采取上述办法,轨道几何尺寸不易保持,维修困难,所以高架桥上的整体道床和地面线碎石道床的曲线超高均宜采取外轨抬高超高值的方法设置。