第1章 轨道交通线路概述
1.1 线路
1.1.1 概述
在我国轨道交通系统中,广义的线路是指由路基、桥隧建筑物(桥梁、涵洞、隧道等)和轨道组成的一个整体的工程结构。狭义的线路就是轨道,它是由钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件和防爬设备等主要部件组成的系统性的工程结构。
1.轨道结构的特点
轨道结构除了要求具有足够的强度、稳定性和耐久性等基本特征外,还必须满足以下要求:
(1)具有足够的弹性,使列车运行所引起的振动与噪声控制在容许范围内。
(2)具有一定的绝缘性能,以减少杂散电流对周围金属构件的电腐蚀。
(3)尽可能选用通用件,减少轨道结构零部件的备品备料,减少日常养护工作量。
2.地铁线路的分类
对城市轨道交通的线路专业来讲,地铁线路按敷设方式可分为地下线、地面线、高架线;应按其运营中的功能定位可分为正线(干线与支线)、配线和车场线。配线包括车辆基地出入线、联络线、折返线、停车线、渡线、安全线等。
线路敷设方式主要根据城市总体规划和地理环境条件,因地制宜选定。在城市中心区宜采用地下线;在中心城区以外地段,宜采用高架线;有条件地段也可采用地面线。
地下线路埋设深度,应结合工程地质和水文地质条件,以及隧道形式和施工方法确定;隧道顶部覆土厚度应满足地面绿化、地下管线布设和综合利用地下空间资源等要求。地面线应按全封闭设计,具备防淹、防洪能力,同时处理好与城市道路红线及其道路断面的关系。
1.1.2 运营线路的种类
城市轨道交通的线路按照其在运营中的用途,可分为正线、车场线(转为基地的站场线路)。
1.正线:正线为载客运营并贯通全线车站的线路,一般为双线,分上行和下行线路。当线路分叉时,可细分为干线和支线。一般情况下,在正线上分岔以侧向运行的线路为支线,直向运行线路为干线。支线通过配线连接干线,可混合运行,也可独立运行。由于主线与支线有主次地位之分,所以干线、支线应单独正名,但其技术标准没有区分。
2.车场线:设于车辆段或者停车场的线路。主要提供列车停、检、修的线路,或各种维修车辆停放的线路。如:牵出线、检修线、静调线、洗车线等。
3.配线:原称“辅助线”,现改称“配线”。凡在正线上分岔的,为配合列车转换线路或运行方向等某些运营功能服务的,并增加运行方式灵活性的线路,统称为配线。根据功能需求,可作以下分类:
(1)车辆基地出入线:简称为“出入线”,从正线上分岔引出至车辆基地的线路。
(2)联络线:设置在两条不同正线之间,为各种车辆过渡运行的线路。
(3)折返线:为列车折返运行的线路。
(4)停车线:为故障列车待避、临时折返、临时停放或夜间停放列车的线路。
(5)渡线:设置在正线线路左右线之间,为车辆过渡运行的线路。或在平行换乘站内,为相邻正线线路之间联络的渡线。
(6)安全线:对某些配线的尽端线,或在正线上的接轨点前,根据列车运行条件,设置在设计停车点以外,具有必要的安全距离的线路,以避免停车不准确发生冒进的安全问题。
1.1.3 线路平面和纵断面
1.线路中心线
用路基横断面上的O点在纵向的连线表示的。O点为距外轨半个轨距的铅垂线AB与路肩水平线CD的交点。如图1-1所示。
线路的空间位置是由它的平面和纵断面决定的。
图1-1 路基横断面
2.线路平面
线路中心线在水平面上的投影,表示线路平面状况。线路平面由直线、圆曲线和缓合曲线等组成。
城市轨道线路受都市建筑群的影响,设置曲线是不可避免的,在困难地段,小半径曲线能大量节省工程费用,但不利于运营,特别是曲线限制行车速度时,影响更为严重。因此必须根据设计线的具体情况,综合工程与运营的利弊,选定设计线合理的最小曲线半径。
线路平面曲线半径应根据车辆类型、列车设计运行速度和工程难易程度经比选确定。最大曲线半径标准关系到线路的铺设、养护、维修可否达到要求的精度,进而影响到轨道平顺状态,曲线也不易保持圆顺,间接成为限制列车运行速度,甚至是影响安全的一大因素。
3.线路纵断面
线路纵断面是沿线路中心线所作的铅垂剖面展直后、线路中心线的立面图,表示线路起伏情况,其高程为路肩高程。它是由长度不同、陡缓各异的坡段组成。
从行车角度来讲,线路坡度应尽可能平缓。但受城市地质条件以及穿越市区的河流等地理条件的影响,有时必要设置较大的坡度。由于区间隧道施工采用盾构法,有条件采用“高站位、低区间”纵断面形式。这样一是节省车站工程费用,二是列车进站时有利于制动,出站下坡有利于加速,节能省电,减少隧道温升。这种线形必须在区间线路的最低处设置排水泵房,以排除区间隧道渗漏水和其他积水。
(1)线路坡度
①坡度的概念。相邻两坡段的坡度变化点称为变坡点。对同一坡段来讲,上坡的起点称为坡底,终点称为坡顶。同一坡度所持续的水平长度或距离称为坡长。
②坡度值。坡段特征由坡段长度和坡度值来表示,坡度值为该段两端变坡点的高差与坡段长度的比值,以表示。上坡取正,下坡取负,平坡为零。
《地铁设计规范》(GB 50157—2013)规定:正线的最大坡度宜采用30‰,困难地段最大坡度可采用35‰。在山地城市的特殊地形地区,经技术经济比较,有充分依据时,最大坡度可采用40‰;联络线、出入线的最大坡度宜采用40‰。区间隧道由于排水的需要,线路最小坡度宜采用3‰;困难条件下可采用2‰。区间地面线和高架线,当具有有效排水措施时,可采用平坡。
车站宜布置在纵断面的凸型部位上,可根据具体条件,按节能坡理念,设计合理的进出站坡度和坡段长度;车站站台范围内的线路应设在一个坡道上,坡度宜采用2‰。当具有有效排水措施或与相邻建筑物合建时,可采用平坡。
线路坡段长度不宜小于远期列车长度,并应满足相邻竖曲线间的夹直线长度不小于50m的要求。
道岔宜设在不大于5‰的坡道上。在困难地段应采用无砟道床,尖轨后端为固定接头的道岔,可设在不大于10‰的坡道上。
车场内的库(棚)线宜设在平坡道上,库外停放车的线路坡度不应大于1.5‰,咽喉区道岔坡度不宜大于3.0‰。
(2)竖曲线
竖曲线就是在线路纵断面变坡点处设置的与坡段线相切的曲线。
两相邻坡段的坡度代数差等于或大于2‰时,应设圆曲线型的竖曲线连接,这样可以有效的改善列车的运行条件,避免列车通过变坡点时脱钩,以保证行车安全和平顺。竖曲线的半径不应小于表1-1的规定。
表1-1 最小竖曲线半径(m)
车站站台有效长度内和道岔范围内不得设置竖曲线,竖曲线离开道岔端部的距离不应小于5m。因为道岔的尖轨和辙叉应位于同一平面上,如将其设在竖曲线的曲面上,则道岔的铺设与转动都有困难;同时道岔的导曲线和竖曲线重合,列车通过道岔的平稳性降低。
竖曲线与缓和曲线或超高顺坡段在有砟道床地段不得重叠。因为在竖曲线范围内,轨面高程以一定的曲率在变化。缓和曲线范围内,外轨高程以一定的超高顺坡在变化。如两者重叠,一方面在轨道铺设和养护时,外轨高程不易控制;另一方面外轨的直线形超高顺坡和圆形竖曲线,都要改变形状,影响行车的平稳。在无砟道床地段竖曲线与缓和曲线重叠时,每条钢轨的超高最大顺坡率不得大于1.5‰。