廈門市快速公交(BRT)1號線島內(nèi)段預(yù)留軌道交通條件設(shè)計綜述

張清峰

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司道路交通設(shè)計研究院,武漢 430063)

高架快速公交系統(tǒng)(Bus Rapid Transit system,簡稱BRT)由于其全封閉全高架,沒有地面BRT要不可避免地與地面上各種交通方式?jīng)_突的矛盾,系統(tǒng)服務(wù)水平高,而且可以在遠(yuǎn)期客流飽和時升級為軌道交通,并在近期為升級軌道交通培育客流。廈門快速公交(BRT)1號線島內(nèi)段為國內(nèi)第一條也是目前唯一的全高架的BRT,而且是第一條土建預(yù)留升級城市軌道交通條件的BRT。廈門BRT 1號線島內(nèi)段起于第一碼頭樞紐站三層,沿廈禾路、蓮前西路、縣黃路,于縣黃路與安墩路交叉口下地接BRT 1號線集美大橋段,線路長15.36 km,采用全線高架方案,設(shè)15座高架車站,橋面寬(含兩側(cè)防撞墻)10 m,橋下凈空約9 m。簡單介紹廈門BRT 1號線預(yù)留升級軌道交通設(shè)計內(nèi)容。

1 總體定位及原則

廈門BRT 1號線島內(nèi)段總體定位為近期運營快速公交,遠(yuǎn)期升級直線電機(jī)軌道交通,土建預(yù)留遠(yuǎn)期升級軌道交通條件,所以其技術(shù)條件應(yīng)為滿足直線電機(jī)軌道交通和快速公交兩種系統(tǒng)的合理取值。

BRT的車輛和道路條件等基本上都在城市范圍,其技術(shù)條件應(yīng)基本上按《城市道路設(shè)計規(guī)范》(CJJ37—90)(以下簡稱《城規(guī)》)執(zhí)行[1]。

直線電機(jī)軌道交通在國內(nèi)較少實施,僅在廣州地鐵4號線、北京機(jī)場線采用并投入運營,廣州地鐵5號線、6號線采用直線電機(jī),但尚未通車。在2008年10月出了一版《直線電機(jī)軌道交通設(shè)計規(guī)范》(征求意見稿)[2](以下簡稱《直規(guī)》),至今尚未有正式版,以征求意見稿為參考討論。

2 設(shè)計速度

1號線島內(nèi)段采用全線高架的形式,由于1號線島內(nèi)段是建在廈禾路、蓮前路、縣黃路等既有道路上,受既有道路及交叉口轉(zhuǎn)彎的技術(shù)條件限制,如在蓮坂轉(zhuǎn)盤交叉口、農(nóng)科所交叉口只能采用150 m曲線半徑,考慮到運行速度的協(xié)調(diào)性以及BRT車輛運營的安全,1號線高架BRT設(shè)計速度采用60 km/h,部分地方限速40 km/h。遠(yuǎn)期預(yù)留軌道交通采用直線電機(jī)車輛,最高行車速度為80 km/h[3～5]。

3 限界

BRT 1號線近期斷面應(yīng)滿足遠(yuǎn)期軌道交通限界。

3.1 近期高架BRT所需斷面

近期高架BRT所需斷面如圖1所示：雙向兩車道寬2×3.75 m,隔離對向行駛的雙黃線寬0.5 m,兩側(cè)路緣帶寬各0.5 m,橋面凈寬合計9 m,加上兩側(cè)防撞墻各0.5 m,橋梁總寬共10 m。

BRT車輛按《城規(guī)》凈高4.5 m,橋面鋪裝層最厚處0.275 m,故梁頂所需凈空為4.775 m。

圖1 1號線島內(nèi)高架段近期實施BRT斷面(單位：cm)

3.2 遠(yuǎn)期運營軌道交通所需斷面

(1)遠(yuǎn)期高架直線電機(jī)軌道交通區(qū)間需要的限界如圖2所示：直線地段線間距采用4 100 mm,線路中心線距建筑限界外側(cè)距離為2 100 mm(其中路中心線距設(shè)備限界1 600 mm,電纜槽寬度400 mm,間隙100 mm),兩線路中間設(shè)疏散平臺,寬900 mm,疏散平臺距軌頂面800 mm,合計橋面寬8 300 mm。電纜采用支架敷設(shè)方式,疏散平臺下部敷設(shè)弱電電纜,線路外側(cè)敷設(shè)強(qiáng)電電纜。

所需凈高自橋梁頂面起為：560+3 659=4 219 mm。

圖2 遠(yuǎn)期直線電機(jī)軌道交通所需的高架區(qū)間限界(單位：mm)

(2)遠(yuǎn)期升級直線電機(jī)軌道交通車站需要的限界如圖3所示：線間距4 100 mm,線路中心線至有效站臺邊緣距離為1 500 mm,站臺面距軌頂面的高度為880 mm,安全門距線路中心線距離為1 595 mm,兩側(cè)安全門之間總寬7 290 mm。

所需凈高自橋梁頂面起為：560+3 659=4 219 mm。

圖3 遠(yuǎn)期升級直線電機(jī)軌道交通車站處需要的限界(單位：mm)

3.3 小結(jié)

近期高架BRT橋面凈寬9 m,大于遠(yuǎn)期升級直線電機(jī)軌道交通區(qū)間所需橋面凈寬8.3 m,大于遠(yuǎn)期高架直線電機(jī)軌道交通車站兩側(cè)安全門之間需要凈寬7.29 m,滿足遠(yuǎn)期軌道交通需求(圖4)。

圖4 遠(yuǎn)期升級直線電機(jī)軌道交通的橋梁區(qū)間限界(單位：mm)

關(guān)于斷面加寬問題,半徑在4 000 m以上,兩者均不需要加寬；半徑在4 000～250 m,城市道路不需要加寬,直線電機(jī)軌道交通線間距加寬值在0～0.23 m,小于0.7 m；半徑≤250 m,《城規(guī)》加寬值比《直規(guī)》加寬值均大,對斷面無影響。

近期高架BRT梁頂凈高4.775 m，大于遠(yuǎn)期升級直線電機(jī)軌道交通所需梁頂凈高4.219 m。

故近期高架BRT橋面凈寬9 m,梁頂凈高4.775 m適宜,且不論斷面是否需要加寬,近期高架BRT斷面均滿足遠(yuǎn)期軌道交通需求。

4 路線技術(shù)條件

設(shè)計中針對高架BRT預(yù)留軌道交通建設(shè)條件,對《城規(guī)》和《直規(guī)》的技術(shù)條件進(jìn)行對比,給出1號線相關(guān)平、縱面技術(shù)指標(biāo)選取表,本文針對《城規(guī)》和《直規(guī)》差異比較大的地方如加寬、等詳細(xì)說明,余略去,另平面技術(shù)指標(biāo)選取詳見筆者《預(yù)留軌道交通條件的廈門BRT 1號線島內(nèi)段平面技術(shù)指標(biāo)選取》一文[6]。

4.1 平面技術(shù)指標(biāo)

4.1.1 加寬

橋面凈寬應(yīng)同時滿足高架BRT及直線電機(jī)軌道交通加寬要求。

(1)城市道路規(guī)定

《城規(guī)》規(guī)定：圓曲線半徑小于或等于250 m時,應(yīng)在圓曲線內(nèi)側(cè)加寬,每條車道加寬值見表1。

表1 圓曲線每條車道的加寬值 m

(2)直線電機(jī)軌道交通規(guī)定

軌道交通線路加寬主要為線間距加寬。線間距加寬有2種情況：曲線地段線間距加寬和道岔地段線間距加寬。

①曲線地段線間距加寬(表2)

列車在曲線上運行,因為車體為剛性結(jié)構(gòu)不能隨線路曲度而彎曲,車體縱向中心線與線路中心線不相吻合,使車體兩端向線路外側(cè)偏移,車體中部向線路內(nèi)側(cè)偏移；同時由于曲線外軌超高使車體傾斜也產(chǎn)生向曲線內(nèi)側(cè)偏移。為滿足車輛、設(shè)備、建筑限界需要,并保障列車會車安全要求,雙向并行區(qū)間曲線地段線間距應(yīng)在其兩端的直線地段最小線間距基數(shù)上予以加寬。其加寬量根據(jù)車輛選型、曲線半徑、外軌超高等計算確定。

表2 曲線路段線間距加寬 mm

②道岔地段線間距加寬

輕軌車站兩端常因鋪設(shè)單渡線、交叉渡線、車輛停留線、交路折返線及部分區(qū)間設(shè)渡線需要,須鋪設(shè)道岔,根據(jù)其布置形式,對線間距有相應(yīng)的要求。各種道岔對應(yīng)線間距根據(jù)《直規(guī)》要求確定。

(3)小結(jié)

150 m的半徑,《城規(guī)》中采用鉸接車單車道加寬0.75 m,兩個車道加寬1.5 m,《直規(guī)》中加寬值0.25 m；250 m半徑,《城規(guī)》中采用鉸接車加寬0.45 m,兩個車道加寬0.9 m,《直規(guī)》中加寬值0.23 m,故圓曲線半徑≤250 m時,采用《城規(guī)》值加寬滿全滿足遠(yuǎn)期升級需要。而半徑在250～4 000 m,直線電機(jī)軌道交通加寬值在0～0.23 m,城市道路不需要加寬,但在限界一節(jié)有論述,高架BRT斷面比直線電機(jī)軌道交通所需斷面寬0.7 m,滿足要求。

4.1.2 夾直線長度

(1)城市道路規(guī)定

《城規(guī)》規(guī)定：“計算行車速度大于或等于60 km/h時,同向曲線間的最小直線長度(m)宜大于或等于計算行車速度(km/h)數(shù)值的6倍,反向曲線間的最小直線長度(m)宜大于或等于計算行車速度(km/h)數(shù)值的2倍。當(dāng)計算行車速度小于60 km/h,地形條件困難時,直線段長度可不受上述限制,但應(yīng)滿足設(shè)置緩和曲線最小長度的要求”。

(2)直線電機(jī)軌道交通規(guī)定

《直規(guī)》規(guī)定：“第6.2.5條正線、車站配線、輔助線的圓曲線和兩相鄰曲線間的無超高夾直線(不含超高順坡及軌距遞減段的長度)的最小長度,當(dāng)最高行車速度不大于80 km/h時不宜小于20 m,當(dāng)最高行車速度大于80 km/h時不宜小于40 m,在困難情況下不得小于1個車輛的全軸距。車場線上的夾直線長度不得小于3 m”。

(3)小結(jié)

廈門BRT 1號線綜合兩者要求,相鄰平曲線間夾直線的最小長度一般情況下采用《城規(guī)》值(同向曲線采用6V,360 m；反向曲線采用2V,120 m),但由于BRT線路在既有道路中心線上布設(shè),受既有道路線型和拆遷影響,難以保證都滿足6V和2V(V為車速，km/h),且《城規(guī)》明確對小于60 km/h地形條件困難的線路可不受此限制,故困難情況滿足預(yù)留軌道交通要求20 m即可。

4.1.3 平面技術(shù)指標(biāo)選取表

綜合比較《城規(guī)》值和《直規(guī)》平面技術(shù)指標(biāo),結(jié)合廈門BRT 1號線實際,預(yù)留直線電機(jī)軌道交通條件的高架BRT平面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選取見表3。

表3 預(yù)留直線電機(jī)軌道交通的BRT平面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選取

4.2 縱斷面技術(shù)指標(biāo)

綜合比較《城規(guī)》值和《直規(guī)》縱斷面技術(shù)指標(biāo),結(jié)合廈門BRT 1號線實際,預(yù)留直線電機(jī)軌道交通條件的高架BRT縱斷面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選取見表4。

表4 預(yù)留直線電機(jī)軌道交通的廈門BRT 1號線縱斷面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選取

5 軌道

5.1 預(yù)留軌道對相關(guān)專業(yè)的要求

(1)高架段采用全超高,軌道結(jié)構(gòu)高度按500 mm預(yù)留；地下線為明挖段,采用半超高,軌道結(jié)構(gòu)高度按560 mm預(yù)留。

(2)橋梁專業(yè)應(yīng)預(yù)留遠(yuǎn)期軌道的二期恒載,預(yù)留輕軌單線二期恒載為：直線地段18.27 kN/m(本數(shù)量僅考慮無砟軌道底座及以上的重力含鋼軌、扣件、道床板、接觸軌,未考慮橋梁連結(jié)處預(yù)埋連接底座鋼筋和橋面保護(hù)層的重力)。

(3)對特殊減振地段,地下段軌道結(jié)構(gòu)高度宜按750 mm預(yù)留。

5.2 預(yù)留軌道的施工

(1)破除既有瀝青路面,高架地段采取在結(jié)構(gòu)面后植鋼筋的方法,保證結(jié)構(gòu)與道床可靠性連結(jié)。

(2)短枕式整體道床采用“軌排法”施工,無縫線路的鋪設(shè)采用直鋪法,道岔鋪設(shè)采用架軌法施工。

(3)鋼軌焊接采用焊接效率高、節(jié)省焊軌基地的移動式接觸焊接工法。

6 建筑

快速公交1號線預(yù)留了大部分輕軌車站條件,只需對快速公交1號線的車站進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑炀涂尚纬奢p軌車站。

(1)車站為路中高架三層車站,采取下部架空的建筑形式確保城市地面公交通暢視線無阻,二層為站廳層,三層為站臺層。

(2)站廳層設(shè)在路中二層,是集售票、檢票、集散連接過街天橋和站臺場所。站廳規(guī)模按一次設(shè)計到位考慮,長33.5 m,寬20 m左右,規(guī)模能滿足遠(yuǎn)期輕軌客流的集散需要。閘機(jī)目前僅設(shè)4個進(jìn)閘機(jī)和4個出閘機(jī),同時預(yù)留遠(yuǎn)期輕軌增設(shè)閘機(jī)的空間?，F(xiàn)階段所需的設(shè)備管理用房均設(shè)在該層,僅考慮BRT的使用需要。

(3)站臺層設(shè)在路中三層。近期按BRT車輛雙車連發(fā)考慮站臺長50 m,站臺至橋面0.32 m；遠(yuǎn)期升級直線電機(jī)后,站臺加長25 m(總長為75 m),站臺加高后距軌頂0.88 m,同時預(yù)留有遠(yuǎn)期安裝安全門的條件。

(4)遠(yuǎn)期站房

遠(yuǎn)期滿足輕軌使用功能的設(shè)備管理用房暫考慮設(shè)在路側(cè)地塊內(nèi),管線通過天橋與路中車站主體連接。

7 高架結(jié)構(gòu)

7.1 橋梁結(jié)構(gòu)

7.1.1 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

橋梁結(jié)構(gòu)分別采用BRT車輛活載及直線電機(jī)B型車輛活載進(jìn)行雙重檢算,并滿足各自的設(shè)計規(guī)范,取最不利的情況來控制設(shè)計。

7.1.2 區(qū)間橋梁結(jié)構(gòu)的處理

針對預(yù)留升級軌道交通條件,設(shè)計應(yīng)綜合考慮近、遠(yuǎn)期相結(jié)合,節(jié)約工程成本,將廢棄量降低至最小。

(1)區(qū)間橋橋面預(yù)留

在箱梁頂板預(yù)埋承軌臺與箱梁頂板的連接鋼筋,以方便遠(yuǎn)期升級軌道交通時承軌臺的鋪設(shè)。

(2)防撞墻

在防撞墻內(nèi)預(yù)埋管道,為遠(yuǎn)期升級軌道交通的智能、通訊等留足空間。

7.1.3 車站橋梁結(jié)構(gòu)的處理

本線高架車站大多位于路中,結(jié)構(gòu)形式為單柱墩大挑臂結(jié)構(gòu)。大挑臂結(jié)構(gòu)后期在長度、寬度等方面改造的成本高,施工風(fēng)險及影響大,總體技術(shù)難度也很大,因此高架車站主體結(jié)構(gòu)一次建成?，F(xiàn)階段的設(shè)計必須為將來輕軌階段的設(shè)備、管線預(yù)留位置及通道,并考慮在主體結(jié)構(gòu)上預(yù)埋必要的裝修及管線等后期設(shè)施的預(yù)埋件。

針對客流量增加的需要,遠(yuǎn)期系統(tǒng)要進(jìn)行升級改造,車站規(guī)模也需相應(yīng)擴(kuò)大,站臺長度由近期的53.8 m加長至75 m。為此,對車站梁的設(shè)計也進(jìn)行了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)預(yù)留。

行車道部分則將近期橋面鋪裝的瀝青混凝土及現(xiàn)澆混凝土調(diào)平層進(jìn)行鏟除,扶正箱梁表面預(yù)埋的承軌臺鋼筋,施工輕軌承軌臺及鋪設(shè)鋼軌。

7.2 車站結(jié)構(gòu)

車站結(jié)構(gòu)預(yù)留措施如下。

(1)車站結(jié)構(gòu)考慮由于升級為直線電機(jī)而尺寸變大的相關(guān)結(jié)構(gòu)及設(shè)備的荷載。如樓梯、扶梯在升級為輕軌后均須加長。

(2)部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件如高架車站站臺雨棚,盡可能考慮輕軌所需要的凈空尺寸。

8 車場

初、近期廈門新站設(shè)BRT車輛停車場及維修保養(yǎng)場1處,負(fù)責(zé)1號線及成功大道線部分BRT車輛的停放,并承擔(dān)整個廈門地區(qū)BRT車輛的中修、大修任務(wù)。由于1號線遠(yuǎn)期客流增大,將改建為采用直線電機(jī)車輛的軌道交通模式,本設(shè)計將在原廈門新站BRT車輛停車場及維修保養(yǎng)場預(yù)留用地處新建車輛段與綜合維修基地1處,負(fù)責(zé)1號線輕軌車輛的維修、日常保養(yǎng)和停放；將原第一碼頭站高架BRT停車場改建為1號線輕軌停車場,負(fù)責(zé)1號線部分輕軌車輛的停放,以方便早班發(fā)車。

9 供電系統(tǒng)

預(yù)留軌道交通的規(guī)模和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)按遠(yuǎn)期預(yù)測客流確定,選用直線電機(jī)車輛,車輛受流標(biāo)稱電壓為直流750 V,三軌供電,四軌回流。線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、土建結(jié)構(gòu)等滿足直線電機(jī)系統(tǒng)要求,預(yù)留設(shè)備、管理用房面積,條件形成時升級為軌道交通系統(tǒng)。

改建為軌道交通線路時,將對線路進(jìn)行改造,改造時將在BRT線路上鋪設(shè)鋼軌、安裝直線電機(jī)感應(yīng)板、鋪設(shè)供電接觸軌以及回流接觸軌。同時將對車站進(jìn)行改造,建設(shè)適合軌道交通功能需求的站臺、附屬用房及設(shè)備用房。

10 通信系統(tǒng)

廈門市BRT 1號線設(shè)專用通信系統(tǒng),主要由傳輸系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)和通信線路組成,BRT升級為輕軌后,以上各子系統(tǒng)均納入軌道交通通信系統(tǒng),系統(tǒng)設(shè)備通過擴(kuò)容、升級和整合后,可以全部利用。另需增設(shè)公務(wù)電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、集中告警系統(tǒng)等子系統(tǒng),需預(yù)留以上各子系統(tǒng)的設(shè)備用房和設(shè)備安裝條件。

11 給排水與消防

第一碼頭停車場遠(yuǎn)期按輕軌站擴(kuò)建后,給排水及消防設(shè)施基本可利用既有；廈門新站遠(yuǎn)期新建車輛段水源可利用維修保養(yǎng)站水源,在維修保養(yǎng)站污水處理場預(yù)留遠(yuǎn)期新建車輛段污水接入處理條件,遠(yuǎn)期新建車輛段消防設(shè)施按軌道交通消防設(shè)計原則進(jìn)行。

12 控制中心

控制中心是對車輛運行、電力調(diào)度、車站設(shè)備管理、防災(zāi)報警、票務(wù)管理實行統(tǒng)一調(diào)度指揮的監(jiān)控中心。并在非常情況下,也是對各類事件處理的指揮中心和全線所有相關(guān)運營管理信息的集散地和交換樞紐。

控制中心的設(shè)置應(yīng)符合廈門城市總體規(guī)劃和廈門交通路網(wǎng)規(guī)劃,位置宜選擇在城市干道、靠近BRT交通車站、接近監(jiān)控管理對象的中心地帶,方便與城市其他線網(wǎng)連接,并考慮與其他BRT交通線路的資源共享。

廈門BRT控制中心近期設(shè)在第一碼頭樞紐站,遠(yuǎn)期升級軌道交通后設(shè)在農(nóng)科所樞紐站。

13 結(jié)語

廈門BRT自2008年8月31號正式通車運營來,其承載了大量運力,而建設(shè)費用較軌道交通低廉,工程預(yù)留遠(yuǎn)期升級軌道交通條件,受到廣大市民和專家學(xué)者的好評。在我國雖規(guī)劃有軌道交通,但近期財力和客流不適宜建設(shè)軌道交通的城市有很多,而把高架BRT作為軌道交通的過渡和客流培育,既避免和地面交通交織帶來安全隱患,又不會建成軌道交通卻沒有足夠客流,未嘗不是一個新的選擇。

[1]北京市市政設(shè)計研究院.CJJ37—90 城市道路設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1991.

[2]中華人民共和國建設(shè)部.建標(biāo)104—2008,2008城市軌道交通工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[3]中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.廈門市快速公交系統(tǒng)(BRT)1號線島內(nèi)段及聯(lián)絡(luò)線初步設(shè)計[Z].武漢：中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,2007.

[4]中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.廈門市快速公交系統(tǒng)(BRT)一期工程總體設(shè)計[Z].武漢：中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,2007.

[5]廈門市城市規(guī)劃設(shè)計研究院.廈門市快速公交(BRT)5條線路客流預(yù)測[Z].廈門：廈門市城市規(guī)劃設(shè)計研究院，2008.

[6]張清峰.預(yù)留軌道交通條件的廈門市BRT一號線島內(nèi)段平面技術(shù)指標(biāo)選取[J].鐵道勘察與設(shè)計，2009(6).