鐵路線路平縱斷面設(shè)計(jì)相關(guān)問題探討

王 向 榮

(中鐵西安勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710000)

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鐵路線路平縱斷面設(shè)計(jì)相關(guān)問題探討

王 向 榮

(中鐵西安勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710000)

介紹了鐵路線路平縱斷面的設(shè)計(jì)原則，分析了影響鐵路線路設(shè)計(jì)的主要因素，闡述了Google Earth系統(tǒng)在鐵路線路方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并總結(jié)了線路設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，使線路設(shè)計(jì)方案更加合理可行。

鐵路，線路設(shè)計(jì)，Google Earth系統(tǒng)，坡度

鐵路線路方案設(shè)計(jì)是一項(xiàng)涉及多專業(yè)的綜合性工作，其技術(shù)涉及到多學(xué)科的綜合應(yīng)用，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,對設(shè)計(jì)者提出了很高的要求。本文結(jié)合多條專用鐵路的設(shè)計(jì)實(shí)踐，總結(jié)設(shè)計(jì)過程中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，提出自己對鐵路線路設(shè)計(jì)方法的一點(diǎn)思考。

1 線路平縱原則

1.1 曲線的設(shè)置

線路設(shè)計(jì)中平面應(yīng)優(yōu)先考慮順直，忌無端增加平面曲線，或加大曲線偏角，盡量少用反向曲線，除非是受地形條件限制、不良地質(zhì)控制、既有建筑控制、高壓鐵塔控制、規(guī)劃控制、立交角度控制(等級公路與規(guī)劃道路)、地下管線(天然氣管線、供水管道等)控制、礦藏控制等控制，線路繞避障礙物時(shí)，應(yīng)盡可能提前繞避，并使交點(diǎn)正對控制點(diǎn)，否則將增大線路的轉(zhuǎn)向角度。

橋梁地段，線路應(yīng)為直線，設(shè)在曲線上時(shí)，優(yōu)先選用大半徑曲線，應(yīng)與橋梁專業(yè)溝通后選取，一般應(yīng)不小于800 m，橋梁地段應(yīng)避免使用反向曲線，如采用反向曲線時(shí)，夾直線應(yīng)大于一列車長。隧道應(yīng)設(shè)在直線上，如設(shè)曲線，應(yīng)在洞口附近采用較大的曲線半徑。

1.2 坡度設(shè)計(jì)

考慮后期運(yùn)輸條件和運(yùn)輸能耗，縱坡應(yīng)盡可能地平緩，拔起高度小?？v坡起伏應(yīng)有充分的理由支撐。除了受特殊控制以外，特別是以路基為主的地段，線路縱坡的起伏應(yīng)基本順應(yīng)地面線。

線路拉坡時(shí)，應(yīng)注意土方填挖平衡，路塹段應(yīng)注意設(shè)排水坡度，最小坡度一般為2‰。

車站的縱向坡度一般為平坡，為減少工程量，車站排水設(shè)備的坡度為困難條件下1‰，需要通過調(diào)整溝深才能實(shí)現(xiàn)，排水困難。故拉坡時(shí)，要特別注意區(qū)間路基的匯水不能進(jìn)入車站，否則車站排水系統(tǒng)到尾部時(shí)，溝深往往會很高。

線路在道路密集或者靠近村莊的地段，應(yīng)適當(dāng)抬高線路，滿足道路立交條件。按照《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：“隧道內(nèi)坡度不應(yīng)小于3‰，在寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)地下水發(fā)育的隧道應(yīng)適當(dāng)加大坡度”。隧道的坡型應(yīng)結(jié)合隧道所在地段的線路縱斷面、隧道長度、牽引種類、地形、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)、施工條件等情況具體考慮，設(shè)計(jì)為單面坡道或人字坡道，設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先采用單面坡道設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)不應(yīng)無故地將隧道坡度設(shè)得很大，這樣增加了線路的撥起高度、惡化了運(yùn)營條件。

而且在縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意隧道斷面有限，區(qū)間路基的匯水不能進(jìn)入隧道。

1.3 進(jìn)站線路縱斷面設(shè)計(jì)與車站安全線的設(shè)置

鐵路總公司《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》(普通鐵路部分)第55條規(guī)定：“在進(jìn)站信號機(jī)外制動距離內(nèi)進(jìn)站方向?yàn)槌^6‰下坡道的車站，應(yīng)在正線或到發(fā)線的接車方向末端設(shè)置安全線”。

上述規(guī)定是保證下坡進(jìn)站的列車不致闖入前方區(qū)間，與正線上對向進(jìn)站的列車或站內(nèi)發(fā)出的列車發(fā)生沖突。

以古城煤礦專用線為例，專用線接軌站為李村專用線李村站，李村站由中鐵咨詢設(shè)計(jì)。中鐵咨詢設(shè)計(jì)時(shí)，已考慮古城專用線引入條件，并已完成初步設(shè)計(jì)。古城專用線進(jìn)站線路縱坡原方案考慮與交叉縣道立交條件，進(jìn)站設(shè)9‰的大下坡，縣道下穿鐵路。而根據(jù)技規(guī)，原方案需在李村站增加安全線。考慮李村站已完成設(shè)計(jì)，且方案已經(jīng)穩(wěn)定，遂放棄原方案。將進(jìn)站段坡度改為2.1‰，縣道上跨鐵路。

2 各種控制因素的影響

2.1 線路方案須與當(dāng)?shù)卣疁贤?/p>

線路方案穩(wěn)定后，走向方案需與當(dāng)?shù)卣块T(市、縣、鄉(xiāng))溝通，政府部門對當(dāng)?shù)厍闆r最為熟悉，可以提供線路沿線道路及設(shè)施的規(guī)劃、地下管線的大概分布等通過踏勘無法得知的信息，從而為后期詳細(xì)資料的收集提供方向。操作流程為：向沿線所屬政府部門送交路由征求意見書，征求意見書內(nèi)容包括政府管轄范圍內(nèi)線位說明及附圖。最終線位應(yīng)與當(dāng)?shù)厣霞壵_(dá)成書面協(xié)議。

2.2 地方規(guī)劃的影響

在線位的選擇上，與城市規(guī)劃部門積極溝通，在滿足鐵路技術(shù)要求的前提下，避免與規(guī)劃發(fā)生干擾。

以古城煤礦專用線為例，專用線與既有南環(huán)路交叉，屯留縣政府在南環(huán)路北側(cè)規(guī)劃有工貿(mào)園區(qū)，屯留縣政府要求專用線工程對南環(huán)路的正常使用與工貿(mào)區(qū)的建設(shè)及正常使用無影響。在無法繞避的前提下，經(jīng)多方案比選，線路最終選擇在工貿(mào)區(qū)范圍內(nèi)以隧道形式通過，隧道頂覆土平整。

2.3 重要軍事設(shè)施的影響

線路設(shè)計(jì)過程中，需對沿線軍事設(shè)施重點(diǎn)調(diào)查，確定合理的繞避或交叉方案。

以古城煤礦專用線為例，線路穿過某集團(tuán)炮彈試射區(qū)。為保證安全，減少與試射區(qū)的相互干擾，在炮彈試射區(qū)內(nèi)，線路最終選擇以明洞形式下穿。明洞頂部考慮了防護(hù)措施：明洞頂回填土高度不小于3 m，其中：土層1.5 m厚，混凝土層厚0.5 m，3∶7灰土層厚1 m。

2.4 各種管線交通的影響

管線屬于地下設(shè)施，在現(xiàn)場踏勘調(diào)查中不易發(fā)現(xiàn)。以往經(jīng)驗(yàn)是先找沿線政府部門征求路由意見，政府或部門對當(dāng)?shù)厍闆r比較了解，一般都能提供關(guān)于地下設(shè)施的部分信息，然后根據(jù)這些信息，有目的地去管線的產(chǎn)權(quán)單位進(jìn)一步收集詳細(xì)的管線布設(shè)資料。因管道走向，線路無法繞避，只能選擇交叉。選線過程中，盡量以大角度與管線交叉。縱斷面設(shè)計(jì)中，與油氣管線交叉處，選擇以路基形式通過，路肩比原地面高3 m左右，并對既有管線設(shè)管道保護(hù)涵進(jìn)行防護(hù)，保證涵洞具有良好的排水措施，防護(hù)長度滿足鐵路用地外3 m的要求。

在與市政道路交叉時(shí)，要注意市政道路兩側(cè)一般都有雨污水管線，如方案選擇鐵路下穿市政道路，在線路拉坡時(shí)，注意需按雨污水管道的標(biāo)高作為線路控制高程。如沒有條件降低高程時(shí)，要做好雨污管線的遷改。

3 利用Google Earth系統(tǒng)進(jìn)行線路優(yōu)化

鐵路項(xiàng)目所使用的地形圖由于設(shè)計(jì)周期與資金投入的限制，前期往往沒有條件和時(shí)間進(jìn)行外業(yè)補(bǔ)測。故地形圖資料陳舊，地物變化明顯。Google Earth提供的都是近年來的衛(wèi)星或航測影像，比大多數(shù)的地形圖要新，反映的信息更準(zhǔn)確，可以有效彌補(bǔ)地形圖資料陳舊的缺陷。

在利用地形圖選線完成后，利用GERAIL或者ACAD2KML軟件將平面線位轉(zhuǎn)化為Google Earth的KML文件，通過KML文件，可以在Google Earth上形象的瀏覽線路所經(jīng)過地區(qū)的地形地貌和地物情況，以及與周邊路網(wǎng)的關(guān)系。

關(guān)于坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換問題，Google Earth所采用的是WGS84世界大地坐標(biāo)系，古城項(xiàng)目平面坐標(biāo)系采用北京54坐標(biāo)系，它們是兩個不同的橢球基準(zhǔn)，之間是不存在一套固定的轉(zhuǎn)換參數(shù)通用?？刹捎闷?三)參數(shù)法，參數(shù)一般需由測繪院提供，但鑒于可研精度要求，可自行采點(diǎn)計(jì)算。一般在地形圖上找三個容易辨識的控制點(diǎn)如房屋角點(diǎn)等，兩控制點(diǎn)最好相隔較遠(yuǎn)，記錄下N，E坐標(biāo)，并在Google Earth中，找到相應(yīng)點(diǎn)，記錄下經(jīng)緯度坐標(biāo)，利用軟件即可完成轉(zhuǎn)換。經(jīng)測試，能夠滿足CAD圖形轉(zhuǎn)到Google Earth的精度要求。

同時(shí)在Google Earth系統(tǒng)中進(jìn)行方案匯報(bào)演示效果明顯，給方案評審者以更直觀的三維立體印象，從而能全面細(xì)致的分析方案的優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)方案存在的不足。

4 結(jié)語

在線路設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者首先從設(shè)計(jì)理念上應(yīng)該有一個正確的認(rèn)識，最優(yōu)的線路方案并不是線形最好、工程量最小的方案，這種方案僅僅是理論上的方案。最優(yōu)的方案應(yīng)該是除當(dāng)前的方案外沒有更好的方案可選了，也可以認(rèn)為是當(dāng)前的方案沒有原則性的錯誤，各方面的因素均已經(jīng)考慮到了。

其次在今后的線路設(shè)計(jì)工作中，以下幾個方面應(yīng)引起重視：

1)曲線的設(shè)置必須有足夠的理由，且曲線交點(diǎn)要正對障礙物；

2)橋梁隧道地段盡量選取大曲線半徑；

3)縱坡要盡可能平緩，考慮填挖平衡；

4)縱坡設(shè)計(jì)要兼顧沿線道路立交條件與路基、隧道排水，特別要注意路基水不能進(jìn)入隧道；

5)區(qū)間路基匯水不能進(jìn)入車站；

6)在進(jìn)站信號機(jī)外制動距離內(nèi)進(jìn)站方向?yàn)槌^6‰下坡道的車站，應(yīng)在正線或到發(fā)線的接車方向末端設(shè)置安全線；

7)線路方案要特別注意與地方政府部門、沿線設(shè)施的產(chǎn)權(quán)單位溝通，必要時(shí)形成書面意見；

8)選線控制因素中要重點(diǎn)考慮地方規(guī)劃、重要軍事設(shè)施、各種管線的影響；管線的影響中要特別注意市政道路下方的雨污管道；

9)要善于利用Google Earth系統(tǒng)優(yōu)化線路方案并進(jìn)行方案匯報(bào)演示。

[1] 趙清為.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊·線路[M].北京:中國鐵道出版社，1994.

[2] 林世金.線路設(shè)計(jì)方案常見問題剖析[J].高速鐵路技術(shù)，2012，3(6)：48-51.

Exploration on relevant horizontal and vertical section design matters of railway line

Wang Xiangrong

(ChinaRailwayXi’anSurvey&DesignAcademyCo.,Ltd,Xi’an710000,China)

The paper introduces horizontal and vertical section design principles of railway line,analyzes major factors of influencing railway line design,describes the application of Google Earth system in railway line scheme design,and summarizes matters needing attention in railway line design,so as to make the railway line design scheme more rational and feasible.

railway,line design,Google Earth system,gradient

1009-6825(2016)29-0139-03

2016-08-06

王向榮(1985- )，男，工程師

U212.3

A