城市軌道交通線路優(yōu)化設(shè)計(jì)探析

張永生

摘 要：本文對城市軌道交通線路設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和研究，對如何改善運(yùn)營條件、節(jié)約能源、利于城市土地資源開發(fā)等方面提出了相應(yīng)的平、縱斷面優(yōu)化方法，并總結(jié)了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，從而為城市軌道交通線路優(yōu)化設(shè)計(jì)的進(jìn)一步研究提供參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：軌道交通；線路優(yōu)化設(shè)計(jì)

面臨城市內(nèi)部交通日益擁堵的難題，城市軌道交通能夠有效的解決城市擁堵難題已得到各界的公認(rèn)，加快城市軌道交通發(fā)展也成為各個城市未來城市交通發(fā)展的重中之重。為了更好的發(fā)揮城市軌道交通在城市綜合交通體系中的作用，必須深入研究線路的功能定位，優(yōu)化軌道交通設(shè)計(jì)工作中線路的串聯(lián)作用，充分發(fā)揮城市軌道交通的作用和優(yōu)勢。

1 軌道交通線路設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及特點(diǎn)

軌道交通線路設(shè)計(jì)主要任務(wù)：根據(jù)城市軌道交通工程的功能定位，將全線車站、場段、設(shè)備系統(tǒng)等專業(yè)串聯(lián)起來，達(dá)到各專業(yè)較優(yōu)的使用功能，并最大限度降低工程難度、節(jié)約建設(shè)成本、提高輻射范圍、高效拉動區(qū)域發(fā)展等。

線路專業(yè)主要特點(diǎn)可以概括為“點(diǎn)、線、面”。點(diǎn)：保障各車站、系統(tǒng)專業(yè)的有機(jī)結(jié)合；線：穩(wěn)定線位、站位、敷設(shè)方式等，確定合理工程規(guī)模；面：以城市總體規(guī)劃為基準(zhǔn)，保證工程與城市發(fā)展的契合。

2 軌道交通線路設(shè)計(jì)

2.1 依據(jù)外部條件確定線、站位初步方案

依據(jù)沿線規(guī)劃、管線、既有建構(gòu)筑物、客流等外部條件，初步確定線、站位方案，上報(bào)規(guī)劃部門及城市軌道交通主管部門等。相關(guān)政府部門通過初步線、站位方案后，進(jìn)行線路平、縱斷面初步方案繪制，并下發(fā)各車站、系統(tǒng)專業(yè)，進(jìn)行各專業(yè)意見征詢。

2.2 依據(jù)內(nèi)部條件修正線、站位初步方案

依據(jù)各車站、系統(tǒng)專業(yè)反饋的意見，進(jìn)行線路初步方案的修正，達(dá)到各專業(yè)認(rèn)可后，下發(fā)正式線路資料。各專業(yè)依據(jù)正式線路資料開展后續(xù)工作，其中包括車站、區(qū)間、場段、行車、各設(shè)備系統(tǒng)、商業(yè)開發(fā)、交通接駁等相關(guān)專題設(shè)計(jì)。

2.3 進(jìn)行內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)

進(jìn)行平、縱斷面內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)，其中平面設(shè)計(jì)包括線路、車站建筑、結(jié)構(gòu)工法等，縱斷面設(shè)計(jì)包括線路里程坡段長度、坡度、標(biāo)高、沿線建構(gòu)筑基礎(chǔ)形式標(biāo)注等。

3 軌道交通線路優(yōu)化設(shè)計(jì)

軌道交通線路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的工作，需要對城市總體規(guī)劃、城市綜合交通規(guī)劃、軌道交通各專業(yè)配置、市政基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)置、各類建構(gòu)筑形式等方面有所了解，合理權(quán)衡利弊并結(jié)合工程特點(diǎn)、各專業(yè)需求，確定較為合理穩(wěn)定的方案。軌道交通線路選線時(shí)，一般原則是“平、順、直”，但依據(jù)工程實(shí)際情況，多為較大區(qū)段是符合“平、順、直”的要求，部分區(qū)段還是多種曲線結(jié)合來確保通過性。因此，線路設(shè)計(jì)過程中優(yōu)化曲線半徑取值及線型、合理布置線路左、右線的線間距等尤為重要，對前期施工、后期運(yùn)營維護(hù)及沿線土地開發(fā)等均有所影響。

軌道交通線路一般沿城市客流主干路走行，沿線建構(gòu)筑物較多，道路、管線等條件較為苛刻。在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能采用較為合理的曲線半徑來確保線路在城區(qū)內(nèi)的通過性，與此同時(shí)應(yīng)考慮對沿線既有建構(gòu)筑物影響、施工難度、施工風(fēng)險(xiǎn)、后期運(yùn)營維護(hù)等方面。但是由于道路轉(zhuǎn)彎半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于軌道交通轉(zhuǎn)彎半徑，因此在城市軌道交通線路設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常采用小半徑曲線來擬合既有道路，減小對沿線影響。采用小半徑曲線一方面增加施工難度及風(fēng)險(xiǎn)，另一方面在后期運(yùn)營中輪軌磨耗大，運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用高，還產(chǎn)生噪聲、振動等影響。因此，在線路設(shè)計(jì)初期應(yīng)該優(yōu)化平面半徑取值，降低施工期間難度及風(fēng)險(xiǎn)、便于后期運(yùn)營維護(hù)。

城市快速發(fā)展的同時(shí)，土地資源與發(fā)展的矛盾也日益突出。軌道交通工程在選線時(shí)，應(yīng)本著節(jié)約土地資源的原則，合理布置平面、減小占地面積，便于城市地下空間的利用和后期開發(fā)。在線路設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合具體車站、主變電所、區(qū)間風(fēng)井、場段等實(shí)際條件，優(yōu)化線路平、縱斷面，降低占地面積。線路設(shè)計(jì)一般采用合理線間距，依據(jù)實(shí)際工法選擇合理的線間距，縮小區(qū)間占地面積。左、右線采用同心圓設(shè)計(jì)，減小區(qū)間線間距的同時(shí)，縮短曲線上聯(lián)絡(luò)通道長度，減小占地面積并降低施工風(fēng)險(xiǎn)及難度。左、右線同起同落區(qū)間縱斷面等方式來減小區(qū)間對地下空間的占用，便于其他項(xiàng)目與本工程的上下穿行，進(jìn)而提高沿線地下空間的開發(fā)及利用，以及為遠(yuǎn)期軌道交通項(xiàng)目預(yù)留合理可實(shí)施的穿行空間。

軌道交通工程運(yùn)營能耗較大且為百年工程，本著節(jié)約能源的原則，應(yīng)從線路條件進(jìn)行優(yōu)化。線路條件影響到后期運(yùn)營的電能消耗、輪軌磨耗等，線路優(yōu)化主要包括平、縱斷面曲線優(yōu)化，車站站位合理分布、縱斷面坡型組合選擇等方面。平面曲線優(yōu)化主要由半徑取值進(jìn)行。在工程條件允許的情況下盡可能采用大半徑曲線，避免區(qū)間限速的同時(shí)降低輪軌磨耗。一般來說在區(qū)間中部盡可能采用不限速的曲線半徑取值，一方面促使列車惰行區(qū)段加長，降低牽引動力供電能耗；另一方面保證列車的旅行速度，進(jìn)而保證運(yùn)營效率，降低輪軌磨耗。車站站位合理分布主要從城市總體規(guī)劃、沿線客流預(yù)測、服務(wù)輻射范圍、施工場地條件等多個方面進(jìn)行站位優(yōu)化，區(qū)間過長或過短均對能耗有較大的影響。在工程設(shè)計(jì)初期，應(yīng)針對工程實(shí)際條件、客流需求等進(jìn)行深入研究同時(shí)，進(jìn)行多專業(yè)的綜合討論分析，從而確定較為合理的線、站位方案。縱斷面坡型組合優(yōu)化主要是采用動力坡設(shè)計(jì)，采用“V”、“W”的動力坡，有效的將動能與勢能相互轉(zhuǎn)換以達(dá)到節(jié)能的目的。一般來說，無區(qū)間風(fēng)井的區(qū)間采用“V”坡，有區(qū)間風(fēng)井的區(qū)間采用“W”坡，并在車站端頭采用大坡度、區(qū)間內(nèi)惰行區(qū)段采用長大緩坡來設(shè)計(jì)。

4 線路設(shè)計(jì)啟示

4.1 城市軌道交通設(shè)計(jì)為建設(shè)服務(wù)，建設(shè)為運(yùn)營服務(wù)，建設(shè)為旅客服務(wù)。城市軌道交通工程為百年工程，本著便于運(yùn)營的目的，要嚴(yán)格控制線路設(shè)計(jì)中平縱斷面設(shè)計(jì)參數(shù)取值，盡可能采用不限速或輪軌磨耗較小的線型，保證全線旅行速度、降低運(yùn)營成本。

4.2 線路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的工作，其中與行車、限界、建筑、結(jié)構(gòu)、供電、給排水、通信、信號等多個專業(yè)有所交集。在設(shè)計(jì)工作中，要結(jié)合各專業(yè)需求，確保方案的經(jīng)濟(jì)性、合理性、可實(shí)施性。

4.3 線路設(shè)計(jì)在前期線站、位方案穩(wěn)定過程中，應(yīng)遵循城市總體規(guī)劃、城市綜合交通規(guī)劃、線網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)規(guī)劃中的宏觀線、站位方案，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際條件、各專業(yè)可實(shí)施性等因素確定可行性較高的方案。另外，還需要與城市規(guī)劃及土地部門及時(shí)溝通，確保方案的穩(wěn)定可行。

4.4 線路設(shè)計(jì)進(jìn)入內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注重保證各系統(tǒng)專業(yè)的使用功能，從而對全線提供一個良好的行車條件。

結(jié)束語

城市軌道交通線路設(shè)計(jì)具有“點(diǎn)、線、面”的特點(diǎn)，對軌道工程的前瞻性、實(shí)施性、功能性、經(jīng)濟(jì)性等方面均有較大影響。因此，在城市軌道交通線路設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際條件進(jìn)行綜合分析、研究，進(jìn)而確定合理的線路平縱斷面方案，確保軌道交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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