關(guān)于2013年版《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中幾個(gè)線路設(shè)計(jì)問題的討論

李 睿 歐陽全裕 楊作剛

(1.天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，300392，天津;2.天津軌道交通集團(tuán)有限公司,300381,天津//第一作者，工程師)

新版GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《設(shè)規(guī)》)已發(fā)布實(shí)施多年了。通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)《設(shè)規(guī)》中相關(guān)專業(yè)部分有尚不明確或不盡完善之處?，F(xiàn)結(jié)合地鐵工程實(shí)際，并參照有關(guān)國(guó)標(biāo)的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行深入分析研究，并提出建議性意見。

1 最小線間距問題

鐵路雙線并行地段兩線路中心線之間的距離簡(jiǎn)稱線間距，是線路設(shè)計(jì)中最常用的主要技術(shù)參數(shù)之一。GB 50090—2006《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 146.1《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車車輛限界》的規(guī)定，按保證兩線不限速會(huì)車要求的列車間安全量，明確規(guī)定相應(yīng)不同速度線路的最小線間距[1-2]。

《設(shè)規(guī)》對(duì)地鐵區(qū)間雙線并行直線地段最小線間距未作明確規(guī)定，僅在“限界”章節(jié)中第5.1.6條規(guī)定：“相鄰區(qū)間線路，當(dāng)兩線間無墻、無柱或無設(shè)備時(shí)，兩設(shè)備限界之間的安全距離不應(yīng)小于100 mm”[3]。據(jù)此計(jì)算得出的最小線間距如表1所示。

表1 按限界控制點(diǎn)計(jì)算的地面及高架線直線地段最小線間距

理論計(jì)算的最小線間距按0.1 m取整。由表1,采用A型車時(shí)取3.3 m，采用B型車時(shí)取3.2 m。

現(xiàn)有實(shí)際設(shè)計(jì)中，當(dāng)采用B型車時(shí)(如天津地鐵1、2、3號(hào)線)最小線間距采用3.6 m;當(dāng)采用A型車時(shí)(如上海地鐵1號(hào)線),最小線間距采用3.8 m?？梢?現(xiàn)有設(shè)計(jì)都留有較大富余量。采用A型車時(shí)富余量約為0.5 m，采用B型車時(shí)富余量約為0.4 m。

這里需要討論的是：在區(qū)間并行地段，既然兩線間無墻、無柱及其他設(shè)備，而且這也是常規(guī)鐵路和地鐵的基本常態(tài)，那么說明兩線間的線間距離與設(shè)備限界并無直接關(guān)系;因此,按設(shè)備限界加安全間隙來確定最小線間距，令人不好理解。如改為根據(jù)GB 146.1《標(biāo)準(zhǔn)軌距車輛限界》按地鐵車輛限界加安全間隙確定最小線間距，就比較直觀,也好理解了。

經(jīng)檢算，車輛限界控制點(diǎn)與設(shè)備限界控制點(diǎn)的橫向坐標(biāo)差值，采用A型車時(shí)為-25 mm，采用B型車時(shí)為-43 mm，若設(shè)定兩車輛限界控制點(diǎn)之間的安全間隙取150 mm，計(jì)算得出的最小線間距為3 315 mm(采用A型車)及3 183 mm(采用B型車)，則仍可與按設(shè)備限界控制計(jì)算的最小線間距保持基本一致。僅略大25 mm(采用A型車)及7 mm(采用B型車)。

2 曲線地段限界計(jì)算及線間距加寬問題

如前所述，現(xiàn)有地鐵設(shè)計(jì)實(shí)際采用的直線地段最小線間距較理論計(jì)算的最小線間距留有較大富余量。雖然《設(shè)規(guī)》對(duì)曲線地段加寬及具體計(jì)算方法均為作條文明確規(guī)定，但具體工程設(shè)計(jì)中仍要涉及這一問題。

2.1 曲線地段限界加寬計(jì)算問題

《設(shè)規(guī)》在“附錄D圓曲線地段車輛限界和設(shè)備限界計(jì)算方法”中提出：曲線地段車輛限界或設(shè)備限界加寬量應(yīng)按平面曲線或豎曲線引起的車體幾何偏移量計(jì)算確定[3]。而且《設(shè)規(guī)》還列出了A、B型車對(duì)應(yīng)不同半徑曲線內(nèi)外側(cè)的車體幾何偏移量(E內(nèi)、E外)表。注意到此處用的是“或”字，故不明確該表所列偏移量是由平面曲線還是豎曲線引起的，或是兩項(xiàng)疊加結(jié)果。這為設(shè)計(jì)使用帶來不便。根據(jù)《設(shè)規(guī)》，平面曲線引起的曲線內(nèi)側(cè)車體幾何偏移量(E內(nèi))及曲線外側(cè)車體幾何偏移量(E外)分別為

式中:

R——平面曲線半徑;

L0——車體長(zhǎng)度；

L1——車輛定距；

α——車輛固定軸距。

針對(duì)不同的R進(jìn)行驗(yàn)算，得到結(jié)果見表2。

其值恰與《設(shè)規(guī)》附錄表D.0.2-1，表D.0.2-2中值吻合。這說明該附錄表中的偏移量只是平面曲線引起的，并不含豎曲線超高引起車體內(nèi)傾而產(chǎn)生的偏移量，在具體工程設(shè)計(jì)中還應(yīng)另行計(jì)算確定。而且這兩種限界的最終加寬量理應(yīng)是平、豎曲線引起的兩項(xiàng)偏移量的疊加結(jié)果。

2.2 曲線地段線間距加寬問題

《設(shè)規(guī)》對(duì)區(qū)間雙線并行的高架及地面線路最小線間距未作條文明確規(guī)定。而現(xiàn)有設(shè)計(jì)實(shí)際采用的最小線間距較理論計(jì)算的最小線間距留的富余量較大(采用A型車時(shí)達(dá)510 mm，采用B型車時(shí)達(dá)424 mm)?？梢?最小線間距尚有較大的設(shè)計(jì)優(yōu)化空間。從工程經(jīng)濟(jì)角度考慮，為節(jié)省工程投資,減少占地，在具體工程設(shè)計(jì)中可考慮采用適當(dāng)較小的最小線間距。事實(shí)上,已有限界、線路專業(yè)人士提出這方面的建議。如按此設(shè)計(jì)，則曲線地段應(yīng)根據(jù)兩端直線地段實(shí)際采用的最小線間距，來計(jì)算確定曲線地段線間距加寬值。該加寬值是線路設(shè)計(jì)中常用的主要技術(shù)參數(shù)之一，不僅要有相應(yīng)的準(zhǔn)確度,而且若加寬量過大，則會(huì)增大非必要的工程量;若加寬量不足，則可能留下行車安全隱患。GB 50090—2006《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)曲線線間距加寬有條文明確規(guī)定，并附有加寬計(jì)算公式，還列出不同半徑曲線的線間距加寬值表。設(shè)計(jì) 人員可直接查用，對(duì)設(shè)計(jì)而言甚為方便。由于現(xiàn)行《設(shè)規(guī)》對(duì)此均無條文明確規(guī)定，也無相關(guān)計(jì)算方法說明，設(shè)計(jì)者處理辦法難以統(tǒng)一，因此，為方便設(shè)計(jì)，建議線路及限界等相關(guān)專業(yè)人員進(jìn)一步研究，可否參照GB 50090—2006《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》,即根據(jù)GB146.2《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路建筑限界》規(guī)定，結(jié)合地鐵線路、車輛參數(shù)自身特點(diǎn)，計(jì)算出不同半徑曲線的內(nèi)外側(cè)偏移量及曲線加寬值表，以供設(shè)計(jì)直接查用，從而避免計(jì)算繁瑣，提高設(shè)計(jì)工作效率。

表2 不同R對(duì)應(yīng)的E內(nèi)及E外

3 軌枕鋪設(shè)數(shù)量問題

軌枕是支承鋼軌并將荷載傳布于道床的軌道部件。軌枕鋪設(shè)數(shù)量是構(gòu)成軌道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)重要參數(shù)之一，應(yīng)根據(jù)運(yùn)量、行車速度，以及線路平、縱斷面條件確定，并綜合考慮鋼軌及道床等因素，合理配套，以求在最經(jīng)濟(jì)條件下，保證軌道具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。TB 10082—2005《鐵路軌道設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]根據(jù)線路性質(zhì)及軌道類型列有對(duì)應(yīng)不同半徑曲線及線路縱坡的每公里軌枕鋪設(shè)數(shù)量表，以供設(shè)計(jì)直接查用。舊版的GB 50157—2003《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》也列有“表6.3.2 軌枕鋪設(shè)數(shù)量”，而現(xiàn)行《設(shè)規(guī)》卻刪去了此表，而僅列出了“表7.2.7 扣件鋪設(shè)數(shù)量(對(duì)/km)”?？紤]到扣件是與軌枕配套的，故軌道設(shè)計(jì)中只好反其用之，即軌枕鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)比照扣件鋪設(shè)數(shù)量《設(shè)規(guī)》中表7.2.7執(zhí)行，且其計(jì)量單位應(yīng)明確為“根/km”。并建議將軌枕及扣件的鋪設(shè)數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)合列在同一個(gè)表內(nèi)。如此，就更趨完善了。

4 其他問題

作為城市交通，地鐵與一般鐵路不同，其地面線路路基在線路工程中所占比重甚小。故GB 50157—1993《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》并無路基內(nèi)容，而2003年版及2013年版地鐵《設(shè)規(guī)》均已包含“路基”章節(jié)，且其內(nèi)容基本上是照搬一般鐵路的路基設(shè)計(jì)規(guī)范，條文較多。故在地鐵路基工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用路基相關(guān)條文時(shí)，要注意結(jié)合地鐵實(shí)際界定其使用條件。例如“機(jī)械化養(yǎng)路平臺(tái)”，原本是在行車密度不大有足夠間隔時(shí)間時(shí)，允許中小型機(jī)械上道作業(yè)的一般鐵路可用作放置移動(dòng)式發(fā)電機(jī)組或避車下道的部分機(jī)具。而地鐵線路日常維修作業(yè)只能在晚上地鐵停運(yùn)時(shí)段進(jìn)行，無需避車下道，且地處市郊的線路沿線也多有固定電源可用。這些都是平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的因素。

“路基支檔結(jié)構(gòu)”一節(jié)篇幅較大。實(shí)際上，地鐵作為城市交通，多建在大城市城區(qū)及郊區(qū)?？紤]城市景觀要求和少占城市用地及郊區(qū)農(nóng)田要求，一般情況下地鐵不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)路基支檔結(jié)構(gòu)，工程實(shí)踐中也很少出現(xiàn)。唯有地處地形起伏大的山區(qū)城市郊區(qū)線路，需要設(shè)計(jì)路基支檔結(jié)構(gòu)。此時(shí)，可參考“鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)”、《路基》等既有成熟技術(shù)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)。

本文對(duì)GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中的線路最小線間距、曲線地段限界、軌枕鋪設(shè)數(shù)量、路基及路基支擋結(jié)構(gòu)、機(jī)械化養(yǎng)路平臺(tái)等問題進(jìn)行梳理，并展開了深入研究。