城市軌道交通線路選線設計過程探討

李相君

中鐵第五勘察設計院集團有限公司 北京 102600

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市規(guī)模和城市人口數(shù)量都在不斷增加，對城市公共交通服務提出了更高的要求。在此背景下，很多城市都將運力大、時效性高的軌道交通系統(tǒng)作為了城市公共交通體系發(fā)展的重要方向。因此在城市軌道交通系統(tǒng)的線路選線設計中，設計人員必須充分了解線路效用以及城市發(fā)展規(guī)劃，以科學確定線路走向。同時在選線設計中，設計人員應嚴格遵守相關設計規(guī)范，確保線路路用、敷設方式以及平縱斷面等設計科學合理，并要對不同設計方案進行綜合性比較，以達到優(yōu)化城市軌道交通線路選線設計方案的目的。

1 城市軌道交通線路走向選擇因素

1.1 線路效用

在選擇城市軌道交通工程的線路走向時，設計人員應準確把握線路效用，確保軌道交通線路走向能夠滿足城市居民的實際出行需求，為城市居民的日常工作生活提供便利的出行服務，充分體現(xiàn)軌道交通系統(tǒng)的服務功能。

1.2 城市道路的分布狀況

在城市軌道交通工程的線路走向選擇中，設計人員應充分了解城市現(xiàn)有的道路分布情況以及城市道路交通發(fā)展規(guī)劃，在選擇軌道交通線路走向時應盡量與具有較強可達性的城市主干道和快速道等城市主要道路相銜接，從而為軌道交通系統(tǒng)與其他交通方式之間的接駁提供便利，并起到吸引客流的效果[1]。

1.3 客流分布及方向

在城市軌道交通工程的線路走向選擇中，設計人員應結(jié)合軌道交通系統(tǒng)在實現(xiàn)經(jīng)濟效益和實現(xiàn)社會效益兩方面的要求合理確定線路走向，充分了解軌道交通工程沿線的客流分布情況以及客流的主要方向，并盡量選擇客流量較大的位置設站。

1.4 隧道主體結(jié)構(gòu)施工方式

在城市軌道交通系統(tǒng)的選線設計中，設計人員還應充分考慮隧道工程施工要求等影響因素。由于在隧道工程施工中，不同的施工方式會對工程造價以及城市交通等產(chǎn)生較大的影響。例如淺埋明挖法施工方式，其雖然工程造價相對較低，不過會嚴重影響城市地面交通的暢通性，不適合城市繁華區(qū)域的施工要求。與之相比，暗挖法對城市地面交通的影響相對較小，但對施工技術水平有較高的要求。因此設計人員應根據(jù)城市的具體經(jīng)濟水平、技術能力等因素合理選擇線路走向。

1.5 城市的經(jīng)濟實力

在城市軌道交通系統(tǒng)的選線設計中，設計人員還應充分考慮當?shù)氐慕?jīng)濟實力，盡量避免由于軌道交通工程建設而進行大規(guī)模拆遷，以減少資金的投入。同時在選擇線路走向時也應充分考慮沿線地價等因素，以確保軌道交通系統(tǒng)建設成本與城市經(jīng)濟實力相適應。

2 線路設計

在城市軌道交通系統(tǒng)的選線設計中，應根據(jù)城市交通的發(fā)展規(guī)劃等因素合理確定各設計要素，以提高選線設計的水平和質(zhì)量。

2.1 線路路由

在確定城市軌道交通線路路由時，設計人員應根據(jù)城市發(fā)展規(guī)劃以及經(jīng)濟水平等因素合理選擇具體的連接方式。例如當主路與軌道交通的客流高度集中的集散點相重合時，應選擇支路連接等方式對相關路網(wǎng)線路進行銜接調(diào)整。在城市軌道交通工程的線路選線設計中，設計人員還應加強對項目所在地區(qū)地方政府對其轄區(qū)內(nèi)不同區(qū)域的開發(fā)建設規(guī)劃的了解，并在此基礎上對線路路由設計方案進行優(yōu)化，使線路路由設計能夠與當?shù)氐纳鐣?jīng)濟發(fā)展目標相協(xié)調(diào)，從而充分發(fā)揮城市軌道交通的重要作用。

2.2 線路敷設方式

在城市軌道交通線路選線設計中，應充分考慮工程造價以及城市景觀環(huán)境在美觀性等方面的要求，合理選擇線路敷設方式。例如地面線的施工成本相對較低，而高架線的占地面積小且對城市地面交通的影響相對較少，設計人員應結(jié)合實際情況進行合理的選擇[2]。近年來在隨著我國在城市軌道交通建設領域相關技術水平的不斷提高，在線路敷設設計中多采用地下線的設計方式，其不僅能夠減少對城市地面交通的干擾，而且對城市整體景觀的美觀度的影響也相對較低，因此成為了現(xiàn)代城市軌道交通設計中較為常用的敷設方法。

2.3 線路平縱斷面設計

2.3.1 線路平面設計

城市軌道交通工程的線路選線平面設計一般包括平面位置設計、車站型式設計以及車站站臺型式設計等多方面的內(nèi)容。

在城市軌道交通工程的線路設計中應根據(jù)不同的鋪設方式確定線路平面位置。以高架線為例，其平面位置一般可根據(jù)不同的現(xiàn)有道路橫斷面情況以及規(guī)劃要求設置于車行道分隔帶或者綠化帶等位置，而輕軌等地面線平面位置則可設置在城市綠化帶線路上，或者是沿河以及沿鐵路線設置。而地鐵等地下線則通常應位于路測的規(guī)劃道路紅外以外出、路中下方、人行道下方或者路測慢車道下方等。

同時在線路平面設計中還合理確定車站位置。一般車站可設置于路口之間、道路紅線外、偏路口以及跨路口等處[3]。車站位置與城市道路之間的關系可參見圖1所示。

圖1 城市道路與車站位置關系示意圖

其中，a所示的是車站位于跨路口；b表示的是車站位于偏路口；c表示的是車站位于兩個路口之間；而d表示的是車站位于道路紅線以外。

設計人員應結(jié)合客流量、地面交通接駁等因素合理選擇設站位置。通常，當?shù)叵麓嬖谳^為復雜的管網(wǎng)設施且地面交通流量較大時應選擇偏路口設站；而如為了吸引更大的客流量，可以采取兩路口間設站方式。在跨路口設站能夠交叉路口四個方向上的乘客提供便利，從而達到吸引較大的客流量的目的。此外，如工程區(qū)域拆遷量較小，且無法采用路面開挖方式施工時，則應采取道路紅線外設站的設計方式。設計人員還應合理確定車站站臺形式，并準確控制線間距等重要設計參數(shù)。常見車站站臺型式可參見圖2所示。

圖2 常見車站站臺型式示意圖

其中，a所示的是車站的島式站臺型式；b表示的是車站的平行相對式站臺型式和側(cè)式上下重疊站臺型式；c表示的是車站的混合型島側(cè)站臺型式。在城市軌道交通工程的線路選線設計中，設計人員在選擇車站站臺型式時應充分考慮其是否會影響線路平面順暢性以及其是否與區(qū)間線路位置之間存在沖突，確保車站站臺型式設計科學合理。

在確定線間距時，設計人員應對道岔地段、并行地段以及車站地段等不同位置的線間距進行綜合性分析，并按照設計規(guī)范要求進行準確的計算。在計算分析線間距時還應充分考慮不同施工方式對線間距的不同要求等因素。如在城市軌道交通工程的線路敷設方式設計為地下線時，設計人員應結(jié)合所采用的是明挖法或者盾構(gòu)法施工工藝要求來控制線間距，一般當采用盾構(gòu)法時，其取值應與隧道外輪廊直徑一致，或者略大；而如果在線路敷設設計時采用的明挖地下線法時，則應按照中墻、柱的厚度與左右線與中墻、柱之間的限界標準之和來取值，且應考慮施工誤差問題。當線路敷設方式設計為地面線或者高架線方式時，其線間距取值應滿足不同車型的通行要求。此外，車站段的線間距設計應按照站臺寬度與站臺邊緣到左右線中心之間的距離之和來取值。

2.3.2 線路縱斷面的設計

在城市軌道交通線路的選線設計中還應對線路最低點、線路坡度等因素進行綜合分析，且應加強對工程沿線區(qū)域地質(zhì)水文條件的了解，盡量規(guī)避不良地質(zhì)區(qū)域，以降低工程造價和施工技術難度。同時，設計人員還應根據(jù)線路周邊區(qū)域建筑設施的分布情況提高選線設計的合理性。

2.4 輔助線的設計要點

輔助線也是城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分，輔助線主要包括折返線、停車線、安全性以及出入段線等。輔助性具有在運營車輛發(fā)生故障時為其提供待避空間、滿足城市軌道交通臨時調(diào)度需要以及為城市軌道交通線路的維護管理提供作業(yè)以及調(diào)度空間等功能，因此其線路選線的合理性對于軌道交通系統(tǒng)能否正常運行具有重要的作用。在輔助線的選線設計中，設計人員應嚴格遵守行車專業(yè)配線設計標準，并結(jié)合軌道交通系統(tǒng)的實際運營組織情況以及行車調(diào)度要求等進行合理的線路選擇。輔助線的設計應從便于停車、調(diào)度，折返方便、避免導致車站規(guī)模國發(fā)以及合理控制工程造價等角度出發(fā)，對配線布局進行優(yōu)化，以確保城市軌道交通系統(tǒng)運行安全可靠。當城市軌道工程條件有限時，在配線的設計中可以采用單停車線的設計方案。

2.5 方案比選

在城市軌道交通系統(tǒng)的線路選擇設計中，應對不同設計方案進行對比分析，以達到優(yōu)化線路設計的目的。

2.5.1 平面比選

在對不同城市軌道交通系統(tǒng)的選線設計方案進行比選時，應根據(jù)吸引客流量效果、不同交通方式接駁的便利性、對城市交通的實際影響程度、工程建設的施工技術難度、沿線區(qū)域的地質(zhì)條件、所涉及的拆遷量以及所產(chǎn)生的社會經(jīng)濟效益等對不同的線路平面設計方案進行綜合性的對比分析，以優(yōu)化線路走向、線路長度等各相關設計參數(shù)，以優(yōu)化線路選線方案。

設計人員應對不同軌道交通工程線路的平面設計方面對城市交通造成的影響程度進行全面的分析，且應根據(jù)不同車站和不同軌道交通線路區(qū)間內(nèi)所產(chǎn)生的不同影響采取具有針對性的交通疏解方法，以盡量降低新建城市軌道交通工程線路在建設過程中對現(xiàn)有城市交通的干擾。在平面比選中要以線路選線設計中所涉及不同城市區(qū)域的實際地形地貌特征以及地質(zhì)水文條件為基礎，客觀分析不同設計方案中所采用施工工藝的難度以及工程造價，并要合理確定沉落控制標準，以保證在城市軌道交通工程的線路選線設計的質(zhì)量。施工難度是城市軌道交通工程的線路選線設計平面比選中需要重點考慮的關鍵性要素之一。不同的線路設計方案由于在經(jīng)過的具體地段不同，因此不僅在工程地質(zhì)條件上存在一定的差異，而且還涉及到需要上跨或者下穿不同的構(gòu)筑物，因此其施工難度各不相同。在平面比選中應盡可能避免下穿樓房或者橋梁工程基礎，以防止需要托換基礎所帶來的施工難度和工程造價增加。

同時，在平面比選中還應以“以人為本”原則作為基本指導思想，確保在城市軌道交通工程線路的平面選線設計能夠為乘客提供便利，并可以達到吸引客流的目標。設計人員還應將施工干擾納入到平面比選的考量范圍中。例如當在道路紅線內(nèi)設置線路，并采取明挖法施工時，就會產(chǎn)生較大的施工干擾；而當在較差路口設置車站時，也會在客觀上導致施工干擾增加。設計人員還應加強對軌道交通項目所在城市的交通組織方式的了解，并通過對各項影響要素的綜合分析來選擇更為適宜的線路平面設計方案。

此外，由于在城市軌道交通工程屬于公共城市交通，因此在其線路平面比選中還應對不同設計方案的經(jīng)濟性加以充分的考量，以提高線路選線所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會效益。當選擇不同的車站以及站臺型式時，其運營成本和管理方式也存在一定的差異，設計人員應結(jié)合軌道交通項目所在城市的管理能力和經(jīng)濟條件等因素科學的選擇設計方案。在平面比選過程中還應對不同方案中的線路長度以及條件等因素進行綜合性分析，盡量降低拆遷量，從而實現(xiàn)對工程造價和工程實施難度的合理控制。

2.5.2 確定線路縱斷面以及線路方案

在城市軌道交通系統(tǒng)的選線設計比選中，還應對其縱斷面設計方案進行對比分析，以合理確定線路方案。對比縱斷面設計方案時，應根據(jù)線路平面設計優(yōu)化線路敷設方式、基礎結(jié)構(gòu)以及跨越方式等設計要素，以全面提高城市軌道交通線路選線設計水平和質(zhì)量。例如，當在城市軌道交通線路的選線設計中采用的是地下線方式時，往往會遇到需要下穿橋梁工程或者建筑工程的樁基，設計人員應充分了解下穿段的工程條件，以采取相應的設計方案。當所選線路的縱斷面具備下穿的坡度條件以及基礎地基條件時，可以采取平面短直的線路設計方案，直接下穿。而當工程條件不具備時，則應在選線設計中繞開樁基。同時，如在城市軌道交通線路的選線設計中采用的是高架線方式，且需要經(jīng)過立交橋等市政設施時，設計人員也應結(jié)合實際情況選擇采取下穿或者上跨的縱斷面設計方案，且應與線路平面位置設計相協(xié)調(diào)。

2.6 技術接口的設計

城市軌道交通系統(tǒng)的技術接口較為復雜，在設計中應嚴格遵守相關技術規(guī)范，與各相關專業(yè)加強協(xié)調(diào)溝通，并要充分結(jié)合不同城市在軌道交通系統(tǒng)建設中的地方性指導意見以及行車組織特點等多種因素，提高技術接口設計的合理性和科學性，以保證城市軌道交通系統(tǒng)的正常運行。

3 結(jié)束語

在設計城市軌道交通工程線路時，設計人員應全面了解城市發(fā)展規(guī)劃等相關信息，并結(jié)合城市道路以及客流的分布情況等合理選擇線路走向。同時，設計人員應科學確定各項設計參數(shù)，以提高城市軌道交通工程線路路由、平縱斷面以及敷設方式等要素設計的合理性和可行性，并要對多個選線設計方案進行對比優(yōu)選，確保城市軌道交通工程選線方案能夠?qū)崿F(xiàn)其線路效用，為廣大城市居民提供更加舒適便利的公共出行服務，并推動現(xiàn)代化城市建設的健康發(fā)展。