交叉口范围道路与有轨电车竖向协同设计研究.pdf
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1、第1期(总第232期)2024 年 2 月CHINA MUNICIPAL ENGINEERINGN o.1 (S e r i a l N o.2 3 2)F e d.2 0 2 434交叉口范围道路与有轨电车竖向协同设计研究高 忭 上海市城市建设设计研究总院(集团)有限,上海 200125摘要:道路交叉口范围内竖向设计主要通过纵、横坡的调整,解决相交道路行车舒适、与周边建筑地块标高衔接及道路排水问题。在有轨电车通过的交叉口范围内,由于受到轨道线路标高及钢轨道岔整体制作工艺等限制,对交叉口竖向设计带来更多的控制因素。通过对有轨电车钢轨道岔设置标高和制造要求的分析,以嘉兴市有轨电车的各类复杂交叉口
2、为例进行竖向设计分析,总结不同类型下交叉口范围道路与有轨电车竖向协同设计的典型方法。关键词:交叉口;有轨电车;道岔;竖向设计中图分类号:U212.34 文献标志码:A 文章编号:1004-4655(2024)01-0034-05收稿日期:2023-10-05作者简介:高忭(1983),女,高级工程师,硕士,主要从事道路交通规划设计工作。DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2024.01.0081 道路交叉口竖向设计1.1 一般原则交叉口竖向设计原则应综合考虑行车舒适、排水畅通、与周围建筑物标高协调等因素,合理确定交叉口设计标高1。交叉口竖向设计,主要解决相交道路之间以及交
3、叉口和周围建筑物之间在立面上行车、排水和建筑 3 方面的要求,使交叉口能获得一个平顺的共同构筑面,以保证交通安全、方便、排水通畅。交叉口设计原则主要根据相交道路的等级和纵坡设计要求,有如下几点。1)等级有主次,次要道路服从主要道路。2)一般维持 2 条道路的设计纵坡不变,缓和改变横坡,使 2 条道路在立面上取得平顺。3)相交道路如果道路等级阶差较大,将次要道路双向倾斜的横断面,逐渐改变过渡到与主要干道纵坡一致的单向倾斜横断面,保证主要干道的交通便利。4)保证排水,至少应有 1 条道路的纵坡能将交叉口范围内汇集的地面积水排出。5)合理截水,关注慢行,多在交叉口人行横道前或在路缘口转角曲线的切点上
4、,布置雨水口。1.2 一般方法交叉口竖向设计宜采用控制网等高线法,其标高计算线网的确定有方格网法、圆心法、等分法和平行线法等方法。道路交叉口的竖向设计标高点高程的计算和选用的路拱型式有关。目前一般交叉口均按照抛物线路拱型式计算,因此交叉口的竖向标高点是按照曲面进行控制的。交叉口竖向设计的形式取决于和地形相适应的相交道路的设计纵、横断面。通常有凸形、凹形、脊形、谷形、斜坡式和鞍形 6 种基本形式。其中,凸形交叉口是对交叉口排水最有利的竖向设计方案,脊形和斜坡式可满足交叉口的地面积水往 1 条道路排除的原则,相对比较有利。凹形、谷形和鞍形是比较不利的方式,建议避免这些类型。2 有轨电车交叉口道岔设
5、置要求2.1 有轨电车道岔结构有轨电车线路交汇多以平面相交形式,根据有轨电车线路配线和运营方式,目前常用的道岔种类主要有单开道岔、单渡线、交叉渡线和菱形交叉等。目前国内新建有轨电车一般推荐采用 60R2 槽型轨 6 号系列道岔及曲线特制道岔。道岔结构包括转辙器、辙叉和菱形交叉结构;基本上都采用高硬度、高耐磨、抗冲击性好的合金钢材质,一体化构造、整体性强。所用部件硬度相同,材质质密一致,352024 年第 1 期高忭:交叉口范围道路与有轨电车竖向协同设计研究后期易于维护,但是加工量大、工艺要求高。有轨电车道岔实景图见图 1。图 1 有轨电车道岔实景图2.2 道岔竖向主要设计要求根据钢轨和道岔的制
6、造工艺可以看出,钢轨及道岔采用一体化构造,整体性强,因此道岔区的标高均为斜坡,极难实现曲线路拱。道岔竖向主要设计要求如下。1)单开道岔和菱形交叉距离较近时(如左右2 个)可布置在沿线路方向的整体斜面上,斜面坡度最大不超过 2%。2)单开道岔和菱形交叉距离较远时,单开道岔和菱形交叉可各自布置在 1 个整体斜面上。单开道岔斜面方向为直向线路方向,菱形交叉斜面方向为可沿其中 1 条线路方向,斜面坡度最大不超过2%。以嘉兴市有轨电车 T1、T2 交叉口采用的双 Y配线的道岔为例,有轨电车上下行之间均实现互联互通,采用单开及曲线特制道岔实现钢轨互联,上、下行之间的轨距均为 1 435 mm,因此单个交叉
7、口的道岔交叉点有 30 个,见图 2(黑点所示)。R=45R=45R=45R=45T2 线T1 线图 2 交叉口双 Y 道岔布置图(m)单开(曲线)道岔有 6 组,每 1 组有 3 个点之间平面相交,标高需在 1 个斜面上。另外 3 组菱形道岔,每 1 组有 4 个点之间平面相交,也需在 1 个斜面上。目前交叉口的最小转弯半径,考虑轨道的离心力、车辆行驶安全及轨槽深度等条件,最小半径一般采用 40 m,在此情况下,3 组菱形道岔之间的最短距离为 30 m,不满足 1 个竖向坡度的设置要求。在距离较短时,对于竖向标高的控制难度较大。以嘉兴市有轨电车中山西路建国西路的交叉口为例,有轨电车 T1 和
8、 T2 在此交叉口十字相交,北东和西南方向实现互联互通,单个交叉口的道岔交叉点有 58 个,见图 3(黑点所示)。R=40R=40R=40R=40T2 线T1 线图 3“十字相交+曲线道岔”布置图(m)单开(曲线)道岔有 8 组,每 1 组有 3 个点之间平面相交,标高需在 1 个斜面上。另外有 8 组菱形道岔,每 1 组有 4 个点之间平面相交,也需在 1个斜面上。综上所述,有轨电车的交叉口道岔区,一般采用 1 个斜坡面的形式较多,即为 1 个平面斜坡,与常规道路交叉口竖向的曲线抛物线型路拱的契合有一定难度。同时,在整体道床的沥青铺面段,需要尽可能造坡形成路拱,但不宜坡差过大,影响行车舒适度
9、。复杂交叉口见图 4。图 4 复杂交叉口:“十字相交+曲线道岔”路口362024 年第 1 期3 交叉口道路与有轨电车竖向协同设计以嘉兴市有轨电车 T1 为例,介绍几种有轨电车与道路交叉口协同设计的方法。3.1 嘉兴市有轨电车概况嘉兴市有轨电车线网规划 7 条线路,线路里程98 km,形成“网格放射”网络形态。近期规划建设 3 条线(T1、T2 一期和 T6 一期),呈“8 字放射”网络形态,定位为地面骨干公交方式,在嘉兴市规划市域轨道交通建成前作为城市公交骨干,市域轨道建成后作为轨道交通的补充。线路总长 35.7 km,规划共设站 54 座。其中,T1 由秀园路站至嘉兴南站,长 20.2 k
10、m;T2 一期工程由汽车北站至科技城站,长 13.7 km;T6 一期工程为T1 和 T2 的连接线,由凌公塘路站至庆丰路站,长1.8 km。目前 T1 一期工程,自中山路至嘉兴南站段,长度约 15.6 km 线路已经建成通车。嘉兴市有轨电车近期建设项目线路走向图见图 5。已建段T1T2T6T2T1T6T1T2N中山路站秀园路站嘉兴南站图 5 嘉兴市有轨电车近期建设项目线路走向图根据近期规划线网,拟开设 4 条运行线路方案,见图 6。秀园路站汽车北站东方路站嘉兴站南湖站科技城嘉兴南站G1G4G2G3G3G4G1G2N图 6 嘉兴市有轨电车运行线路图3.2 有轨电车通过型交叉口竖向设计1)以嘉兴
11、市有轨电车纺工路南溪西路交叉口为例,有轨电车 T1 为南北走向,是近期实施线路,且交叉口南面设置路中岛式车站,线路间距变宽,见图 7。而南溪西路为规划 T2 线路,东西走向,近期不实施,现状纺工路与南溪西路均为已建道路。交叉口预留远期道岔实施条件,但近期不做土建实施。T1 线路纵断面设计考虑远期道岔实施的预留条件,在过交叉口时,南北向纵坡调整为平坡,而东西向近期不实施的情况下,交叉口坡度维持现状坡度不变,以中心线为最高,向两侧降低。2.221.992.232.072.272.212.302.502.502.372.162.292.502.50N2.50图 7 纺工路南溪西路交叉口(m)在此条件
12、下,交叉口竖向设计以有轨电车为界,在线路限界范围内以平坡为主,向东西两侧降低。交叉口中心点标高为 2.50 m,东侧路中心线标高为2.37 m,西侧标高为 2.23 m,并在南北向道路设置2%横坡,交叉口排水向东西两侧排出,基本满足排水坡度的竖向要求,交叉口属于脊形交叉口。2)以嘉兴市有轨电车庆丰路长水路交叉口为例,有轨电车 T1 为南北走向,线路路中通过,南段设置车站,线路在两端并无预留道岔,控制因素少,见图 8。因此,为更好满足排水条件,有轨电车的纵坡考虑与常规交叉口设置思路一致,采用交叉口中心为高点,向两侧降低的方式,交叉口中心点标高为 3.61 m,北面标高为 3.31 m,南边标高为
13、 3.43 m,均满足线路上的最小排水坡度。东西两侧考虑与现状长水路交叉口标高接顺,东边略高约3.65 m,西边降至 3.58 m,整体交叉口排水由中心点向四周低处排出,整体形成凸形排水交叉口,是相对有利的排水方式。高忭:交叉口范围道路与有轨电车竖向协同设计研究372024 年第 1 期3.043.313.043.223.653.663.633.263.193.203.43 3.433.153.583.583.603.18N3.61图 8 庆丰路长水路交叉口(m)3)以嘉兴市有轨电车勤俭路城东路交叉口为例,见图 9。有轨电车 T1 为东西走向,线路主要是路侧通行,设置纵坡,在交叉口范围内,坡度
14、西高东低,影响第三和第四象限的范围,轨道标高由 4.61 m 降至 4.11 m。线路北侧主要为现状交叉口的改造,设置南高北低的排水坡度,北边交叉口中心线处的标高 3.793.88 m,整个交叉口属于斜坡式排水交叉口。N3.823.883.743.754.614.514.274.114.00图 9 勤俭路城东路交叉口(m)4)以嘉兴市有轨电车勤俭路嘉禾路交叉口为例,见图 10。有轨电车为南北向嘉禾路的西侧,转至勤俭路的南侧,轨道为曲线段,有轨电车标高为南侧 5.13 m 降至东侧 4.22 m。在交叉口范围内,有轨电车主要影响第三、第四象限,而交叉口现状道路存在一定畸形,南北向道路中心线并不对
15、齐。在交叉口竖向设计时,有轨电车经过的线路整体上西高东低,有轨电车内侧的车道,设置横坡,最低点位于交叉口车道边缘,整体交叉口范围内,西高东低,南北向中间高两边低,属于脊形交叉口。N4.694.464.223.825.735.085.134.93图 10 勤俭路嘉禾路交叉口(m)3.3 有轨电车交叉口道岔情况下竖向设计1)以嘉兴市有轨电车纺工路由拳路交叉口为例,见图 11。该交叉口设置双 Y 形复杂道岔,受制于有轨电车道岔的制造工艺,在交叉口的范围内,3 个象限均有轨道经过。在轨道中心线处,线路相交的标高点,需严格按照轨道道岔的标高及设置要求。交叉口范围内,红线轨道将交叉口分为几个区块。N2.6
16、02.702.982.643.002.692.952.742.782.922.923.253.183.043.16图 11 纺工路由拳路交叉口(m)整体交叉口范围内,按照整体道岔的标高斜坡要求,适当形成西高、北低、东低的轨道坡度,西边为 3.25 m,北面为 3.04 m,东面为 3.00 m,交叉口中心点标高为 3.16 m。但如前文轨道道岔的竖向设置要求,交叉口标高为 1 个斜坡面,并没有曲线路拱。对该交叉口排水来说,南面的第三、第四象限竖向设计未受到很大影响,在西高东低的情况下,南面路中心线标高为 3.18 m,设置南北向道路横坡不小于 2%。因此,以交叉口中心点为高点,向交高忭:交叉口
17、范围道路与有轨电车竖向协同设计研究382024 年第 1 期叉口两侧排水。北面的第一、第二象限中,受到轨道标高较大影响,但道路通过竖向设计,在轨道外侧设置排水坡,整体道路积水向外侧排出。在 3 个方向轨道交叉形成的三角区内,通过道路竖向设计,形成路拱,提供相对有利的排水模式。2)以嘉兴市有轨电车中山西路建国路交叉口为例,见图 12。该交叉口为 T1 和 T2 的相交路口,有 4 条线路通过,设置北东和南西方向互联互通的曲线道岔。在交叉口范围内,第一、第四象限均有曲线轨道经过,且在轨道中心线处,线路相交的标高点,需严格按照轨道道岔的标高及设置要求。N3.453.453.453.453.463.4
18、83.493.553.543.523.603.603.603.603.603.603.603.503.583.603.60图 12 中山西路建国路交叉口(m)在该交叉口设计时,由于轨道的标高控制点较多,制造复杂,所以整体交叉口范围内,轨道的标高均为 3.60 m,处于一整个平面上。在轨道的外侧,交叉口竖向设计以轨道为高点,往四边降低,边上的道路排水方向相对还比较有利。但整体交叉口范围内面积约 5 380 m2,而轨道包络的范围内面积约 2 595 m2,约占 48%的平面面积,在此范围内均采用了平坡,使得交叉口范围内的排水难度较大。但由于轨道道岔区也会设置钢轨的排水口,因此在降雨时,可通过轨面
19、排水设施排出一部分积水。另外,在交叉口范围内,轨道之间采用沥青铺装,建议在竖向设计时,在上、下行轨之间的铺装中,适当做一些路拱,形成高差,避免积水。4 结语1)文章分析一般道路交叉口的竖向设计要求,及有轨电车钢轨道岔设置的标高和制造要求,阐明交叉口范围道路和有轨电车交叉口竖向设计的控制点及存在问题。2)针对一般有轨电车通过的路口,以有轨电车的条件为优先。一般路中直行通过的交叉口,相对比较对称。如果有轨电车线路纵断面控制条件较少,建议有轨电车线路通过交叉口时,纵向以交叉口中心点为最高点或按斜坡式通过,横向相交道路按常规道路交叉口竖向设计的方法,建议以中心点为高点,向两侧排水,从而形成较好的凸形、
20、斜坡式或脊形交叉口排水方式。如果有轨电车受到预留道岔的影响,交叉口需设置平坡对远期预留的道岔较为有利时,建议横向道路纵坡尽量以中心点为高点,向两侧排水,避免形成一个方向为平坡,另一个相交道路方向的排水坡度也很小,甚至为谷形、凹形的情况。3)针对有轨电车设置道岔的复杂路口,由于轨道道岔的标高及道岔工艺的制约因素较多,建议在交叉口竖向设计时,优先稳定轨道纵断面,将交叉口分为几个象限和区块,分别设置各自排水坡度,以满足由中心向两侧排水,避免在交叉口形成低谷。交叉口的轨道岔区排水设施建议加密,通过钢轨轨面排水设施加速降水时的排水效率。同时,在上、下行轨道之间的铺装层,尽量形成路拱高差,有利于排水。参考
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