城市轨道交通系统线路设计.pdf

了解：线路规划设计基本原则,线路敷 设方式，线路规划一般步骤。理解：线路设计方法及相关技术标准。掌握：线路走向与车站分布，线路平纵 断面设计原则和方法，相关的技术规范 与标准。第七章道交通系统线路设计07.1线路总体设计*7.2线路平纵断面设计07.3某市轨道交通系统线路设计案例7.1线路总体设计线路设计是在已经确定的城市轨道交 通线网条件下，研究某一条或某一段 线路的具体位置，确定相关细节，包 括线路的路由方案、敷设方式以及站 点选择等。7.1.1线路的走向与路由1、所需资料2、线路方向及路由选择1)线路方向及路由选择要考虑的主要因素(1)线路的作用(2)客流分布与客流方向。城市道路网分布状况。(4)隧道主体结构施工方法。(5)城市经济实力。2)通过特大型客流集散点的路由选择当特大型客流集散点离开线路直线方向或经由主 路时，线路路由有下列方式可供选择。路由绕向特大型客流集散点。(2)采用支路连接。(3)延长车站出入口通道，并设自动步道。(4)调整路网部分线路走向。(5)调整特大型客流集散点。3）路由方案比选路由对线路工程建设和城市发展影响 重大，应多做路由方案比较。吸引 客流条件、线路条件、施工条件、施工干扰、对城市的影响、工程造 价、运营效益等，是路由方案比选 的主要内容。-4)影响线路的走向与路由确定的因素(1)线路的性质、作用及地位(2)客流集散点和主客流方向(3)城市道路网及建设状况(4)线路的敷设方式和技术条件(5)与城市发展的近远期结合线路走向和路由方案的研究一般在 1/500001/10000地形图上进行，特殊地段可采用1/2000地形图，结 合线路的技术条件和地形地貌，提 出23个可供选择的方案，以进行 方案比选和论证。地下线7.1.2线路敷设方式般选择在城市中心繁华地区，是对城市环境影响最小的一种线路敷设方式0地面线 是造价最低的一种敷设方式，一般 敷设在有条件的城市道路或郊区。高架线介于地面和地下之间的一种线路，既保持了专用道的形式，占地较少，又对城 市交通干扰较小。4.线路与地面建筑物之间的安全距离 q-1）地下线与地面建筑物之间的安全距离。2）高架线与建筑物之间的安全距离。-3）地面线与道路及建筑物之间最小安全距 离。5.线路位置方案比选 1）线路条件比较：包括线路长度、曲线半径、转角 等。对于小半径曲线，在拆迁数量、拆迁难度、工 程造价增加不多的情况下，宜推荐较大半径的方案,若半径大于或等于400 m,则不宜增加工程造价来 换取大半径曲线。5.线路位置方案比选 2）房屋拆迁比较：包括拆迁房屋数量、质量、使用 性质、拆迁难易等的比较。质量差的危旧房屋可以 拆，住宅房易拆迁，办公房次之，工厂厂房难拆迁;学校、医院等单位，一般要邻近安置；商贸房异地 搬迁，在市场经济的条件下，拆迁难度大。5.线路位置方案比选 3）管线拆迁比较：包括上下水管网、地下地上电力 线（管）、地下地上通信电缆线（管）、煤气管、热力管 等的数量、规格、费用及拆迁难度比较。大型管道 改移费用高，下水管改移难度大。5.线路位置方案比选 4）改移道路及交通便道面积比较：包括施工时改移 交通的临时道路面积及便桥，恢复被施工破坏的正 式路面及桥梁等。5.线路位置方案比选 5）其它拆迁物比较：不属于上述拆迁内容的其它拆迁。5.线路位置方案比选-6）地铁主体结构施工方法比较：包括施工的难易度、安全度、工期、质量保证、市民生活的影响等方面 的综合分析评价。7.1.3车站的数青及其分布1.车站分布原则1）应尽可能靠近大型客流集散点，为乘客提供 方便的乘车条件；2）在城市交通枢纽、地铁线路之间与其他轨道 交会处设置车站，使之与道路网及公共交通网 密切结合，为乘客创造良好的换乘条件；3）应与城市建设密切结合，与旧城 房屋改造和新区土地开发结合；4）尽量避开地质不良地段，尽可能减少对周围环境的干扰;5）兼顾各车站间距离的均匀性。2.影响车站分布的因素1）大型客流集散点。2）城市规模大小。3）城区人口密度。4）线路长度。5）城市地貌及建筑物布局。6）轨道交通路网及城市道路网状况。7）对站间距离的要求。3.车站分布对市民出行时间的影响车站数目的多少，直接影响市民乘地铁的 出行时间。车站多，市民步行到站距离短,节省步行时间，可以增加短程乘客的吸引 量；车站少，则恰恰相反，提高了交通速 度，减少乘客在车内的时间，可以增加线 路两端乘客的吸引量。市民出行对交通工 具的选择，快捷省时条件排在第一位。如 芝加哥市滨湖线的不同站间距比较，结果 是大站距(1.6 km)比小站距(0.8km)多吸 引客流量3%。4.车站分布比选由于车站造价高，车站数量对整个轨道 交通的工程造价影响较大，在进行线路 规划时，一般要做23个车站数量与分 布方案的比选，比选时要分析乘客使用 条件、运营条件、周围环境以及工程难 度和造价等几个方面，通过全面、综合 地评价，确定推荐方案。5.车站站位选择原则1）方便乘客使用。2）与城市道路网及公共交通网密切结合。3）与旧城房屋改造和新区土地开发结合。4）方便施工，减少拆迁，降低造价。5）兼顾各车站间距离的均匀性。上海地铁1号线线路位置示意图上海地铁1号线徐家汇一人民广场区段线路走向方案示意图7.2 线路平、纵断面设计线路平纵断面设计是在线路规划方案的基 础上确定线路在城市空间中的详细位置，它一般分可行性研究、初步设计和施工设 计等几个阶段。7.2.1线路设计的技术资料L城市规划类城市总体规划、分区规划、城市轨道交通系统路网规划、客流预测、大型交通枢纽点规划、道路规划 红线、规划管线、规划人防设施等。2.现状资料现状地形图、工程地质及水文地 质资料、水文气象资料、文物保护及建筑物资 料、主要构筑物及基础资料、市政及人防设施资料等。3.工程前期研究资料（预）可行性报告及 批件、各级政府对工程的会议纪要、批 示、规划部门的规划意见等。4.其它相关资料车辆配备及车辆技术参数资 料、既有线运营技术经济指标及客流统计资料、既有线主要技术标准等。7.2.2主栗设计原则及技术标准 1、主要设计原则 1）线路路径应以城市轨道交通路网规划 为依据，调整要有充分理由。2）新线长度一般不宜小于10km,以保 证运营效益。7.2.2主要设计原则及技术标准 3）线路敷设型式：在市中心区，宜采用 地下线；在市中心区外围，且街道宽阔,宜首选地面和高架线。4）轨道线路与其他线路相交，应采用立 体交叉方式。5）地下线平面位置和埋设深度应根据地 面建筑物、地下管线和其他地下构筑物 现状与规划、工程与水文地质条件、结 构类型和施工方法以及运营要求等因素,经技术经济综合比较确定。6）车站应布设在主要客流集散点和各种 交通枢纽点上，尤其是轨道交通线网规 划的换乘点。7）经过市郊铁路车站时，应设站换乘;有条件时宜预留接轨联运条件o2、主要技术标准注：特殊困难地段的技术标准，应按国家现行有关技术规范执行。C型车的线路最小曲线半径80m,系指受流器的车辆。No系指道岔号，Ro系指道岔导曲线半径(m)。基本类型AB最小曲线 半径(m)正线30035025030050100 V：辅助线2501502002580 车场线1508011025 80最大坡度(%。)正线30 3530 3560辅助线404060车场线1.51.51.5竖曲线半 径(m)正线30005000250050001000辅助线200020001000钢轨(kg/m)正线6050 6050辅助线505050道岔_(No/R。)正线9/2009/200或 7/1507/150车场7/1506/110(待定)7.2.3 线路平面设计在确定线路路由的情况下，对线路的平 面位置、车站的站位以及全线的辅助线 进行详细分析和计算，以最终确定线路 的准确位置。1、线路的平面位置 1）地下线有三种位置;A位：位于道路中心，对周围建筑 物干扰较小，施工相对容易，是较 为普遍的一种线路位置，但若采用 明挖法，对道路交通干扰较大。B位：位于规划的慢车道和人行道下 方，施工时能减少对城市交通的干扰 和对机动车路面的破坏，但由于它靠 建筑物较近，市政管线较多且线路不 易顺直，需结合站位设置统一考虑。c位：位于道路规划红线以外，是在特 殊情况下采用的一种线路位置，如线 路上方建筑物较多，施工时需采用特 殊的处理方法或带来较大的拆迁量。2）高架线高架线在城市中穿越时一般沿道路设 置，一般应结合规划道路的横断面考 虑，设于车行道分隔带上。rrre高架时有两种方案:线路位于道路中心的方案 对道路景观较为有利，环境干扰也相对较小,是采用较多的一种线路形式。线路位于快慢车分隔带上，对一侧建筑物干 扰小，但对另一侧干扰大，适用于道路两侧 环境要求不一样的地区。3）地面线通常用在沿铁路、河流或城市绿地带的线路上：城市道路上设地面线一般有两种位置。2、车站位置 1）跨路口站位这种站位便于各个方 向的乘客进入车站，减少了路口人流与车 流的交叉干扰，而且 与地面公交线路有良 好衔接。在有条件时应优先选用O2）偏路口站位这种站位偏路口一侧设 置，施工时可减少对城 市地面交通以及对地下 管线的影响，高架时，较容易与城市景观相协 调。不过，其缺点是路 口客流较大时，容易使 车站两端客流不均衡，D影响车站的使用功能。一般在高架线或路口施 工难度较大时采用。3）位于道路红线以外站位典型的有：设于火车站站前广场或站房 下，以利客流换乘；与城市其它建筑同 步实施，和新开发建筑物相结合；结合 城市交通规划，建设城市综合交通枢纽 等。3、辅助线类型及其设计 1）折返线和临时折返线地铁规范规定：“线路的每个终点站和 区段运行的折返站，应设置折返线或渡 线，它的折返能力应与该区段的通过能 力相匹配。当两折返站相距过长时，宜 在沿线每隔3至5个车站的站端加设渡线 原车辆停放线。”(1)站前折返线 1）站前折返方式 指列车经由站前渡线折返。优点：站前折返时，列车空走少，折返时间较 短，乘客能同时上下车，可缩短停站时间，减 少费用。缺点：这种方式存在一定的进路交叉，对行车 安全有一定威胁，客流量大时，可能会引起站、台客流秩序的混乱。(2)站后折返线 2）站后折返方式站后折返由站后尽端折返线折返，可 避免进路交叉。此外，列车还可采用 经站后环线折返的方法。优点：站后折返避免了前述进路交叉，安全性能好；而且，站后列车进出站速 度较高，有利于提高旅行速度。一般说 来，站后尽端折返线折返是最常见的方 式。站后渡线方法则可为短交路提供方便；环 形线折返设备可保证最大的通过能力，但施工量大，钢轨在曲线上的磨耗也大。缺点：站后折返的不足是列车折返时间较长。2)存车线(1).与折返线结合设置(2).单独设置(3)车场出入线 一般应尽可能靠近车站出岔,运营的干扰。去车辆段3、线路平面设计计共第一步：以城市道路红线或建筑物坐 标为控制点，首先确定线路任意点的 坐标和沿线路走向的直线方位角，以 此作为计算基础。第二步：交点坐标的计算该步骤从起点开始，先用已知直线相交公式 及点间距离公式求出起始边长，然后用坐标 公式计算交点坐标。用交点坐标及第二直线 方位角作为新起始边直线，继续采用上述方 法计算第二个交点坐标，这样交替计算边长 和坐标，直至全线交点坐标计算完成。第三步：曲线要素计算根据线路的设计标 准，选用合理的曲线半径和缓和曲线长度,计算各曲线要素。曲线要素计算方法曲线计算公式:T(切线长尸Rt g(a/2)L(曲线尸Rmx/180Eo(外矢尸 Rsec(a/2)-R式中：R为曲线半径;a为偏角。缓和曲线计算公式：T=(R+p)t g(a/2)+mL=Rna/180+dEo=(R+p)sec(a/2)-RB(缓和曲线角度)=90(Rtt)m(切垂距)=1/2+/(240R)p(圆曲线移动量)=公/(24R)-4/&688R3)缓和曲线长度第四步：里程计算里程计算一般从起点开始，以公里标K0+000表示，依此推算各点里程。里程计算一般包括起终点、直缓、缓缓、缓直、车站中心、道岔中心以及特殊点的里程等。需要时，左右线的里程分别进行计算，先右线后左线，一般在车站中心里程相）同，当左右线线路长度不同时，左线设 断链进行调整。第五步：关键点坐标及距离计算这一步主要是采用点线间垂距计算方 法，对一些工程控制点距线路的距离 以及线路左右线的线间距作计算，以 验算和确定工程设计的条件。7.2.4线路纵断面设计在纵断面设计中，主要是确定洞口以 及过渡段的位置和形式。（1）确定敷设方式和过渡段轨道交通线路由地下过渡到地上，线路纵断面 设计可采用以下步骤进行：1）在道路中间开口即在道路中间设置过渡段，可分为双线同时出洞和单线先后出洞两种形式。2）在道路红线以外开口。3）结合地形等环境条件开口。(2)线路设计中的控制点分析各种敷设方式分界点确定后，要对不同敷设 方式地段进行控制高程点分析。控制点包括 以下几种：1)地下线结构顶板覆土厚度当地下线位于城市道路下方时，要考虑路面铺装和管线要求,加面为23米；般地，隧道结构顶板距当地下线位于城市公园或绿地时，要考、虑植被的最小厚度，一般草坪为0.20.5 米,灌木为0.5-1.0米,乔木为1.5-2.5米;当地下线位于经常水面下方时，要考虑 隔水层厚度要求，一般为1米左右；当地下线作为人防工程时，应考虑防空 工程的最小覆土要求；在寒冷地带应考虑保温层最小厚度要求。2）地下管线及构筑物、在明挖车站遇地下管线时，应尽可能考虑 改移，以减少覆土厚度，方便乘客出入。地下隧道结构以明挖法通过地下管线或地 下构筑物时，隧道与管道（构筑物）可不 留土层，甚至两者共用结构。地下隧道以 暗挖法通过地下构筑物、楼房基础时，两）结构之间应保持必要的土层厚度，最小厚 度应根据结构要求而定。3）地质条件条件时，主要是淤泥质粘土及流沙地层,应尽量考虑躲避，若躲避有困难时，应采取工程措施。4）施工方法地下线采用明挖法时，为 减少土方开挖量，线路埋深应尽可能地 浅；当采用暗挖法时，应选择较好地层,D 一般埋设深度较深。5）排水站位置地下线排水站一般设于线 路纵断面的最低点。因此纵断面设计要考 虑排水站的位置。6）桥下净高 线路为高架线时，桥下净高最小值受通行的车船高度控制，应按相关铁路、道路、航运等有关规范执行。7）防洪水位 地面线路基、地下线的各种 地面出口部，应按100年一遇的洪水位设计。(3)线路纵断面方案设计要点 1)坡段应尽可能长，以保证列车安全平 稳地运行，提高乘客的舒适度；2)尽量设计成节能坡道，即车站位于纵 断面高处，区间位于低处，车站之间形 成凹形坡，以便于列车运行时节省能源;3）左右线坡道的设计应根据区间结构形式 确定，当两线位于同一隧道时，左右线坡度 应一致，在曲线地段，左线坡度进行调整，使曲线范围内同一法线断面上的左右线标高 相同；当左右线分设单线隧道内，应使车站 范围内左右线坡度及标高一致。4）车站站台和道岔范围内不应设置竖曲线，竖曲线也不应与平面缓和曲线重叠;5）相邻坡段坡度代数差不受限制。(4)坡度计算及制图坡度计算包括竖曲线要素计算和轨顶 标高计算。地铁规范规定，当两相邻坡道坡度代 数差等于或大于2%。时，应采用竖曲 线连接，竖曲线采用圆曲线形式，其 半径根据线路技术标准选定。竖曲线要素计算应包括竖切线长度计算和竖曲线高程改正值计算。线路轨顶标高的计算包括百米及公里标、控制加标、车站中心、道岔中心、线路最 低点以及结构变形缝等处的标高计算。纵断面设计制图根据不同的设计阶段,一般采用5000/500或2000/200比例进 行。纵断面图上应标注的内容 1）基础资料部分，包括：地面线及其跨 越道路立交、河床底、航行水位、洪水 位、铁路、高压线等标高；地下管线及 建筑物基础标高、规划的道路、铁路、地下管道标高；地质纵断面及地下水位 等。2）轨顶设计线以及相应的结构示意线。3）地面高程及设计线路变坡点、站中心 高程的数据。4）各坡段的坡度、坡长。5）竖曲线要素及改正值。6）平曲线示意及要素。7）公里标、百米标及重要点里程等。7.2.5线路平纵断面辅助设计软件(ALCAD)简介(自学)7.3某市轨道交通系统线路设计案例（自学）小结轨道交通系统线路按其在运营中的作用，可分为正线、辅助线和车场线。辅助线包括折返线、渡线、联络线、停车线、出入线、安全线等。我国轻轨交通的线路设 计规范尚未制订，本章以我国地铁设计规范为依据，介绍了有关轨道交通系统线路设计的有关内容，包括 线路总体设计、平纵断面设计方法，最后结合某城市 实例，介绍了轨道交通系统线路设计的具体方法。思考题 1.试述如何选择城市轨道交通线路的走向与路由。2.简述城市轨道交通线路车站布置方式及其影响因素。3.简述城市轨道交通线路规划的一般步骤。4.简述城市轨道交通线路设计需要掌握的技术资料及线 路设计的原则和技术标准。5.简述城市轨道交通线路平面设计的过程。