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6.2 线路平面


6.2.1 平面曲线设计应符合下列规定:
      1 线路平面圆曲线半径应根据车辆类型、地形条件、运行速度、环境要求等综合因素比选确定。最小曲线半径应符合表6.2.1-1的规定;

表6.2.1-1  圆曲线最小曲线半径(m)
表6.2.1-1  圆曲线最小曲线半径(m)

      2 线路平面曲线半径选择宜适应所在区段的列车运行速度要求。当条件不具备设置满足速度要求的曲线半径时,应按限定的允许未被平衡横向加速度计算通过的最高速度,可按下列要求计算:
        1) 在正常情况下,允许未被平衡横向加速度为0.4m/s2。当曲线超高为120mm时,最高速度限制应按式6.2.1-1计算,且不应大于列车最高运行速度。

式6.2.1-1

        2) 在瞬间情况下,允许短时出现未被平衡横向加速度为0.5m/s2。当曲线超高为120mm时,瞬间最高速度限制应按式6.2.1-2计算,且不应大于列车最高运行速度。

6.2.1-2

        3) 在车站正线及折返线上,允许未被平衡横向加速度为0.3m/s2。当曲线超高为15mm时,最高速度限制应按下式计算,且分别不应大于车站允许通过速度或道岔侧向允许速度。

6.2.1-3

      3 车站站台宜设在直线上。当设在曲线上时,其站台有效长度范围的线路曲线最小半径,应符合表6.2.1-2的规定;

表6.2.1-2  车站曲线最小半径(m)
表6.2.1-2  车站曲线最小半径(m)

      4 折返线、停车线等宜设在直线上。困难情况下,除道岔区外,可设在曲线上,并可不设缓和曲线,超高应为0mm~15mm。但在车挡前宜保持不少于20m的直线段;
      5 圆曲线最小长度,在正线、联络线及车辆基地出入线上,A型车不宜小于25m,B型车不宜小于20m;在困难情况下,不得小于一节车辆的全轴距;车场线不应小于3m;
      6 新建线路不应采用复曲线,在困难地段,应经技术经济比较后采用。复曲线间应设置中间缓和曲线,其长度不应小于20m,并应满足超高顺坡率不大于2‰的要求。
6.2.2 缓和曲线设计应符合下列规定:
      1 线路平面圆曲线与直线之间应设置三次抛物线型的缓和曲线;
      2 缓和曲线长度应根据曲线半径、列车通过速度,以及曲线超高设置等因素,按表6.2.2的规定选用;

表6.2.2  线路曲线超高-缓和曲线长度
表6.2.2  线路曲线超高-缓和曲线长度
续表 6.2.2
表6.2.2  线路曲线超高-缓和曲线长度

    注:R为曲线半径(m);V为设计速度(km/h);L为缓和曲线长度(m);h为超高值(mm)。

      3 缓和曲线长度内应完成直线至圆曲线的曲率变化,应包括轨距加宽过渡和超高递变;
      4 当圆曲线较短和计算超高值较小时,可不设缓和曲线,但曲线超高应在圆曲线外的直线段内完成递变。
6.2.3 曲线间的夹直线设计应符合下列规定:
      1 正线、联络线及车辆基地出入线上,两相邻曲线间,无超高的夹直线最小长度,应按表6.2.3确定;

表6.2.3  夹直线最小长度(m)
表6.2.3  夹直线最小长度(m)

    注:V为列车通过夹直线的运行速度(km/h)。

      2 道岔缩短渡线,其曲线间夹直线可缩短为10m。
6.2.4 道岔铺设应符合下列规定:
      1 正线道岔型号不应小于9号。单渡线和交叉渡线的线间距应符合表6.2.4-1的规定,特殊情况无法符合表6.2.4-1的规定时,应进行特殊设计;

表6.2.4-1  单渡线和交叉渡线的线间距要求
表6.2.4-1  单渡线和交叉渡线的线间距要求

    注:正线道岔为含折返线、出入线在正线接轨的道岔。

      2 当60kg/m-1/9道岔侧向通过速度不能符合运行图设计速度时,可经过论证比较,选择大型号道岔,也可作特殊设计;
      3 在车站端部接轨,宜采用9号道岔,其道岔前端,道岔中心至有效站台端部距离不宜小于22m;其道岔后端,道岔警冲标或出站信号机至有效站台端部距离不应小于5m。当采用大型号道岔时,其道岔位置应另行计算确定。
      4 道岔应设在直线地段。道岔两端与平、竖曲线端部,应保持一定的直线距离,其值不应小于表6.2.4-2的规定。

表6.2.4-2  道岔两端与平、竖曲线端部的最小距离
表6.2.4-2  道岔两端与平、竖曲线端部的最小距离

    注:道岔后端至站台端位置应按道岔警冲标位置控制。
      5 道岔附带曲线可不设缓和曲线和超高,但其曲线半径不应小于道岔导曲线半径;
      6 两组道岔之间应设置直线段钢轨连接,其钢轨长度不应小于表6.2.4-3的规定。

表6.2.4-3  道岔间插入钢轨长度(m)
表6.2.4-3  道岔间插入钢轨长度(m)

 

条文说明
6.2.1 第1款 1)正线曲线半径,首先是根据地形条件和对地面建筑物的影响而确定。另方面,主要考虑车辆通过曲线的运行条件,如运行速度、对轮轨的磨耗,以及产生轮轨噪声等因素。
因此对曲线半径大小有所选择,但并非越大越好。
    2)正线圆曲线最小半径规定,是根据车轮在曲线钢轨上的运行轨迹,由于内外轨的长度差异,造成轮对在曲线上滚动运行中产生滑动摩擦,随曲线半径越小,滑动摩擦越大,对钢轨的磨耗越严重,以及多年来各城市轨道交通经验总结,提出圆曲线最小曲线半径规定。由于A、B车转向架的轮对固定轴距(分别为2.5m和2.3m)不同,车轮在曲线上轨道通过的相同的几何状态验算,兼顾曲线通过速度不宜过低,确定圆曲线的最小半径,A型车(R=350m)应比B型车(R=300m)大,符合实际情况。
    3)出人线或联络线一般属于正线上侧向通过道岔的分岔线路,运行速度受道岔导曲线半径限制,按9号道岔的侧向通过限速为35km/h。因此列车通过速度较低,同时为了减少出入线或联络线的长度和工程量,根据不同车型的转向架轮对的固定轴距,采用不同的较小曲线半径。
    第2款 1)a是列车通过曲线运动时产生的未被平衡的横向加速度,是乘客舒适度评价的指标之一;0.4m/s2是允许的未被平衡横向加速度。
    2)在国内外铁路上经过无数次试验,评价结论不一,有一定差异,但有一定范围,表6所作的相关分析及建议。
表6 未被平衡离心加速分析建议
表6 未被平衡离心加速分析建议
    3)对于横向加速度的舒适度指标,基本上在0.50m/s²~0.65m/s²为“有些不舒适感觉,但可以忍受”的感觉范围。0.4m/s²属于无感觉或有些感觉的临界线。考虑地铁列车是属于城市公共交通,车内站立乘客多,站立密度较高,但平均乘距较短,故选定为0.4m/s²比较适宜,经北京、上海、广州地铁多年运行,未见不良反映。
    4)曲线通过速度V0.4为在正常情况下,允许列车通过曲线的最高速度。V0.5为列车在ATP制动延时响应时,可能发生瞬间超速,允许速度可达V0.4=3.91R1/2,但不大于V0.5=4.08R1/2。即瞬间最高速度的限制,其速度差为0.17R1/2,从表7曲线速度限制值表看出,在车辆运行最高速度100km/h条件下,曲线地段的瞬间超速的差值均在4km/h以内。
表7 曲线速度限制值(km/h)
表7 曲线速度限制值(km/h)
    5)瞬间超速概念是保证在ATP防护下,当车辆最高运行速度规定为Vmax=100km/h,构造速度为110km/h,瞬间允许超速为105km/h。
    在区间曲线运行地段,仅有600m及以下曲线存在瞬间超速的限制,且瞬间超速均控制在4km/h以内,而且未超过100km/h。
    同理,当车辆最高运行速度规定为Vmax=80km/h(构造速度为90km/h,瞬间允许超速为85km/h)时,区间运行仅有400m及以下曲线存在瞬间超速的限制,且瞬间超速均控制在3.4km/h以内,而且未超过82km/h。
    6)车站曲线为适应较高速度通过,需要设置超高,但需要限制超高不大于15mm(倾斜度为1%)。目的在于:①车辆在站台停靠时,曲线轨道不能有太倾斜的感觉,需要限制超高。②车辆在岛式站台的曲线地段,因轨道超高使车辆倾斜时,应控制车辆在曲线内侧倾斜的地板面不低于站台面;或曲线外侧的车辆地板面略高于站台面,但不大于10mm。
    7)车辆进入站台允许未被平衡横向加速度a=0.3m/s²,在15mm超高时,对车辆在曲线半径大于600m的车站上通过的限速,与车站允许通过速度(55km/h~60km/h)是相适应的。但车站曲线半径不仅受制于速度,还有车辆与站台的安全间隙,与站台门间隙的制约。
    第3款 1)车站曲线半径大小的控制因素是站台边缘与车辆(车门处)的间隙大小有关,也与车体与站台门之间间隙有关。
    2)按车辆与站台间隙控制计算,根据A、B型车辆参数,按曲线站台间最大间隙180mm控制,直线地段按70mm控制,则确定车站最小曲线半径,按A、B型车辆分别计算,确定为800m和600m。
    3)按车辆与站台门间隙控制计算,直线地段按130mm,曲线地段按180mm分别计算。按A、B型车辆分别计算,确定为1500m和1000m。
    4)车站曲线站台中数据看出,无论是车与站台间隙,或车体与站台门的间隙,凸形比较凹形的情况好些,为此推荐的曲线半径均受凹形站台控制。相对为凸形站台时,上述间隙均可有减小和改善。
    第4款 1)折返线、停车线允许设在曲线上,曲线半径类同正线。由于折返线、停车线一般为尽端线,列车速度基本上受道岔侧向通过速度限制,并按进入减速停车的运行,因此属于低速运行地段,所以在折返线、停车线的曲线上,允许不设缓和曲线,也不设超高。
    2)折返线、停车线的尽端应设置安全线和车挡。为了车挡与车辆的撞击点一致,并在一条直线上,为此至少使最前端车辆保持一节车厢在直线上,约20m。在实际设计工作中,遇到设置20m确有困难,也可以采取有效特殊措施解决。
    第5款 1)圆曲线最小长度规定为不小于一节车辆长度,目的是避免一节车辆同时跨越在三种线型上,造成车辆运动轨迹过渡不顺畅,而可能出现脱轨事故。从运行安全性考虑,故规定A、B型车运行的曲线长度分别不小于25m和20m。
    2)对于困难地段,允许减少到一节车辆的全轴距,即:车辆两转向架中心轴十车辆转向架固定轴距。一般可用在非正线、低速运行地段。尽量不要出现在正线上。
    3)车场线圆曲线不应小于3m;因为车场内列车为低速运行区,车场内曲线往往是道岔后的附带曲线,曲线半径较小。车场线路为了场地布置紧凑,可以按满足一个转向架固定轴距为基本数据,基本可以满足低速运行的线路条件。
    第6款 复曲线是两种不同半径的同向曲线直接连接,存在曲率的突变点,对列车运行平滑性不利。若要采用,必须设置中间缓和曲线,达到曲率半径的缓和过渡。
    缓和曲线是一种曲率渐变性的两次抛物线形的过渡性曲线,长度20m是基于满足一节车辆的全轴距(两个转向架中心距离十一个转向架固定轴距)长度的要求而定,大致按一节车辆长度为20m。选定20m是一个整数,能包容A型车、B型车的全轴距长度,也接近一节车辆长度,简化为一个模数,便于记忆。因为这是同向曲线半径的曲率过渡段。反向曲线之间是不存在复曲线的。
    由于不同曲线半径设置不同超高,因此,中间缓和曲线内应完成两个曲线超高差的过渡任务,一般为2%%的顺坡率,符合轨道超高的顺坡率要求。也是制约缓和曲线的最短长度的一方要素。
6.2.2 第3款 1)缓和曲线线形:采用三次方程的抛物线形,使曲率半径由∞一R过渡变化的合理线形,是轮轨系统长年来设计和运营经验的肯定。
    2)缓和曲线任务:是根据曲线半径R、列车通过速度V以及曲线超高h等三种要素确定的。在缓和曲线长度内应完成直线至圆曲线的曲率变化,轨距加宽和曲线超高的递变(顺坡)率。
    3)缓和曲线长度的控制性要素:主要有以下四项:
    ①限制超高h递减坡度(0.3%),是保证转向架下的车轮,在三点支承情况下,悬起的车轮高度,受轮缘控制,不致爬轨、脱轨,这是对安全度的保障。但最小长度L≥1000h/3≥20m,满足一节车辆长度。
    ②限制车轮升高速度的超高时变率f值(取40mm/s)。是满足乘客舒适度的一项指标。即L≥h▪V/3.6f=0.007V▪h
(与速度和超高有关)=0.083V3/R
    ③限制未被平衡横向加速度a的时变率β值(取0.3mm/s3),也是舒适度的指标L≥aV/3.6β=0.37V
    ④限制车辆进入缓和曲线,对外轨冲击的动能损失W=0.37km/h,也是舒适度指标,L≥0.05V3/R
    最终选择具有上述因素包容性较好,统一计算的长度:L≥0.007V▪h为基本计算公式。
    第4款 在圆曲线上,若计算超高值较小时,则曲线超高(含轨距加宽)可在圆曲线外的直线段内完成递变,按困难条件处置。例如:计算超高计数值小于30mm时,按3%超高顺坡计算长度小于10m,可不受20m限制。如出现在两曲线间夹直线中,应注意夹直线中无超高地段长度保持20m的要求。
6.2.3 第1款 曲线间夹直线是平直线,其长度的确定,一是舒适度,二是安全性。
    1)舒适度标准——乘客的感觉评价
    ①车辆在曲线振动附加力,主要在缓和曲线与直线衔接点(缓直点)的水平冲角和竖向冲角引起的(横向力、垂直力、轮对旋转时打击外轨的力)振动及附加力。
    ②夹直线是为车辆在前一个曲线产生的振动衰减后再进入第二个曲线,不致两个曲线的振动叠加。夹直线就是需要的振动衰减的时间距离。
    ③推算:L=V×mT/3.6=0.5V(取最小值)
    式中:V-—速度(km/h)
              m——振动衰减的振动数(日本地铁m=1.5~2.5)
              T—振动周期。(日本地铁T=1.2~1.6s)
    取:消衰时间mT=1.8(计算为1.8~4.0)
        2)安全性标准——轮轨的几何关系
    ①正线上,按一辆车不跨越两种线型,原则不小于一辆车长度,A车为25m,B车为20m。
    ②车场内属于低速运行地段,需节省占地面积,宜取一个转向架长度3m。
    第2款 关于道岔缩短渡线的曲线间夹直线长度为10m,
    1)道岔缩短渡线一般为道岔后附带曲线,不设置曲线超高和缓和曲线。
    2)道岔缩短渡线的曲线间夹直线,一般为道岔后附带曲线之间的夹直线,应满足列车折返的功能要求,并按道岔侧向通过的限速(30km/h~35km/h)运行。为减少道岔渡线区段长度,采用半列车长度的基本模数10m是适宜的。
    3)对于线间距较大的站端单渡线地段,为减少道岔区大跨度隧道的土建工程量,从工程上分析采用缩短渡线是经济的,从运行上分析也是可行的。
6.2.4 第1款 地铁正线道岔选择60kg/m-9号为定型道岔。原则是满足运营速度要求。在正线上应保证满足直向允许通过速度(100km/h)与正线保持一致,同时要求道岔角度大,长度较短,减小道岔区隧道工程长度。侧向通过速度往往是通向车站配线,如折返线、停车线、联络线和渡线等,均有一定限速要求,同时受道岔构造因素影响,如尖轨冲角和导曲线半径限速,当R
=200m,允许未被平衡横向加速度为0.5m/s²,允许侧向通过道岔速度为36km/h。
    关于单渡线与交叉渡线是单开道岔与菱形交叉道岔的组合,为了各个道岔的独立和定型化的组合,有利组装和维修更换,故提出单渡线和交叉渡线的线间距,分别为4.2m和5.0m。其中交叉渡线4.6m线间距,为改造工程或困难条件下使用。
    第2款 当道岔位置设在区间线路的高速通过地段,同时侧向通过速度要求较高,不能满足运行图设计速度时,宜选择大号码道岔,即道岔结构强度提高,侧向通过速度提高。但一般情况下,尽量避免区间设置道岔,需要设置应进行比较论证,慎重处置。
    第3款 1)60kg/m钢轨一9号单开道岔的长度是:前长一2.65+11.189=13.839m,(当前最大值)后长一12.955+2.775=15.730m
    2)站台端部至道岔前端长度,主要是为出站列车控制距离,可由以下分配距离构成:
    ①站台端一出站信号机距离:为司机对信号的瞻望距离,一般为3.5m~5.0m。可取值为4.7m
    ②出站信号机一计轴器磁头距离:为车辆转向架的后轮至车辆端部距离,A型车为1.9m,B型车为2.2m。统一取值为2.2m
    ③计轴器磁头一道岔基本轨缝中心距离:为1.2m(计轴器磁头免受轨缝接头的振动影响)
    ④列车停车误差,已经在站台有效长度内包含,不再另加
    ⑤以上合计为4.7m+2.2m+1.2m=8.1m
    结论:道岔中心至站台端距离:8.1m+13.839m=21.939m取值为22.0m
    第4款 1)道岔应设在直线地段。有利道岔保持良好状态,有利道岔铺设和维修的方便,有利列车安全运行。
    2)道岔两端距离平、竖曲线端部、保持一定的直线距离。道岔结构的全长不仅是钢轨部分,还应包括道岔辙叉轨缝后铺设长岔枕的地段,(大约是3m~5m),道岔号码越大,长岔枕的地段越长,道岔前端需要越过轨节缝的鱼尾板一定距离。为了道岔混凝土无碎道床施工的整体性,使道岔外保留一定平直线段是适宜的。表中数据分别适用于9号和7号道岔,若选用其他道岔,则另行确定。
    第5款 道岔附带曲线是紧连道岔的曲线,道岔导曲线和附带曲线是处在一列车范围内,甚至在一辆车跨越范围内,受同一速度的限速运行,故附带曲线应与导曲线条件一致,可不设缓和曲线和超高,其曲线半径不应小于道岔导曲线半径,以保持一致的速度要求。
    第6款 两组道岔之间应设置直线段钢轨连接,有利道岔单独定型化和维修更换。插入钢轨长度是对25m或12.5m标准钢轨,合理裁切利用的经济模数,又要满足有些道岔组合时,有关信号布置或其他的各种因素要求而定。
 
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地铁设计规范 GB50157-2013
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