地铁线路平面曲线设计相关参数的确定

作者：岳军

来源：《城市建设理论研究》2013年第38期

【摘要】：地铁线路平面曲线设计对于地铁行使安全和造价具有非常大的影响，对其进行研究具有非常重要的意义，本文以下内容将对地铁线路平面曲线设计相关参数的确定进行研究和探讨，仅供参考。

【关键词】：地铁线路；平面曲线设计；参数 中图分类号：U231+.2文献标识码： A 文章编号： 1、前言

改革开放以来，随着经济科技的不断发展，使得我国地铁建设有了经济和科技的支撑，特别是随着城市化进程的不断加快，城市人口的膨胀，加剧了城市交通的拥挤程度，使得我国很多城市的地铁建设变得更加势在必行，一些城市开始着手地铁的规划和建设工作。地铁线路平面曲线设计是地铁建设的一项重要内容，对地铁的行车安全和建造成本具有很大的影响，其涉及到行车速度、圆曲线半径、缓和曲线长度等多个参数，而且各个参数相互关联制约，使得参数的确定更加复杂，故对其进行研究具有非常重要的意义。本文以下内容将对地铁线路平面曲线设计相关参数的确定进行研究和探讨，仅供参考。 2、最小曲线半径的选择

设定最小曲线半径标准是因为地铁在高速转弯时候，其离心力作用弯道的外侧并产生横向力，这种力会对钢轨产生挤压和摩擦，当半径过小时，会增大轮轨磨耗，同时影响到列车的安全运行，所以为了保证列车的安全运行，降低车轮和轨道的维护投资，在进行地铁线路平面曲线设计中，就应该根据不要速度等级设计要求选用相应的最小曲线半径。最小曲线半径是修建地铁的主要技术标准之一，它与地铁线路的性质、车辆性能、行车速度、建设条件等有关。最小曲线半径的选定是否合理，对地铁线路的工程造价、运行速度和养护维修等都将产生很大影响。根据作者的设计经验，在最小曲线半径的设计方面存在以下几个问题：第一，规范中规定的最小曲线半径是根据早期北京地铁的建设经验，仅针对A、B型车进行分析确定的，在工程建设条件多样化的今天，设计上可选的范围比较少，给工程设计带来了较大的限制。第二，小半径曲线会限制列车运行速度,如果设置小半径曲线应尽量将其设于站端，由于列车进出站时速度较低，在站端列车均未达到最高运行速度，这样不会影响整个区段的旅行速度，同时轮轨磨耗也较低。第三，地铁设计应注重先进技术的发展与应用。选线设计虽然在一定程度上可以降低工程控制因素的影响，但往往在设计上受到如最小曲线半径等标准的约束，并不能完全解决实际中遇到的种种问题，应从另一个角度出发，采用先进的技术提高车辆性能，同时适时发

展多种轨道交通制式，因地制宜的选用，这样可以在满足运营需要的同时降低工程投资。第四，我国现行规范规定的最小曲线半径标准主要是以北京地铁1号线的运营经验和数据分析得到的，其反映的是当时的总体的建设水平。现阶段我国的制造科技有了长足的进步，车辆制造工艺、钢轨耐磨耐久性以及维护技术水平具有较大的提高，而目前城市轨道交通建设面临的拆迁费用大，环境要求高，建筑基础深度大等条件又更加苛刻，综合考虑种种因素，都需要增加最小曲线半径的选择范围以及适当降低相应的标准。

曲线半径的理论计算公式：，其中为满足欠超高要求的最小曲线半径，V为设计速度，为最大超高，为允许欠高。按《地铁设计规范》中规定，最小曲线半径标准如下表所示：

3、缓和曲线长度计算

根据作者的设计经验，认为缓和曲线长度的选择和计算应注意如下几个方面的问题：第一，超高顺坡率。目前国内的地铁是采用的直线性的超高顺坡，而在超高顺坡地段，由于轨道中两根钢轨不处于同一个平面上，在这种情况下，会使得转向轮有一个车轮会出现悬空的现象。如果超高顺坡率过大，将会导致地铁脱轨，带来灾害。所以，缓和曲线的长度首先必须满足车轮不脱轨，这是最基本的安全要求，根据规范要求：超高顺坡率不宜大于2‰，困难地段不应大于3‰，缓和曲线最小长度为L应不小于H/2~H/3，其中L是以超高顺坡率求计算缓和曲线最小长度，H为圆曲线实设超高。第二，超高时变率。根据地铁运行监控，发现超高时变率过快，会使得乘客感觉到不舒服，在这种情况下，超高时变率应首先必须满足乘客安全舒适乘坐的要求。此时，缓和曲线的长度L为：L不小于HV/3.6f，其中，V为设计速度，f为允许的超高时变率。由于国内地铁的起步较晚，对其的研究也相对比较滞后，在地铁设计方面此方面的资料尚有欠缺，通常取f=40mm/s。以f=40mm/s，H=120mm代入得到：L不小于0.84V。第三，最大超高与最大欠超高。在现行的规范中规定缓和曲线的最大超高值宜取为120mm，如果設置超高存在不足的情况，一般可允许有不大于61mm的欠超高。第四，限制未平衡离心加速度时变率。未平衡离心加速度影响着乘客进入曲线段后的舒适度，所以必须采取措施限制离心加速度的增长率。=av/3.6L，其中，a为未平衡离心加速度，V为设计速度，L是按离心加速度增长率限制确定缓和曲线的长度。根据实践发现，当取=0.3m/s³的时候，乘客能够很舒服的乘坐，将其带入上面的公式中得到：L=0.4V/(3.6*0.3)=0.37V。另外，需要注意的是：地下铁路线路不宜采用复曲线的形式；道岔附带曲线可不设置缓和曲线和超高，但曲线半径不得小于道岔导曲线半径；当两个圆曲率差大于1/2500的时候，应按照计算设置缓和曲线；在困难的地段有充分技术依据的时候才可采用复曲线。

由以上分析可知，从超高顺坡率要求、限制超高时变率保证乘客舒适度和限制未平衡离心加速度时变率保证乘客舒适度三个方面确定缓和曲线长度,满足超高顺坡和超高时变率起控制作用。根据不同的速度范围确定缓和曲线长度的计算公式如下:①当Ｖ≤50ｋｍ/ｈ时,超高公式

Ｈ=11.8Ｖ2/Ｒ，缓和曲线长度ｌ=Ｈ/3≥20ｍ，Ｖ一设计速度(ｋｍ/ｈ)，Ｒ一曲线半径(ｍ)。②当50ｋｍ/ｈ 4、结尾

以上内容分别从最小曲线半径和缓和曲线长度这两个参数的计算和确定方面进行了分析，表达了一些自己的观点，我国在地铁相关设计实践及理论研究方面应注意借鉴国外先进的设计经验和理论研究成果，不过这种借鉴不能硬生生的拿来，还必须将其内化为符合我国国情的地铁设计理论，只有这样才能从根本上提高设计理论水平。 【参考文献】

[1]《地铁轻轨线路设计》 欧阳全裕等；中国建筑工业出版社 [2]《轨道交通线路设计》郑其昌等；同济大学出版社 [3]《地下铁道设计与施工》施仲衡等；陕西科学技术出版社