线路设计读书笔记解读.docx

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线路设计读书笔记解读

城市轨道交通线路设计

一选线设计

总体设计

1.1城市轨道交通线路设计的任务是在线网规划和预可行性研究的基础上，对拟建的城市轨道交通线路走向及其平面和纵断面位置，通过不同的设计阶段，逐步由浅入深，进行研究与设计，最终确定城市轨道交通线路在城市三维空间的准确位置。

初步设计

1.2线路设计

施工图设计

可行性研究

通过比选线路方案，完善线路的走向、路由、敷设方式，基本确定车站以及辅助线等的分布，提出设计指导思想、主要的技术标准、线路的平纵断面以及车站的大致位置等

总体设计

根据可行性研究报告和审批意见，通过比选方案，初步确定线路平面及车站的大致位置、辅助线的基本形式。

敷设方式不同的过渡段位置，从而提出线路纵断面的初步标高位置等

初步设计

根据总体设计文件和审查意见，确定线路设计原则、技术标准等，基本上确定线路平面位置、车站位置及进行右线纵断面设计

施工图设计

根据有关设计规范、具体工程的设计原则、技术标准等设计文件完成工程施工图设计的阶段

1.3线路具体的要求：

（1）经济合理，安全舒适，能最大限度吸引客流，方便乘客的线路

（2）技术条件好，施工方便，对城市干扰少

（3）与城市环境协调好

（4）有利节能，运营成本较低

1.4线路具体的设计步骤：

（1）通过方案比选要选定线路走向和车站分布，并在适当比例尺（1：

500、1：

1000、1：

2000、1：

5000、1：

10000）地形图上确定线路平面位置。

（2）确定线路技术标准，如最小平面曲线半径、最大纵向坡度等。

（3）通过横断面设计，明确线路与相关市政设施，如建筑规划红线、道路、桥梁、管网、河流和控制性建筑物等的相互距离关系。

（4）通过具体的设计计算用坐标和高程精确地确定线路空间位置。

1.5轨道交通线路设计的特点

与传统的城际铁路相比，城市轨道交通线路设计有如下特点：

（1）线路结合实际情况，可以采用地面、高架或地下多种形态。

（2）线路难以改造，因此线路设计要做长期考虑。

其设计年限较长，地铁初期为建成通车后第3年；近期为建成通车后第10年；远期应符合城市总体规划规定的年限，且不小于建成通车后第25年。

（3）线路允许的设计坡度较大。

坡度可达6‰-8‰。

（4）受原有街道和建筑物所限，曲线区段占很大比重，曲线半径一般比常规铁路小很多。

（5）线路为双线，一般车站处只有两股道，通常各条线路设有一个车辆段和一个车场。

因其客运量大，采用分方向追踪运行，车站没有经常性的调车作业，一般车站不设到发线，车辆集中停放在车辆段和停车场。

（6）车站长度短。

列车编组长度短，通常为4-8节车厢，运行时间间隔短，为几分钟，所以供乘客上下车的站台长度短，通常为150-200m。

（7）运距短，站点密，中等运速。

站距一般为1-1.5km，运行速度为40-50km/h。

注：

线路中心线：

一般所说的线路，是指构造物中心线在空间的位置，以路基横断面上距外轨半个轨距的铅垂线与路肩水平线的交点在纵向上的连线表示。

线路平面：

指线路中心在水平面上的投影，表示线路在平面上的具体位置。

线路纵断面：

是指线路中心线所做的铅垂剖面在纵向展直后，线路中心线的立面图，表示线路起伏情况，其高程为路肩高程。

2．总体设计

2.1线路的走向与路由

 1．所需资料

2．线路方向及路由选择

2.1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

（3）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。

 2.2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。

（1）路由绕向特大型客流集散点。

采用支路连接

（2）延长车站出入口通道，并设自动步道

（3）调整路网部分线路走向

（4）调整特大型客流集散点。

2.3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。

2.4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

2.2线路敷设方式

地下线：

一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。

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。

2.3车站的数量及其分布

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（1.6km）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2~3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。

2.4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400m，则不宜增加工程造价来换取大半径曲线。

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。

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。

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）其它拆迁物比较：

不属于上述拆迁内容的其它拆迁。

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。

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。

1.线路设计的技术资料

．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。

．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。

．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。

．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。

2.主要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。

（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。

2．主要技术标准

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。

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。

（2）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，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或车辆停放线。

”

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。

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

与折返线结合设置

单独设置

（3）车场出入线

4线路平面主要技术要素的选择

1）平面曲线半径

（1）最小曲线半径标准选择的主要影响因素

曲线半径对行车速度的影响，列车运行速度的平方与曲线半径成正比；曲线半径对运营费的影响。

曲线半径越小，钢轨磨损越严重，钢轨更换周期越短。

曲线半径对工程的影响；曲线半径对换乘站设计方案的影响；曲线半径与工程可实施性。

（2）最小曲线半径的合理选择

2）缓和曲线

在正线上当曲线半径小于或等于2000m时，曲线与直线间应根据曲线半径及行车速度按规定设置缓和曲线。

注：

缓和曲线是一条曲率和超高均渐变的空间曲线。

我国一般采用直线超高顺坡三次抛物线形式。

缓和曲线的作用：

1半径由无限大渐变到圆曲线半径，离心力逐渐增加；2外轨超高由0增加到圆曲线超高量，使向心力逐渐增加。

3由标准轨距逐渐加宽到圆曲线上的加宽量。

3）夹直线长度的基本要求

1保证线路养护维修的要求，不宜短于2-3节钢轨；2车辆横向摇摆不宜影响行车平顺3车辆震动不宜影响旅客舒适。

注：

曲线超高：

曲线外轨抬高后产生的外轨顶面与内轨顶面的水平高度之差。

设置方法：

外轨提高法、线路中心高度不变法。

超高设置作用：

抵消离心力，使内外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗相等，提高线路稳定和安全，满足旅客舒适度。

线间距：

城市轨道交通线路并行修建双线地段，相邻两线中心线的距离。

5线路纵断面：

由坡段和连接相邻坡段的竖曲线组成。

设计原则：

1纵断面设计要保证列车运行的安全、平稳和乘客舒适，高架线路要注意城市景观的美化，坡段应尽量长些。

2线路纵断面要结合不同地质、地形、水文条件、线路敷设方式和埋深要求、隧道施工方法、地上地下建筑物与基础的情况、线路的平面设计等进行合理计算，力求方便乘客使用。

坡度

3尽量设计为节能型坡道组合的纵断面，同时要符合列车运行规律。

车站一般位于纵断面的高处，区间位于低处。

除车站两端的节能坡道外，区间一般宜用缓坡，尽量避免列车交替使用制动-给电进行。

坡段连接

主要技术要素

坡段长度

注：

坡段长度：

相邻两坡段的坡度变化点称为变坡点，相邻变坡点间的水平距离称为坡段长度。

竖曲线：

在纵断面变坡点处，为了保证行车安全平顺，设置的与坡段直线相切的竖向曲线。

线路平面设计计算

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。

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、缓圆、圆缓、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

参考文献：

[1]《城市轨道交通》彭华人民交通出版社

[2]叶霞飞，顾保南.城市轨道交通规划与设计［M］.北京：

中国铁道出版社，1999:

137.

[3]欧阳全裕.地铁轻轨线路设计［M］.北京：

中国建筑工业出版社，

2007:

1～3.

[4]毛保华.城市轨道交通规划与设计［M］.北京：

人民交通出版社，

2011:

45～46