论城市轨道交通最小曲线半径标准的选择概要

论城市轨道交通最小曲线半径标准的选择08-12-2510:33:00作者：顾保南姜晓明程曜编辑：studa07142回顾保南姜晓明程曜彦叶霞飞摘要：我国目前的城市轨道交通线路在选择最小曲线半径标准时有增大的趋势，这对降低城市轨道交通造价、改善换乘设计方案是不利的.因此在收集国内外有关资料的基础上，较全面系统地分析了曲线半径对工程可实施性、工程费、运营费、换乘设计方案及车辆选型的影响，论述了降低城市轨道交通最小曲线半径标准值的重要性及合理性.建议在目前车辆条件下可降低车站两端的最小曲线半径标准，同时尽快投入力量积极研究适应较小半径曲线的新型车辆.关键词：城市轨道交通；最小曲线半径；车辆类型；钢轨磨耗近年来，上海、北京等城市的轨道交通正在大规模地建设.在城市轨道交通线路走向方案设计时，最小曲线半径是重要的影响因素之一.而目前很多专家对选择最小曲线半径有一种倾向性的看法，就是最小曲线半径按现行规范的取值范围宜大不宜小，这样就导致目前在建的一些轨道交通正线的最小曲线半径在300m甚至400m以上,其主要理由是改善运营条件，降低运营成本.笔者认为,不能简单地套用现行规范的曲线半径标准，应该根据具体情况加以综合分析，科学合理地选用最小曲线半径.本文主要就轨道交通正线的最小曲线半径标准及其选用进行论述.1 现行的曲线半径标准1992年，国家技术监督局与建设部联合颁布了地下铁道设计规范1,其中规定地铁线路正线的最小曲线半径：一般情况为300m,困难情况250m1,2.1999年,建设部与国家计委批准发布了城市快速轨道交通工程项目建设标准，作为评估地铁与轻轨项目可行性研究的重要依据和审查项目初步设计的尺度.其中按车型分类规定了不同的轨道交通正线最小曲线半径标准：A型车（宽3.0m）、B型车（宽2.8m）、C型车（宽2.6m）分别为300350,250300,50100m.比较两项规范规定值，可见1999年的标准值更高了，引导设计者选择较高的曲线半径标准.2 影响最小曲线半径标准的因素轨道交通正线的最小曲线半径标准的确定，是综合考虑工程的可实施性、工程与运营的经济性、车辆构造要求、安全性等各个方面进行权衡的结果.主要包括以下几个方面.3 .1工程的可实施性在地面或高架线路中，任何小半径曲线均可实施.在地下线路中，明挖、暗挖等施工方法能够适应各种小半径曲线的施工，但对盾构法，目前国内受现有设备的限制，只能实施半径300m或以上的曲线.然而，日本早已具备实施半径80m及其以上的盾构设备并大量运用于东京、大阪的地铁建设中.4 .2曲线半径对工程的影响较小的曲线半径，能够较好地适应地形、地物、地质等条件的约束.在上海、北京这样的城市，随着社会经济的快速发展，高层建筑、高架桥等设施大量兴建，具深桩基对轨道交通选线形成很大的约束.此外,一些需要保护的古建筑、古树、防汛墙桩基、大型污水管等也在一定程度上影响线路走向的选择.在这样复杂的约束条件下，缩小曲线半径所减少的工程拆迁量将是10多年前制定地铁规范时的几倍甚至几十倍.有时，如果遇到高层建筑群，一处曲线采用大、小半径引起的拆迁工程费差异达数千万元甚至上亿元.2.3曲线半径对换乘站设计方案的影响当曲线半径大于300m时,线路走向调整的余地较小，从而大大限制了设计者所能够提出的可行换乘设计方案数量及质量；而当半径降至200m或以下时，交叉线路（尤其是交角小于60。时）设置平行换乘方式及其他较短换乘路径的换乘方案的可行性将大大提高.下面以上海虹口体育场换乘站为例讨论曲线半径对换乘方案的影响虹口体育场站是待建的上海轨道交通M8线与已建的轨道交通3号线换乘站.原来在建设3号线时，在高架桥2层预留了M8线的空间位置.当时是按Alstom小车（轴距2.0m,定距12.6m,车辆最大高度3.802m,车辆最大宽度2.606m）进行设计预留的.按照上海铁路城市轨道交通设计研究院的研究结果,M8线如果采用210220m的曲线半径（配置4050m的缓和曲线）就可以进出原来预留的线路位置.目前M8线要求按Alstom大车（车辆最大高度3.8m,车辆最大宽度3.0m）设计，由于门架净距为8m,因而直线站台区的车辆限界可以满足要求，只是在车站两端引线进出时需采用半径约200m的曲线，且两端各有一个桥墩需部分切割掉20cm,由此会引发对该桥墩的加强措施，但所需投入很有限.然而，受现行规范规定，不能采用低于250m的半径,使最佳的平行换乘方案不能成立，而采用T型换乘方案，这样，不仅使得预留的设施不能利用，而且使用功能大大降低，乘客的换乘距离要增加200m以上.2.4曲线半径对运营费的影响曲线半径越小，钢轨磨耗越严重，钢轨更换周期越短.根据文献3得到的铁路曲线钢轨磨耗统计数据分析结果（见图1）,可以推算出200m半径曲线的换轨周期大约比400m半径曲线换轨周期缩短40%.按目前上海地铁1号线运营情况，400m半径曲线上，60kg-m-1普通轨（U71MnSi）更换周期约为5年,60kg-m-1PD3耐磨轨的更换周期约为10年.根据上述条件推断,200m半径曲线上采用60kg-m-1PD3耐磨轨的更换周期约为6图1钢轨磨耗h与曲线半径R的关系曲线3年.PD3钢轨每根（25m）材料及焊接费约为6500元，假如Fig.1Relationbetweenrailwearandcurveradius200m半径曲线与400m半径曲线长度均相同，那么,前者比后者在设计年度（25年）内每公里增加的换轨费用为173.3万元.考虑到隧道内换轨条件比较差，但施工费用会适当增加，但每公里换轨费用不会超过300万元.由于大部分小半径曲线是为了在道路交叉口处转弯，曲线转角多为90。，此时，小半径曲线的曲线长度短于大半径的曲线长度，上述换轨费用还会减少，对小半径曲线有利.综上所述，小半径曲线运营中增加的换轨费用（以几百万元计）比起其巨大的建设初期投资节省额（以几千万元甚至亿元计）而言是微不足道的.当然,较频繁的换轨在一定程度上会对运营产生一些影响,但这些是可以通过特殊的运输组织及养护维修措施加以克服的.同时,随着我国材料科学及车辆工业的技术进步,钢轨的耐磨性还可以提高,轮轨之间的匹配关系还可以改善,将来小半径曲线处的钢轨更换周期可以延长.此外,通过涂油、优化轨道结构部件（如垫板、橡胶垫等）的刚度匹配,也可以减少小半径曲线处的磨耗程度.