1、任务城市轨道交通线路平面设计城市轨道交通任务 城市轨道交通线路平面设计1.线路平面组成 城市轨道交通线路中心线在水平面上的投影称为线路平面（见图9），其反映线路的曲直变化。线路的平面包括直线和曲线，而曲线由圆曲线和缓和曲线构成，如图10所示。我国线路曲线的基本形式是直线缓和曲线圆曲线缓和曲线直线，如图11所示。图9线路平面任务 城市轨道交通线路平面设计1.线路平面组成图10线路平面的组成任务 城市轨道交通线路平面设计1.线路平面组成图11线路平面的基本形式任务 城市轨道交通线路平面设计1.线路平面组成1.曲线 线路曲线部分可分为不设缓和曲线的曲线（见图12）和设缓和曲线的曲线（见图13）两种类
2、型。线路平面曲线半径过大时，可直接设置圆曲线连接直线段，即不设缓和曲线。图12不设缓和曲线的曲线示意任务 城市轨道交通线路平面设计1.线路平面组成图13设缓和曲线的曲线示意任务 城市轨道交通线路平面设计1.线路平面组成 不设缓和曲线的曲线，即圆曲线，包含四个要素：偏角、半径R、切线长Ty、曲线长Ly。曲线中相关长度（切线长Ty、曲线长Ly及外矢距Ey）与半径R、偏角的关系如下：设缓和曲线的曲线包含五个要素：偏角、半径R、缓和曲线长 、切线长T、曲线长L。曲线中相关长度（切线长T、曲线长L及外矢距E）与半径R、偏角、缓和曲线长 的关系如下：任务 城市轨道交通线路平面设计1.线路平面组成其中任务
3、城市轨道交通线路平面设计1.线路平面组成2.缓和曲线 为了保证列车运行安全和乘客乘车的舒适性，使列车安全、平顺地由直线路段运行到圆曲线路段（或由圆曲线路段运行到直线路段），避免向心力的突然产生（或消除），而在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径逐渐变化的曲线，该曲线称为缓和曲线。缓和曲线的半径变化如图14所示。图14缓和曲线的半径变化任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素 线路平面设计的主要技术要素包括曲线半径和曲线长度、曲线附加阻力、曲线超高和限速、缓和曲线线型和长度、夹直线的长度、曲线加宽、线路平面里程等。较为理想的城市轨道交通平面由直线和少量曲线组成，且曲线半径尽可能大
4、，在曲线和直线之间设缓和曲线过渡。但是，实际情况一般比较复杂，平面不可能全是直线，曲线的存在不可避免。任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素 最小曲线半径是修建城市轨道交通的主要技术标准之一，对线路的工程造价、运行速度和养护维修等都有非常大的影响。因此，最小曲线半径应根据车辆类型、列车设计运行速度和工程的难易程度等情况进行比选确定。圆曲线最小曲线半径不得小于表 2-3的要求。1.曲线半径和曲线长度（1）最小曲线半径。任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素表23圆曲线最小曲线半径 单位：m 注1：A型车：车辆基本宽度为3 000 mm，基本长度为22
5、m，地板面距轨面高1 130 mm，轴重不大于16 t，车辆定距为15 700 mm。注2：B型车：车辆基本宽度为2 800 mm，基本长度为19 m，地板面距轨面高1 100 mm，轴重不大于14 t，车辆定距为15 700 mm。任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素1.曲线半径和曲线长度 （2）曲线半径。城市轨道交通线路曲线半径应根据车辆类型、列车设计运行速度、沿线地形、地物等条件因地制宜、由大到小合理选定。考虑到允许未被平衡的离心加速度值不能超过乘客舒适允许的限度，曲线半径的理论计算公式如下：式中：Rmin满足欠超高要求的最小曲线半径（m）；v设计速度（km/h）
6、；hmax最大超高，120 mm；hqy最大允许欠超高，61 mm。任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素1.曲线半径和曲线长度 （3）曲线长度。城市轨道交通圆曲线长度短，对改善瞭望条件、减少行车阻力和养护维修均较为有利。但当圆曲线长度小于车辆的全轴距全轴距是指一节车第一位轴至最后位轴之间的距离（见图15），目前我国城市轨道交通车辆的全轴距不超过20 m时，列车将同时跨越在三种不同的线型上，会降低列车的稳定性和乘客的舒适度，并会危及行车安全。应保证在圆曲线范围内有不少于2个间距为10 m的正矢桩，以便绳正曲线。任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素图
7、15全轴距示意任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素2.曲线附加阻力 城市轨道交通车辆在曲线上运行的阻力大于同样条件下在直线上运行的阻力，其增大部分称为曲线附加阻力，简称曲线阻力。曲线阻力产生的原因主要为列车在曲线上运行时，因轮轨间的纵向和横向滑动，轮缘与钢轨内侧面的摩擦增加，同时，由于转向架转向力和侧向力作用，上、下心盘等部分摩擦加剧。因此，在进行城市轨道交通线路设计时，应采用较长的直线段、较小的曲线偏角，缩短线路长度，改善运营条件，降低运营支出。相邻两直线的位置不同，它们之间曲线的位置也不同，因而在选定直线位置时，不能孤立地进行，应同时考虑曲线位置。任务 城市轨道交通
8、线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素3.曲线超高和限速 （1）曲线超高。列车经过曲线地段时，内外轨受力不均匀，乘客舒适度降低，而且会影响线路的安全。为了解决这个问题，将外轨顶面抬高一定的高度h，使列车自身的重力（G）产生一个水平方向的重力分力，用来平衡在曲线地段列车的离心力（C）作用，以减小内外轨受力不均匀，提高乘客舒适度，保证线路安全，这个高差即超高，如图16所示。外轨超高是曲线外轨顶面与内轨顶面的水平高度之差。图16超高设置原理任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素 （2）未被平衡超高。超高设定后是一个定值，它所产生的向心加速度只能平衡一种速度的离心加速度。当列
9、车通过曲线路段时，列车的速度会上下浮动，由此就产生了超高值设多或者设少的情况。（3）超高的设置方法。超高的设置方法有两种，即外轨提高法和线路中心高度不变法，如图17所示。在不同的路段，根据具体情况采用不同的设置方法。任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素图17超高设置方法（a）外轨提高法 （b）线路中心高度不变法（a）（b）任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素 （4）曲线限速。当超高值确定后，曲线半径越小，列车运行速度就越小。当最大超高值为120 mm，最大欠超高值为61 mm时，根据式（10）可计算出不同半径曲线的理论限速值VQmax，具体如表4
10、所示。表4不同半径曲线的理论限速值任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素4.缓和曲线线型和长度 （1）缓和曲线线型。缓和曲线线型的选定需要满足行车安全、平顺及乘客乘车舒适度要求，我国一直采用直线型超高顺坡的三次抛物线缓和曲线线型。直线型超高顺坡示意如图18所示（h为外轨设置超高值）。图18直线型超高顺坡示意任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素 （2）缓和曲线长度。缓和曲线长度应根据线路等级、曲线半径，结合曲线所在地的行车速度和地形条件，在条件许可时，应尽量选用较长的缓和曲线，缓和曲线长度的选取应不小于表5中规定的值。任务 城市轨道交通线路平面设计2
11、.线路平面设计的主要技术要素表5线路曲线超高缓和曲线长度任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素注：R为曲线半径（m）；V为设计速度（km/h）；l0为缓和曲线长度（m）；h为超高值（mm）。任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素5.夹直线的长度 两相邻曲线间的直线段称为夹直线。根据相邻曲线的圆心位置不同，夹直线可以分为同向曲线间的夹直线和反向曲线间的夹直线两种，如图19和图20所示。图19同向曲线间的夹直线任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素夹直线的长度若太短，车辆不易保持直线方向，同时增加养护维修的难度。如果夹直线短于车辆的
12、全轴距，会出现一辆车同时跨越两条曲线的情况，会引起车辆左右摇摆，影响行车安全。因此，无超高的夹直线的最小长度不应小于表6的要求。图20反向曲线间的夹直线任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素表6无超高的夹直线的最小长度注1：V为列车通过夹直线的运行速度（km/h）。注2：正线、联络线、出入线均适用。任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素6.曲线加宽 我国城市轨道交通钢轨的标准轨距为1 435 mm。在曲线地段，机车车辆由曲线外股钢轨导向，为保持曲线外股钢轨圆顺，在小半径曲线地段，为了减轻轮轨磨耗和轨道变形，轨距需要适量加宽，曲线轨距加宽值应加在里股。
13、将里股轨向曲线内侧横移，曲线外股位置保持不变，使其与线路中线的距离等于717.5（1 4352）mm加上轨距加宽值。曲线地段轨距的加宽值按车辆自由内接条件计算，具体如表7所示。任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素表7曲线地段轨距的加宽值任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素7.线路平面里程 线路平面里程是最直观的表示线路长度及位置的要素，为列车正常运行及养护维修提供一个统一的参照标准。线路平面里程一般用K+进行标注，表示在线路平面图上该点的线路中线位置沿线路中线至线路起点（K0+000处）的距离，也称为里程桩号。例如，里程桩号为K10+257，表示
14、该点沿着线路中心线距线路起点的距离为10 257 m。在线路的线型发生变化处需要标注里程桩号。曲线线路各起讫点的里程可按下列方法推算（见图21）：任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素图21线路平面设计里程推算任务 城市轨道交通线路平面设计2.线路平面设计的主要技术要素（1）由各交点坐标计算交点间距。（2）计算各曲线要素，根据切线长T在图中标出各曲线的主点位置，在顺线路下行方向曲线内侧画一垂直于线路的线段。（3）根据交点间距和T，得到曲线起点至线路起点距离，从而计算出曲线起点里程，字头向左朝向起点方向标出里程。（4）根据曲线长度L和曲线起点里程，由公式HZ=ZH+L计算出
15、曲线终点里程，同时标出里程。（5）其他主点（HY、YH）里程，由公式HY=ZH+、YH=HZ-，计算后用尺量得。（6）下一曲线计算同前，只是要计算出曲线起点至前一曲线终点的距离，得到曲线起点的里程，后面方法同前。任务 城市轨道交通线路平面设计3.线路平面位置选择1.地下线平面位置选择 城市轨道交通地下线的平面位置一般分为两大类：线路位于城市规划道路规划红线范围内（见图22中A位、B位）和线路位于道路规划红线范围外（见图22中C位）。设置位置不同，对施工工艺、投资预算、周边交通情况影响都不尽相同。图22地下线三种位置示意任务 城市轨道交通线路平面设计3.线路平面位置选择 A位。A位线路位于道路中
16、心，对周围建筑物干扰较小，施工相对容易，并能适应较窄的道路宽度要求，是较为普遍的一种线路位置，但若采用明挖法施工，则对道路交通的干扰较大。（1）（2）（3）B位。B位线路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，但由于靠近建筑物，市政管线较多且线路不易顺直，因此需结合站位设置统一考虑。C位。C位线路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，一般用于地质条件好，沿线区域为规划改造区、非建成区或广场/公园/绿地等区域，可以达到缩短线路长度、减少拆迁、降低工程造价的目的。任务 城市轨道交通线路平面设计3.线路平面位置选择2.地面线平面位置选择 地面
17、线在沿着城市道路设置的时候，一般设置在道路中央隔离带上或者道路两侧人行道上，如图23所示。设置在道路中央隔离带上不阻隔两侧车辆按右行方向行驶，对城市景观的影响较小，噪声也较小，但是乘客需要通过地下通道或天桥出站。设置在道路两侧人行道上可以减少道路改移量，只需对一侧的道路进行改造，但是需要修建辅路，会增加交通管理的复杂性。图23地面线位置示意（a）地面线位于道路中央隔离带上 （b）地面线位于道路两侧人行道上任务 城市轨道交通线路平面设计3.线路平面位置选择3.高架线平面位置选择 在沿着城市道路设置高架线时，主要涉及的问题有高架桥桥墩的位置和对市政道路净空的影响。高架线在城市中穿越时一般沿道路设置
18、，并应结合规划道路的横断面考虑，设在道路中心线上或快慢车行道的分隔带上，如图24所示。图24高架线位置示意任务 城市轨道交通线路平面设计3.线路平面位置选择 （1）高架线位于道路中心线上。此位置对道路景观较为有利，对环境的干扰也相对较小，是采用较多的一种线路形式。（2）高架线位于快慢车行道的分隔带上。此位置对一侧建筑物的干扰小，但对另一侧建筑物的干扰大，适用于道路两侧环境要求不一样的地区。高架线的平面位置选择较地下线严格，自由度更低，一般要顺着城市主路平行设置，道路红线宽度宜大于40 m。在道路横断面上，高架桥桥墩位置要与道路车行道分幅配合，一般宜将桥墩置于分隔带上。任务 城市轨道交通线路平面
19、设计3.线路平面位置选择4.车站位置 车站位置一般结合城市道路进行设置，以达到方便乘客的目的。车站位置一般分为跨路口车站站位和偏路口车站站位两种，如图25所示。图25车站位置（a）跨路口车站站位 （b）偏路口车站站位任务 城市轨道交通线路平面设计3.线路平面位置选择 （1）跨路口车站站位。跨路口车站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的衔接。在有条件时应优先选用此站位。（2）偏路口车站站位。偏路口车站站位是指车站在路口一侧设置，施工时可减少对城市地面交通和地下管线的影响，采用高架时，较容易与城市景观相协调。此站位的缺点是路口客流量较大时，容易
20、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此站位。任务 城市轨道交通线路平面设计3.线路平面位置选择5.线路与地面建筑物之间的安全距离 线路设计中，需要考虑线路与地面建筑物之间的安全距离。（1）保证地下线与地面建筑物之间的安全距离。（2）保证高架线与建筑物之间的安全距离。（3）保证地面线与道路及建筑物之间的最小安全距离。此外，在设计安全距离时，还应考虑列车运行过程中产生的振动、噪声影响以及线路周边管线对线路的影响。任务 城市轨道交通线路平面设计3.线路平面位置选择6.线路位置方案比选线路位置方案比选包括以下内容：（1）线路条件比较。（2）房屋拆迁比较。（3）管线拆迁比较。（4）改移道路及交通便道面积比较。（5）其他拆迁物比较。（6）主体结构施工方法比较。谢谢观看！城市轨道交通
