轨道交通线路设计

一线路设计工作内容二线路平面方案设计要点三线路纵断面方案设计要点四案例分析五经验总结一、线路设计工作内容城市轨道交通设计经常要涉及到“设计年限”，路网规划要分年限，线路建设要分年限，客流预测要分年限，行车交路要分年限，车辆及设备配置要分年限。根据《城市快速轨道交通工程项目建设标准》的有关规定，设计年限分为初期、近期和远期，具体的时段划分规定如下：初期建成通车后第3年近期建成通车后第10年远期建成通车后第25年假设一条线于2013年建成，则初期为2016年，近期为2023年，远期为2038年。施工设计初步设计总体设计可研建设规划预可研线网规划城市总体规划城市交通规划土地控制规划轨道交通工程在完成建设规划、工可、立项工作后转入设计阶段。根据“城市快速轨道交通工程建设标准”，轨道交通设计可分为三个阶段：总体设计总体性的方案设计，以优化总体方案为目的。初步设计专业性的方案设计，以落实具体专业方案为目的。施工设计详细设计，提供施工图，做为工程实施的依据。各个城市的情况不同，设计阶段也不同。广州、南京等城市均按三阶段设计，北京、上海也有采取两阶段设计的，即无总体设计。•选路由——选择最佳路径——城市发展轴•布车站——合理均匀分布——串接重要客流点•纵断面——合理敷设方式——城市用地条件•横断面——城市道路关系——城市道路条件——与城市发展要求密切相关对线路设计者的要求：了解城市的现在和未来（包括：城市布局、人口、用地、交通、社会、经济、环境等）（1）线路走向应与城市主客流方向相一致，符合路网规划要求；（2）线路应该尽量沿城市主干道布设，以减少施工拆迁工程；（3）线路平剖面设计应充分考虑地形、文物、建筑、地下管线等情况，并与市政综合开发相结合；（4）线路应贯串沿线的商业、文化、体育、旅游、休闲等客流密集的地区，以最短捷的方式连结地面车站、码头等交通枢纽；（5）轨道交通线路应与地面公共交通有机配合，优势互补；（6）换乘节点线路设计除应考虑本线外，还应对换乘线前后1~2个区间的线路和设站条件作深入的研究；（7）两端线路设计应根据规划留有延伸发展的条件。（8）线路平面应在满足功能的前提下力求顺直，尽量采用较大的曲线半径沿道路布线。并充分考虑现有及规划的地面建筑物、地下构筑物、市政管线、工程地质、水文地质、施工方法、工程造价等诸多因素进行多方案比较，选出经济合理、技术可行的线路方案。站点设置要考虑城市布局和居民出行便利，一般在能容纳大交通量的地区，尤其是能充分接近高密度居住区为最好。车站间距的大小和车站位置布局会大大影响周围市区的发展。车站间距应视沿线市区发展状况而定，一般为0.7～1.8km，远离繁华地区，车站间距可增大。换乘枢纽应根据枢纽站的种类来确定其位置和规模，各种交通方式应能便利换乘，尽量缩短乘客换乘时间。轨道交通线路的铺设一般分为高架、地面和地下三种方式。其中高架线和地下线为全封闭式，地面线为半封闭式。高架线线路铺设在高架桥梁上，武汉轨道交通一号线、上海明珠线一期工程和北京城市铁路即属于高架方式。地面线线路铺设在地面，如上海地铁1号线的新龙华站以南和北京城铁线回龙观站以东地段。地下线线路铺设在隧道里，北京、上海、广州等地铁大部均为地下线。轨道交通线采用什么铺设方式，决定于城市道路条件、周围建筑物、人口密度、建设环境和资金情况，应该因地制宜地规划和设计。根据情况，地下铁道一般铺设在地下，但也可以钻出地面走在高架桥上，最典型的是上海地铁明珠（环）线。轻轨一般采用高架方式，如武汉轨道交道一号线，但在人口集中、建筑密集的市中心也可以钻入地下，如重庆市跨座式轻轨就有相当长一段建在隧道里。一般来说，无论轻轨或地铁市区中心宜采用地下线，线路两端靠近郊区可采用高架线或地面线。一条线路的起、终点站或区段折返站应设折返线或折返渡线。地铁设计规范规定“当两个具备临时停车条件的车站相距过远时，根据运营需要，宜在沿线每隔5~6座车站(或8～10km)设停车线，其间每相隔2～3座车站(或3～5km)应加设渡线”。所谓车站配线即包括折返线、停车线、联络线、出入段线、安全线和渡线等。站前折返或站后折返；单折返线或双折返线；单渡线或交叉渡线。应根据行车需要确定。一般说来前折返、双折返线、交叉渡线的能力比后折返、单折返线、单渡线的能力强，使用更灵活方便在出入段线、折返线、停车线和岔线上应根据情况设置安全线，安全线长度一般不小于40m。①按照线网规划的路由进行现场踏勘；②听取城市规划单位意见，收集沿线规划资料；③在地形图上做线路平面、纵断面设计方案；④线路专业为其他专业提供线路平纵断面图；⑤各专业返回资料，修改平纵断面设计。二、线路平面方案设计要点线路平面技术标准主要决定于建设条件、客运量、车辆类型和行车速度。线路要素A型车B型车C/D型车最小曲线半径（m）正线300~350250~30050-100辅助线200~250150~20025-80车场线15080~11025-80钢轨（kg/m）正线606060辅助线505050道岔（N./V.）正线9/359/359/35车场7/257/25或6/20线路元素：线路的起点、终点，线路的方位角，转折点坐标、线路转角、曲线半径、曲线要素和线路里程；车站建筑元素：车站中心里程、车站平面布置、出入口、通风道、防护门；结构元素：车站及区间结构轮廓线。区间风道、排水站、隔断门、防淹门及联络通道的位置和里程；线路走向、路径方案比选典型路段线路位置研究，困难地段方案研究车站数目分布及站址方案比选，换乘站方案研究辅助线分布方案三、线路纵断面方案设计要点线路纵断面技术标准主要决定于建设条件、客运量、车辆类型和行车速度。线路要素A型车B型车C/D型车最大坡度（‰）正线30~3530~3560辅助线404060车场线1.51.51.5竖曲线半径（m）正线3000~50002500~50001000辅助线200020001000基本要素：线路里程，坡段的长度和方向、设计坡度，变坡点设计标高；竖曲线要素：竖曲线半径、竖曲线切线长度、竖曲线改正值；换乘站方案研究困难地段方案研究地下线、高架线、地面线及过渡位置、地下线埋设深度的方案比选辅助线分布方案案例分析河西新城南京主城的副中心发展目标：现代新城、人文新城、绿色新城、滨江新城规模：远期人口90万，其中中部30万，南部20万；56平方公里车辆段2号线1号线地铁2号线河西新城快速公交一号线工程起点位于地铁2号线奥体东站，终点位于长江与秦淮新河所夹“鱼嘴”附近，全长约7757m，全线共设车站13座，全部为地面站。本次主要研究起点至会展中心站，全长约1.6km，该段位于地铁2号线上方。既有路段：奥体东站—江山大街段：路宽80米，主线双向8车道，辅道双向4车道；道路断面布置----地铁2号线盾构位于中分带下方区域地铁2号线盾构井利用既有江东中路中央分隔带，平面线位与下方既有地铁2号线基本重合。博览中心站奥体东站富春江街站元通站快速公交左线地铁右线地铁左线快速公交右线由于该段地铁结构几乎位于快速公交线路正下方，线路施工期、运营期均需考虑对地铁结构的影响。盾构分深埋与浅埋，快速公交与地铁影响各不相同1基床开挖2结构浇筑3快速公交引起隧道附加动应力4快速公交后期沉降引起隧道位移5区域及地铁沉降引起有轨电车位移基床开挖及结构浇筑阶段，路基方案对隧道影响较小；附加应力引起隧道水平收敛率加剧恶化；共线段快速公交两轨道水平几何线位超过线路作业验收的标准，部分超过经常保养的标准。建议共线段采用暗桥方案。地铁奥体东站地铁元通站路基段桥梁段1016m桥梁段148m路基段桩基布置于两盾构之间桩基采用两根直径1.2m的钻孔灌注桩桩基距盾构边缘净距≥2m共164根桩国内有类似在地铁盾构旁边打桩的案例（沪杭客专跨上海地铁9号线）存在问题：由于需专用设备（全回转钻机，国内仅有数台）；同时施工过程需做好监控，根据施工组织安排，正常情况下每根桩需3天。施工工期过长，难以满足青奥前通车要求。盾构边线盾构边线盾构边线盾构边线快速公交右线快速公交左线奥体东站～元通站局部平面布置图盖梁及桩基地铁2号线快速公交线路行政中心奥体中心线路布置于江东中路西侧侧分带同济评估结论：施工过程中，地铁盾构隧道沉降约1-2mm，运营过程中，地铁盾构隧道沉降小于0.5mm。起点奥体东—河西大街段断面敷设情况缺点：1.对河西大街交叉口交通有影响；2.地铁2号线盾构上方段约150m（元通站南侧）；3.在元通站修复段顶板上方开洞接入商业开发层线路沿江东中路西侧侧分带敷设，行至河西大街后由路侧转到路中，再沿江东中路中分带向南敷设。河西大街—江山大街段方案一地铁2号线快速公交线路行政中心奥体中心结论：1.经交通影响评价，与交叉口北进口道左转信号同时通行，几乎不影响道路通行能力；2.地铁上方段用暗桥方案；3.开洞采用加固措施处理。河西大街江东中路线路沿江东中路西侧侧分带敷设，行至白龙江西街后由路侧转到路中，再沿江东中路中分带向南敷设。白龙江西街江东中路地铁2号线快速公交线路行政中心奥体中心优点：完全避开对地铁2号线影响。河西大街—江山大街段方案二存在问题---1、有轨电车侵入地铁元通站既有出入口及预留出入口；地铁2号线元通站地铁预留出入口地铁既有出入口河西大街白龙江街河西大街—江山大街段方案二存在问题---2、有轨电车范围侵入暗涵及既有河道，非机动车道及人行道无空间布置；地铁2号线元通站暗涵及河道河西大街白龙江街河西大街—江山大街段方案二地铁2号线元通站河西大街白龙江街在路段过渡，有交织快速公交流线主路机动车流线存在问题---3、在白龙江街交叉口有车流交织，需增加约20s快速公交专用信号，降低江东中路道路通行能力江东中路白龙江街江东中路河西大街—江山大街段方案二存在问题---4、对苏宁地块影响，该地块为商业区，未来将有大量人流、车流，快速公交距离地块出入口较近，影响进出。地铁2号线元通站苏宁河西大街—江山大街段方案二存在问题---5、会展中心停车位数量有限，重大活动时多占用一股辅道停车。地铁2号线元通站断面敷设情况河西大街—江山大街段方案二存在问题---6、元通站位于路侧，与地铁2号线元通站不能直接换乘，增加乘客换乘时间地铁2号线元通站河西大街—江山大街段方案二河西大街—江山大街段：推荐方案一利用河西大街交叉口，有轨电车线路由路侧转向路中。为避免对地铁2号线影响，该方案在元通站后约150m范围采用暗桥方案，共布置26根钻孔灌注桩。河西大街白龙江街地铁2号线快速公交线路150m五、总结（1）车站有效站台中心里程如何取整？在初步设计和施工图设计中，为了不致给其他专业造成较大的修改工作量，车站中心里程可以是精确到毫米的小数，以维持车站实际位置不变。（2）规划红线实现期限与地铁建设年限的关系对线位的影响？一般按规划红线选线位。若因工程困难、拆迁工程量大，可以另选线位，但必须与规划部门进行协调，取得认可。（3）地面线线路技术标准特殊性平面：尽量与城市道路线形保持一致，尤其是地铁线路位于道路中间分隔带；当线路位于道路一侧时，要根据地形条件确定出线路中心距道路红线的距离。纵断面：路肩高程应高出线路通过地段的最高地下水位和最高地面积水水位，应加毛细水强烈上升高度和有害冻胀深度或蒸发强烈影响深度，再加0.5m。若采取降低水位，设置毛细水隔断层等措施时，可不受此限制。路肩高程还应考虑与城市其他交通的衔接和相交等情况。（4）站端竖曲线半径设置应注意的事项？为了形成动力坡，变坡点要尽量靠近站台，并使竖曲线不进入站台即可，竖曲线半径一般采用3000m。但如果车站有配线，导致边坡点远离站台（超过100m），则竖曲线半径要用到5000m。（5）配线的形式选择和长度确定问题？配线的形式和长度等不能一概而论，应具体问题具体分析。线路、行车专业需进行认真总结和研究，对各种配线形式深入研究，并考虑施工方法的影响，以指导具体的设计项目。（6）关于高架站站台型式的选择问题平高架车站在具有潮汐性客流特征的线路上应首选岛式站台，提高高峰客流的应对能力，提高站台的利用率