摘 要 针对地铁不同于一般铁路的特点和现有技术资料不完全适用的情况,对地铁线路平面曲线设计中如何合理确定相关参数 问题 作了较详细论述。
关键词 地铁 线路 曲线 设计 参数 确定
1 曲线半径选择
曲线半径应根据行车速度、沿线地形、地物等条件因地制宜由大到小合理选定。地铁线路不同于野外一般铁路,它往往受城市道路和建筑物控制,曲线半径选择自由度小,常须设置较小半径曲线。地铁《设规》规定:“最小曲线半径一般情况300 m ,困难情况250 m。” 在实际设计中,对250 m 半径曲线,因其钢轨磨耗陡然加剧,除非因特殊条件控制不得已时方可采用,一般应控制在最小300 m。例如,天津地铁1 号线南段,因受津萍大厦桩基(地下线) 和城市干道交叉口及地铁设站位置(高架线) 控制,经多次 研究 比选,设计了3 处300 m 半径曲线,最终经市建委审批确定。
2 曲线超高与限速计算
列车通过较小半径曲线地段,为保证行车安全和乘客舒适要求,列车必须限速运行。列车通过曲线的最大允许速度(通常简称曲线限速),根据曲线外轨超高和旅客舒适度计算确定。
列车在曲线上运行时产生惯性离心力使乘客有不适感。因此,通常以设置外轨超高产生向心力,以达到平衡离心力的目的。
从 理论 上 分析 ,车体重力P 产生的离心力为:
J= Pv 2/gR
(1) 式中 g 重力加速度,9. 8 m/ s2 ;
r 曲线半径,m;
s 内外轨头中心距离,取1 500 mm; v 、V 行车速度, v 单位为m/ s , V 单位为km/ h ; h 所需外轨超高度,mm。
图1 超高与向心力关系图 对某一实设曲线而言, 超高h 是定值。当列车以vmax 通过时,将产生最大的欠超高hqmax 为hqmax = h-Sv 2max/gR = Sv 2/gR-Svmax/gR = s(a-amax)/g =-153Δamax
(4) 式中各参数含义同式
(3)。右边负号表示欠超高, Δamax 为未被平衡的离心加速度允许最大值。以Δamax = 0. 4 m/s2 代入式
(4),即可得出地铁允许的最大欠超高值为hqmax = 153 Δamax = 61. 2 mm 铁路外轨超高值通常按5 mm 取整,得60 mm。
可见地铁允许的最大欠超高值60 mm , 小于客货混运铁路允许的最大欠超高值(75 mm),即允许产生的未被平衡的离心力较小,从而保证了专运旅客的地铁具有较好的乘坐舒适度。
表1 较小半径曲线限制速度km/ h
3 合理配置缓和曲线长度
地铁《设规》列有各种曲线半径对应不同行车速度的缓和曲线表,表列缓和曲线长度均可保证行车安全和旅客舒适度的要求。但应注意的是,设计中对某一半径圆曲线配置缓和曲线长度不可随意择取,无特殊理由, 应严格按该曲线限速即表1 所列行车速度(通常按5 km/ h 取整值) 选取与之相匹配的或较长的缓和曲线长度,即使为满足曲线加宽要求配置左线的较短缓和曲线长度时,其长度也应当与曲线限速相匹配,以避免因缓和曲线长度的限制而降低了曲线地段行车速度。
4 曲线线间距加宽表2 曲线线间距加宽值mm
5 左线圆曲线半径的确定
与一般铁路不同,地铁应为右侧行车的双线铁路, 线路设计通常以右线为基准,其圆曲线半径一般设计为整数;左线按同心圆设计,其半径按下式计算确定R左= R右±D ±W = R右±D ±Δη
(10) 式中 R左、R右— 分别为左、右线圆曲线半径;
D — 直线地段线间距;
W — 曲线线间距加宽值,由表2 查取;
Δη — 左、右线缓和曲线内移值的差值。
式中,右偏角曲线取正号,左偏角曲线取负号。
设计中通常采用左、右线匹配不同缓和曲线长度的 方法 ,利用其内移值的差值Δη 大于等于W值来满足曲线加宽的要求。但应注意配置的缓和曲线最小长度,不应短于按表1 曲线限速相匹配的缓和曲线长度。
参考 文献 2 西南 交通 大学主编. 铁道工程. 北京: 中国