地鐵輕軌工程設計與施工

軌道交通的路網規劃軌道交通是城市建設中最大的公益性基礎設施對城市的形成及發展產生深遠的影響城市規劃、CBD、房地產充分的可行性研究投資大不可恢復性可持續發展立項－報批手續BOT－Building,Operation,Transfer軌道交通的路網規劃路網規劃必須符合城市的總體規劃交通引道城市發展是一條普遍規律帶動沿線房地產和商業區的開發和升值促使城市發展走向良性循環2.1選線及車站分布

《地下鐵道設計規范》（GB50157-92）地下鐵道線路應為右側行車的雙線線路，并應采用1435mm標準軌距。地下鐵道線路按其在運營中的作用，應分為正線、輔助線和車場線。地下鐵道的線路在城市中心地區宜設在地下，在其它地區，條件許可時可設在高架橋或地面上。地下線路的平面位置和埋設深度，應根據地下構筑物的現狀與規劃、地質與水文條件、結構類型與施工方法以及運營要求等因素經濟綜合確定。（5）地下鐵道的每條線路應按獨立運行進行設計，線路之間應為立交。線間設聯絡線。（6）地下鐵道車站應設置在客流量大的集散點和地下鐵道線路交會的地方。車站間距在市區宜為1km左右，在郊區不宜大于2km。（7）軌道設計應保證列車安全、平穩、快速運行，其構造應具有足夠的強度、穩定性、彈性和耐久性，并應滿足絕緣、減振和防銹等要求。線路走向選擇按照路網規劃和城市發展總體規劃要求，線路基本走向應選擇沿主要客流方向，并且要通過大客流集散點（如工業區、大型住宅區、商業文化中心、公交樞紐、火車站、碼頭、長途汽車站等），以便于乘客直達目的地，減少換乘。選擇線路走向要綜合考慮地質條件、歷史文物保護、地面建筑和地下建筑物等情況，在老城區線路宜選擇地下線路。

線路走向選擇——功能、經濟、技術線路走向選擇——功能、經濟、技術地下線路基本走向應結合地形、地質及道路寬窄等條件，盡量選擇在施工條件好的城市主干道上。同時進行施工方法的比選，合理選擇線路基本位置，埋置方式及深度，減少施工過程中對現有房屋等建筑物的拆遷以及對城市交通的干擾。在郊區及次中心區有條件地段，可選擇地面線路或高架線路，以節省投資，降低運營費用。地下線路通過建筑群區域的范圍應限制在最低限度。線路走向選擇對于淺埋隧道線路、地面線路或高架線路，其位置通常是沿著較寬的城市干道布設，或是通過建筑物稀少的地區。為施工創造明挖條件，還為車站位置的選擇增加了自由度。對于深埋隧道，其線路位置由車站位置決定，一般在兩車站之間取短直方向。當線路預定與遠期規劃線聯絡時，先期與遠期規劃線路的銜接雖然暫時費用支出有所增加，但為未來路網中乘客的換乘方便創造了條件，這要比未來改建線路增設換乘設施要節省投資。選擇線路走向時還要考慮車輛段、停車場的位置以及連接兩相鄰地鐵線路間的聯絡線。

路網規劃的形式放射形(星形)條帶形棋盤形各種組合實例1：

南京地鐵實例2：

上海地鐵實例3:

北京地鐵東京地鐵線路車站分布影響車站分布的因素

（a）大型客流集散點

（b）城市規模大小

（c）城區人口密度

（d）線路長度

（e）城市地貌及建筑物布局

（f）軌道交通路網及城市道路網狀況

（g）乘客對站間距離的要求

地鐵平均站間距

車站間距應參照城市道路布局和客流吸引范圍而定。在市中心區宜為1km左右，在市區外圍宜為2km左右

地鐵和輕軌土建設計路基、線路上部結構（軌道、道床等）、橋梁、隧道和沿線設施組成的線形構造物。設計的主要內容：（1）在經濟上論證所設計線路在交通運輸系統中的地位、作用和經濟效益，說明其可行性（2）根據鐵路技術等級（I、II、III級）、勘測的地形地物在技術上選擇線路——定線、線路的平面和縱剖面設計（3）設計路基、線路上部結構、橋梁、隧道等（4）進行其它項目的設計（車站、機務、給水、供電、鐵路信號等項目的設計）中國鐵路分級我國鐵路的等級通常分為三級，用羅馬數字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示:Ⅰ級鐵路：在路網中起骨干作用的鐵路，遠期年客貨運量≥20百萬噸；Ⅱ級鐵路：1.在路網中起骨干作用的鐵路，遠期年客貨運量＜20百萬噸。2.在路網中起聯絡、輔助作用的鐵路，遠期年客貨運量≥10百萬噸；Ⅲ級鐵路：為某一區域服務，具有地區運輸性質的鐵路，遠期年客貨運量＜10百萬噸。

定線在地形圖上或地面上、下選定路線的走向，并確定線路的空間位置。在復雜的自然條件和人文地理條件下，選出既能以最少的人力、物力、財力，盡量少改變自然狀態，又能安全、迅速、舒適，保證輸送能力的線路。原則：1、輸送能力和運輸發展相適應2、確保地鐵線路安全和環境保護3、兼顧地鐵和社會經濟效益4、協調機車牽引性能和線路技術標準5、充分利用合理先進科學技術（1）幾何設計：幾何構造尺寸：定線、線形的幾何構成（線路的平面和縱剖面設計）、道路寬度的構成。（2）路線結構設計：路基——鐵路路面下的基礎部分路基上面的結構部分——線路上部結構、橋梁、隧道等路面工程設計主要包括：路基承受并傳遞軌道重力及列車動態作用的地面結構物，是軌道的基礎。包括路基體和附屬設施兩部分。路基分為：路堤、路塹、半路堤半路塹路基體：路基面、路肩和路基邊坡（對地上部分）路基附屬設施：排水設施（排水溝）、防護設施（種草種樹）與加固設施（擋土墻、扶壁支擋結構）等。路基寬度、路基高度。邊坡設計：考慮線路坡度、路基穩定性、工程經濟性路基路基路基要滿足三個基本要求：1、具有足夠的承載力和剛度2、具有足夠的整體穩定性3、具有足夠的水溫穩定性水溫穩定性水溫穩定性是指強度和剛度在自然因素的影響下的變化幅度。沿路基深度出現較大的溫度梯度時，水分在溫差的影響下以液態或氣態由熱處向冷處移動，并積聚在該處。這種現象特別是在季節性冰凍地區尤為嚴重。

我國華北、東北和西北地區為季節性冰凍地區，這些地區的路基在冬季凍結的過程中會在負溫度坡降的影響下，出現濕度積聚現象。積聚的水凍結后體積增大，使路基隆起而造成面層開裂，即凍脹現象。化凍時，路面和路基結構自上而下逐漸解凍，而積聚在路基上層的水分先融解，水分難以迅速排除，造成路基上層的濕度增加，路面結構的承載能力便大大降低。若是在交通繁忙的地區，經重車反復作用，路基路面結構會產生較大的變形，嚴重時，路基土以泥漿的形式從脹裂的路面縫隙中冒出，形成了翻漿。不是在季節性冰凍地區所有的道路都會產生凍脹與翻漿,與路基土的種類,凍結形式,水源情況有很大關系。對于滲透件較高的砂性土以及滲透性很低的粘性土，水分都不容易積聚，因此不易發個凍脹與翻漿。而相反，對于粉性上和極細砂則由于毛細水活動力強，極易發生凍脹與翻漿。路線幾何設計幾何構造尺寸：道路寬度的構成、線形的幾何構成幾何設計的意義：（1）幾何構造尺寸是地鐵路線設計和施工的基礎（2）幾何構造尺寸決定了車輛行駛的安全性、舒適性及地鐵建設與運營的經濟性（3）幾何構造尺寸決定了地鐵路線的等級和規模幾何設計考慮的因素：（1）車輛在運動學和力學方面是否安全、舒適（2）在視覺及運動心理學方面是否良好（3）與環境風景是否協調（4）從地形方面看在經濟上是否妥當幾何設計內容：平面設計：路線在水平面的投影縱斷面設計：沿地鐵路線中線的豎向剖面橫斷面設計：地鐵路線中線上任意點的法向切面在道路線形設計中，為了便于確定道路中線的位置、形狀、尺寸，我們是從路線平面、路線縱斷面和空間線形三個方面來研究路線的，如圖所示。道路中線在水平面上的投影叫路線平面，反映路線在平面上的形狀、位置及尺寸的圖形叫路線平面圖。用一曲面沿道路中線豎直剖切展成的平面叫路線縱斷面，反映道路中線在斷面上的形狀、位置及尺寸的圖形叫路線縱斷面圖。沿道路中線上任一點所作的法向剖切面叫橫斷面，反映道路在橫斷面上的結構、尺寸形狀的圖形叫橫斷面圖。線路縱斷面：線路中心線縱向展直后在鉛垂面上的投影,表明線路的起伏變化情況。鐵路線路縱斷面平道與坡道就成了線路縱斷面的組成要素線路平面線形:直線、圓曲線、緩和曲線線路縱斷面：直線、曲線道路橫斷面（a）高速公路和一級公路（b）二、三級公路路線交叉：鐵路與道路(或鐵路)在同一平面上相交的地方稱為平面交叉，又稱為交叉口。交叉口設計的基本要求：一是保證車輛和行人在交叉口能以最短的時間順利通過，使交叉口的通行能力能適應各條道路的行車要求。二是正確設計交叉口立面、保證轉彎車輛的行車穩定，同時符合排水要求。

同一行駛方向的車輛向不同方向分開行駛的地點稱為分叉點(或稱分流點)；來自不同行駛方向的車輛以較小角度向同一方向匯合行駛的地點，稱為合流點(或稱匯合點)；來自不同行駛方向的車輛以較大角度相互交叉的地點稱為沖突點(或稱交叉點)。此三類交錯點都存在相互層撞、擠授或碰撞的可能性，是影響交叉口行車速度、通行能力和發生交通事故的主要原因。其中，以直行與宜行、左轉與左轉以及直行與左轉車輛產生的沖突點、對交通干擾和行車安全影響最大，其次是合流點。再次是分流點。2.2線路平面軌道交通線路一般由直線、圓曲線以及連接直線與圓曲線的緩和曲線構成。道岔是線路平面上的重要設備。線路平面主要技術要素的確定

線路平面設計的主要要素有：曲線半徑：最小夾直線長度：最小圓曲線長度：最小緩和曲線線型和長度曲線還可以分為單曲線和復曲線。只有一個半徑的曲線稱作單曲線。由兩個和幾個不同半徑（或是不同轉向角）組成的曲線，稱為復曲線。若相鄰的曲線轉向角方向相同，則該復曲線為同向曲線，否則為反向曲線。表示圓曲線大小和轉向的參數有（1）轉向角（2）曲線半徑（3）切線長（4）曲線外失距。其中最主要的參數是轉向角和曲線半徑。轉向角越小，曲線半徑越大，列車運行條件就越好。在實際線路中，線路曲線半徑一般為350米到4000米不等。根據不同線路的線路等級，對線路所能采用的最小曲線半徑，設計規范中有明確的規定。此外，為了不使車輛同時處在曲線的始、終點之外，圓曲線一般不得短于20米。平曲線參數計算公式

曲線起訖點里程，可按下列方法推求：ZH（直緩點）里程，在平面上量得；HZ（緩直點）里程

＝ZH里程＋K；HY（緩圓點）里程

＝ZH里程＋l0；YH（圓緩點）里程

＝HZ里程－

l0；最小圓曲線半徑小半徑的線路有許多缺點：外軌超高大，乘客舒適度差；加速輪緣和軌道的磨耗；增加噪聲和振動公害，還必須限制行車速度；如需要較大的建筑接近限界去容納與車輛端部和中部的偏移距離；小半徑上視距短，司機了望條件差。最小曲線半徑選定是否合理，對地下鐵道線路的工程造價、運行速度和養護維修都將產生很大的影響。

影響最小曲率半徑的其它因素有：列車在小曲線半徑地段下坡道上運行時，搖晃加劇，降低乘客的舒適度。另外，小半徑上視距短，司機了望條件差，對行車安全不利。鋼軌磨耗主要是輪軌間發生摩擦造成的，輪軌間的摩擦包括滾動摩擦和滑動摩擦。單純的滾動摩擦使鋼軌磨耗甚微，而車輪只要有0.2％的滑動，磨耗就會顯著增加。列車在曲線上運行時，附加動壓力及輪軌間的相對滑動與曲線半徑成反比，半徑越小滑動磨耗越大。從北京地下鐵道運營情況看，一期地下鐵道在困難情況下最小曲線半徑為200m，有的地段磨耗較嚴重；二期地下鐵道最小曲線半徑為250m，磨耗情況尚可，曲線半徑R≥300m的曲線上未發現不正常磨耗現象。小半徑地段，因橫向力大，碎石道床線路的軌距與水平均難以保持，曲線的幾何形狀不易固定，養護維修工作量大。最小圓曲線半徑？

緩和曲線行駛于曲線軌道的機車車輛，出現一些與直線運行顯著不同的受力特征。如曲線運行的離心力，外軌超高不連續形成的沖擊力等。為使上述諸力不致突然產生和消失，以保持列車曲線運行的平穩性，需要在直線與圓曲線軌道之間設置一段曲率半徑和外軌超高度均逐漸變化的曲線，稱為緩和曲線。緩和曲線

在鐵路線路上，直線和圓曲線不是直接相連的，它們之間需要插入一段特殊線段，稱為緩和曲線。緩和曲線作用：

(1)使離心力逐漸增大或消失，保證列車平穩通過曲線。(2)在緩和曲線范圍內完成軌距加寬量和外軌超高量。緩和曲線特點：半徑是變化的，由∞→R或R→∞緩和曲線具有以下幾何特征：1．緩和曲線連接直線和半徑為R的圓曲線，其曲率由0至1／R逐漸變化。2．緩和曲線的外軌超高，由直線上的零值逐漸增至圓曲線的超高度，與圓曲線超高相連接。3．緩和曲線連接半徑小于350m的圓曲線時，在整個緩和曲線長度內，軌距加寬呈線性遞增，由零至圓曲線加寬值。所以，緩和曲線是一條曲率和超高均逐漸變化的空間曲線。緩和曲線設置在正線上當曲線半徑小于或等于2000m時，圓曲線與直線間應根據曲線半徑及行車速度按表2-3規定設置緩和曲線。緩和曲線可以是放射螺旋型、三次拋物線型。道岔附帶曲線可不設緩和曲線和超高，但其曲線半徑不得小于道岔導曲線半徑。當兩圓曲線的曲率差大于1／2000時，應設置中間緩和曲線，其長度應根據計算確定，但不應小于20m。正線及輔助線的圓曲線最小長度不宜小于20m，在困難情況下不得小于一個車輛的全軸距。全軸距系指一節車輛第一位軸至最后位軸之間距離，目前我國地鐵車輛的全軸距最大不超過20m。緩和曲線長度計算夾直線夾直線是指相鄰曲線兩端點間的直線。夾直線短于20m時，會出現一車輛同時跨越兩條曲線，引起車輛左右搖擺，影響行車平穩性，增大鋼軌磨耗。

正線及輔助線上兩相鄰曲線間的夾直線長度，不應小于20m，車場線上的夾直線長度不得小于3m。

在地形困難曲線毗連地段，兩相鄰曲線間的直線段，即前…’曲線終點(HZ1)與后一曲線起點(ZH2)間的直線，稱為夾直線，如圖所示。兩相鄰曲線、轉向相同者稱為同向曲線，轉向相反者稱為反向曲線。

夾直線長度力爭長一些，為行車和維修創造有利條件。

但為適應地形節省工程，需要設置較短的夾直線時，其最小長度受下列條件控制：

(1)線路養護要求夾直線太短，特別是反向曲線路段，列車通過時，因頻繁轉換方向，車輪對鋼軌的橫向推力加大，夾直線的正確位置不易保持。維修實踐證明：夾直線長度不宜短于2—3節鋼軌．鋼軌標準長度為25m，即50—75m；地形困難時，至少應不小于一節鋼軌長度，即25m。

(2)行車乎穩要求旅客列車從前一曲線通過夾直線進入后一曲線的運行過程中，因外軌超高和曲線半徑不同，末被平衡的橫向加速度頻繁變化，引起車輛左右搖擺，反向曲線地段更為嚴重。為了保證行車平穩、旅客舒適，夾直線長度不宜短于2—3節客車長度。我國25型客車全長為25．5m，故夾直線長度不宜短于51．0—76．5m。客車通過夾直線時，要跨過夾直線前后的緩直點和直緩點，車輪與鋼軌沖擊引起轉向架彈簧的振動。為保證緩直點和直緩點產生的振動不疊加，以保證旅客舒適，夾直線應有足夠長度，使客車通過夾直線的時間不小于彈簧振動消失的時間。即進一步考慮客車后轉向架后軸在后方緩直點產生的振動，不與前轉向架前軸在前方直緩點產生的振動疊加，則夾直線長度中尚需減去客車全軸距L*再計算時間。2.3線路縱斷面

軌道交通線路按地面標高差異分為地面線、高架橋線、地下線。地面線形的坡度應與城市道路相當，以減少工程量。地下線的埋深受到所在地區工程地質水文地質條件限制，還與隧道施工方法、地面建筑物和地下構筑物的情況等因素有關。高架線應充分注意城市景觀，考慮機車牽引能力，坡度盡量延長。地下車站經常設在線路縱剖面的最高處？地下鐵道車站設在線路縱剖面的最高處，車站兩端為下坡，稱為節能縱坡。列車從車站啟動后，借助下坡勢能增加列車的加速度，縮短列車牽引時間，從而達到節能目的。在列車進站時，可借助上坡阻力，降低列車的速度，縮短制動時間，減少制動發熱，節約環控能量的消耗。線路縱斷面主要技術要素的確定

最大縱坡地鐵由于高密度行車和大運量，為了保證行車安全和正點，設計原則要求列車失去部分（最大可達到1半）牽引動力條件下，仍能用另一部分牽引動力將列車從最大坡度上啟動，因此最大坡度阻力及各種附加阻力之和，不宜大于列車牽引力的一半。

最大縱坡確定原蘇聯地下鐵道設計規范(1981年7月1日起執行)規定的地下線路段和隱蔽地面線段的縱坡不大于40‰，而敞開地面段的坡度則不大于35‰。法國巴黎市區地鐵線路最大坡度為40‰，地區快車線最大坡度30‰，困難地段的坡度還可以大一些。香港地鐵線路最大縱坡30‰。綜合上述各種因素，我國地下鐵道正線規范規定最大坡度宜采用30‰，困難地段可采用35‰，輔助線的最大坡度宜采用40‰。，但均不包括各種坡度的折減值。高架輕軌線按我國輕軌樣車技術條件規定正線的限制坡度為60‰。縱坡折減（1）高原縱坡在海拔3000米以上的高原地區，因為空氣稀薄而使車輛輸出功率降低，相應降低了車輛的爬坡性能；此外，在高原地區行車，大氣壓強低水箱易開鍋；所以，各級公路的最大縱坡應按規定折減；最大縱坡折減后，如小于4%時，仍采用4%。（2）橋梁隧道縱坡大、中橋上的縱坡不宜大于4%，橋頭引道縱坡不宜大于5%；位于市鎮附近非車輛交通量較大的地段，橋上及橋頭引道縱坡均不得大于3%；小橋涵縱坡隨路線。隧道內的縱坡不應大于3%，并不得小于0.3%；獨立的明洞和長度小于50米的隧道可不受上述限制。（3）非汽車交通量較大的路段縱坡非汽車交通量較大的路段縱坡，應根據具體情況將縱坡放緩；平原微丘區一般不大于2%—3%，山嶺重丘區一般不大于4%—5%。車站縱坡地面和高架橋的車站站臺段線路應設置在平道，在困難地段可設在不大于8‰的坡道。設在隧道內的車站線路縱坡盡可能平緩，根據相關技術標準不宜大于5‰。最小縱坡

隧道內的最小坡度主要為滿足縱向排水需要，一般情況下線路坡度與排水溝坡度取一致，隧道內線路坡度一般不小于3‰。車場線設在不大于1.5‰的坡道上，較大坡度停車不穩，易發生溜車的危險事故。為了便于道岔的養護與維修，道岔應鋪在較緩的坡道上，一般規定設在不大于5‰的坡度上，在困難的條件下可設在不大于10‰的坡度上。隧道內折返線和存車線，既要保持隧道內最小的排水坡度，又需滿足停放車輛和檢修作業的要求，一般選取20‰。豎曲線為了緩和變坡度的急劇變化，使列車通過變坡點時產生的附加加速度不超過允許值，相鄰坡度差大于或等于2‰時，應設豎曲線。地下鐵道若為鋼筋混凝土的整體道床，其彈性變形量比地面鐵路碎石道床小得多，所以地下鐵道設置豎曲線的要求要高。拋物線形曲率漸變，更適合列車運行，但鋪設和養護復雜，豎曲線通常為圓曲線形。(四)豎曲線

是縱斷面上的圓曲線。

(1)豎曲線半徑的選取：

Ⅰ、Ⅱ級鐵路為10000m

Ⅲ級鐵路為5000m

(2)豎曲線設定的條件：

在Ⅰ、Ⅱ級鐵路上相鄰坡段的坡度代數差大于3‰，Ⅲ級鐵路大于4‰時，應以圓曲線連接。地鐵坡段長度在列車通過變坡點時要產生附加離心力和附加加速度。為行車平穩考慮，宜設置較長的坡段。為了適應線路高程的變化，坡段也不能太長，否則將引起較大的工程量，給施工帶來困難。因此應綜合考慮兩者的影響來確定最短坡段長度。①一般情況下，當線路縱向最小坡段小于列車長度時，可以使一列車長范圍內只有一個變坡點，以避免變坡點附加力疊加及附加力頻繁變化的影響，保證行車的平穩。②坡段長度還應滿足豎曲線既不相互重疊，又能相隔一定距離，兩豎曲線夾直線長度不宜小于50M，以利于列車運行和線路的維修。輕軌高架坡段長度對于輕軌高架線，坡段最小長度不短于遠期列車長度，同時保證兩豎曲線間夾直線不小于25m。對于大坡道，由于牽引功率限制，對于60‰坡度限長50m；50‰坡度限長1000m。小于50‰坡道不限。豎曲線的切線長度＠外矢距＠2.4軌道的幾何形位軌道幾何形位是指軌道各部分的幾何形狀、相對位置和基本尺寸。

從軌道橫斷面上來看，軌道的幾何形位包括軌距、水平、外軌超高和軌底坡。軌道的兩股鋼軌之間應保持一定的距離，為保證機車車輛順利通過小半徑曲線，曲線軌距應考慮加寬。兩股鋼軌的頂面應置于同一水平面或保持一定水平差。曲線上外軌頂面應高于內軌頂面，形成一定超高度，以使車體重力的向心分力得以抵消其曲線運行的離心力。軌道兩股鋼軌底面應設置一定的軌底坡，使鋼軌向內傾斜，以保證錐形踏面車輪荷載作用于鋼軌斷面的對稱軸上。

從軌道的縱斷面上看，軌道的幾何形位包括軌道的前后高低。鋼軌頂面在縱向上應保持一定的平順度，為行車平穩創造條件。軌道是機車車輛運行的基礎．直接支承機車車輛的車輪，并引導其前進，因而機車車輛走行部分的基本幾何形位與軌道的幾何形位之間應密切配合。軌道幾何形位正確與否，對機車車輛的安全運行、乘客的旅行舒適度、設備的使用壽命和養護費用起著決定性的作用。影響安全性的因素有軌距、水平、軌向、外軌超高等，這些幾何形位超限是產生機車車輛掉道、爬軌以及傾覆的直接因素。影響旅行舒適度的因素有軌距、軌向、外軌超高順坡及其變化率、緩和曲線線形、前后高低等，這些幾何形位因素直接影響機車車輛的橫向及豎向的加速度，產生相應的慣性力，在高速鐵路和快速鐵路中，隨著運行速度的提高，該影響特別顯著。影響設備使用壽命和養護費用的幾何形位因素包括軌距、軌向、水平、前后高低和外軌超高等，這些因素對鋼軌的磨耗和軌道各部件的受力有較大影響，直接影響養護維修的上作量和費用。軌道的幾何形位

軌道由直線和曲線組成。直線部分的方向應保持平直，兩股鋼軌之間應保持一定的距離，稱之為軌距；兩股鋼軌的頂面應位于同一水平或保持一定的相對高差，稱之為水平；為使鋼軌頂面在有錐形踏面的車輪荷載作用下受力均勻，兩股鋼軌均應向內傾斜鋪設，稱之為軌底坡（一般設1:40的內傾度）；軌道的幾何形位對半徑很小的曲線，為保證軌道交通車輛能順利通過，應將軌距加寬；為抵消軌道交通車輛通過曲線時的離心力，應使外軌頂面略高于內軌頂面，形成適當的超高；為使軌道交通車輛平穩地自直線進入圓曲線，或由圓曲線進入直線，直線與圓曲線間，應有一條曲率漸變的緩和曲線，并為外軌逐漸升高、軌距逐漸加寬創造必要的條件。軌距

軌距為兩股鋼軌頭部內側與軌道中線相垂直的距離。因為軌底坡的緣故，所以規定，軌距應在鋼軌頭部內側面下16mm處量取。我國目前已建的幾條城市軌道交通線路的軌距都是采用1435mm。

軌距小于1435mm者統稱為窄軌距。

為使軌道交通車輛能順利通過軌道，軌道的軌距必須略大于輪對寬度，有一定的游間。當輪對的一個車輪輪緣與鋼軌貼緊時，另一車輪輪緣與鋼軌之間的游間δ為（見圖）：

δ＝S—q式中

S

為軌距；q為輪對寬度。

輪軌游間的大小，對列車運行的平穩性和軌道的穩定性有重要的影響。如游間太大，則列車運行的蛇行幅度就大，列車左右擺動就大，作用于鋼軌的橫向力就大，動能損失就大，輪軌間撞擊也大，加劇輪軌磨耗和軌道變形，嚴重時將引起撐道脫線，危及行車安全。如游間太小，則增加行車阻力和輪軌磨耗，嚴重時還可能楔住輪對、擠翻鋼軌或導致爬軌事件，危及行車安全。隨著行車速度的口益提高，目前世界上一些國家正致力于通過試驗研究的辦法得到游間的合理取值。軌向是指軌道中心線在水平面上的平順性經過運營的直線軌道并非直線、而是由許多波長10一20m的曲線所組成，因其曲度很小，故通常不易察覺。若直線不直則必然引起列車的蛇行運動。在行駛快速列車的線路上，線路方向對行車的平穩性具有特別重要的影響。相對軌距來說，軌道方向往住是行車平穩性的控制因素：只要方向偏差保持在容許范圍以內，軌距變化對車輛振動的影響就處于從屬地位。在無縫線路地段，若軌道方向不良，還可能在高溫季節引發脹軌跑道事件(軌道發個明顯的不規則橫向位移)，嚴重威脅行車安全。軌底坡由于車輪踏面與鋼軌頂面主要接觸部分是1／20的斜坡，為了使鋼軌軸心受力，鋼軌也應有一個向內的傾斜度，因此軌底與軌道平面之間應形成一個橫向坡度，稱之為軌底坡。考慮在機車車輛的動力作用下，軌道發生彈性擠開，軌枕產生撓曲和彈性壓縮，加上墊板與軌枕不密貼，道釘的扣壓力不足等因素，實際軌底坡與原設計軌底坡1／20有較大的出入。另外車輪踏面經過一段時間的磨耗后，原來1／20的斜面也接近1／40的坡度。所以1965年以后，我國鐵路的軌底坡統一改為1／40。曲線軌道的軌距加寬與超高（1）軌距加寬為使軌道交通車輛能夠平順的通過曲率半徑較小的曲線軌道，對軌距要適當加寬。加寬軌距通過將曲線軌道的內軌向曲線中心方向移到，并在緩和曲線長度范圍內完成，曲線外軌位置保持不變，我國曲線軌距加寬標準見下表。曲線半徑mR≥350350＞R≥300R＜300軌距加寬mm0515機車車輛進入曲線軌道時，仍然存在保持其原有行駛入向的慣性，只是受到外軌的引導作用方才沿著曲線軌道行駛。在小半徑曲線，為使機車車輛順利通過曲線而不致被楔住或擠開軌道，減小輪軌間的橫向作用力，以減少輪軌磨耗，軌距要適當加寬。加寬軌距，系將曲線軌道內軌向曲線中心方向移動．曲線外軌的位置則保持不變。曲線軌道外軌超高

為了平衡車輛經過曲線軌道時的離心力，需在曲線軌道上設置外軌超高，即把曲線外軌適當抬高。借助車輛重力的分力平衡離心力，從而達到內外兩股鋼軌受力均勻、垂直磨耗均等使旅客不因離心加速度的存在而感到不舒適提高線路橫向穩定性，保證行車安全

假定a＝0對應的v＝vp，則：注意：

曲線地段的外軌設有超高，軌枕處于傾斜狀態。當其傾斜到一定程度時，內股鋼軌中心線將偏離垂直線而外傾，在車輪荷載作用下有可能推翻鋼軌。因此，在曲線地段應視其外軌超高值而加大內軌的軌底坡。傾覆穩定性任何一條曲線軌道，均按一定的平均速度設置超高。在既定的超高條件下，通過該曲線的列車最高速度和最低速度必定受到限制，低速和高速行駛均有列車傾覆的危險。低速行駛通過外軌最大超高允許值來限制。高速行駛通過最高行車速度來限制。采用末被平衡超高度的容許值，來限制曲線行車，是保證行車安全的一項重要指標。2.5限界

限界確定的原則根據地鐵和輕軌車輛輪廓尺寸和性能、線路特性、設備安裝及施工方法等因素經技術經濟綜合比較確定的空間尺寸稱為限界。車輛限界應根據車輛主要尺寸等有關參數，并考慮靜態和動態情況下，所達到的橫向和豎向偏移量及偏移角度，按可能產生的最不利情況確定。為了確保運營的安全，各種建（構）筑物和設備均不能侵入限界。

鐵路限界機車車輛限界：車輛寬度和高度的最大尺寸；建筑限界：建筑至鐵路中心線的最小距離。限界地鐵和輕軌限界應包括車輛限界設備限界建筑限界接觸軌和接觸網限界

接觸軌受電的車輛主要尺寸應符合如下規定：車體長度19000mm；兩車鉤中心距離19520mm；車輛最大寬度為2800mm；車輛高度為3515mm；車輛定距為12600mm；固定軸距2300mm；地板面距軌頂的高度為1100mm；受流器安裝尺寸：受流器端部距車體橫向中心為1473mm；受流器中心距軌道頂部高度為140mm。地鐵隧道限界地鐵隧道限界區間高架橋面建筑限界小結2.1選線及車站分布2.2線路平面最小曲線半徑、夾直線長度、最小圓曲線長度以及緩和曲線線型和長度。2.3線路縱斷面主要技術要素有坡度、坡段長度及豎曲線。豎曲線參數又包括曲線半徑、豎曲線長度、外矢距等。2.4軌道的幾何形位軌距；稱之為軌底坡（一般設1:20的內傾度）。曲線軌道的軌距加寬；外軌超高；緩和曲線2.5限界

車輛限界、設備限界、建筑限界、接觸軌和接觸網限界

思考題1確定軌道交通線路走向的基本原則？路網規劃對城市發展的影響？2軌道交通線路平面主要技術要素有哪些？

3軌道交通線路縱斷面主要技術要素有哪些？4對曲線軌道，為什么要規定的最小圓曲線半徑和外軌超高？5地鐵和輕軌的車輛限界是根據哪些因素確定的？鐵路工程本講主要內容（1）鐵路工程的基本組成（2）高速鐵路（3）地鐵（4）城市輕軌（5）磁懸浮鐵路鐵路工程的基本組成——線路：路基和上部結構鐵路工程設計的主要內容：（1）在經濟上論證所設計線路在交通運輸系統中的地位、作用和經濟效益，說明其可行性（2）根據鐵路的技術等級（I、II、III級）、勘測的地形地物在技術上選擇線路——即線路的平面和縱剖面設計（3）設計路基、線路上部結構、橋梁、隧道等（4）進行車站、機務、給水、供電、鐵路信號等項目的設計鐵路定線在地形圖上或地面上選定路線的走向，并確定線路的空間位置。在復雜的自然條件和人文地理條件下，選出既能以最少的人力、物力、財力，盡量少改變自然狀態，又能安全、迅速、舒適，保證輸送能力的線路。原則：1、輸送能力和運輸發展相適應2、確保鐵路安全和環境保護3、兼顧鐵路和社會經濟效益4、協調機車牽引性能和線路技術標準5、充分利用合理先進科學技術路基承受并傳遞軌道重力及列車動態作用的地面結構物，是軌道的基礎。包括路基體和附屬設施兩部分。路基分為：路堤、路塹、半路堤半路塹路基體：路基面、路肩和路基邊坡路基附屬設施：排水設施（排水溝）、防護設施（種草種樹）與加固設施（擋土墻、扶壁支擋結構）等。路基要滿足三個基本要求：1、具有足夠的承載力和剛度2、具有足夠的整體穩定性3、具有足夠的水溫穩定性鐵路的上部結構——鋼軌、軌枕、道床、道岔鋼軌：要求有足夠的承載能力、抗彎強度、斷裂韌性、穩定性及耐腐性能標準鋼軌：≥70、60、50、43、38kg/m；長度：25m、12.5m軌枕：鋼軌的支座，要求有足夠的強度、彈性和耐久性主要有木枕和預應力混凝土枕；長度一般為2.5m軌道分類：特重、重、次重、中、輕型5個等級道床：鋪設在路基頂面上的道渣層鐵路橫剖面上部結構的強度和穩定性取決于鋼軌類型、軌枕類型和密度、道床類型和厚度等因素道岔：鐵路線路、線路間連接和交叉設備的總稱軌排的組裝、運送和鋪設6.2高速鐵路鐵路速度的分檔：常速（100～120km/h）；中速（120～160km/h）；準高速或快速（160～200km/h）；高速（200～400km/h）；特高速（400km/h以上）高速鐵路優點：①節省能源；②保護環境；③安全；④舒適；⑤省時對高速鐵路的要求包括：鐵路沿線的信號與通訊自動化管理；鐵路機車和車輛的減震和隔聲要求；對線路平、縱斷面的改造；加強軌道結構，改善軌道的平順性和養護技術等地鐵施工技術盾構法盾構法施工是以盾構(Shield)作為施工機械在地面下以暗挖修筑隧道的一種施工方法。盾構是一種鋼制的活動防護裝置或活動支撐，既能支撐地層壓力，又能作為活動鋼制圓形或半圓形裝置在地層中推進。盾構是通過軟弱含水層，特別是江河底、海底以及城市中心區修建隧道的一種機械，是一種集開挖、支護、推進、襯砌等多種作業一體化的大型暗挖隧道施工機械，主要用于軟弱、復雜地層的隧道施工。第一節盾構法施工流程一、盾構在隧道施工中的作用（1）將隧道前端約二環襯砌的外周用盾構殼體支護，形成外部支撐，在盾殼的掩護下開挖地層及裝配隧道襯砌。（2）盾構殼體為內部結構所支撐，在內部結構中如有必要時可添設水平及豎向隔板，將盾構分隔成一些小工作室，既增加了盾構的剛度又帶來了操作上的方便。（3）盾構后部盾尾部分無內部支撐結構，可在其掩護下拼裝隧道襯砌。（4）盾構的掘進靠液壓千斤頂在已拼裝好的隧道襯砌環上向前推進。二盾構法施工工序流程（1）在盾構法隧道的起始端和終端各建一個工作井。（2）盾構在起始端工作井內安裝就位。（3）依靠盾構千斤頂推力將盾構從起始端工作井的墻壁開孔處推出。（4）盾構在地層中沿著設計中軸線推進，在推進的同時不斷出土和安裝襯砌管片。（5）及時地向襯砌背后的空隙注漿，防止地層移動和固定襯砌環位置。（6）盾構進入終端井并被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推進。第二節盾構法施工技術要求一、盾構法施工的優缺點及適用范圍（一）盾構施工法的優點

1．安全性盾構施工方法屬于暗挖施工，具有良好的隱蔽性，不受地面交通、河道、航運、潮汐、季節、氣候等條件的影響，能較經濟合理地保證隧道安全施工，可在盾構支護下安全地進行開挖、襯砌等。

2．高效率盾構的推進、出土、拼裝襯砌等可全部機械化、自動化作業，施工勞動強度較低，而掘進速度比較快。

3．危害小施工中噪聲、振動引起的公害小．對周圍環境沒有干擾；隧道穿越河底、海底及地面建筑群下部時，可完全不影響航道通行和地面建筑正常使用。4．經濟性適宜在不同顆粒條件下的土層中施工，多車道的隧道可做到分期施工，分期運營，可減少一次性投資；在松軟含水地層中．修筑埋置深度較大的長大隧道，具有經濟、技術、安全等方面的優越性。（二）盾構施工法的缺點

1．重復利用率低盾構是一種價格較昂貴，針對性很強的專用施工機械，對每一座采用盾構法施工的隧道，均應根據工程地質、水文地質條件、襯砌結構斷面尺寸的大小進行專門制造、運送、拼裝與拆卸等，且設備較復雜。因此，一般不能隨便將其他隧道施工用的盾構重復使用。

2．施工復雜盾構施工需要有氣壓供應設備、人工并點降水、襯砌管片預制、襯砌結構的防水設施及施工堵漏、隧道內的運輸、施工測量、場地布置、拼裝與拆卸工作并等施工技術的密切配合才能順利施工；且用氣壓法施工時，會遇到壓縮空氣泄出倔壓病等問題。3．適用性受限當工程對象規模較小時，工程造價相對較高，如對于短于750m的隧道，有統計資料顯示，被認為是不經濟的；對隧道曲線半徑過小或隧道埋深較淺時，施工因難較大(對水底隧道當覆蓋土太淺時施工反而不太安全)；盾構一次掘進的長度有限，國內、外的施工實績分別為l400m和2500m左右。面且技目前的水平，盾構直徑難以做到過大，一般認為：直徑D≥12m時為超大型盾構，世界最大直徑為14.14m。

4．工作條件差當盾構法施工采用全氣壓方法以疏干和穩定地層時，由于施工條件較差，因此對勞動保護要求較高。當采用氣壓施工時，工作面周圍1Mm范圍有缺氧和枯井的情況，井且有隧道冒頂和施工人員因減壓不當而患減壓病(沉箱病)的危險。5．地表變形不易控制

用盾構法施工時，在隧道上方一定范圍內，尤其是飽和含水松軟土層很難防止地表沉陷，而且拼裝襯砌時對整體防水技術要求很高。(三)盾構法施工的適用范圍現代的盾構能適用于各種復雜的工程地質和水文地質條件，從流動性很大的第四紀淤泥質土層到中風化和微風化巖層。既可用來修建小斷面的區間隧道，也可用來修建大斷面的車站隧道。而且施工速度快(5~40m/d)，對控制地面沉降有較大把握。但應指出，盾構法施工需要較長的時間和較高的投資用于質構與附屬設備的設計和制造，以及建造端頭工作井等工程設施。同時，盾構法的施工技術方案和施工細節對圍巖條件的依賴件，較之其他方法尤甚，這就要求事先對沿線的工程地質和水文地質條件做細致的勘探工作，井要根據圍巖的復雜程度做好各種應變的準備。因此，在地面交通繁忙，地面建筑韌和地下管線密布，對地面沉降要求嚴格的城區．不宣采用明挖法，且地下水發育，圍巖穩定性差，或隧道很長而又工期要求緊迫，不能采用較為經濟的礦山法時，采用盾構法施工才是經濟合理的。二、盾構分類與構造(一)盾構的分類

盾構的類型很多，可按盾構的斷面形狀、開挖方式、盾構前部構造和排水與穩定開挖面方式進行分類。按盾構斷面形狀不同可將盾構分為：圓形、拱形、矩形和馬蹄形四種。圓形因其抵抗地層中的土壓力和水壓力較好，襯砌拼裝簡便，可采用通用構件，易于更換，因而應用較廣泛。按開挖方式不同可將盾構分為：手工挖掘式、半機械挖掘式和機械挖掘式三種。按盾構前部構造不同可將盾構分為：敞胸式和閉胸式兩種。按排除地下水與穩定開挖面的方式不同可將盾構分為：人工并點降水、泥水加壓、土壓平衡式的元氣壓盾構，局部氣壓盾構，全氣壓盾構等。

按開挖面與作業室之間隔墻構造可分為全敞開式、半敞開式及密封式三種。(二)盾構的構造

1．手工挖掘式盾構手工挖掘式盾構是盾構的最基本形式，多用于開挖面基本能自穩的土層中，主要由盾殼、支護結構、推進機構、拼裝機構和附屬設備等五部分組成。(1)盾殼盾殼為鋼板焊成的圓形殼體，由切口環、支承環和盾尾三部分組成。①切口環切口環位于盾構的前部，前端設有刃口，