時間：2022-05-07 11:19:15
序論：在您撰寫城市軌道交通設(shè)計論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
摘要:伴隨著我國社會主義經(jīng)濟水平的高速發(fā)展，我國的城鎮(zhèn)化建設(shè)以及工業(yè)建設(shè)的進程也是在不斷的加快，但是其土地資源以及人口增長之間的矛盾也是越來越突出，同時城市的交通壓力也是在不斷的增加。為了能夠有效的去緩解城市的交通壓力，多數(shù)的城市都是開展城市軌道交通一體化的公共空間設(shè)計，通過對城市之中的各項資源進行有效的整合，并且充分的去結(jié)合相互之間的功能，能夠在一定程度上促進城市的全面發(fā)展。
關(guān)鍵詞:城市軌道;交通建筑;一體化;公共空間;設(shè)計;分析
對于目前我國的城市軌道交通一體化公共空間而言，因為整體的設(shè)計水平以及質(zhì)量并不是很高，直接的導(dǎo)致了在實際進行運行的過程中依然是存在著比較多的問題，同時也是限制了我國公共空間功能發(fā)揮。所以在進行設(shè)計的過程中，必須要能夠提高對地上以及地下空間資源能夠有效的利用，使其看可以提高資源的利用效率，通過整合去實現(xiàn)整體效益能夠達到最大化。
1軌道交通建筑的一體化公共空間具有的功能分析
1．1可以對建筑單元的空間進行整合
在一體化的建筑公共空間之中，可以更好的去整合軌道交通的功能空間以及周邊的建筑空間，也是可以讓兩者之間能夠形成一個關(guān)聯(lián)的整體，這種其中任何的一個局部功能將會直接的影響著整個公共空間的功能。但是需要引起注意的則是，不管是兩者之間的整合方式是如何，局部的功能以及整體的功能之間都是需要相互的滲透以及結(jié)合，從而可以一同的去組成城市的空間體系。然而其屬性上也是直接的體現(xiàn)出了城市的公共空間，這樣也是直接的表示了需要承擔(dān)著一部分城市公共空間活動的功能，使其能夠?qū)ζ鋸椥砸筝^大。
1．2關(guān)于轉(zhuǎn)換以及緩沖人流的分析
城市的軌道交通建筑一體化的公共空間的屬性主要是為交通，同時相互之間也是通過交通去實現(xiàn)進行整合的，從而對人流進行匯聚以及輸送，這樣也是表示出具有著一定的交互性。所以在一些特殊的驅(qū)動之下，軌道交通的建筑一體化公共空間復(fù)雜的程度也是得到了顯著的提高，也是直接的刺激了周邊的每一個公共空間。在此之外，在公共空間當(dāng)中，根據(jù)其功能的不同也將會匯集不同的人流，所以在空間上是需要能夠具有著緩沖人流的一個功能。
1．3關(guān)于建筑單元的活力催化分析
要是建筑空間的系統(tǒng)自我獨立封閉性相對來說比較強的情況下，那么便直接的便使功能也是出于在一個封閉的狀態(tài)之下，在一體化的建筑空間當(dāng)中，每一個彼此相熟獨立的系統(tǒng)之間也是提高了相互聯(lián)系的元素，同時在空間結(jié)構(gòu)以及功能上也是相互滲透和復(fù)合的，這樣也是更加有效的去提高了整體的功能，使其人們自身的日常生活以及工作都是可以更加的方便。通過采取這種方式人們的相互之間交流也將會得到一定的提高，使整個空間的活力將會被充分的調(diào)動起來。
2軌道交通建筑一體化的公共空間設(shè)計分析
2．1空間的組織以及布局分析
一是整體式。對于城市公共空間進行整合的目的便是為了能夠提高每一個建筑單元之間的同化以及功能的滲透，提高城市的復(fù)合化以及密集化的程度，在設(shè)計城市軌道交通一體化公共空間的過程中，復(fù)合的媒介主要是公共空間，同時在功能上夜市需要具有著多重的一個屬性，這樣才可以更好的去滿足人們生活以及工作方面的需求，建筑的空間內(nèi)部和外部都可以得到充分的利用。在公共空間之中的城市功能得到全面發(fā)揮之后，自然便可以有效的去延伸建筑的功能，使其可以提高周邊空間的整體活力，帶動兩者之間可以互動。二是疊層式。因為土地資源存在著緊缺以及人口增長之間的矛盾越來越劇烈，在一定程度上已經(jīng)是促進了高層建筑的一定發(fā)展，也是提高了城市的復(fù)合化以及集約化的程度。然而疊層式的城市軌道交通一體化的公共空間具有著的層疊交互，這樣對于進一步整合城市交通以及提高建筑公共空間一體化也是具有著重要的意義。在疊層式的空間組織模式之下，公共空阿金的建筑內(nèi)部功能分布也是比較明顯的，在對地上的空間進行充分利用的同時，也是能夠提高地下空間資源的合理利用，這樣不僅僅能夠全面的去提高土地的使用效率，與此同時也是能夠使其空間的容量可以得到全面的拓展，使其有效的解決城市交通和人口擁擠等方面的問題，促進其城市化進程可以得到更加快速的發(fā)展，帶動城市經(jīng)濟水平和人生生活質(zhì)量的提高。
2．2交通的流線組織分析
一是交通流線的立體分層分析。所謂的交通流線立體分層主要是為在城市軌道交通建筑一體化的空間站會中，分別的對其城市軌道交通以及車流和人流等不同的交通流線進行差異化的組織設(shè)計。所以在進行設(shè)計的時候必須要對其城市之中的層面資源進行充分的考慮，可以在不同的城市層面之中能夠設(shè)計出差異化的交通方式，之后則是根據(jù)其豎向步行交通系統(tǒng)可以將其統(tǒng)一到一起，在能夠保證相互的獨立性也是能夠讓每一個系統(tǒng)可以協(xié)調(diào)的運轉(zhuǎn)。二是交通路線的三維交疊。針對于交通流線的三維交疊而言，基礎(chǔ)和前提主要是交通流線的組織立體分層，然而原則是相互之間能夠彼此獨立，之后對其各個空間的系統(tǒng)進行交叉和重疊。通過三維交疊每一層都能夠?qū)崿F(xiàn)水平的轉(zhuǎn)換，并且也是可以在垂直的方向能夠更好的實現(xiàn)相互之間的轉(zhuǎn)換，從而可以在這個基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，更好的去保證城市公共空間的彈性。
3總結(jié)
通過對上述的內(nèi)容進行分析研究之后可以得出，為了能夠更好的去滿足我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的要求，每一個城市都是在逐漸的去開展著軌道交通的建設(shè)，但是逐漸凸顯出來的整體功能不協(xié)調(diào)以及空間脫節(jié)等方面的問題也是越來越嚴(yán)重，所以必須要提高對城市軌道交通建筑一體化公共空間的設(shè)計，這樣對于提高城市的發(fā)展也是存在著十分重要的一個作用，并且?guī)尤藗冏陨淼纳钯|(zhì)量可以得到一定的提高，促進社會經(jīng)濟的繁榮發(fā)展。
作者:徐東 單位:北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司
摘要：
隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的城鎮(zhèn)化建設(shè)和工業(yè)化建設(shè)進程不斷加快，但是土地資源緊缺和人口增長之間的矛盾越來越激烈，同時城市交通的壓力也隨之增加。為了有效的緩解交通壓力，很多城市都逐漸開展城市軌道交通建設(shè)一體化公共空間設(shè)計，通過有效的整合城市中的各項資源，結(jié)合相互之間的功能，在很大程度上促進了我國城市發(fā)展。文章主要分析城市軌道交通建筑一體化公共空間功能和城市軌道交通建筑一體化公共空間設(shè)計，這對加快我國城市軌道交通建筑一體化公共空間設(shè)計具有重要的參考價值。
關(guān)鍵詞：
城市軌道交通；建筑一體化；公共空間設(shè)計；集約化
針對當(dāng)前的城市軌道交通建筑一體化公共空間來說，由于整體的設(shè)計水平和質(zhì)量不高，導(dǎo)致在實際運行的過程中還存在著一些問題，限制著公共空間工的充分發(fā)揮。因此在設(shè)計過程中，需要加強對地上、地下以及空間資源的有效利用，提高資源利用率，通過整合來實現(xiàn)整體效益的最大化。
1軌道交通建筑一體化公共空間功能
為了滿足城鎮(zhèn)化發(fā)展需求，提高城市發(fā)展的復(fù)合化和集約化程度，加強軌道交通建筑一體化是十分必要的，這對提高公共空間的復(fù)合化、集約化、公共化以及開放化的程度具有重要意義，為城市活動的開展提供了重要的平臺。而且就公共空間自身來說，也具有建筑單位空間性質(zhì)，這也就表示會在一定程度上影響著建筑內(nèi)部空間的功能。
1.1整合建筑單元空間
在一體化建筑公共空間中，能夠有效的整合軌道交通功能空間和周邊相應(yīng)的建筑功能空間，進而兩者之間就能夠直接形成一個關(guān)聯(lián)整體。這樣一來，其中任何一個局部的功能都會影響著整個公共空間的功能。但其中需要注意的是，無論兩者之間整合的方式是怎樣的，局部功能和整體功能之間都需要相互滲透、相互結(jié)合，共同組成城市空間體系。而且在其屬性上體現(xiàn)出城市公共空間，這也就表示需要承擔(dān)著部分城市公共空間活動的功能，進而對其彈性要求比較大。
1.2轉(zhuǎn)換和緩沖人流
城市軌道交通建筑一體化公共空間的基本屬性主要是交通，而且相互之間也是通過交通實現(xiàn)整合的，對人流進行匯聚和輸送，這也就在一定程度上體現(xiàn)出交換性。因此，在這種特性的驅(qū)使下，軌道交通建筑一體化公共空間的復(fù)雜程度顯著提升，刺激著周邊的各個公共空間。另外在公共空間中，根據(jù)其功能的不同會匯聚不同的人流，因此在空間上面需要具備必要的緩沖人流的能力。1.3建筑單元活力催化如果建筑空間系統(tǒng)的自我獨立封閉性比較強的話，就表示其功能也處于封閉的狀態(tài)當(dāng)中。在一體化建筑公共空間中，各個彼此獨立的系統(tǒng)之間增加了相互聯(lián)系的新元素，而且在空間結(jié)構(gòu)和功能上也相互滲透、復(fù)合，有效的提高了整體的功能，使人們的日常生活和工作更加的便利。通過這種形式，人們相互之間的交往也顯著增加，整個空間活力被充分的帶動起來。
2軌道交通建筑一體化公共空間設(shè)計
2.1空間組織和布局
對于城市軌道交通建筑一體化公共空間的組織來說，最主要的就是需要有效的組織和聯(lián)合起各個獨立的建筑功能單位，有效的滿足城市生活高效的運轉(zhuǎn)方式。在空間形態(tài)布局方面，需要加強對空間組織需求的充分考慮，不僅需要實現(xiàn)相互之間的聯(lián)系，同時還需要滿足各種交通組織需求。（1）整體式。整合公共空間的目的是為了加強各個建筑單位之間的同化和功能滲透作用，提高整個城市復(fù)合化、密集化程度。在設(shè)計城市軌道交通一體化公共空間的時候，其復(fù)合媒介主要就是公共空間，同時在功能上需要具備多重屬性，這樣才能夠更好的滿足人們的生活和工作需求，建筑空間的內(nèi)外部都可以得到充分利用。當(dāng)公共空間中的城市功能得到有效發(fā)揮之后，自然就能夠有效的延伸建筑功能，增加周邊空間的活力，促進兩者之間的互動。比如香港朗豪坊城市綜合體，就是集商業(yè)設(shè)施、酒店、辦公、汽車客運、地鐵等各種功能為一體的綜合體建筑物，這屬于代表性的整體式空間結(jié)構(gòu)。其中三層的中庭整體地就是聯(lián)合各種功能的主體，在中庭中同時具備活動場所、商業(yè)以及交通的功能，實現(xiàn)彼此之間在相互獨立的同時，又能保持自身的獨立性。（2）疊層式。由于土地資源緊缺和人口增長之間的矛盾越來越激烈，在很多程度上促進了高層建筑的發(fā)展，這也是提高城市復(fù)合化、集約化程度的必要途徑。疊層式的城市軌道交通一體化公共空間設(shè)計實質(zhì)上指的是在豎向角度實現(xiàn)各種功能的層疊交互，這對進一步整合城市交通和加強建筑公共空間一體化具有重要意義和作用。在疊層式空間組織模式中，公共空間建筑內(nèi)部的功能分布是十分分明的，在利用地上空間的同時，還加強對地下和空中空間資源的有效利用，這樣一方面提高了土地使用效益，另一方面空間容量得到了充分拓展，進而城市交通問題、人口擁擠問題以及綠化問題都得到了有效解決。比如香港FC國際金融中心，是集地面交通、輪渡交通、軌道交通、辦公、商業(yè)為一體的大型城市綜合體，其空間組合形式就是典型的疊層式。在地下一層主要是軌道交通人流，地面層主要是公共汽車換乘樞紐，二層主要是輪渡碼頭和中環(huán)人流，三層交通的人流匯聚在共享中庭位置，屬于更高一級的交通轉(zhuǎn)換中心。（3）綜合式。將上述兩種模式有機整合，既解決了軌道交通與周邊建筑空間的復(fù)合化與密集化的問題，又解決了軌道交通空間與城市高層建筑之間的垂直溝通問題。將空間和土地資源的潛在價值發(fā)揮到最大化。如北京麗澤商務(wù)區(qū)，在平面上有軌道交通、城市交通樞紐、商務(wù)中心、居民住宅等，在垂直方向上從下向上依次有軌道交通、地下機動停車、商業(yè)中心、地面交通、住宅等。這個方案最大化的聚合了城市空間，屬于城市軌道交通建筑一體化中較前沿且成功的方案，為今后一體化設(shè)計導(dǎo)明了一個更合理的方向。
2.2交通流線組織
在交通流線組織方面，城市軌道交通一體化建筑公共空間需要充分的考慮到組織布局方式方面，為了充分的發(fā)揮出交通流線組織的有效作用，提高公共空間建筑的運行效率，在設(shè)計的時候就需要充分的利用城市設(shè)計與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。（1）交通流線立體分層。交通流線立體分層指的是在城市軌道交通建筑一體化公共空間中，分別針對軌道交通、車流以及人流等不同的交通流線做出差異化設(shè)計組織。因此在設(shè)計過程中就需要對城市中的層面資源進行充分考慮，在不同的城市層面中分別設(shè)計出差異化的交通方式，然后再利用豎向步行交通系統(tǒng)將其統(tǒng)一在一起，在保證相互之間獨立性的同時，各個系統(tǒng)也能協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)。（2）交通流線三維交疊。交通流線三維交疊的基礎(chǔ)和前提主要是交通流線組織的立體分層，其原則主要是相互之間彼此獨立，然后對各個空間系統(tǒng)進行重疊和交叉。通過三維交疊，每層都能夠?qū)崿F(xiàn)水平轉(zhuǎn)換，同時在垂直方向也能夠?qū)崿F(xiàn)相互之間的有效轉(zhuǎn)換，而實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換的途徑主要是步行系統(tǒng)，在相互獨立的同時實現(xiàn)融合，有效保證城市公共空間的彈性。
3結(jié)束語
為了滿足我國的城鎮(zhèn)化建設(shè)發(fā)展需求，各個城市都逐漸開展軌道交通建設(shè)，但與此同時，逐漸凸顯出整體功能不協(xié)調(diào)、空間脫節(jié)等方面的問題，因此就需要加強對城市軌道交通建筑一體化公共空間設(shè)計，這對提高城市發(fā)展的復(fù)合化和集約化具有重要的意義和作用。
作者:劉鑫華 單位:北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司新疆分院
摘要:隨著社會的進步和經(jīng)濟的迅猛增長，城市交通建設(shè)也隨之快速發(fā)展起來。城市軌道交通作為新型便捷的交通工具，已日益發(fā)展成為城市交通的重要組成部分。軌道交通供電系統(tǒng)作為維持軌道交通運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，理應(yīng)受到更多的重視與關(guān)注。在各個城市的交通系統(tǒng)中，軌道交通的快速、便捷、投資省等多方面優(yōu)勢使得其發(fā)展迅速，對于提高人們的生活水平發(fā)揮了重要的作用。對城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計方法進行了探討與研究，為優(yōu)化軌道交通的建設(shè)與發(fā)展提供參考。
關(guān)鍵詞:城市軌道交通;供電系統(tǒng);設(shè)計方法
引言
在經(jīng)濟科技水平迅速發(fā)展與進步的今天，人們的生活水平也在不斷提高，對交通的需求越來越大，城市軌道交通的出現(xiàn)和發(fā)展無疑是緩解城市交通緊張狀況的關(guān)鍵。城市軌道交通對于人們的生活有著重要的意義與作用，需要相關(guān)人員重視它的建設(shè)與發(fā)展。本文對城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計方法進行了簡要分析與探討，通過對以往軌道交通系統(tǒng)設(shè)計經(jīng)驗的總結(jié)，以及對設(shè)計要求與規(guī)范的理解，進一步探討軌道交通設(shè)計的基礎(chǔ)內(nèi)容以及相關(guān)條件和要求。
1城市軌道交通發(fā)展以及供電系統(tǒng)設(shè)計概況
1．1城市軌道交通發(fā)展的現(xiàn)狀
隨著社會的進步與發(fā)展，對交通的需求越來越大，為了更好地解決交通不便的問題，一些城市正在大力發(fā)展城市軌道交通建設(shè)。城市軌道交通是緩解城市公共交通壓力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其其自身的獨有優(yōu)勢，不僅具有節(jié)能、便捷、環(huán)保、安全以及運輸能力強的優(yōu)點，而且符合環(huán)保出行和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，因此十分適用于現(xiàn)今城市的發(fā)展需求。我國的城市軌道交通建設(shè)已迎來了發(fā)展的黃金時期，目前有大約30多個城市正在規(guī)劃或者已經(jīng)實施了軌道交通的建設(shè)工作。尤其是北京、上海等發(fā)展比較快的城市，都在大力發(fā)展城市軌道交通建設(shè)。城市軌道交通具有較多的種類，按其用途的差異可分為多種類別。我國城市軌道交通建設(shè)的特點是多城市同步展開，發(fā)展勢頭較猛，且軌道交通更加多元化，如上海、大連、天津等多個城市已經(jīng)構(gòu)建了輕軌交通系統(tǒng)。截至2014年，中國大陸已經(jīng)建成并通車運行的城市軌道交通線路合計超過1700km。根據(jù)規(guī)劃，到2020年，全國將有近50個大中城市擁有城市軌道交通，總里程超過7000km，更多的現(xiàn)代化大都市將不斷地加入到城市軌道建設(shè)中來。
1．2城市軌道交通供電系統(tǒng)簡介
供電系統(tǒng)是城市軌道交通的基礎(chǔ)，同時也是較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因此在軌道交通建設(shè)的前期要給予足夠的重視。隨著我國城市軌道交通建設(shè)的繁榮與發(fā)展，相關(guān)的設(shè)計水平與施工技術(shù)也得到了較快的發(fā)展，供電系統(tǒng)的設(shè)計方案與理論以及相關(guān)的處理軟件工具也更加科學(xué)合理，在軌道交通設(shè)計過程中起到了較好的促進作用。然而目前的許多方法大多只適合軌道交通供電系統(tǒng)的初始規(guī)劃設(shè)計以及方案設(shè)計過程中。通過對城市軌道交通工程建設(shè)前期準(zhǔn)備的探索以及相關(guān)供電系統(tǒng)設(shè)計等內(nèi)容的深入研究，并結(jié)合軌道交通供電系統(tǒng)的分析，對供電系統(tǒng)設(shè)計方法有了更多的了解與深入的歸納，從而構(gòu)建了一套科學(xué)合理的設(shè)計方法，能夠較好地完成現(xiàn)今軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計的前期準(zhǔn)備以及相關(guān)設(shè)計工作。
2城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計前的準(zhǔn)備工作
2．1軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計的基本任務(wù)
軌道交通設(shè)計的前期，也就是軌道交通建議書編制以及工程可行性研究報告編制的過程中，最主要的目標(biāo)是項目立項的實施可行性與必要性的研究。在軌道交通設(shè)計以及建設(shè)期間，供電系統(tǒng)的設(shè)計與實施是整個軌道交通建設(shè)的一部分，供電系統(tǒng)設(shè)計的最初目標(biāo)是針對整體軌道交通的電負(fù)荷需求進行估計預(yù)算工作，然后結(jié)合具體技術(shù)方法以及經(jīng)濟這兩個方面找到科學(xué)合理且切實可行的電源方案以及系統(tǒng)設(shè)計方案，使其作為供電系統(tǒng)設(shè)計的根本依據(jù)，并能夠?qū)⒐╇娤到y(tǒng)中的子項目工程預(yù)算大致推算出來。在軌道交通建設(shè)的前期階段，供電系統(tǒng)的設(shè)計方案可以大致分為以下幾種類型:一是外部電源與變電站的設(shè)計方案;二是中壓網(wǎng)站的電壓等級以及主線方案;三是牽引供電制式和牽引網(wǎng)的根本形式;四是全線降壓變電所以及牽引變電所的設(shè)置方案。從目前的軌道交通發(fā)展?fàn)顩r來看，根據(jù)供電系統(tǒng)的不同環(huán)節(jié)進行分項評估和預(yù)算，在整個工程可行性研究階段，不需要將全部的工程量清單都列出來，主要任務(wù)是將變電工程、電纜工程以及牽引變電所工程相應(yīng)的工程量清單列出即可。
2．2軌道交通供電系統(tǒng)涉及的前期設(shè)計條件
在城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計的初始階段，供電系統(tǒng)設(shè)計團隊需要收集和具備大量的資料與資源，例如交通線路資料以及城市車輛資料等，這些資料能夠更好地幫助供電系統(tǒng)設(shè)計工作的展開，為接下來的設(shè)計工作提供科學(xué)合理的依據(jù)。如果出現(xiàn)一些較為特殊的狀況，例如某些重要的專業(yè)資料不能夠獲取到，供電系統(tǒng)設(shè)計人員可以將與之相似的工程資料作為參照。在驗算過程中，參與這個環(huán)節(jié)的設(shè)計人員借助用電負(fù)荷以及電壓水平進行驗算。
2．3估算用電負(fù)荷
城市軌道交通用電負(fù)荷大致的構(gòu)成內(nèi)容包括車輛牽引負(fù)荷、系統(tǒng)負(fù)荷以及控制中心等。其中的列車牽引負(fù)荷在很大程度上與列車型號以及供電系統(tǒng)設(shè)計的承載運輸量有關(guān)。結(jié)合相關(guān)情況來看，商業(yè)通信、BAS、AFC以及信號綜合監(jiān)控等方面均是對用電負(fù)荷造成一定影響的因素。從現(xiàn)有的城市軌道交通設(shè)計方案研究與設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)來看，軌道交通的兩個車站之間的距離大多在1～2km的范圍內(nèi)，部分區(qū)域較大的郊區(qū)站與站之間的間隔可擴大到2～3km，從總體上來講，軌道交通對電力的要求較為平穩(wěn)。
3城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計方法研究
3．1供電系統(tǒng)中外部電源以及主變電所的設(shè)計
城市軌道交通的運行需要較為強大的電源作為支撐，在正常情況下用電負(fù)荷大多是一級負(fù)荷。一般運量較大的軌道交通所需的電功率以及與之對應(yīng)的用電負(fù)荷需求很少被我們關(guān)注，因此大多沒有被劃分到城市用電的整體計劃中。現(xiàn)今供電系統(tǒng)所遇到的最大難題，便是怎樣借助技術(shù)經(jīng)濟規(guī)劃好電源設(shè)計方案，然后從集中供電或者分散供電兩種方式中選擇一個較為科學(xué)合理的方式，或者將兩種方式相結(jié)合進行設(shè)計。城市軌道交通在進行主變電站設(shè)計的過程中，需要依據(jù)兩方面的內(nèi)容:首先，要把城市軌道的中心點當(dāng)作基點，再沿線路進行延伸，使得軌道交通線網(wǎng)電源資源能夠得到一定的共享。其次，是主變電站的供電范圍，每個主變電站之間的距離在大運量的線路要＜15km，中運量應(yīng)該＜20km，小運量應(yīng)該在25km以內(nèi)。
3．2直流牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計方法
在軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計人員要能夠?qū)╇娤到y(tǒng)有全面的把握，如牽引供電制式設(shè)置方案以及牽引變電所設(shè)置方案等。根據(jù)GB50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》、GB/T3317—2006《電力機車通用技術(shù)條件》等的有關(guān)規(guī)定，直流牽引供電變電式分為DC750V以及DC1500V兩種，其中后者在經(jīng)濟以及技術(shù)方面都占有較大的優(yōu)勢。因此，在城市軌道交通建設(shè)中提倡選擇DC1500V供電制式。結(jié)合我國的現(xiàn)狀來看，直流牽引供電系統(tǒng)大致包括了牽引網(wǎng)供電以及走行軌回流方式，而牽引網(wǎng)又分為架空接觸網(wǎng)和接觸網(wǎng)兩種。地面和高架線路方面主要分為柔性架空接觸網(wǎng)和接觸網(wǎng)兩種。在設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)行車專業(yè)所提供的最大運輸能力來確定牽引變電所的設(shè)置方案和整流機組容量。供電系統(tǒng)設(shè)計人員要能夠按照軌道交通所負(fù)擔(dān)的運輸量，來具體設(shè)計牽引變電所方案與整流機組容量。
3．3中壓網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計
在進行城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計的過程中，對直流牽引供電系統(tǒng)電壓水平的計算，設(shè)計人員要能夠根據(jù)列車運行圖展開合理的運算，從而構(gòu)建出等效線路模型，該環(huán)節(jié)需要專業(yè)間的配合才能更好地進行。在開始的分析過程中，設(shè)計人員要通過基礎(chǔ)的公式展開驗算工作，對牽引網(wǎng)的電壓水平以及鋼軌電位進行估測預(yù)算，以便于對接下來的設(shè)計進行判斷，并滿足相關(guān)規(guī)范要求。在最初的分析研究過程中，供電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計要能夠充分地將中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級以及主接線兩者進行劃分。
4結(jié)語
城市軌道交通對于城市的發(fā)展和建設(shè)有著重要的意義，也是推動社會進步發(fā)展，提高人們生活水平的重要內(nèi)容。軌道交通供電系統(tǒng)作為城市軌道交通建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要有完整的、系統(tǒng)的、科學(xué)合理且能夠滿足建設(shè)需求的供電系統(tǒng)設(shè)計方案作為支撐。因此，需要對城市軌道交通供電系統(tǒng)的設(shè)計方法給予更多的重視與研究，為優(yōu)化城市的交通系統(tǒng)做好準(zhǔn)備，以更好地推動城市軌道交通的建設(shè)與發(fā)展。
作者：吳凡 單位：廈門軌道交通集團有限公司
1工程概況
根據(jù)功能組成及規(guī)劃條件，某城市軌道交通運營控制中心為集中式的控制中心，規(guī)模按6條軌道交通線路(1～6號線)的控制中心(OCC)及線網(wǎng)指揮協(xié)調(diào)中心(TCC)考慮?？刂浦行某龅孛婧蠓譃橹魉?、裙樓。裙樓地上5層，高度22．85m，主要功能為OCC的設(shè)備用房及控制大廳，框架結(jié)構(gòu);主樓地上11層，高度54．15m，主要為TCC，ACC等中心和管理辦公用房，框剪結(jié)構(gòu)。室內(nèi)外高差0．45m，設(shè)置1層地下室，地下室層高6．89m(純地下室4．80m、夾層2．09m)，地上層高4．5m，4．2m。純地下室頂板(無上部結(jié)構(gòu))覆土1．74m。地下室最大長度為171m，最大寬度為71m。為減小溫度應(yīng)力影響，出地面后主樓與裙樓之間設(shè)置一道變形縫，兼作抗震縫，縫寬150mm。主樓縱向尺寸100m，橫向尺寸30m;裙樓縱向尺寸150m，橫向尺寸21m，長寬比7．1。
2主要設(shè)計
標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計使用年限100年，結(jié)構(gòu)安全等級為一級。建筑抗震設(shè)防類別為乙類(重點設(shè)防類)?？拐鹪O(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度0．15g，設(shè)計地震分組為第二組，場地類別為Ⅱ類。按照GB50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范，其震動反應(yīng)譜特征周期為0．40s，水平地震影響系數(shù)最大值為0．168。按照當(dāng)?shù)匾?guī)定，軌道交通項目應(yīng)當(dāng)進行地震安全性評價;根據(jù)本項目《工程場地地震安全報告》。小震計算采用安評報告提供參數(shù)與抗震規(guī)范參數(shù)的包絡(luò)值計算。
3主體結(jié)構(gòu)體系及難點處理
3．1單跨結(jié)構(gòu)及處理
主樓采用框架—剪力墻形式，裙樓采用框架結(jié)構(gòu)。裙樓4層、5層控制中心大廳由于建筑使用功能限制，需抽掉??軸部分柱，形成大空間方便使用，使得結(jié)構(gòu)出現(xiàn)單跨結(jié)構(gòu):屋頂連續(xù)梁10根，單跨梁6根?！督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》6．1．5條“甲、乙類建筑以及高度大于24m的丙類建筑，不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu)”。故裙房頂層大跨度單跨框架結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件采取性能化設(shè)計，即斜截面承載力中震彈性、正截面承載力中震不屈服。同時考慮到裙樓體型復(fù)雜，采用了兩個不同力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)分析軟件進行整體計算。計算結(jié)果表明，PKPM與YJK計算主要參數(shù)近似，且均滿足規(guī)范要求。性能化構(gòu)件配筋計算見表3。計算表明，中震不屈服時，斜截面箍筋加密區(qū)基本無變化，非加密區(qū);中震彈性時，斜截面箍筋加密區(qū)和非加密區(qū)都增加，非加密區(qū)增加一半。中震不屈服時，正截面縱筋較小震彈性增加2．2倍;中震彈性時，正截面縱筋較小震彈性增加2．8倍。
3．2走廊及處理
建筑功能需要，OCC控制大廳在4層、5層通高設(shè)置，且5層需要設(shè)置參觀走廊，即4層頂板大范圍開洞。故一般的樓板剛性假定不成立，設(shè)計中應(yīng)考慮樓板削弱產(chǎn)生的不利影響，采用了樓板彈性膜假定計算。同時走廊對主體結(jié)構(gòu)的影響采取PK單榀模型核算，在構(gòu)造上適當(dāng)加強。
3．3懸挑及處理
主樓、裙樓存在懸挑結(jié)構(gòu)，最大懸挑5．2m，裙樓頂層存在18m大跨結(jié)構(gòu)。在地震工況計算時，考慮豎向地震作用，并驗算結(jié)構(gòu)變形。
4地基基礎(chǔ)設(shè)計
4．1基礎(chǔ)設(shè)計
本工程裙樓、純地下室基礎(chǔ)采用樁基+防水板，主樓基礎(chǔ)采用樁筏，樁基為水下灌注樁?？紤]到場地鉆孔遇孤石比例達32．2%，樁采用沖孔灌注樁基礎(chǔ)。工程樁坐落在瑏瑧-2散體狀強風(fēng)化花崗巖，防水板坐落在瑏瑡-1殘積砂質(zhì)粘性土。建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級。
4．2沉降計算
由于變形縫自地下室頂以上貫通，地下室及基礎(chǔ)連成一體，故必須對基礎(chǔ)整體沉降、差異沉降進行合理的協(xié)調(diào)控制，以滿足整體地基基礎(chǔ)變形要求。通過樁基布置及調(diào)整，計算表明主樓最大沉降46mm，裙樓最大沉降44mm，純地下室最大沉降32mm。最大差異沉降0．00575，滿足規(guī)范要求。從施工角度出發(fā)，沿主樓、裙樓外輪廓設(shè)置沉降后澆帶，待兩側(cè)結(jié)構(gòu)封頂，根據(jù)沉降觀測結(jié)果，確定后澆帶封灌時間，并不少于兩個月;以減少地基基礎(chǔ)的不均勻沉降，同時加強整個建筑的沉降觀測等。
4．3抗浮設(shè)計
抗浮設(shè)計水位標(biāo)高為室外標(biāo)高以下0．5m，即基礎(chǔ)底標(biāo)高以上6．3m，需要考慮地下水浮力對結(jié)構(gòu)不利影響。以純地下室為例，考慮到結(jié)構(gòu)自重、地下室頂覆土、基礎(chǔ)板上回填，抗浮系數(shù)為1．00＜1．05，不滿足抗浮要求。考慮到工程樁對抗浮的要求，抗浮系數(shù)為1．15＞1．05，滿足抗浮要求。同時工程樁單樁豎向抗拔承載力特征值按照抗浮計算需要確定，在確保安全的前提下，以方便試樁及節(jié)約造價。
5超長設(shè)計
運營控制中心由主樓和裙樓兩部分組成，地下室最大長度為171m，最大寬度為71m。為減小溫度應(yīng)力影響，出地面后主樓與裙樓之間設(shè)置一道變形縫，兼作抗震縫，縫寬150mm。主樓縱向尺寸100m，橫向尺寸30m;裙樓縱向尺寸150m，橫向尺寸21m。因建筑功能、工藝需要，主樓、裙樓結(jié)構(gòu)不能再增設(shè)變形縫。為解決結(jié)構(gòu)超長、溫度應(yīng)力及混凝土收縮對結(jié)構(gòu)的不利影響，結(jié)構(gòu)設(shè)計采取以下結(jié)構(gòu)措施:
1)縱向結(jié)構(gòu)梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁，考慮到施工方便，框架梁施加緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力。樓板、屋面板采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，施加溫度預(yù)應(yīng)力。
2)加強梁、板內(nèi)溫度抗裂構(gòu)造鋼筋。適當(dāng)增加通長鋼筋，盡量采用直徑細(xì)、間距密的布筋方法，以減小可能出現(xiàn)的溫度、收縮裂縫寬度。
3)混凝土原材料應(yīng)采用低收縮、低水化熱水泥(例如粉煤灰水泥等)，采用碎石骨料;頂?shù)装寰捎醚a償收縮混凝土;同時應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土外加劑的品種、質(zhì)量和劑量，嚴(yán)格控制水灰比不大于0．5。
4)設(shè)置沉降后澆帶、溫度收縮后澆帶，后澆帶寬度0．8m～1．0m，溫度收縮后澆帶內(nèi)的混凝土在兩側(cè)結(jié)構(gòu)完成兩個月后澆筑，澆筑時應(yīng)用高一強度等級的微膨脹混凝土澆筑。控制后澆帶封灌時間，應(yīng)盡量選擇溫度較低時進行后澆帶的澆筑。
5)適當(dāng)延長養(yǎng)護時間，使結(jié)構(gòu)緩慢降溫，以防溫度驟變、溫差過大引起裂縫;基礎(chǔ)部分及早回填保濕保溫，以減少溫度收縮裂縫;頂板保水養(yǎng)護時間不少于14d。
6)屋面設(shè)建筑保溫層，建筑物周邊建筑圍護墻封閉，減小室內(nèi)外溫差對結(jié)構(gòu)的不利影響。
6結(jié)語
本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)合場地環(huán)境、建筑方案、周邊結(jié)構(gòu)特點，針對性解決本工程設(shè)計難點問題，采取了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施，工程達到了安全可靠、經(jīng)濟合理。
作者：李寶雄 張雪濤 谷宇春 單位：北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司
摘要:通過對傳統(tǒng)地鐵和直線電機地鐵線路軌道標(biāo)準(zhǔn)、軌道強度及穩(wěn)定性檢算比較分析,了解國內(nèi)一種新的城市軌道交通模式,探討這種軌道交通無縫線路計算的特點。
關(guān)鍵詞:城市軌道交通;無縫線路;強度及穩(wěn)定性
1概述
城市軌道交通采用以旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動為代表的傳統(tǒng)地鐵的歷史源遠(yuǎn),從1865年英國倫敦世界上第一條地鐵(Metro)投入運營,迄今已經(jīng)有140多年的歷史。傳統(tǒng)地鐵主要依靠的是輪軌的作用力來傳遞牽引(制動)力的一種技術(shù)模式。城市軌道交通的另一種新的模式是直線電機驅(qū)動系統(tǒng),此項技術(shù)從20世紀(jì)70年代后期,主要是國外(德國、日本等)開始研制,直到20世紀(jì)中才應(yīng)用于鐵路運輸、煤礦、冶金等自動化生產(chǎn)各方面。其中直線電機在鐵路運輸方面的應(yīng)用尤為引人關(guān)注。城市軌道交通用直線電機是采用直線同步電動機,實質(zhì)就是把直線電機的初級(定子)安裝在車上,次級(轉(zhuǎn)子)鋪設(shè)在線路上,需要接觸軌和變流器牽引驅(qū)動的一種技術(shù)模式。
2003年廣州市城市軌道交通地鐵四號線在國內(nèi)首次采用直線電機技術(shù),2005年12月首通段已開始投入運營。之后的幾年,廣州市城市軌道交通五號線、六號線及北京市機場線均采用該項技術(shù)。筆者主要對兩種運營模式下,對無縫線路的強度和穩(wěn)定性做一個分析比較。
2線路軌道主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較
2.1線路的最大坡度
傳統(tǒng)地鐵正線的最大坡度不宜大于30‰,困難地段可采用35‰。直線電機線路設(shè)計一般地段最大坡度為50‰,困難地段可采用55‰。直線電機理論計算的最大爬坡能力在100‰,但實際應(yīng)用值到80‰。在無縫線路強度檢算中,應(yīng)注意軌道在制動的條件下,產(chǎn)生的制動附加力。
2.2最小曲線半徑
時速100km/h條件下,傳統(tǒng)地鐵B型車正線最小曲線半徑500m,困難的條件下為400m;直線電機車輛設(shè)計線路最小曲線半徑200m,困難條件下為15m。在不同曲線半徑條件下,軌道結(jié)構(gòu)的強度穩(wěn)定性需進一步的檢算。
2.3車輛主要參數(shù)比較
傳統(tǒng)地鐵B型車輛及直線電機主要參數(shù)見表1。
其中,對于直線電機車輛應(yīng)考慮其轉(zhuǎn)子與定子間吸力,廣州市四號線直線電機車輛采用日本技術(shù),其吸力為20kN,縱向推進力最大可達到40kN,在軌道強度檢算過程中均應(yīng)考慮此部分的影響。
3無縫線路鋼軌強度檢算
依據(jù)《鐵路軌道強度檢算法》(TB—2034—88)將鋼軌視為支承在等彈性的連續(xù)點支座上的連續(xù)長梁進行檢算。鋼軌軌底動拉應(yīng)力與軌道結(jié)構(gòu)剛度D、速度V、偏載系數(shù)β、曲線水平力系數(shù)f等因素有關(guān)。
直線電機車輛在動態(tài)運行的過程,為有效的保證輸出功率,軌道結(jié)構(gòu)剛度的連續(xù)性尤為重要。直線電機強度檢算鋼軌支承剛度40~50kN/mm;傳統(tǒng)地鐵其剛度均小于30kN/mm。由于傳統(tǒng)列車重心高度比直線電機車輛大,因此傳統(tǒng)地鐵列車通過時,由于存在未被平衡的超高,所產(chǎn)生的偏載比直線電機列車大約12%。
按彈性支承連續(xù)長梁方法,在曲線半徑400m、時速100km等同條件下,傳統(tǒng)地鐵軌底的拉應(yīng)力δgd=107·5MPa,動位移yd=1.4mm。直線電機軌底的拉應(yīng)力Md=98.9MPa,動位移yd=1.1mm。
直線電機車輛軸重輕,車輛重心底,其緊急制動減速度較傳統(tǒng)地鐵大,但綜合的制動附加力又比傳統(tǒng)地鐵小。在列車運行的條件下,直線電機鋼軌只是導(dǎo)向牽引作用,強度檢算計算應(yīng)力小,有利于延長鋼軌的使用壽命。超級秘書網(wǎng)
4無縫線路穩(wěn)定性檢算
無縫線路穩(wěn)定性檢算其主要目的是通過力學(xué)模型研究脹軌跑道的軌道,以求保持軌道穩(wěn)定。軌道脹軌跑道基本分成持續(xù)發(fā)展、脹軌漸變、脹軌跑道三個階段。國內(nèi)無縫線路穩(wěn)定性分析研究理論很多,其中應(yīng)用比較廣泛有“統(tǒng)一無縫線路穩(wěn)定性計算公式”和“波長不等模型”兩種。
“統(tǒng)一無縫線路穩(wěn)定性計算公式”采用等效道床阻力Q,最早較多的應(yīng)用于50kg/m鋼軌,后長沙鐵道學(xué)院對60kg/m鋼軌的原始彈性彎曲矢度foe、塑性矢度fop等參數(shù)進行優(yōu)化研究,這些參數(shù)在秦沈跨區(qū)間無縫線路設(shè)計中得到應(yīng)用。公式如下
“波長不等模型”采用冪函數(shù)模式回歸橫向阻力方程(Q=Q0-ByZ+Cyn)分析計算,運用勢能的駐值理論,建立無縫線路的穩(wěn)定計算公式,其允許溫度力與鋼軌壓縮變形能τ1、軌道框架彎曲變形能τ2、道床變形能τ3、扣件的變形能τ4有關(guān)。該方法數(shù)學(xué)推導(dǎo)較為嚴(yán)密,但計算的過程比較的復(fù)雜,公式如下
應(yīng)用VB程序?qū)煞N方法編程計算,程序結(jié)果與鐵路工務(wù)技術(shù)手冊《軌道》和《鐵道工程》(西南交通大學(xué))書中范例在同條件下結(jié)果一致。筆者主要是針對傳統(tǒng)和直線電機的線路最小曲線半徑標(biāo)準(zhǔn),用兩種不同的穩(wěn)定性計算模型,采用1667根/kmⅢ型枕道床q=14.6-357.2y+784.7y0.75同條件下的橫向阻力,計算曲線半徑R=200m、R=500m鋼軌的允許溫度力P,計算結(jié)果見表2。
從兩種穩(wěn)定性計算公式可見,兩種模式地鐵在無縫線路穩(wěn)定性計算方法上沒有明顯的差別。兩種穩(wěn)定性計算結(jié)果的差異原因可能在阻力的取值方式上,統(tǒng)一公式采用常阻力方式及安全系數(shù)K=1.25取值等因素。
由于直線電機可適應(yīng)較小的曲線半徑,為保證軌道平順性,應(yīng)盡量鋪設(shè)無縫線路。由表2計算的允許溫度壓力可見,曲線半徑越小允許的溫度力越小,可允許溫升也越小,因此直線電機軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量高溫鎖定。
5結(jié)語
直線電機做為國內(nèi)一種新的城市軌道交通模式,由于車輛的轉(zhuǎn)子安裝在軌道線路中,軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)選取與車輛結(jié)構(gòu)的匹配尤為重要。通過對比分析傳統(tǒng)和直線電機地鐵系統(tǒng)線路軌道標(biāo)準(zhǔn)、無縫線路強度、穩(wěn)定性檢算幾個方面,直線電機曲線半徑條件應(yīng)做為無縫線路的控制因素。直線電機地鐵由于車輛輕、轉(zhuǎn)向架固定軸距小的特點,可適當(dāng)提高鎖定軌溫,有利于軌道穩(wěn)定。對于直線電機這種新的城市軌道交通模式,無縫線路設(shè)計的強度及穩(wěn)定性檢算的參數(shù)選取還需在實踐中逐步優(yōu)化。
摘要：按一般的設(shè)計慣例，牽引計算工作僅僅是在線路方案穩(wěn)定后所作的列車運行模擬計算，從而得出列車在各個區(qū)間內(nèi)的走行時間、走行速度以及能耗。但隨著城市軌道交通項目綜合技術(shù)要求的不斷提高，如何從最經(jīng)濟合理的角度確定設(shè)計規(guī)模，以最小的投入得到最大的回報，這就存在各專業(yè)之間相互制約的一系列復(fù)雜關(guān)系，而牽引計算工作在這中間所起的作用，就是從經(jīng)濟運行的角度，找出最合理的技術(shù)參數(shù)，從而指導(dǎo)線路、車輛、信號、供電及環(huán)控專業(yè)的設(shè)計工作。
關(guān)鍵字：牽引計算、指導(dǎo)、線路、車輛、信號、牽引供電、環(huán)境控制、設(shè)計
1、指導(dǎo)線路專業(yè)對平、縱斷面的優(yōu)化設(shè)計
選線就是選擇軌道交通路線，它是城市軌道交通工程設(shè)計的龍頭。選線首先是經(jīng)濟
選線，或稱行車路線的選擇，然后是技術(shù)選線。經(jīng)濟選線就是選擇行車路線的起訖點和經(jīng)濟據(jù)點，主要是站在吸引客流量，切實解決交通擁擠狀況的角度出發(fā)的。行車路線的選擇應(yīng)結(jié)合城市規(guī)劃，符合客流產(chǎn)生、流動和消失的規(guī)律，并要符合城市客流發(fā)展的規(guī)劃。技術(shù)選線就是按照行車路線，結(jié)合有關(guān)設(shè)計規(guī)范，平縱斷面設(shè)計要求，落實線路位置的技術(shù)工作。在城市軌道交通項目的設(shè)計中，由于城市已有道路的既有條件或管線埋設(shè)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，使得線路定線工作難度頗大。牽引計算工作主要在技術(shù)選線過程中，根據(jù)列車在線路上的自由運行速度值，核算緩和曲線長度、夾直線長度的設(shè)置是否符合要求，以及曲線超高的設(shè)置是否滿足速度要求，從而確定曲線超高的加寬值是否達到限界要求。反之，線路對緩和曲線長度、夾直線長度以及曲線超高、超高的加寬值的核算結(jié)果又影響牽引計算列車運行速度的確定。
以重慶跨座式單軌交通為例。由于跨座式單軌交通線路不同于鋼輪鋼軌，它的超高直接在軌道梁上反映，且必須在線路設(shè)計中結(jié)合列車在該地段的運行速度，將線路超高、限界加寬值一次設(shè)計到位，無法在施工完成后調(diào)整超高值。重慶輕軌濱江路段CK4+200~CK4+350地段，正好位于穿越嘉陵江匝道橋橋墩柱位置，由于既有匝道橋修建時未預(yù)留夠輕軌雙線位置，迫使線路右線繞行穿行于兩匝道橋橋墩間，且有一段半徑150m的小半徑，如果列車以正常情況穿越該段，速度可達55km/h，但由于兩匝道橋橋墩間間距無法滿足55km/h速度超高的加寬要求，限制了列車在該段的運行速度，最終使得該段右線不能設(shè)置超高，列車運行速度僅達到30km/h。如下圖所示。
2、指導(dǎo)車輛專業(yè)對車輛技術(shù)參數(shù)的選擇
由于城市軌道交通車輛選型工作難度較大，既要考慮車輛的技術(shù)性能，又要考慮美觀舒適實用，從建設(shè)方角度還要考慮經(jīng)濟合算，所以在設(shè)計中，車輛選型工作幾乎貫穿整個設(shè)計過程。
為了保證擬定車輛技術(shù)指標(biāo)能滿足設(shè)計要求，我們可在擬定車輛技術(shù)條件前提下，利用牽引計算，先核算部分車輛技術(shù)指標(biāo)是否達得到線路技術(shù)要求。例如，我們可以核算列車在定員或者超員狀況下，如果失去一部分動力，能在多大的坡道上起動，能以多高的速度通過線路限坡等等。我們還可以在擬定的列車牽引特性下，完成整個線路的牽引計算工作，再求算出整個列車運營范圍內(nèi)所需的等效發(fā)熱電流，或稱均方根電流值（IRM），如果滿足以下關(guān)系式：
IRM≤（0.8~0.9）Im
公式中：Im——為車輛電機的額定電流值。則表示擬定車輛電機的額定功率選定是正確的，滿足要求的。反之，不能滿足上式要求，則說明擬定車輛電機的額定功率選定是不夠的，不能滿足要求，需重新選定。
3、指導(dǎo)信號專業(yè)進行閉塞分區(qū)的設(shè)計
軌道交通系統(tǒng)的能力大小，主要是靠信號系統(tǒng)的制式來保證的，先進的信號系統(tǒng)能最大程度地降低兩列相鄰列車的追蹤距離，從而降低列車的折返時間，提高列車的追蹤能力。同時，不同等級的軌道交通系統(tǒng)，其乘客輸送能力差異大，線路、車輛條件有別，行車管理、運營組織方式也不同。因此，信號系統(tǒng)必須滿足和適應(yīng)這一特殊需要。在以上條件確定的前提下，我們要進行信號閉塞分區(qū)設(shè)計。信號閉塞分區(qū)長度的確定，以及信號速度碼的確定必須在牽引計算工作的配合下完成。牽引計算不僅能直觀的反映出列車在各個點所處的速度，而且還可以反映線路要求限速的位置、范圍，從而有效地劃分出閉塞分區(qū)的長度及速度碼。閉塞分區(qū)長度的計算公式如下：
L=Lf+Lz+Ls層式中：L——閉塞分區(qū)長度；
Lf——制動反映時間所走距離；Lz——列車從某一速度值制動為0速度所需制動距離；
Ls——安全保護距離。
其中Lz就靠牽引計算來測算。
在折返站信號閉塞分區(qū)設(shè)計時，我們也是根據(jù)不同的折返站布置形式，盡可能地用信號系統(tǒng)來滿足折返能力要求。這一設(shè)計過程也與牽引計算工作密不可分。
4、指導(dǎo)牽引供電專業(yè)對主變電站規(guī)模的確定以及各牽引降壓所數(shù)量與分布的確定
主變電所是軌道交通能源核心部位，它的容量大小直接影響整個軌道交通系統(tǒng)的運輸能力。為了節(jié)省能源，我們在設(shè)計中又不能將它設(shè)計成無限大，如何正確合理選定主變電所容量及牽引降壓所數(shù)量與分布，必需依靠列車牽引模擬計算，即牽引計算。只有在牽引計算工作完成之后，根據(jù)列車在不同的位置上所處的工況，確定在該位置時間矢量的耗電量大小，從而累計出列車在整個運營線路上的耗電量大小，為牽引供電專業(yè)提供設(shè)計依據(jù)。
5、指導(dǎo)環(huán)控專業(yè)對地下車站和地下區(qū)間的環(huán)控通風(fēng)設(shè)計
列車在地下區(qū)間運行時，由于列車運動帶動區(qū)間空氣運動，造成活塞風(fēng)，如何利用活塞風(fēng)，保持地下空間的溫度，是環(huán)控專業(yè)需要解決的問題，這個問題的解決，也必須在列車牽引計算工作完成后，才能有針對性地確定列車在不同的速度下通過地下區(qū)間造成活塞風(fēng)的大小以及產(chǎn)生熱量的大小，從而選定隧道風(fēng)機和排熱風(fēng)機設(shè)置位置及風(fēng)機功率大小。根據(jù)列車通過地下區(qū)間的頻率以及每列車所散發(fā)的熱量，來確定如何調(diào)劑地下區(qū)間的溫度。
6、結(jié)論
當(dāng)然，線路、車輛、信號、供電及環(huán)控專業(yè)的設(shè)計工作的制約因素還很多，牽引計算工作所起的指導(dǎo)和制約作用只是其中之一，但是正確、合理、經(jīng)濟地作好牽引計算工作對優(yōu)化平、縱斷面設(shè)計，經(jīng)濟合理地選擇車輛類型、正確完成信號閉塞分區(qū)設(shè)計、選擇經(jīng)濟合理的牽引供電系統(tǒng)容量以及正確合理地完成地下區(qū)間和車站的環(huán)控通風(fēng)設(shè)計均具有指導(dǎo)作用。
摘要:伴隨著我國社會主義經(jīng)濟水平的高速發(fā)展，我國的城鎮(zhèn)化建設(shè)以及工業(yè)建設(shè)的進程也是在不斷的加快，但是其土地資源以及人口增長之間的矛盾也是越來越突出，同時城市的交通壓力也是在不斷的增加。為了能夠有效的去緩解城市的交通壓力，多數(shù)的城市都是開展城市軌道交通一體化的公共空間設(shè)計，通過對城市之中的各項資源進行有效的整合，并且充分的去結(jié)合相互之間的功能，能夠在一定程度上促進城市的全面發(fā)展。
關(guān)鍵詞:城市軌道;交通建筑;一體化;公共空間;設(shè)計;分析
對于目前我國的城市軌道交通一體化公共空間而言，因為整體的設(shè)計水平以及質(zhì)量并不是很高，直接的導(dǎo)致了在實際進行運行的過程中依然是存在著比較多的問題，同時也是限制了我國公共空間功能發(fā)揮。所以在進行設(shè)計的過程中，必須要能夠提高對地上以及地下空間資源能夠有效的利用，使其看可以提高資源的利用效率，通過整合去實現(xiàn)整體效益能夠達到最大化。
1軌道交通建筑的一體化公共空間具有的功能分析
1．1可以對建筑單元的空間進行整合
在一體化的建筑公共空間之中，可以更好的去整合軌道交通的功能空間以及周邊的建筑空間，也是可以讓兩者之間能夠形成一個關(guān)聯(lián)的整體，這種其中任何的一個局部功能將會直接的影響著整個公共空間的功能。但是需要引起注意的則是，不管是兩者之間的整合方式是如何，局部的功能以及整體的功能之間都是需要相互的滲透以及結(jié)合，從而可以一同的去組成城市的空間體系。然而其屬性上也是直接的體現(xiàn)出了城市的公共空間，這樣也是直接的表示了需要承擔(dān)著一部分城市公共空間活動的功能，使其能夠?qū)ζ鋸椥砸筝^大。
1．2關(guān)于轉(zhuǎn)換以及緩沖人流的分析
城市的軌道交通建筑一體化的公共空間的屬性主要是為交通，同時相互之間也是通過交通去實現(xiàn)進行整合的，從而對人流進行匯聚以及輸送，這樣也是表示出具有著一定的交互性。所以在一些特殊的驅(qū)動之下，軌道交通的建筑一體化公共空間復(fù)雜的程度也是得到了顯著的提高，也是直接的刺激了周邊的每一個公共空間。在此之外，在公共空間當(dāng)中，根據(jù)其功能的不同也將會匯集不同的人流，所以在空間上是需要能夠具有著緩沖人流的一個功能。
1．3關(guān)于建筑單元的活力催化分析
要是建筑空間的系統(tǒng)自我獨立封閉性相對來說比較強的情況下，那么便直接的便使功能也是出于在一個封閉的狀態(tài)之下，在一體化的建筑空間當(dāng)中，每一個彼此相熟獨立的系統(tǒng)之間也是提高了相互聯(lián)系的元素，同時在空間結(jié)構(gòu)以及功能上也是相互滲透和復(fù)合的，這樣也是更加有效的去提高了整體的功能，使其人們自身的日常生活以及工作都是可以更加的方便。通過采取這種方式人們的相互之間交流也將會得到一定的提高，使整個空間的活力將會被充分的調(diào)動起來。
2軌道交通建筑一體化的公共空間設(shè)計分析
2．1空間的組織以及布局分析
一是整體式。對于城市公共空間進行整合的目的便是為了能夠提高每一個建筑單元之間的同化以及功能的滲透，提高城市的復(fù)合化以及密集化的程度，在設(shè)計城市軌道交通一體化公共空間的過程中，復(fù)合的媒介主要是公共空間，同時在功能上夜市需要具有著多重的一個屬性，這樣才可以更好的去滿足人們生活以及工作方面的需求，建筑的空間內(nèi)部和外部都可以得到充分的利用。在公共空間之中的城市功能得到全面發(fā)揮之后，自然便可以有效的去延伸建筑的功能，使其可以提高周邊空間的整體活力，帶動兩者之間可以互動。二是疊層式。因為土地資源存在著緊缺以及人口增長之間的矛盾越來越劇烈，在一定程度上已經(jīng)是促進了高層建筑的一定發(fā)展，也是提高了城市的復(fù)合化以及集約化的程度。然而疊層式的城市軌道交通一體化的公共空間具有著的層疊交互，這樣對于進一步整合城市交通以及提高建筑公共空間一體化也是具有著重要的意義。在疊層式的空間組織模式之下，公共空阿金的建筑內(nèi)部功能分布也是比較明顯的，在對地上的空間進行充分利用的同時，也是能夠提高地下空間資源的合理利用，這樣不僅僅能夠全面的去提高土地的使用效率，與此同時也是能夠使其空間的容量可以得到全面的拓展，使其有效的解決城市交通和人口擁擠等方面的問題，促進其城市化進程可以得到更加快速的發(fā)展，帶動城市經(jīng)濟水平和人生生活質(zhì)量的提高。
2．2交通的流線組織分析
一是交通流線的立體分層分析。所謂的交通流線立體分層主要是為在城市軌道交通建筑一體化的空間站會中，分別的對其城市軌道交通以及車流和人流等不同的交通流線進行差異化的組織設(shè)計。所以在進行設(shè)計的時候必須要對其城市之中的層面資源進行充分的考慮，可以在不同的城市層面之中能夠設(shè)計出差異化的交通方式，之后則是根據(jù)其豎向步行交通系統(tǒng)可以將其統(tǒng)一到一起，在能夠保證相互的獨立性也是能夠讓每一個系統(tǒng)可以協(xié)調(diào)的運轉(zhuǎn)。二是交通路線的三維交疊。針對于交通流線的三維交疊而言，基礎(chǔ)和前提主要是交通流線的組織立體分層，然而原則是相互之間能夠彼此獨立，之后對其各個空間的系統(tǒng)進行交叉和重疊。通過三維交疊每一層都能夠?qū)崿F(xiàn)水平的轉(zhuǎn)換，并且也是可以在垂直的方向能夠更好的實現(xiàn)相互之間的轉(zhuǎn)換，從而可以在這個基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，更好的去保證城市公共空間的彈性。
3總結(jié)
通過對上述的內(nèi)容進行分析研究之后可以得出，為了能夠更好的去滿足我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的要求，每一個城市都是在逐漸的去開展著軌道交通的建設(shè)，但是逐漸凸顯出來的整體功能不協(xié)調(diào)以及空間脫節(jié)等方面的問題也是越來越嚴(yán)重，所以必須要提高對城市軌道交通建筑一體化公共空間的設(shè)計，這樣對于提高城市的發(fā)展也是存在著十分重要的一個作用，并且?guī)尤藗冏陨淼纳钯|(zhì)量可以得到一定的提高，促進社會經(jīng)濟的繁榮發(fā)展。
作者:徐東 單位:北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司
摘要:軌道交通高架線是城市快速軌道交通線路的首選形式。U形斷面的橋梁結(jié)構(gòu)外形美觀、結(jié)構(gòu)經(jīng)濟、施工方便，是近年來快速發(fā)展的一種新結(jié)構(gòu)形式。以青島地鐵人民路節(jié)點橋連續(xù)U梁設(shè)計為依托，對現(xiàn)有連續(xù)U梁截面進行優(yōu)化。利用BSAS程序，通過建立平面桿系模型對2種不同截面的連續(xù)U梁進行計算對比，得出2種截面下全橋的變形和受力。在Midas中建立有限元實體模型，對優(yōu)化截面連續(xù)U梁計算結(jié)果進行復(fù)核對比，發(fā)現(xiàn)通過優(yōu)化連續(xù)U梁中支點截面特性，變相增加腹板高度，可以有效改善全橋縱向正應(yīng)力及豎向變形，使全橋結(jié)構(gòu)受力更科學(xué)合理，同時大大減少了預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量，節(jié)約了成本。
關(guān)鍵詞:軌道交通;U梁;數(shù)值計算;優(yōu)化設(shè)計;結(jié)構(gòu)分析
1工程概況
青島市紅島—膠南城際軌道交通線是貫穿西海岸經(jīng)濟新區(qū)的軌道交通骨干線和快速線，全線高架區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)梁采用單線U梁并置方案?？缭饺嗣衤窌r，受道路寬度、行車視距等因素影響，需采用40m跨度的橋梁結(jié)構(gòu)跨越?？紤]與簡支U梁銜接過渡的流暢性及美觀性要求，跨越人民路節(jié)點橋采用(30+40+30.95)m雙線連續(xù)U梁結(jié)構(gòu)。
2常規(guī)連續(xù)U梁設(shè)計及存在問題
2.1常規(guī)連續(xù)
U梁設(shè)計思路U梁是一種梁板空間組合預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，當(dāng)列車荷載作用在橋面上時，荷載通過承軌臺傳給主梁，再由主梁傳到支座［1］。結(jié)構(gòu)承載力和剛度隨著梁體跨度的增加而大幅降低，因為梁體跨度的增加，意味著在相同荷載作用下，梁體跨中最大彎矩會增加，則梁體跨中撓度就會相應(yīng)增加［2］。由此可見，對于連續(xù)U梁，為保證梁體有一定的剛度，應(yīng)該加大截面尺寸或配筋率，以保證梁體有一定剛度和彈性承載能力。由于疏散平臺及其他附屬結(jié)構(gòu)的限制，梁高只能變相向下增加，通過適當(dāng)增加底板厚度以改善結(jié)構(gòu)受力性能
2.2常規(guī)連續(xù)
U梁結(jié)構(gòu)設(shè)計目前連續(xù)U梁截面變高度常規(guī)做法為在保持腹板高度不變的前提下，向下增加底板厚度的同時縮小底板寬度。本聯(lián)連續(xù)U梁腹板高度1.54m，底板厚度由0.3m增加為1.66m，梁底寬由9.71m減小為6.35m。
3結(jié)構(gòu)優(yōu)化思路及優(yōu)化設(shè)計
3.1優(yōu)化思路
受彎構(gòu)件混凝土的壓應(yīng)力計算公式為σc=MW0≤［σb］(1)W0=IxY1(2)式中:σc為混凝土壓應(yīng)力，MPa;M為計算彎矩，MN?m;W0為混凝土受壓邊緣的換算截面抵抗矩，m3;［σb］為彎曲受壓及偏心受壓時混凝土容許應(yīng)力，MPa;Ix為截面慣性矩，m4;Y1為中性軸至梁底距離，m。根據(jù)式(1)、式(2)可知:為了保證結(jié)構(gòu)全截面受壓，增加截面上下緣壓應(yīng)力安全儲備值，在M不變的前提下，σc的大小隨W0的減小而增大。只有有效地降低截面慣性矩或增加中性軸至梁底距離，才能減小σc值。
3.2優(yōu)化設(shè)計
連續(xù)U梁變高度截面優(yōu)化方案的做法為在保持底板厚度不變的前提下，向下增加腹板高度的同時縮小底板寬度。本聯(lián)連續(xù)U梁底板厚度保持0.3m不變，梁底寬同樣由9.71m減小為6.35m，腹板高度1.54m向下增加為2.9m。優(yōu)化設(shè)計梁體結(jié)構(gòu)外輪廓線與常規(guī)設(shè)計保持一致。僅在中支點左右各12m范圍內(nèi)設(shè)置后澆混凝土段，縱向設(shè)置20mm斷縫。后澆混凝土段不參與全橋結(jié)構(gòu)受力，在結(jié)構(gòu)計算時僅按自重考慮為均布恒載作用于底板。后澆混凝土段施工應(yīng)在連續(xù)U梁全部鋼束張拉結(jié)束15d后一次澆筑成型
3.3優(yōu)化結(jié)果
3.3.1截面特性對比
優(yōu)化后的中支點截面后澆混凝土部分不參與結(jié)構(gòu)受力，所以截面面積大大減小，截面其他特性值也相應(yīng)改變，截面慣性矩減小了約21%，中性軸高度增加了0.17m。根據(jù)式(1)、式(2)可知，截面抵抗矩W0得到有效減小，相應(yīng)σc得到有效提高。
3.3.2預(yù)應(yīng)力鋼束張拉形式及數(shù)量對比
連續(xù)U梁縱向按后張法全預(yù)應(yīng)力理論設(shè)計。由于優(yōu)化方案對全橋結(jié)構(gòu)性能的有效提升，配束情況特別是通長底板束的鋼束布置大樣及數(shù)量變化很大。常規(guī)連續(xù)U梁設(shè)計中，變截面形式為邊跨向中支點處截面底板向下加厚，通長底板束卻沒有向下豎彎，而是距底板0.11m處水平布置。在底板鋼束通過中支點處有效利用率偏低，對頂板束產(chǎn)生了相互抵消的不利作用，鋼束整體布置形式不太合理。結(jié)果整體鋼束用量較大，強度安全系數(shù)偏高，造成鋼束浪費。優(yōu)化后連續(xù)U梁截面底板厚度保持不變，底板鋼束豎彎線形與底板構(gòu)造線形保持一致。底板鋼束由梁端伸長至距中支點中心5.5m處為止，中支點處截面無底板鋼束通過。優(yōu)化后鋼束充分發(fā)揮作用，中支點區(qū)域內(nèi)無底板鋼束通過，消除了對頂板鋼束的約束抵消作用，在減少底板鋼束的同時相應(yīng)減少了頂板鋼束。全橋強度安全系數(shù)值較合理。優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)腹板鋼束減少1578kg，頂板鋼束減少597kg，底板鋼束減少9499kg，鋼束總量減小約31%，有效降低了工程造價。
3.3.3桿系模型計算結(jié)果比較
利用BSAS程序建立桿系模型，全橋共分為73個單元，74個節(jié)點。荷載組合分別以主力、主力+附加力進行組合，取最不利組合進行設(shè)計,常規(guī)連續(xù)U梁通過優(yōu)化設(shè)計對變截面梁體變化方式、預(yù)應(yīng)力鋼束張拉形式及布置等進行了調(diào)整。調(diào)整后可以看出在減少預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量的同時，全橋應(yīng)力值分布更均衡，截面抗裂安全系數(shù)和強度安全系數(shù)明顯降低，撓度和徐變上拱值減小，結(jié)構(gòu)受力更為科學(xué)合理。
4優(yōu)化連續(xù)
U梁實體模型研究雙線連續(xù)U梁結(jié)構(gòu)要求橋面有更大的凈寬，截面抗扭剛度較小，這些因素使橋梁的空間效應(yīng)明顯，如果單純依靠一般橋梁結(jié)構(gòu)的平面桿系結(jié)構(gòu)分析程序，難以準(zhǔn)確分析結(jié)構(gòu)的實際受力狀況［5］。為了保證設(shè)計施工的安全性，針對優(yōu)化方案，還進行了空間三維實體單元模型分析，進一步研究截面應(yīng)力分布規(guī)律，校核平面桿系模型及結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況。
4.1空間實體計算模型的建立
優(yōu)化方案采用FEA和Midas2種軟件建立空間實體模型。模型中采用實體單元模擬混凝土，采用桁架單元模擬預(yù)應(yīng)力鋼束，以保證如實模擬結(jié)構(gòu)形狀及尺寸的變化，準(zhǔn)確模擬邊界條件，確保最終計算結(jié)果的精確性。
4.2空間實體模型計算結(jié)果
經(jīng)分析，中跨跨中和中墩支點位置受力較為不利，故取該處截面進行計算分析。
4.3平面桿系模型與空間實體模型計算結(jié)果對比
由于U梁截面為對稱截面，空間實體單元模型U梁截面應(yīng)力表現(xiàn)出均勻性［6］。平面桿系模型計算得到截面上緣最大壓應(yīng)力為6.53MPa，下緣最小壓應(yīng)力為2.12MPa，而空間實體單元模型外腹板上緣最大壓應(yīng)力為6.91MPa，底板最小壓應(yīng)力為2.03MPa，實體單元應(yīng)力安全儲備值要小于平面桿系模型計算結(jié)果［7］。2種模型計算結(jié)果比較吻合，均滿足規(guī)范要求。
5結(jié)論
1)通過優(yōu)化連續(xù)U梁中支點截面特性，變相增加腹板高度，有效改善了全橋縱向正應(yīng)力及豎向變形，使全橋結(jié)構(gòu)受力更為科學(xué)合理，同時大大減少了預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量，提高全橋經(jīng)濟性。2)空間實體單元模型的平均縱向正應(yīng)力結(jié)果與平面桿系模型的結(jié)果基本吻合，因此采用平面桿系模型進行縱向設(shè)計是可行的，但在設(shè)計時要考慮到頂、底板局部應(yīng)力集中情況，因此在平面桿系模型計算時要考慮一定的安全系數(shù)。
1概述
隨著城市軌道交通建設(shè)的高速發(fā)展，無論是廠家，還是設(shè)計院，都需要提前對相應(yīng)的信號系統(tǒng)進行測試，僅僅通過現(xiàn)場試驗對系統(tǒng)的功能和性能進行試驗是不夠的。并且由于現(xiàn)在城市軌道交通設(shè)計時遇到了一些具體問題，例如:行車專業(yè)與信號專業(yè)的分工。行車在牽引計算時，一般沒有考慮信號參數(shù)，而實際的線路控車又是由信號來做，這樣行車計算出來的牽引計算結(jié)果，有時候?qū)剀嚨膶嶋H需要不能夠滿足。另外，如線路的曲線半徑值、曲線超高等，有時候也不滿足控車的需要，有時候造成最終軌道交通線完工時出現(xiàn)一系列的問題，如“平均旅行速度不夠”、“站間行車間隔不夠”、“撞線”、“牽引制動切換過多”等，影響旅客的乘坐舒適度，影響列車運行速度。這些設(shè)計方面各個部門間配合上的問題，最終導(dǎo)致系統(tǒng)不能達到最優(yōu)的組合。于是，現(xiàn)在設(shè)計單位需要開發(fā)一套城市軌道交通相關(guān)的仿真軟件，它不同于生產(chǎn)廠家所用的仿真軟件，需要對我們的施工設(shè)計有指導(dǎo)作用。首先它能夠進行牽引計算仿真，然后能對相關(guān)的線路、行車、信號等專業(yè)進行綜合考慮，對設(shè)計提出一個綜合的指導(dǎo)意見。以西南交通大學(xué)交通信息工程及控制實驗室開發(fā)的“CBTC仿真系統(tǒng)”為例，在這個系統(tǒng)中，建立了一個城市軌道交通工程項目的計算機輔助設(shè)計平臺，用實際的線路數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)內(nèi)嵌的列車動力學(xué)模型和列車控制模型等數(shù)學(xué)模型，為城市軌道交通項目的全過程設(shè)計提供定量分析的理論依據(jù)，對線路上列車運營情況進行精確的仿真計算，通過仿真的結(jié)果提出土建和機電系統(tǒng)的優(yōu)化配置方案，對整個線路的追蹤折返的能力做一個分析，以供設(shè)計院或廠家參考。通過利用該仿真系統(tǒng)進行列車牽引計算、列車運行及追蹤仿真、列車折返能力檢算，從而對行車組織、線路設(shè)計、車站配線、車輛參數(shù)的選擇及配置數(shù)量、信號系統(tǒng)相關(guān)控制參數(shù)的選擇及軌旁設(shè)備的配置等設(shè)計方案進行驗證，并可提供仿真結(jié)果以用于優(yōu)化設(shè)計，保證相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計滿足運營要求。
2計算機仿真對線路的性能分析
在城市軌道交通中，由于發(fā)車間隔非常密，為使列車行駛得又快又好，在設(shè)計中我們更關(guān)注整個系統(tǒng)的性能問題。由于有了線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，信號數(shù)據(jù)，車輛參數(shù)等，再加上牽引計算的結(jié)果數(shù)據(jù)，我們就可以用來分析整條線路的性能到底如何，用專業(yè)的圖表對這些能力直觀顯示出來，用以驗證軌道交通線路的運行能力，主要負(fù)責(zé)信號系統(tǒng)的能力分析和行車間隔計算，這些可作為后面指導(dǎo)施工設(shè)計的依據(jù)和基礎(chǔ)。計算機仿真通過牽引計算的結(jié)果中性能分析圖大致有:時間-距離圖、速度-距離圖、線路行車間隔、折返站折返間隔、坡度-距離圖、站間運營時分分析和顯示、平均服務(wù)旅行速度分析和顯示、平均技術(shù)旅行速度分析和顯示、列車全周轉(zhuǎn)時間分析和顯示、運用車配車數(shù)分析和顯示、安全防護距離-距離圖分析和顯示、安全制動距離－距離圖分析和顯示、安全距離-距離圖分析和顯示。其中線路行車間隔分析包含了車站、區(qū)間和出入段線的行車間隔，折返站折返間隔將針對幾種基本折返站型進行分析。
3計算機仿真對軌道線路設(shè)計的指導(dǎo)
根據(jù)牽引計算結(jié)果及性能分析結(jié)果，我們可以看出站前設(shè)計中的一些問題，比如不能滿足信號整體系統(tǒng)要求，讓信號控車達不到要求或者影響旅客舒適度等。下面從兩個方面舉例來探討計算機仿真結(jié)果對線路設(shè)計的指導(dǎo)作用。根據(jù)初步設(shè)計的線路數(shù)據(jù)，比如限速，另外有了坡度，曲線，以及信號專業(yè)的設(shè)備位置布置、各種信號參數(shù)的值，這時候就可以對線路的運行進行一個比較真實的仿真。通過仿真軟件得到的旅行速度或者兩個站之間的行車間隔。通過以上的數(shù)據(jù)就可以知道，這樣的線路設(shè)計是否滿足追蹤折返的能力需求。比如通過旅行速度，站間行車間隔，可以從速度距離圖，結(jié)合線路圖上看出，是哪一段出現(xiàn)了速度“卡脖子”的情況，然后可以針對卡脖子的具體情況進行分析，考慮在這段可以進行修改的線路設(shè)計，比如可以在超高上進行修改，甚至可以修改曲線半徑。當(dāng)然有時候也可以調(diào)整停站時間。經(jīng)過這樣的修改，基本可以讓行車間隔、旅行速度滿足系統(tǒng)需求。另外一種情況，是根據(jù)ATO實際控車曲線，如果ATO實際控車曲線出現(xiàn)“臺階”次數(shù)過多，就說明線路在運行的時候牽引制動次數(shù)過多，這樣會極大地影響旅客的乘坐舒適度。當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果出現(xiàn)臺階過多的情況的時候，一般也可以對線路的相關(guān)參數(shù)進行修正，然后再仿真看ATO的控車曲線是否變得更好。
4計算機仿真對車站配線的指導(dǎo)
一個好的仿真軟件，能夠?qū)囌九渚€進行指導(dǎo)，通常體現(xiàn)在對安全線長度的設(shè)計指導(dǎo)，以及折返線車過道岔時安全距離的指導(dǎo)。工程設(shè)計過程中，經(jīng)常遇到在折返站、終端站等位置需預(yù)留多長的安全距離的問題。安全距離預(yù)留過短會影響到行車效率，過長又會增加不必要的工程投資。在仿真軟件計算出的牽引計算速度距離圖中，我們可以直觀的看到ATO控車曲線和包絡(luò)線之間橫坐標(biāo)的差值，即安全距離的長度，見圖2，可以用來指導(dǎo)施工設(shè)計中安全距離的設(shè)置。圖2中的d1、d2、d3分別表示制動的階段一、階段二、階段三。
5計算機仿真對行車組織的指導(dǎo)
對行車組織的指導(dǎo)，以西南交大開發(fā)的仿真系統(tǒng)為例，主要是對配車數(shù)的一個指導(dǎo)。運用車的配車數(shù)與列車全周轉(zhuǎn)時間、最小運行間隔有關(guān)，按下式計算:運用車配車數(shù)N=列車全周轉(zhuǎn)時間T(min)/最小運行間隔(min)其中，列車全周轉(zhuǎn)時間由牽引計算結(jié)果得出，當(dāng)仿真結(jié)果得到以后，可以對運用配車數(shù)進行一個更合理的指導(dǎo)。
6目前城市軌道交通仿真軟件的缺陷
目前的城市軌道交通的仿真軟件有很多，各個廠家的軟件大致思路一致，但是牽引計算仿真之后得出的結(jié)果可能各有側(cè)重。比如西南交通大學(xué)的CBTC仿真是側(cè)重能力計算，以及對線路，車站配線的指導(dǎo);而opentrack是側(cè)重對行車組織的指導(dǎo)。但是筆者發(fā)現(xiàn)，各個單位的仿真軟件都有一些共同的缺陷。
6．1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完整性問題
比如現(xiàn)在很多仿真軟件沒有對長短鏈進行處理，沒有對地鐵的通風(fēng)口的設(shè)計進行考慮，當(dāng)然對于隧道的風(fēng)阻等不容易考慮的數(shù)據(jù)也一般沒有考慮。另外，很多數(shù)據(jù)，不一定在軟件的界面進行設(shè)置之后的牽引計算時候真實用到。
6．2仿真的真實性問題
由于在仿真基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃的時候，有些可能性就沒有考慮，而且在軟件開發(fā)中，也確實很難將線路實際運行的所有情況都考慮進去。所以，所有的仿真都不是完全真實的，但需要設(shè)計人員具體問題具體分析，不能完全依靠仿真軟件。
6．3有關(guān)節(jié)能的仿真問題
由于現(xiàn)在全世界都提倡節(jié)能減排，不少設(shè)計單位開始關(guān)注這個問題，都在仿真中對這個有相應(yīng)的需求，但是實際仿真軟件還很少有對這方面的研究。
摘要城市軌道交通既有系統(tǒng)和新設(shè)系統(tǒng)的貫通與調(diào)試不能影響到既有信號系統(tǒng)的正常運營。針對調(diào)試期間室外設(shè)備運營時段由既有信號系統(tǒng)控制、非運營時段由新設(shè)信號系統(tǒng)控制產(chǎn)生的分時復(fù)用問題，介紹了一種利用雙穩(wěn)態(tài)繼電器進行新舊系統(tǒng)切換的倒切電路。該倒切電路通過采用滿足SIL4安全級別的雙穩(wěn)態(tài)繼電器實現(xiàn)室內(nèi)新、舊系統(tǒng)對室外設(shè)備的分時控制，以及賦予不同人員的操作權(quán)限，從管理和技術(shù)兩方面確保電路的安全性。在實際案例應(yīng)用中，該倒切電路表現(xiàn)出操作簡潔、安全性高、顯示清晰等優(yōu)點。
關(guān)鍵詞城市軌道交通；信號系統(tǒng)；倒切電路；軌旁設(shè)備；分時復(fù)用
我國各個城市規(guī)模不同，導(dǎo)致規(guī)劃的城市軌道交通線路長短不一。為減少城市軌道交通建設(shè)對市民出行的影響，部分城市針對長線路的處理方法是將一條長線路劃分為若干子線路進行分期開通。一旦線路分期開通，就會面臨先期開通工程和后期開通工程的線路貫通及系統(tǒng)貫通問題。武漢地鐵4號線一期工程自武漢火車站站至武昌火車站站，2013年12月開通運營，共設(shè)信號設(shè)備集中站6座；二期工程自武昌火車站站至黃金口站，2014年12月開通運營，共設(shè)信號設(shè)備集中站5座。武昌火車站站為4號線一、二期工程的銜接站。武漢地鐵4號線線路圖如圖1所示。圖1武漢地鐵4號線線路圖在4號線一期線路信號系統(tǒng)中，將武昌火車站站設(shè)置為信號聯(lián)鎖集中站，其控制區(qū)域為武昌火車站站和梅苑小區(qū)站；當(dāng)一、二期線路貫通后，武昌火車站站作為信號設(shè)備非集中站，其室內(nèi)的集中站信號設(shè)備被拆除，武昌火車站站和梅苑小區(qū)站室外的信號設(shè)備由首義路集中站進行控制。在一、二期線路貫通調(diào)試期間，調(diào)試時段原一期線路武昌火車站站控制區(qū)的室外設(shè)備如轉(zhuǎn)轍機、信號機、計軸等由首義路控制區(qū)進行控制，而運營時段這些室外設(shè)備由武昌火車站集中站進行控制，因此武昌火車站站和梅苑小區(qū)站的室外設(shè)備面臨不同時段由2個集中站分別進行控制的情況。調(diào)試期間室外信號設(shè)備在2個不同的集中站之間頻繁倒切，涉及到倒切的快速性及可靠性問題。常見的信號系統(tǒng)倒切方式為：調(diào)試前，人工在原有系統(tǒng)分線盤上將室外設(shè)備的室外電纜斷開，然后將室外設(shè)備的電纜接入新系統(tǒng)的分線盤，實現(xiàn)新系統(tǒng)對室外設(shè)備的控制；調(diào)試結(jié)束后，將室外線纜接回既有分線盤恢復(fù)與原系統(tǒng)的連接。該倒切方式存在倒切速度慢、容易出錯、效率低下等缺點。本文介紹一種快速、便捷、準(zhǔn)確率較高的倒切方式，其在武漢地鐵4號線一期工程和二期工程的貫通調(diào)試中獲得了較好的倒切效果。
1轉(zhuǎn)極電路及表示電路的設(shè)計
雙穩(wěn)態(tài)繼電器具有2個穩(wěn)定的狀態(tài)，切斷繼電器勵磁電路的電源，繼電器接點的狀態(tài)不會改變。雙穩(wěn)態(tài)繼電器分為單線圈和雙線圈雙種，本文案例中采用雙線圈雙穩(wěn)態(tài)繼電器。在雙線圈雙穩(wěn)態(tài)繼電器中，當(dāng)給一個線圈供電時，繼電器處于導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)給另一個線圈供電時，繼電器返回到斷開狀態(tài)。在倒切電路中設(shè)計了新、舊信號系統(tǒng)轉(zhuǎn)換確認(rèn)開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)。轉(zhuǎn)換確認(rèn)開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)的工作原理圖如圖2所示。其中，轉(zhuǎn)換確認(rèn)開關(guān)用于確認(rèn)是否需要轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換開關(guān)用于選擇雙穩(wěn)態(tài)繼電器的供電線圈。當(dāng)設(shè)備需要轉(zhuǎn)換時，轉(zhuǎn)換確認(rèn)開關(guān)擰至確認(rèn)位置，轉(zhuǎn)換開關(guān)擰至相應(yīng)的位置選擇雙穩(wěn)態(tài)繼電器線圈，電路導(dǎo)通給雙穩(wěn)態(tài)繼電器的線圈供電；當(dāng)轉(zhuǎn)換過程結(jié)束，斷開轉(zhuǎn)換確認(rèn)開關(guān)（轉(zhuǎn)換開關(guān)保持不變），切斷雙穩(wěn)態(tài)繼電器線圈的電源。雙穩(wěn)態(tài)繼電器轉(zhuǎn)極需要改變供電的勵磁線圈，因此設(shè)置新、舊系統(tǒng)轉(zhuǎn)換開關(guān)來改變雙穩(wěn)態(tài)繼電器的線圈供電，從而改變雙穩(wěn)態(tài)繼電器動作接點的極性。將雙穩(wěn)態(tài)繼電器的前后接點分別與新、舊信號系統(tǒng)指示燈進行連接，可以清晰地顯示目前是哪個信號系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。
2倒切電路的設(shè)計
設(shè)計倒切電路的目的，是為了2個集中站的信號系統(tǒng)分時復(fù)用室外信號設(shè)備，保證任何時刻只有1套室內(nèi)信號系統(tǒng)控制室外設(shè)備，不會出現(xiàn)2套信號系統(tǒng)同時控制室外設(shè)備的情況。倒切開關(guān)繼電器的接點與組合柜及分線柜的連接如圖3所示，雙穩(wěn)態(tài)繼電器的上接點、下接點分別與室內(nèi)新、舊系統(tǒng)組合柜上相應(yīng)設(shè)備連接線連接，中接點連接到分線柜上，從而與室外的計軸、轉(zhuǎn)轍機、信號機等信號設(shè)備電纜相連接。當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)繼電器的線圈1和線圈2分別勵磁，繼電器的中接點和前接點、后接點分別導(dǎo)通，共用室外設(shè)備的室外電纜分別連接至既有信號系統(tǒng)、新設(shè)信號系統(tǒng)。該倒切電路操作簡單，能簡潔有效地將一期信號系統(tǒng)和二期信號系統(tǒng)對室外公用信號設(shè)備的控制權(quán)進行快速倒切。為確保信號系統(tǒng)倒切安全，采用雙穩(wěn)態(tài)繼電器N.S1-B-24-4.16.4。該繼電器在低要求模式下的平均失效概率大于10-5且小于10-4，在高要求或連續(xù)操作模式下每小時危險失效概率大于10-9且小于10-8，因而達到SIL4安全等級要求。同時，轉(zhuǎn)換確認(rèn)開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)鑰匙分別由具有不同操作權(quán)限的人員管理，只有當(dāng)不同操作權(quán)限的人員均在場的情況下，才能實施新舊信號系統(tǒng)的倒切。
3結(jié)語
采用滿足SIL4安全級別的雙穩(wěn)態(tài)繼電器所設(shè)計的倒切電路已成功應(yīng)用于武漢地鐵4號線一、二期信號系統(tǒng)的貫通調(diào)試，并在調(diào)試過程中表現(xiàn)出安全性高、操作簡潔的特點。該倒切電路提高了新、舊系統(tǒng)的倒切效率，有效降低了倒切錯誤率。
作者：劉莉 胡姍 單位：武漢地鐵運營有限公司
摘要：設(shè)計作為軌道交通工程其中一個環(huán)節(jié)，起著非常重要的作用。線路專業(yè)作為城市軌道交通工程設(shè)計前期專業(yè)，是整個地鐵和輕軌設(shè)計中最重要的總體性專業(yè)。為提高城市軌道交通線路設(shè)計質(zhì)量及工作效率，促進軌道交通又好又快發(fā)展，闡述線路專業(yè)在各階段的工作內(nèi)容和線路設(shè)計的工作方法。線路設(shè)計必須綜合考慮各方面因素，深入仔細(xì)地研究線、站位方案，并積極與各市政部門、產(chǎn)權(quán)單位對接，逐步穩(wěn)定線、站位方案，最終確定科學(xué)、合理、可行、經(jīng)濟并有利于運營的線路平、縱斷面設(shè)計方案。
關(guān)鍵詞：城市軌道交通工程；線路；線、站位；配線；調(diào)線調(diào)坡
引言
近年來，城市軌道交通發(fā)展越來越快，在城市交通建設(shè)中占有越來越重要的作用和地位。截至2013年，全國已有35座城市在建設(shè)城市軌道交通；至2014年，全國22個城市共開通城市軌道交通運營線路長3173km。在軌道交通工程中，設(shè)計是施工和運營的基礎(chǔ)，其優(yōu)劣關(guān)系到今后運營的狀況和效果，故設(shè)計在整個軌道交通工程建設(shè)過程中是極其重要的環(huán)節(jié)。線路專業(yè)是整個設(shè)計的龍頭專業(yè)，是所有設(shè)計的基礎(chǔ)，具有總體性、階段性和全局性特征，其主要設(shè)計內(nèi)容是線、站位方案比選，然后通過相應(yīng)合理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計規(guī)范，確定線路平、縱和橫斷面設(shè)計，準(zhǔn)確地定位線路位置，為軌道交通工程其他專業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)學(xué)者對線路專業(yè)的設(shè)計內(nèi)容及方法進行了研究和總結(jié)。陳劍偉［1］根據(jù)上位規(guī)劃、客流吸引、施工、拆遷量等因素研究了線、站位分析和敷設(shè)方式的比選；邱云舟等［2］根據(jù)城市土地利用、環(huán)境因素和工程造價對地下線、地面線和高架線3種敷設(shè)方式進行了綜合分析和比較，為線網(wǎng)線路敷設(shè)規(guī)劃提供技術(shù)支持；張佩竹［3］歸納了線路設(shè)計過程中應(yīng)重視的幾個方面及部分基本經(jīng)驗，就地鐵項目設(shè)計中涉及的一些問題進行了探討并提出建議。本文在前人研究的基礎(chǔ)上總結(jié)和歸納了線路專業(yè)的主要設(shè)計流程和各個階段的工作內(nèi)容，以及開展線、站位方案、敷設(shè)方式研究、加站減站方案的設(shè)計方法。
1城市軌道交通工程線路設(shè)計的工作流程
城市軌道交通建設(shè)基本流程分為線網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)規(guī)劃、工程可行性研究、初步設(shè)計、招標(biāo)設(shè)計、施工圖設(shè)計、施工配合及竣工驗收［4］。線路設(shè)計貫穿于整個城市軌道交通工程中，按照軌道交通建設(shè)基本流程分為線網(wǎng)規(guī)劃階段、建設(shè)規(guī)劃階段、工程可行性研究階段、初步設(shè)計階段、招標(biāo)設(shè)計階段和施工圖設(shè)計階段以及調(diào)線調(diào)坡。
1．1線網(wǎng)規(guī)劃
線路的主要工作就是3個穩(wěn)定，即穩(wěn)定線網(wǎng)中各線的線路走向、起終點，穩(wěn)定換乘節(jié)點，穩(wěn)定交通樞紐的銜接［1］。
1．2建設(shè)規(guī)劃
線路的主要工作就是初步確定線路走向、敷設(shè)方式、車站分布和車站型式，明確起終點的延伸要求和分期建設(shè)情況，對重點及困難地段進行深入地比選，保證方案的可行性。
1．3工程可行性研究
基本穩(wěn)定線路走向、車站分布、輔助線型式及位置，初步確定線路平面位置、車站位置及平面總圖布置方案，基本穩(wěn)定線路敷設(shè)方式及過渡段位置，初步確定地下車站埋深、高架車站軌面高程，穩(wěn)定線路縱斷面。
1．4總體設(shè)計
該階段不是國家規(guī)定的設(shè)計流程中的必需階段，但在實際工作中，依據(jù)合同規(guī)定，總體設(shè)計也是一個工作階段，故該階段繼續(xù)落實外部條件，穩(wěn)定線、站位；同時配合編制總體性文件，例如技術(shù)要求和機電對土建的技術(shù)要求，為下一階段的工作做準(zhǔn)備。
1．5初步設(shè)計
穩(wěn)定線路走向和車站分布方案，基本穩(wěn)定線路平面、車站位置、行車配線設(shè)置；穩(wěn)定線路敷設(shè)方式和洞口位置，基本確定線路縱斷面。
1．6施工圖設(shè)計
最終穩(wěn)定線路平面位置和精確的車站位置，穩(wěn)定線路縱斷面坡度及軌面標(biāo)高（含換乘線路前后3站2區(qū)間）。
1．7調(diào)線調(diào)坡
本階段的工作是全線土建施工完成后、軌道鋪軌前的一項設(shè)計工作，是在對車站與區(qū)間隧道竣工橫斷面進行建筑限界檢測的基礎(chǔ)上，根據(jù)結(jié)構(gòu)侵入限界的情況，對局部地段的線路平面、縱向坡度進行適當(dāng)調(diào)整，作為修改軌道設(shè)計的依據(jù)和鋪軌前施工整體道床的基準(zhǔn)，以滿足行車的限界要求，從而保證運營安全。
2線路主要設(shè)計原則
1）線路走向應(yīng)符合城市總體規(guī)劃、線網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)規(guī)劃的要求，滿足城市綜合交通規(guī)劃及客流需求，預(yù)留城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃未來發(fā)展、銜接的條件［5］。2）線路平面盡可能沿城市主干道行進并在道路規(guī)劃紅線范圍內(nèi)布置，站位應(yīng)靠近客流集散點、交通樞紐，并方便與公交及其他交通工具銜接，方便乘客出行，提高城市公共交通體系的服務(wù)水平，真正體現(xiàn)“以人為本”。3）車站分布應(yīng)以規(guī)劃線網(wǎng)的換乘節(jié)點、城市交通樞紐點為基本站點，結(jié)合城市道路布局和客流集散點分布確定。車站間距在城市中心區(qū)和居民稠密區(qū)地區(qū)宜為1km，在城市外圍區(qū)宜為2km。4）線路敷設(shè)方案的選擇必須符合城市總體規(guī)劃的要求，根據(jù)地形、道路、工程地質(zhì)、施工方法、地上地下建筑物及其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)埋深的情況，從降低工程造價和運營成本、減少對市民生活環(huán)境的干擾，保護城市生態(tài)環(huán)境、合理利用土地資源等方面進行綜合比選。5）根據(jù)運營組織、行車相交線路，結(jié)合線路條件和工程條件設(shè)置輔助線，達到方便折返、停車、靈活調(diào)度，有利于運營和控制土建規(guī)模的目的。
3線路設(shè)計的主要工作內(nèi)容
3．1線、站位方案研究
線、站位方案比較研究是城市軌道交通項目可行性研究的基礎(chǔ)，是各專業(yè)開展工作的前提和條件。線、站位方案比較研究時，要從多方面因素綜合考慮，進行各方面的綜合比較研究，確定最優(yōu)、最合理的方案。影響線、站位方案比較的主要因素如表1所示。工程可行性研究階段對南延線過湖段路由進行了詳細(xì)的研究和比選，過湖段的路由有3條，如圖2所示。路由1：國體大道—過九龍湖—九龍大道—騰龍大道。該方案中，線路下穿規(guī)劃的國展中心用地，且九龍大道是通往新建省委省政府辦公樓的大道，前期與省相關(guān)部門的溝通協(xié)調(diào)，九龍大道今年將建成北段道路，并且不宜再次開挖，本工程若沿該大道行進，則基本無實施的可行性。路由2：與建設(shè)規(guī)劃路由一致。邊界控制因素較少，實施條件較好。路由3：國體大道—過九龍湖—騰龍大道。該方案中，線路下穿規(guī)劃幼兒園用地和規(guī)劃商業(yè)用地，且部分侵入國體大道過湖隧道的范圍，具有一定的實施風(fēng)險。上述3個方案的綜合比較如表2所示。綜上所述：方案1不具備可實施性；方案3過湖段最短，客流直接吸引效果相對較好，但從工程實施的成本、難度及風(fēng)險方面分析，均比方案2大；方案2仍然能夠有效覆蓋到九龍大道和國體大道等主要客流走廊，同時結(jié)合考慮規(guī)劃部門的意見和線網(wǎng)規(guī)劃及建設(shè)規(guī)劃的成果，故推薦方案2，即線路在九龍湖南站—騰龍路站段主要沿翔龍路行進。3．1．2車站站位方案比選車站站位方案比選主要是針對2個或2個以上不同位置并且可行性較強的車站方案進行研究和比選，最終根據(jù)各個方案的優(yōu)、缺點綜合比較車站服務(wù)功能、工程可實施性、工程造價和交通疏解等因素確定推薦方案。以南昌軌道交通3號線何坊西路站為例，在《南昌市城市快速軌道交通建設(shè)規(guī)劃》（2014—2020年）中，何坊西路站站位于何坊西路與迎賓大道路口，如圖3所示。在工程可行性研究階段，該路口的現(xiàn)狀發(fā)生了重大變化，何坊西路正在修建九州高架，該路口的現(xiàn)狀如圖4所示。正在修建的九州高架沿著何坊西路橫跨迎賓大道，道路兩側(cè)橋樁之間的距離較小，車站施工風(fēng)險較大，且位于立交橋下面，客流服務(wù)功能較差，故需將車站移出該路口。移站的方案有2個：1）北移至撫河南路；2）南移至三店西路。若移至三店西路，何坊西路站與前一座車站江鈴東路站的站間距只有約575m，而何坊西路站與下一座車站建設(shè)路站的站間距為1900m，前后站間距不均勻，客流吸引范圍不均衡。經(jīng)綜合考慮，將何坊西路站北移至撫河南路口，北移后前后站間距為1430m和1000m，站間距較均勻。何坊西路站北移后的站位示意圖如圖5所示。3．1．3車站加站和減站方案研究車站加、減站需結(jié)合站間距和客流進行研究。車站加站方案以南昌3號線起點站蓮塘站南移后增加汽車大道站為例進行說明。蓮塘站是3號線的起點站，站后接蓮塘車輛段。建設(shè)規(guī)劃中，蓮塘車輛段位于江鈴?fù)吡几裎鱾?cè)、蓮西大橋南側(cè)的地塊，根據(jù)與南昌縣的溝通結(jié)果，該地塊是南昌縣的泄洪區(qū)，且依據(jù)南昌市總體規(guī)劃，該地塊也是規(guī)劃綠地，故該地不能作為車輛段使用。根據(jù)與南昌縣協(xié)調(diào)結(jié)果、南昌市政府會議紀(jì)要，蓮塘車輛段南移至銀三角立交橋南側(cè)，位于鐵路公安學(xué)校北側(cè)、京九鐵路西側(cè)、鐵路中專學(xué)校南側(cè)和向塘北大道東側(cè)地塊內(nèi)。結(jié)合蓮塘車輛段南移，為減小出入段線長度，且城南路南側(cè)約1．6km的規(guī)劃路路口周邊存在大量小區(qū)，例如銀河城、恒大綠洲和江鈴?fù)吡几裥^(qū)，故將蓮塘站南移至該規(guī)劃路路口。蓮塘站南移后，蓮塘站與第2座車站澄湖中路站的站間距約為3．1km，站間距過大，且城南路南側(cè)汽車大道與迎賓大道路口規(guī)劃有大量的居住用地和商業(yè)用地，未來規(guī)劃客流較大。因此，在該路口增設(shè)1座汽車大道站，增設(shè)車站后，前后站間距分別為1120m和2000m，站間距相對較合理。增設(shè)汽車大道站示意圖如圖6所示。圖6汽車大道站加站示意圖Fig．6AddedQichedadaoStation車站減站方案研究以南昌3號線建設(shè)路站為例。在建設(shè)規(guī)劃中，建設(shè)路站位于京山北路與建設(shè)路路口。建設(shè)規(guī)劃中建設(shè)路站示意圖如圖7所示。圖7建設(shè)規(guī)劃中建設(shè)路站示意圖Fig．7SketchmapofplanningJiansheluStation建設(shè)路站前后2．3km范圍內(nèi)有4座車站，分別為何坊西路站、建設(shè)路站、十字街站和繩金塔站，車站分布較密，且建設(shè)路站南側(cè)約200m有一玉帶河，河深約9．3m，為使何坊西路站—十字街站區(qū)間隧道與玉帶河河底保持6m以上的凈距，建設(shè)路站需設(shè)成3層車站，工程造價較高。因此，工程可行性研究階段取消建設(shè)路站。3．1．4線路敷設(shè)方式比選線路敷設(shè)方式主要有地下、地面和高架3種。線路采用地下敷設(shè)方式時，車站主要采用明挖法施工，區(qū)間隧道主要采用盾構(gòu)法、明挖法和暗挖法施工。線路敷設(shè)方式的比選主要針對地下、地面和高架方式的研究和比選。以南昌3號線蓮塘站—陽光路站段線路為例，該段線路位于迎賓大道上，該段線路示意圖如圖8所示。工程可行性研究階段對該段線路地下、地面和高架敷設(shè)方式進行了分析。迎賓大道寬度較窄，若采用地面敷設(shè)，會占用部分道路空間，影響道路交通，故蓮塘站—陽光路站不采用地面敷設(shè)。下文將對盾構(gòu)施工方法、淺埋明挖法和高架進行研究，綜合比較如表3所示。地下淺埋明挖方案主要適用于在空曠地帶。本段線路周邊建（構(gòu)）筑物、管線較多，道路寬度不足，交通流量較大，采用淺埋明挖時，需設(shè)圍護樁，且路中無綠化帶，區(qū)間自然通風(fēng)不成立，故造價反而高于盾構(gòu)。當(dāng)采用高架敷設(shè)方式，需重新調(diào)整南外環(huán)互通立交，同時需對區(qū)間東西向橫穿的220kV高壓線（9組）進行遷改，高架橋全部侵入南北向高壓線的保護距離，協(xié)調(diào)量較大；迎賓大道為南昌縣未來最重要的經(jīng)濟發(fā)展軸，道路兩側(cè)規(guī)劃大片高端住宅和商務(wù)區(qū)，高架橋?qū)ζ湟?guī)劃開發(fā)影響較大。綜上所述，蓮塘站—陽光路站采用地下盾構(gòu)敷設(shè)方式。3．1．5車站埋深方案研究車站埋深方案研究主要是為了確定合理的車站軌面標(biāo)高。車站埋深的主要受制因素有兩側(cè)分布的河流、湖泊、管線、前后區(qū)間隧道入巖和拆遷等。以南昌3號線疊山路站為例，該站位于疊山路與環(huán)湖路路口，前后區(qū)間基本位于地塊中間，下穿了大量的建筑物，施工風(fēng)險極大。疊山路站及前后區(qū)間線路示意圖如圖9所示。結(jié)合南昌1號線和2號線工程實施情況，區(qū)間下穿建筑物的地段盡量入巖，可減少盾構(gòu)穿越的風(fēng)險。根據(jù)勘察單位提供的地勘資料，疊山路站巖層埋深為18．1m。相鄰2區(qū)間的巖層情況如下：八一館站—疊山路站區(qū)間的巖層深度為13．7～18．0m，疊山路站—青山路口站區(qū)間的巖層深度為17．7～21．0m。若要保證前后2段區(qū)間能進入巖層，則疊山路站軌面埋深要壓至地面以下23．4m左右，故疊山路站需做地下3層車站。此時，疊山路站前后區(qū)間縱斷面如圖10和圖11所示。綜上所述，疊山路站設(shè)成地下3層站時，前后區(qū)間可全部進入巖層，這樣可減小區(qū)間下穿建筑物地段的施工風(fēng)險，且可減少大量建筑物加固、人員臨遷和安置費用等。經(jīng)綜合比選和研究，疊山路站設(shè)成地下3層車站。3．1．6區(qū)間埋深方案研究區(qū)間隧道埋深主要控制因素有地質(zhì)情況、沿線建（構(gòu)）筑物情況、河流和湖泊、節(jié)能坡和其他相交線路等。以南昌3號線何坊西路站—十字街站區(qū)間縱斷面為例，該區(qū)間站間距較長，可設(shè)節(jié)能坡，同時，根據(jù)是否將聯(lián)絡(luò)通道和泵房置于中風(fēng)化巖層，縱斷面有2種方案。1）聯(lián)絡(luò)通道和泵房位于上軟下硬地層，節(jié)能坡效果最好。2）聯(lián)絡(luò)通道和泵房完全置于中風(fēng)化巖層，節(jié)能坡效果較好。方案1縱斷面圖如圖12所示。方案2縱斷面圖如圖13所示。方案1中：節(jié)能坡的坡型組合為“－25‰、－5‰、＋6．954‰、＋25‰”，節(jié)能效果好，縱斷面最低點位于上軟下硬地層，隧道有約3．8m的深度侵入巖層，施工風(fēng)險較大。方案2中：坡型組合為“－26‰、－9．4‰、＋18．055‰、＋27‰”，節(jié)能效果較差，縱斷面最低點完全位于巖層以下約1．0m，施工風(fēng)險較小。經(jīng)綜合研究，為減小施工風(fēng)險，何坊西路站—十字街站區(qū)間縱斷面采用方案2。
3．2線路平面設(shè)計
線路平面設(shè)計是在線網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，在確定線路路由和車站站位的情況下，對線路的平面位置、車站站位和全線的輔助線進行詳細(xì)的分析和比較，以確定最終線路的平面位置，使線路平面位置最優(yōu)、最合理。
3．3線路縱斷面設(shè)計
線路縱斷面設(shè)計是在線路平面穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，根據(jù)車站和區(qū)間埋深方案研究確定車站、區(qū)間及其最低點軌面標(biāo)高的過程。主要設(shè)計內(nèi)容包括確定敷設(shè)方式和過渡段、分析沿線建（構(gòu)）筑物、坡度、區(qū)間最低點泵房與聯(lián)絡(luò)通道的結(jié)合和聯(lián)絡(luò)通道的設(shè)置。此外，線路縱斷面設(shè)計時還應(yīng)注意以下問題。1）要結(jié)合地質(zhì)條件，使隧道盡量避開上軟下硬地層，以降低施工和運營的風(fēng)險。2）盡量考慮設(shè)置節(jié)能坡，節(jié)能坡設(shè)計宜參照行車牽引曲線進行。變坡點盡量靠近車站端，節(jié)能坡長度不宜大。若有配線可不進行節(jié)能坡設(shè)計。3）豎曲線盡量不與平面緩和曲線重合，若節(jié)能坡設(shè)計與豎曲線和緩和曲線重合相矛盾時，應(yīng)以節(jié)能坡為主。4）縱斷面最低點設(shè)計時，應(yīng)考慮避開上軟下硬地層，同時考慮單個區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道的設(shè)置數(shù)量。
3．4橫斷面設(shè)計
城市軌道交通工程有地下、地面和高架3種敷設(shè)方式，這3種敷設(shè)方式對沿線建（構(gòu)）筑物的影響是不同的，其中地面和高架對沿線建筑物和道路環(huán)境影響較大，需要結(jié)合線路區(qū)間隧道與沿線道路、建（構(gòu)）筑物的關(guān)系進行橫斷面設(shè)計。當(dāng)軌道交通采用地面敷設(shè)時，橫斷面設(shè)計時需考慮線路兩側(cè)建筑物情況，與既有或規(guī)劃道路相結(jié)合；當(dāng)軌道交通采用高架敷設(shè)時，根據(jù)線路與所分布道路的相對位置關(guān)系，線路有路中、路側(cè)和機非隔離帶幾種形式；當(dāng)軌道交通采用地下敷設(shè)時，橫斷面設(shè)計需考慮隧道與沿線建（構(gòu)）筑物的距離，保證施工和運營的安全。
3．5配線設(shè)計
配線是為了保證地鐵列車正常運營，實現(xiàn)列車合理調(diào)度，并滿足非正常情況下（事故、故障和災(zāi)害）組織臨時運行和維修作業(yè)所設(shè)置的線路，主要包括車輛基地出入線、聯(lián)絡(luò)線、折返線、停車線、渡線和安全線［6］。3．5．1出入段（場）線設(shè)計出入段（場）線主要是連接車輛段或停車場至接軌車站的線路。出入段（場）線設(shè)計的重點是正線（或正線延伸線）與出入段（場）線的交點位置兩者有足夠的豎向凈距，保證安全施工和運營的要求。另外，當(dāng)出入段（場）線兼顧列車折返功能時，應(yīng)具備一度停車的需要，結(jié)合行車要求，合理設(shè)置出入段（場）線的坡度、坡向和坡段長度［6］。3．5．2折返線、停車線和單渡線設(shè)計折返線、停車線和單渡線在線、站位穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，結(jié)合行車方案和工程實際合理確定全線配線設(shè)置情況。3．5．3聯(lián)絡(luò)線設(shè)計聯(lián)絡(luò)線是根據(jù)城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃、車輛基地分布位置和承擔(dān)任務(wù)范圍確定的［7］。
3．6調(diào)線調(diào)坡設(shè)計
調(diào)線調(diào)坡設(shè)計又稱線路平面及縱斷面調(diào)整，是在車站與區(qū)間隧道施工完成后，軌道結(jié)構(gòu)鋪設(shè)前進行的一項重要的設(shè)計工作，它的重要性關(guān)系到地鐵運營的安全。在車站和區(qū)間隧道施工過程中由于圍巖和結(jié)構(gòu)的變形、測量誤差和施工誤差等原因，導(dǎo)致建成后的車站和區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)與設(shè)計位置不能完全匹配，若不進行處理仍按原設(shè)計位置鋪軌，則局部結(jié)構(gòu)將侵入建筑限界，危及列車運行安全而發(fā)生事故［8］。調(diào)線調(diào)坡設(shè)計是在線路施工圖設(shè)計的基礎(chǔ)上，以竣工后的斷面測量數(shù)據(jù)為依據(jù)，調(diào)整線路平面或坡度，使結(jié)構(gòu)凈空盡量滿足建筑限界的要求［9］。
3．7換乘線路設(shè)計
換乘線路設(shè)計主要對相交線路的前后3站2區(qū)間進行平、縱斷面設(shè)計，判定換乘線路平面和縱斷面的可行性，以穩(wěn)定換乘車站的換乘方案。
4結(jié)論與建議
在城市軌道交通工程設(shè)計中，線路專業(yè)作為所有設(shè)計的龍頭專業(yè)，具有總體性、階段性和全局性等特征，其前期工作強度大、技術(shù)復(fù)雜、與其他專業(yè)銜接緊密，在地鐵工程設(shè)計中起著“工程未動、線路先行”的重要作用。線路線、站位的確定，平、縱斷面的設(shè)計，都直接關(guān)系到工程實施的風(fēng)險、工程投資、運營質(zhì)量和乘客的舒適度等。線路設(shè)計必須綜合考慮各方面因素，深入仔細(xì)地研究線、站位方案，并積極與各市政部門、產(chǎn)權(quán)單位對接，逐步穩(wěn)定線、站位方案，最終確定科學(xué)、合理、可行、經(jīng)濟并有利于運營的線路平、縱斷面設(shè)計方案。本文為線路工作者提供了一整套設(shè)計思路和工作方法，篇幅有限，有些問題未進行深入研究，有待后續(xù)工作者進行更深入、細(xì)致的研究工作。
作者：張文正 單位：廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司
一、地鐵車站動力照明系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容及規(guī)范
地鐵動力照明系統(tǒng)中所指的動力，主要包括風(fēng)機及水泵設(shè)備，兩者在電壓選擇上一般采用380V或220V，動力照明系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容包括了位于變壓器之后的低壓柜、交流或直流電纜頭、照明設(shè)備、通信設(shè)備、信號設(shè)備等方面。參考的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是《地鐵設(shè)計規(guī)范》。
二、地鐵車站動力照明系統(tǒng)供電環(huán)節(jié)的負(fù)荷分類及方式
一般而言，根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》，可以將地鐵車站的供電負(fù)荷劃分為三個級別。一級負(fù)荷：包括了車站應(yīng)急照明、通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、變電所電源設(shè)施、地下站臺區(qū)照明、防煙及排煙風(fēng)機、用于電力設(shè)施的監(jiān)控系統(tǒng)、自動售票及驗票系統(tǒng)，此外還包含了用作應(yīng)急疏散的防護門、扶梯、防淹門、排水水泵等設(shè)施[1]。其中電力負(fù)荷最大的是變電所電源設(shè)施、火災(zāi)報警系統(tǒng)及通信信號系統(tǒng)。對一級負(fù)荷設(shè)施的供電采用兩路供電方式，相互獨立可切換。二級負(fù)荷：包括地鐵電梯及扶梯、地面站臺區(qū)照明、地鐵附屬建筑照明、排污泵等設(shè)施，對其采用一路供電方式。三級負(fù)荷：包括各類冷卻設(shè)備機組、廣告牌照明、鍋爐及電熱設(shè)備、用于清潔的各類機械設(shè)備等，對其同樣采用一路供電方式。
三、地鐵動力照明系統(tǒng)動力配電的設(shè)計方式
（一）動力配電遵循的基本原則。地鐵動力設(shè)備采用的配電方式一般為放射式。車站配電所通過母線輸出雙路電源，用于車站水泵、扶梯電梯、通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及設(shè)備、屏蔽門及車站票務(wù)系統(tǒng)，電源接地方面使用TN-S系統(tǒng)，實現(xiàn)供電的電纜設(shè)備為五芯電纜。地鐵各區(qū)間用于故障維修的電源配電，一般采用隔段設(shè)置電箱的方式，相隔百米內(nèi)設(shè)插座電箱，配電方式為鏈?zhǔn)脚潆?，插座電箱做好漏電及防水保護。車站的各類清潔設(shè)備采用三孔插座實現(xiàn)電力配置。
（二）車站動力設(shè)備配電設(shè)計。根據(jù)地鐵的相關(guān)環(huán)控專業(yè)的要求，車站較大系統(tǒng)的設(shè)備設(shè)施，如通風(fēng)設(shè)備及空調(diào)設(shè)備等，實行現(xiàn)場手操箱控制、環(huán)控電控室手動控制、車控制及OCC控制這三種控制形式，三者之間互相聯(lián)動；屬于較小系統(tǒng)的通風(fēng)及空調(diào)設(shè)施設(shè)備，實行現(xiàn)場手操箱控制、環(huán)控電控室手動控制及車控室控制，三者間也可采取聯(lián)動控制方式。涉及到消防設(shè)施設(shè)備，例如排煙風(fēng)機、消防栓泵及防煙卷簾、防火卷簾等設(shè)施，要在設(shè)備附近設(shè)置控制箱，實行手動控制、車控室控制及OCC控制，各類控制方式互相聯(lián)動。一般在日常運行時經(jīng)由ISCS控制，當(dāng)遇到如火災(zāi)等突發(fā)狀況時，則由車控室控制或由OCC控制。各種水泵，如雨水泵、廢。污水泵、排水泵等實行現(xiàn)場手動控制及水位自動控制。其他設(shè)備在配電控制方面主要采用兩種方式，一是就地控制，二是綜合控制。地鐵車站的中心控制室能夠通過BAS微機對車站的風(fēng)機、水泵及電熱設(shè)備加以監(jiān)控，并及時將信息反饋到中心控制室。
四、地鐵動力照明系統(tǒng)中的照明配電設(shè)計方式
（一）照明配電種類及控制方式。照明配電室在設(shè)計時，要考慮到運營管理的便捷，在站臺層的兩端區(qū)域及站廳層分別設(shè)置，為便于進行照明設(shè)備用電的管理和電纜線的敷設(shè)，站臺及站廳兩層之間的配電室要加以對齊設(shè)置。車站用于公共照明的配電箱集中設(shè)置于照明配電室中，實現(xiàn)集中控制。地鐵車站照明種類一般分為普通照明（一般照明）、引導(dǎo)照明、安全照明、應(yīng)急照明及用于廣告設(shè)施的廣告照明。車站各類機房設(shè)備及辦公區(qū)域的照明采用就地控制方式，在應(yīng)急照明的設(shè)置上，采用雙控開關(guān)方式，廣告照明采用計量控制及定時控制，而涉及到公共照明的部分則進行集中控制，便于管理。
（二）主要照明方式及設(shè)計。應(yīng)急照明和普通照明是車站站臺層及車站站廳層主要采用的兩種照明方式。地鐵車站的站臺區(qū)域及站廳區(qū)域都是采用兩路電源，又細(xì)分為若干支路，實行交叉式配電，當(dāng)?shù)罔F的營運高峰期過去后，可相應(yīng)關(guān)閉部分支路，達到電量節(jié)約的目的。應(yīng)急照明主要是在車站內(nèi)配置電壓為220V的蓄電池組，當(dāng)原有的兩路電源都處于失壓狀態(tài)時通過蓄電池組為應(yīng)急照明進行供電。一般而言，地鐵車站所用的應(yīng)急燈具為熒光燈或LED燈，經(jīng)交流電實現(xiàn)供電，在交流電發(fā)生停電等狀況時，就可切換至蓄電池組加以恢復(fù)供電。地鐵車站夜間結(jié)束停運后，普通照明就進行關(guān)閉，采用應(yīng)急照明，但地鐵車站的站臺區(qū)域、站廳區(qū)域及車站出入口區(qū)域仍然采用常明燈，采用就地控制方式，不加以集中控制。照明采用的插座為單相插座，實行隔段設(shè)置方式，供電方式為單獨回路并采取漏電保護措施。
五、電纜選擇及敷設(shè)
地鐵車站的各個區(qū)間，如變電所中的配電柜，各類配電箱等，根據(jù)總體設(shè)計單位的要求不同，采用電纜或?qū)Ь€為輸電媒介。根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》要求，一般使用五芯電纜，同時具備TN-S接地系統(tǒng)。一方面，電纜的選擇要嚴(yán)格符合地鐵車站的電流及電壓狀況，另一方面，在進行地鐵車站電纜敷設(shè)時要尤其注重電纜的材質(zhì)及性能，無鹵、低煙及阻燃是選擇電纜時的重要參考標(biāo)準(zhǔn)。無鹵，是指遇到突發(fā)狀況，如火災(zāi)等，電纜不會釋放出毒性較大的酸性氣體；低煙是指電纜如發(fā)生燃燒，具有較小的煙塵揮發(fā)性，煙霧具備較高的透光率；阻燃涉及到電纜的安全等級，電纜在阻燃等級的確定上，前期建設(shè)時并未涉及明確的等級要求，往往采用C級標(biāo)準(zhǔn)，但由此引發(fā)的地鐵火災(zāi)事故，如韓國大丘發(fā)生的地鐵火災(zāi)事故，引起了有關(guān)地區(qū)對電纜阻燃等級的重視，我國在進行地鐵建設(shè)時，如天津、北京等地區(qū)，一般要求電纜的阻燃等級要達到B級標(biāo)準(zhǔn)。電纜在進行敷設(shè)時，一般于車站站臺板下方搭設(shè)電纜支架，在車站站臺區(qū)及車站站廳區(qū)的吊頂區(qū)域采用電纜橋架方式。在敷設(shè)時，如產(chǎn)生穿越墻體的孔洞，則要用防火性能良好的堵料加以封堵。
六、地鐵動力照明設(shè)計中的區(qū)間照明設(shè)計
工作照明及應(yīng)急照明是區(qū)間照明的兩種主要方式，工作照明所用的照明燈具設(shè)置在軌道上側(cè)的墻壁，實行隔段設(shè)置，每隔5到6米左右設(shè)置一盞。應(yīng)急照明與工作照明之間采取插花布置的方式，相鄰的工作照明燈之間設(shè)置應(yīng)急照明燈。在區(qū)間照明電源供電上，工作照明采用三相交流電，而應(yīng)急照明使用單相交流電，當(dāng)交流電產(chǎn)生故障，適時切換至車站蓄電池組，以恢復(fù)供電。區(qū)間隔段設(shè)置照明箱，一般以120米為宜，照明箱采用兩路供電，每個電箱負(fù)責(zé)60米區(qū)域內(nèi)的燈具供電。在區(qū)間照明燈具的選擇上，要優(yōu)選防水、防震、防塵性好，耐腐蝕性強的燈具，一方面要有較好的密閉性，另一方面又要具備較好的散熱性?？刹捎脽晒鉄艏癓ED燈，當(dāng)采用熒光燈時，要做到交流直流的兩用，確保其能夠瞬時啟動。而車站的站臺層、車站的站廳層及車站安全通道用于疏散指示的燈具要采用LED光源，設(shè)置在距離地面1m的范圍之內(nèi)，且間距要小于15m。
結(jié)語
城市軌道交通地面車站設(shè)計，是一項復(fù)雜的工程，其中，動力照明系統(tǒng)涉及到地鐵車站電源的安全使用，是設(shè)計的重點。本文簡要梳理了地鐵車站動力照明系統(tǒng)的各項設(shè)計要點，為地鐵設(shè)計更加符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供一定的借鑒價值。
作者：呂鵬程 單位：杭州市城建設(shè)計研究院有限公司
1高架站端部平面線路設(shè)計
高架線路平面設(shè)計中除了區(qū)間左右線曲線段盡量按同心圓進行配置外，島式車站端部的平面線路設(shè)計也是一個重點［5］。高架線對沿線城市景觀存在影響，為盡量減小站端區(qū)間高架橋梁的體量，在島式站臺端部的線路設(shè)計中，會盡快將線間距收至區(qū)間直線地段最小線間距［6］。但在設(shè)計中應(yīng)注意，在有條件的情況下應(yīng)盡量做到完全對稱，同時，全線的高架車站有條件下應(yīng)做到一致，從而減少梁跨類型，方便橋梁設(shè)計(見圖3)。當(dāng)車站端部受控，左右線無法同時收線時，應(yīng)根據(jù)線路走向，采取單線收線間距的形式(見圖4)。
2特殊地段線路縱斷面設(shè)計
在地下段的線路縱斷面線路設(shè)計中，應(yīng)考慮盡量按節(jié)能坡設(shè)計［3］，最低點位置的泵房盡量與區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道或風(fēng)井合建，線路根據(jù)地質(zhì)水文條件選擇合理埋深等［7］。此外，穿越控制點且線型緊張地段，以及左右線平面小線間距并行段的縱斷面設(shè)計也需要特別注意［8］。對于穿越控制點且坡段緊張、坡度代數(shù)差大的地段，應(yīng)當(dāng)考慮豎曲線外移值之影響。當(dāng)左右線交叉，或本線與外線交叉時，應(yīng)驗算最不利點之控制高程或高差。當(dāng)平面交角很小時，應(yīng)當(dāng)驗算兩結(jié)構(gòu)物外緣交叉點之控制高程或高差;當(dāng)交叉線坡度大時，也應(yīng)當(dāng)驗算兩結(jié)構(gòu)物外緣交叉點之控制高程或高差，而不能僅以中心點驗算。另外，對于穿越控制點且線型緊張地段，當(dāng)控制點一側(cè)的線路條件緊張受控時，應(yīng)將該側(cè)坡度的下一個變坡點拉至控制點的另一側(cè)，可減低受控一側(cè)的坡度值(見圖5)，從而優(yōu)化縱斷面線型條件［9］。對于左右線平面小線間距并行段，一般為高架、路基或單洞雙線的地下段，在縱斷面設(shè)計中，要特別注意同斷面位置上左右線軌面等高［10］。縱斷面采用較大坡度值時，當(dāng)遇到左右線同里程而不在同一橫斷面位置上，應(yīng)以其中一條線的變坡點位置作為基準(zhǔn)，合理選取另一條線的變坡點設(shè)置位置，確保左右線在同一斷面上，不會出現(xiàn)較大的軌面高差，減少和避免給后續(xù)的設(shè)計、施工帶來難度。
3配線設(shè)計
在配線設(shè)計中，縮短渡線是比較常見的一種減短明挖長度，也是節(jié)省工程投資的方式;而兩線之間的聯(lián)絡(luò)線設(shè)計，常常是作為遠(yuǎn)期線路的預(yù)留工程，故在長度的控制方面，往往容易被忽略。設(shè)計中應(yīng)根據(jù)工程實施條件，在保證聯(lián)絡(luò)線合理線型條件的前提下，盡量減短聯(lián)絡(luò)線的長度。對于設(shè)置有停車線并全部采用明挖施工的地下車站，縱斷面設(shè)計中車站部分如采用2‰的單面坡。由于車站長度較長，特別是停車場范圍地形比站臺范圍地形高，其最低點處的基坑深度增加較大，故可結(jié)合實際地形、管線等情況，在停車線靠近站臺端增加一處變坡點，將停車線與站臺設(shè)成“人”字坡。對于單停車線，有條件設(shè)安全線，可將坡度調(diào)整為－2‰的面向車站的單面下坡［3］，從而減小配線區(qū)開挖的基坑深度。
4結(jié)語
以上論述了線路精細(xì)化設(shè)計中一些容易被忽視的常見問題。認(rèn)真落實沿線的基礎(chǔ)資料，與相關(guān)專業(yè)精密配合，加強溝通，也是線路設(shè)計中重要的一環(huán)。線路精細(xì)化設(shè)計應(yīng)從方便設(shè)計、改善施工、節(jié)省投資、優(yōu)化運營等方面入手，除了依賴于設(shè)計人員自身的經(jīng)驗和溝通協(xié)調(diào)能力外，更加取決于其責(zé)任心。故線路設(shè)計人員應(yīng)在設(shè)計完成后，不僅需要評價自己設(shè)計的線路是否能滿足施工和運營要求，更應(yīng)該思考是否已經(jīng)將線路設(shè)計做到了最好、最優(yōu)。
作者：茍波 單位：中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司
摘要：隨著我國城市建設(shè)的發(fā)展和進步，對城市設(shè)計的研究逐漸深入，并在實際的城市規(guī)劃中起到重要的功能。交通運輸是經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的基礎(chǔ)動力，能夠為城市的規(guī)模擴大起到促進作用，并為城市內(nèi)部的交流和人員流動提供連接渠道。因此，城市的軌道交通規(guī)劃是城市交通網(wǎng)的重要組成部分，不僅能夠分擔(dān)公路交通的運輸量，為城市的交通擁擠起到環(huán)節(jié)作用，還能提高交通的速度，為城市的經(jīng)濟發(fā)展起到促進作用。
關(guān)鍵詞：城市；軌道交通；線路設(shè)計
城市軌道交通在線路的規(guī)劃和運行中都需要進行一定的控制，并要求設(shè)計人員掌握一定的基本技能，在設(shè)計軌道的過程中按照標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化的原則進行線路圖紙的設(shè)計和施工。在軌道的設(shè)計環(huán)節(jié)，要按照一定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和原則進行預(yù)先的分析和測算，并將測算的數(shù)據(jù)按照一定的處理方法減少數(shù)值的誤差。同時，在設(shè)計過程中，設(shè)計人員要研究對軌道交通造成應(yīng)先的因素，并減少不利的影響。
1路線設(shè)計的特征
要對城市軌道交通線路進行設(shè)計，就要了解軌道交通設(shè)計工作的基本職責(zé)以及從事相關(guān)工作需要注意的問題，并對工作的特點進行預(yù)先的了解。軌道交通線路設(shè)計具有整體性、復(fù)雜性、階段性的特點，在進行設(shè)計工作時，要要從城市的整體交通狀況考慮線路的規(guī)劃問題，并綜合考慮與之相關(guān)的影響因素。
1.1整體性
城市軌道交通設(shè)計工作需要首先掌握城市的基本交通狀況，并對交通存在擁堵和不足的地區(qū)進行重點的規(guī)劃，從城市的整體布局上考慮線路經(jīng)過的地區(qū)是否會對周邊的在建筑和居民產(chǎn)生影響。此外，軌道交通系統(tǒng)中存在交通的控制，要對軌道交通的站點和車輛的通行時間進行整體性的規(guī)劃。整體性規(guī)劃是城市軌道交通的基本工作，在設(shè)計中起到基礎(chǔ)性作用。
1.2復(fù)雜性
城市軌道交通線路設(shè)計工作需要對線路的整體狀況進行分析，并對線路經(jīng)過地區(qū)的地理特征進行預(yù)先的調(diào)查，在具體的設(shè)計工作中既要進行數(shù)據(jù)的測算和分析，并繪制線路圖，還要通過實地分析測量對線路圖紙進行修改和設(shè)計，在工作程序上具有一定的復(fù)雜性，同時工作的內(nèi)容也要從全局考慮，細(xì)節(jié)較多，較為復(fù)雜。
1.3階段性
在城市軌道交通新路的規(guī)劃和設(shè)計過程中，可以按照工作內(nèi)容的不同將設(shè)計工作過劃分為幾個步驟。首先，要對城市交通的線路網(wǎng)進行規(guī)劃和設(shè)計，并了解城市現(xiàn)有的城市交通系統(tǒng)。然后，要根據(jù)線路的設(shè)計進行建設(shè)可行性的分析。最后，要對城市軌道交通線路進行總體的分析，分析建設(shè)中需要的用料和基本的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在設(shè)計工作完成后，要將設(shè)計成果展示在設(shè)計圖紙上。
2軌道交通與影響因素的關(guān)系
城市軌道交通的規(guī)劃過程中要了解與城市軌道交通相互影響的因素，并通過調(diào)查分析了解城市軌道交通與影響因素之間的關(guān)系。對于城市軌道交通規(guī)劃項目中存在的影響因素進行預(yù)先的規(guī)劃和分析，防止影響因素對城市軌道交通系統(tǒng)造成不利的影響。
2.1軌道交通與土地的關(guān)系
城市的軌道交通建設(shè)會占用一定的土地，是城市土地規(guī)劃中的重要組成部分。因此，城市軌道交通與土地之間存在一定的聯(lián)系，相關(guān)部門在審核資料和文件后，才能批準(zhǔn)城市軌道交通建設(shè)用地的使用。而設(shè)計人員在設(shè)計軌道交通線路的過程中也要注意土地的規(guī)劃和分析，將土地資源充分利用。
2.2軌道交通網(wǎng)與單條線路的關(guān)系
城市軌道交通網(wǎng)與單條線路存在整體和個體的關(guān)系，由單條線路構(gòu)成整體的城市軌道交通網(wǎng)。在城市軌道交通網(wǎng)的設(shè)計過程中，首先要從整體功能的角度進行整體性的設(shè)計，但設(shè)計工作體現(xiàn)在單條線路的走向和位置的規(guī)劃上。城市交通網(wǎng)的暢通與單條線路之間的連接密切相關(guān)，在設(shè)計完成線路的圖紙后，要對線路之間的連接進行就準(zhǔn)確的設(shè)計。
2.3軌道交通與環(huán)境保護的關(guān)系
城市軌道建設(shè)在建設(shè)過程中需要進行相應(yīng)的道路施工，而施工工作通常會對周邊的地區(qū)造成影響，影響周邊地區(qū)的環(huán)境。因此，在設(shè)計軌道交通線路時，要考慮施工過程中對周邊環(huán)境造成的影響，并考慮對周邊地區(qū)居民的身體健康是否造成影響，盡量避免穿過人群聚居地。此外，在軌道交通網(wǎng)建成并投入使用后，也可能對周邊地區(qū)造成一定的噪聲污染，設(shè)計人員要對相關(guān)的問題進行規(guī)劃和分析，提出解決措施。
3提高軌道交通質(zhì)量的措施
在了解城市軌道交通路線設(shè)計的工作任務(wù)特征和存在的軌道交通影響因素之后，交通軌道設(shè)計人員就要根據(jù)工作的特性對自身的素質(zhì)進行有針對性的提高。城市軌道交通存在整體性的特點，因此，設(shè)計人員要具有整體性思維，從全局的觀點看待問題，并在具備一定得創(chuàng)新思維，能夠與時俱進，了解行業(yè)的發(fā)展趨勢。
3.1掌握基本的技能
城市軌道交通線路的設(shè)計人員首先要具備一定的專業(yè)技能，對城市軌道交通規(guī)劃的基本原則有一定的了解，能夠按照科學(xué)的城市道路規(guī)劃辦法進行設(shè)計工作，在設(shè)計工作開展的過程中，對出現(xiàn)的問題進行標(biāo)準(zhǔn)化的處理和分析。掌握基本技能是對城市軌道交通設(shè)計人員的基本素質(zhì)要求，只有掌握專業(yè)化的知識，才能對軌道交通狀況具備一定的了解。
3.2具有整體性思維
由于城市軌道交通線路設(shè)計具有一定的整體性，需要從全局的角度看待問題，并考慮可能發(fā)生的狀況，因此，軌道交通設(shè)計人員需要具備一定的整體性思維。整體性思維是軌道交通線路設(shè)計人員的基本思維素質(zhì)，設(shè)計人員需要對城市的交通網(wǎng)進行思考，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有交通網(wǎng)中存在的不足，并按照軌道交通的特點分析軌道交通在地區(qū)內(nèi)建設(shè)的可行性。
3.3了解行業(yè)的發(fā)展趨勢
城市軌道交通線路設(shè)計工作隨著軌道交通行業(yè)的發(fā)展不斷進步，并逐漸涌現(xiàn)出新的技術(shù)和方法，而設(shè)計人員也需要對行業(yè)中出現(xiàn)的新的設(shè)計方案進行了解和研究，發(fā)現(xiàn)軌道交通線路設(shè)計工作中的有效措施。從城市軌道交通線路設(shè)計人員需要具備與時俱進的意識，及時了解行業(yè)中發(fā)生的變化和最新的技術(shù)改進辦法，并形成自身的創(chuàng)新意識，在面對設(shè)計工作中的問題時，總結(jié)經(jīng)驗，提出有效的解決措施。
4結(jié)論
軌道交通成為城市交通系統(tǒng)中重要組成部分，不僅能減輕城市在高同期的擁堵問題，還能提高城市內(nèi)部和邊緣地帶的溝通交流，為城市的發(fā)展提供基本條件。城市的建設(shè)和發(fā)展要依托經(jīng)濟的進步和交通的發(fā)達，因此，需要對城市軌道交通線路進行設(shè)計，使得城市軌道交通設(shè)計能夠為城市的交通系統(tǒng)做出貢獻，完善城市交通網(wǎng)。本文主首先對軌道交通線路設(shè)計的特點進行了分析，并研究了城市軌道交通與影響因素之間的關(guān)系，最后提出了提高城市軌道線路設(shè)計質(zhì)量的措施。
作者：崔凱 單位：哈爾濱地鐵集團有限公司
摘要：
針對軌道交通電氣節(jié)能設(shè)計，主要從各專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計方案、新型節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用、新能源的利用以及有效的能源管理入手，對比各種方案的利、弊，并結(jié)合注意事項，提出合理、新型的設(shè)計方案。
關(guān)鍵詞：
軌道交通；電氣設(shè)計；節(jié)能管理；新技術(shù)
0引言
節(jié)能設(shè)計需符合國家有關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定的要求，對于軌道交通工程項目，從線路規(guī)劃、車站及車輛段選址、客流運營組織、車輛及各系統(tǒng)設(shè)備選型及維護、系統(tǒng)供電等方面進行合理、節(jié)能設(shè)計，以避免盲目投資和低水平重復(fù)建設(shè)。軌道交通是個多專業(yè)設(shè)計的復(fù)雜工程，因此應(yīng)從各專業(yè)多方面全方位系統(tǒng)化地貫徹節(jié)能設(shè)計。
1軌道交通能耗情況簡介
軌道交通能耗主要是電能，還有部分是水、柴油、天然氣，折算為標(biāo)準(zhǔn)煤后，各種能耗計入總量并算其占比。柴油以線路巡檢車使用為主，量很少，在軌道交通總能耗中可忽略不計；生產(chǎn)生活用水與食堂使用天然氣兩項一起約占總能耗的1％；剩余99％左右都是電能。根據(jù)使用類別，電能又可分為列車牽引用電與動力照明等低壓設(shè)備用電，其中列車牽引用電約占50％～60％。動力照明等低壓設(shè)備主要有通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、給排水設(shè)備、照明設(shè)備、電扶梯屏蔽門等車站設(shè)備、通信監(jiān)控弱電設(shè)備、車輛段工藝維修設(shè)備等，其中通風(fēng)空調(diào)設(shè)備用電量約占低壓設(shè)備用電量的40％，車站設(shè)備約占20％，其余各專業(yè)均約占5％～10％。軌道交通地下車站居多，因此通風(fēng)空調(diào)設(shè)備與電扶梯設(shè)備較多造成其能耗比重較大。了解軌道交通用能情況后，便可針對需要重點節(jié)能設(shè)計的專業(yè)，提出行之有效的設(shè)計方案并在后期重點監(jiān)管。
2項目方案節(jié)能設(shè)計
2．1牽引節(jié)能設(shè)計
列車牽引能耗是軌道交通中最主要的能耗，且受到很多專業(yè)方案設(shè)計的影響，因此在牽引用電節(jié)能上需主要注意以下幾個方面。
（1）合理的線路方案有助于降低列車的牽引能耗，如盡可能減小長大坡道的提升高度，合理設(shè)置節(jié)能坡度，站與站間盡量采用最短連接路徑。
（2）行車交路應(yīng)從配線、客流、交路長度及運營角度等方面進行多方案比選，在滿足客流需求的前提下，合理分時段設(shè)計運行交路與列車對數(shù)，盡量提高列車載乘率，少跑空車，以減少對空車和少乘客車輛的牽引用電量。
（3）應(yīng)通過模擬仿真計算，合理布置牽引所，合理選擇牽引變壓器容量。
2．2低壓節(jié)能設(shè)計
軌道交通也因含有相當(dāng)數(shù)量的車站與車輛段而產(chǎn)生大量的低壓能耗，特別是地下車站更是用能較大的單體建筑，因此在低壓用電節(jié)能上需注意以下幾個方面。
（1）線路的選擇應(yīng)盡量避免地下車站埋深過大，否則通風(fēng)空調(diào)與電扶梯這類主要耗電專業(yè)設(shè)備數(shù)量較多，功率加大，會使整個車站的用電大幅增加。
（2）車站建筑設(shè)計應(yīng)考慮城市規(guī)劃與周邊環(huán)境，合理利用資源，根據(jù)周邊自然環(huán)境，結(jié)合各專業(yè)設(shè)計，建立綜合節(jié)能觀念。
（3）車輛段／場選址應(yīng)有良好的接軌條件，方便行車組織，提高運營效率，減少列車空走距離、空走能耗。選址應(yīng)結(jié)合市政規(guī)劃、環(huán)境保護等綜合考慮?？偲矫嬉矐?yīng)根據(jù)工藝流程合理布局，以減少不必要的調(diào)車與設(shè)備運輸。
（4）通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)及車站設(shè)備等應(yīng)根據(jù)其工況合理提出控制模式，設(shè)計控制系統(tǒng)。全日車站此類負(fù)荷變化較大，存在明顯的早、晚客流高峰等特征，其自動控制系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)系統(tǒng)的季節(jié)性與時間性調(diào)節(jié)，以達到節(jié)能運行目的。自動扶梯采用變頻控制，無人乘坐時運營速度僅為正常速度的20％，以減少空載耗電量。
（5）采用就地與集中相結(jié)合的無功補償方式，使功率因數(shù)不低于0．9。認(rèn)真考慮三相負(fù)荷的平衡問題，確保最大相負(fù)荷不超過三相負(fù)荷平均值的15％。
3設(shè)備產(chǎn)品的選用
選用低能耗、高能效的設(shè)備及產(chǎn)品，是軌道交通節(jié)能設(shè)計中必不可少的。有評定標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備應(yīng)按國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選型，無評定標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)采用先進技術(shù)設(shè)備，禁止采用國家明文禁止或淘汰落后的設(shè)備。
3．1車輛
車輛是軌道交通牽引能耗的使用者，選擇適合的車輛，對牽引節(jié)能貢獻是非常大的。車輛的車型、材料影響著自重，若車體采用整體承載鋁合金焊接輕型結(jié)構(gòu)，則車輛自重可合理減少，牽引耗能會降低。滿足動力要求時，合理選擇牽引電機和車輛編組動拖比，讓牽引電機工作在最佳能效狀態(tài)也是節(jié)約牽引用能的關(guān)鍵?？照{(diào)設(shè)備、照明設(shè)備、空氣壓縮機等列車輔助能耗設(shè)備也應(yīng)選擇高能效產(chǎn)品。
3．2供電設(shè)備
變壓器的使用能耗應(yīng)符合GB／T10228—2008《干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》的規(guī)定。電線電纜也應(yīng)按照經(jīng)濟電流密度要求合理選型。
3．3機電設(shè)備
通風(fēng)空調(diào)專業(yè)的大型風(fēng)機屬于高耗能設(shè)備，應(yīng)滿足GB19761—2009《通風(fēng)機能效限定值及能效等級》中關(guān)于“1級能效等級”的相關(guān)要求；車站清水離心水泵（主要有空調(diào)系統(tǒng)冷凍水泵與冷卻水泵）應(yīng)滿足GB19762—2007《清水離心泵能效限定值及節(jié)能評價值》的要求；其余機電設(shè)備國家也均有評定要求。
3．4照明
軌道交通工程照明主要采用節(jié)能型熒光燈，配電子鎮(zhèn)流器，所選燈具及鎮(zhèn)流器均應(yīng)符合國家頒布的相關(guān)照明能效限定值及節(jié)能評價值的標(biāo)準(zhǔn)。推廣應(yīng)用LED燈也是非常有必要的。
4節(jié)能管理
要想達到節(jié)能效果，需從系統(tǒng)設(shè)計方案、節(jié)能產(chǎn)品使用和節(jié)能管理體制上考慮。節(jié)能管理工作應(yīng)更加具體化，更具備可實施性。
4．1計量配備
完善的能源計量器具，有利于對運營、車輛設(shè)備維護及商業(yè)用電實行分別檢測和控制，嚴(yán)格成本核算和能耗定額管理。能源計量器具應(yīng)嚴(yán)格按GB17167—2006《用能單位能源計量器具配備和管理通則》中的要求進行配置及校驗。不僅要實行分類計量，對大型用電設(shè)備還應(yīng)單獨設(shè)置計量進行監(jiān)控。能源計量器具配備率為：RP＝NSN1×100式中，RP為能源計量器具配備率；NS為能源計量器具實際配備數(shù)量；N1為能源計量器具理論需要配備數(shù)量。
4．2管理措施
有良好健全的節(jié)能管理措施才能將節(jié)能落到實處，才能發(fā)揮設(shè)計系統(tǒng)與節(jié)能產(chǎn)品的作用。管理措施主要包含健全的節(jié)能管理制度、完善的能源機構(gòu)及人員配備、合理的能源計量器具管理、持續(xù)全面的能源統(tǒng)計與監(jiān)測等，若再配合能源管理系統(tǒng)，則會產(chǎn)生事半功倍的效果。
5新能源新技術(shù)的使用
5．1逆變－再生制動裝置
目前城市軌道交通系統(tǒng)常用的電制動方式有再生制動和電阻制動。再生制動最大的好處是節(jié)能，當(dāng)列車下坡或進站時，通過再生制動裝置，列車的動能或勢能轉(zhuǎn)化為電能，返回至接觸網(wǎng)被相鄰列車吸收，從而使能量得到有效的回收利用，但是再生制動產(chǎn)生的電能很難被完全吸收利用，多余的電能會造成接觸網(wǎng)電壓升高，影響正常運行。電阻制動將多余電能消耗在制動電阻上轉(zhuǎn)化為熱能，可防止接觸網(wǎng)電壓的持續(xù)升高。逆變－再生制動即是用逆變裝置部分或完全取代制動電阻，使接觸網(wǎng)上多余的電能不再轉(zhuǎn)化為熱能，而是回饋至低壓配電系統(tǒng)，使能量得到充分利用。
5．2地源熱泵系統(tǒng)
軌道交通的車輛段／場面積較大，有采用常溫地源熱泵機組作為冷、熱源的條件。淺埋水平管具有施工維護簡單、造價低、受地面溫度影響大的特點，但地下巖土冬夏熱平衡好，因此可采用地下埋管換熱器為單溝二層四管形式的地源熱泵。
5．3太陽能與光導(dǎo)系統(tǒng)
軌道交通除了地下車站外也有車輛段／場內(nèi)大面積的單體建筑及一定數(shù)量的高架車站，如何利用自然光與太陽能也是設(shè)計應(yīng)該考慮的問題。高架車站鋼結(jié)構(gòu)屋頂與車輛段／場內(nèi)大型維修庫屋面等都有條件設(shè)置太陽能板或光導(dǎo)裝置，因此可根據(jù)城市的太陽光照射情況及建筑朝向和周邊環(huán)境等因素合理選擇太陽能或光導(dǎo)系統(tǒng)。
6結(jié)束語
經(jīng)過對軌道交通設(shè)計各專業(yè)的思考，體會到電氣節(jié)能設(shè)計不僅牽涉到電氣專業(yè)或某幾個專業(yè)，而且牽涉到所有相關(guān)設(shè)計專業(yè)，需總體全面掌控，然后還要貫徹到今后的施工、運營使用等環(huán)節(jié)，缺一不可，否則無法達到節(jié)能效果。
作者:李建華 范越 單位:重慶市軌道交通設(shè)計研究院有限責(zé)任公司
