大作业 限界终(共10页)

1、电气(dinq)工程学院轨道交通规划设计调研(dio yn)报告调研(dio yn)题目： 北京地铁限界分析 姓 名： 组 员： 调研时间： 2014/5/24 B型车的限界分析报告限界：是指列车沿固定的轨道安全运行时，所需要的空间尺寸。城市轨道交通车辆在隧道内或高架上运行，一方面，隧道或高架要有足够的空间，以供车辆通行；配置线路结构、通信、信号、供电、给排水等设备；另一方面，为了确保列车安全运行，凡接近城市轨道交通线路的各种建筑物及设备，必须与线路保持一定的距离。因此，限界主要分为车辆限界、设备限界、建筑限界、受电弓限界等，起控制作用的主要是设备限界和建筑限界。限界越大，安全度越高，但工程量

2、和工程投资业随之增加。因此，合理限界的确定，既要考虑保证列车运行的安全，又要考虑系统建设成本。地铁列车按车辆规格来划分，分为A、B两类。标准B型车车宽2.8m，车高3.8m，车体有效长度19.0m，车辆定距12.6m，转向架固定轴距2.22.3m,北京城市轨道交通车辆大多采用6辆编组的B型车，对于B型车有一个建议车辆计算轮廓线。下面将对B型车辆限界加以分析。A型车为接触网受流;B1型车为第三轨受流;B2型车为接触网受流一、限界(xinji)概述地铁(dti)限界 （metro gauges）：为保障地铁安全运行、限制车辆断面尺寸、限制沿线设备安装尺寸及确定的建筑结构有效净空尺寸的图形成为限界。

3、根据不同的动能需求(xqi)，分为车辆限界、设备限界和建筑限界。以下是几个重要的概念。车辆限界 （kinematic envelope）：计算车辆（不论是空车或者重车）在平直线的轨道上按照规定速度运行，计及了规定的车辆和轨道的公差值、磨耗量、弹性变形量，以及车辆的振动等正常状态下运行的各种限定因素产生的车辆各部位横向和竖向动态偏移后的统计轨迹，并以基准坐标系表示的界线。城市轨道交通车辆限界制定是限界标准编制工作中最基本关键环节之一。只有在准确科学的车辆限界计算基础上, 才能合理确定设备限界和建筑限界, 形成完整的城市轨道交通限界标准。设备限界（equipment gauges）：基准坐标系在车

4、辆限界外加未计及因素和安全间距（包括一系或二系悬挂故障状态）的界线。设备限界外安装的任何设备（有效站台长度内及接触网（轨）设备带电部分除外），包括安装误差值和柔性变形量在内，均不得向内入侵的界线。建筑限界（structure gauges）:位于设备限界外，并考虑了沿线设备安装后的界线。任何沿线永久性固定建筑物，包括施工误差值、测量误差值及结构永久变形量在内，均不得向内侵入的界线。在行车隧道和高架桥等结构的最小横断面所形成的有效内轮廓线基础上，再考虑其施工误差、测量误差、结构变形等因素，为满足固定设备和管线安装的需要而必须的限界。基准坐标系（normal coordinate system）：

5、垂直于直线轨道线路中心的二维平面直角坐标。横坐标轴（X轴）与设计轨顶平面相切，纵坐标（Y轴）垂直于轨顶平面，该基准坐标系的坐标原点及规矩中心点。偏移及偏移量: 在基准坐标系内,车辆横断面上各点因车辆本身原因或轨道线路原因, 在运行中离开原来在基准坐标系中所定义的设计位置称为偏移,偏移以毫米(mm) 为单位的量值称为偏移量.在第 1坐标方向的偏移称为一侧横向偏移, 在第 2 坐标方向的偏移称为竖向( 向上、向下) 偏移。计算车辆: 制定限界时设定的一种车辆,包括各项构造参数、横断面轮廓尺寸及水平投影轮廓尺寸等,均是车辆限界设计计算的依据.计算车辆横断面上最外点的连线为计算车辆轮廓线。二、各种限界

6、的计算方法分析：（1）车辆限界计算方法：车辆限界以地铁(dti)限界断面外形的设计轮廓控制点坐标为基础, 计及如下要素: 车辆的制造误差值, 车辆的维修限度, 转向架轮对处于轨道上最不利的运行位置, 转向架构架相对于轮对的横向位移量, 车体相对于转向架构架的横向位移量, 车体相对于轨道线路的最不利倾斜位置, 车辆的空重车挠度差及竖向位移量, 因车辆制造、载荷不对称等引起的偏斜, 车辆一系悬挂及二系悬挂侧滚位移量, 轨道线路的垂向及横向几何偏差、磨耗、维修限度及弹性变形量。分别计算出其横向和垂向偏移量, 将设计轮廓控制点坐标加上( 或减去) 对应点的偏移量, 即可得到车辆(chling)限界控制

7、点的坐标。车辆限界的计算原则:a.列车在平直线(zhxin)整体道床的轨道上运行；b.曲线地段增加的附加因素不应在车辆限界内考虑, 而应在设备限界内加宽、加高；c.车辆限界的偏移量计算应按车体、转向架、受电弓(受流器)3部分分别计算；d.不同的外部条件应合理选用不同的计算参数。（2）设备限界计算方法：a.车体肩部横向间距应为100mm；车体下部梁横向间距应为30mm；车体下边梁向下间距为50mm；车下悬挂物向下应为50mm；b.车体顶部向上应为60mm(含竖曲线偏移量)；车顶与车体肩部的过渡线应相距60100mm构成设备限界，转向架部分横向及竖向间距应为1530mm。转向架设备限界（轮对除外）

8、最低点离轨面净距：A型车25mm、B型车15mm。水平曲线地段的设备限界应在直线设备限界的基础上加宽和加高, 计及如下要素: 曲线几何偏移引起设备限界的加宽和加高量, 过超高与欠超高引起设备限界的加宽和加高量, 曲线轨道参数及车辆参数变化引起设备限界的加宽和加高量。(3) 建筑限界计算方法：直线地段车站建筑限界应符合下列规定：1、（1）站台至轨顶面高度：A型车10301080mm ；B型车10001050mm 。 （2）有效站台范围内，站台边缘与车厢地板面高度处的车辆限界之间的水平间隙不宜小于10mm，站台边缘与车厢地板面高度处的车辆轮廓之间的间隙不应大于100mm。（3）有效站台范围内的站台

9、边缘设备限界的安全间隙不宜小于50mm，有效站台范围外可设过渡线，过渡线长度不应大于20m。（4）车站范围内有墙、柱处的建筑限界：当墙、柱上悬挂设备时，应按设备限界加400500mm空隙确定；当墙、柱上不安装设备时，线路中心线至墙柱的建筑限界可按设备限界加200mm空隙确定；困难条件下不应小于100mm。（5）车站有效站台范围内的屏蔽门或栏杆与车辆限界之间的安全间隙不应小于25mm。（6）曲线站台应按直线站台车辆限界加曲线偏移量及安全留量确定，曲线站台边缘至车辆轮廓线之间的间隙不得大于180mm。（7）辅助线的水平曲线半径小于正线水平曲线最小半径时，其建筑限界应另行计算确定。（8）直线地段防淹

10、门和人防隔断门建筑限界与设备限界之间的横向间隙不应小于100mm，高度应与区间矩形(jxng)隧道相同。2、区间隧道建筑限界与设备限界之间的空间，应考虑(kol)从设备与管线安装所需要的尺寸，并应预留安装误差值、测量误差值和变形量，所需的安全间隙宜为2050mm。建筑(jinzh)限界和设备限界之间最小间距不宜小于200mm，困难条件下不应小于100mm。3、车辆段建筑限界应符合下列规定：（1）车辆段库外连续建筑物至设备限界间距不得小于200mm;当设人行便道时宜为100mm。（2）车辆段库外非连续建筑物（其长度不大于2m）至设备限界的净距不得小于200mm；当设人行便道时宜为600mm。（3

11、）车辆段车库大门与设备限界的横向间隙不应小于100mm。（4）车辆段车库大门最小高度应按车辆高度加不小于200mm安全间隙；当列车升弓进库时，应按受电弓设备限界确定。（5）库内检修平台不得侵入车辆限界。4、当两线路间无墙、柱及其他设备时，；两线路中心线水平间距应按两设备限界之间的安全间隙不应小于100mm计算。5、道岔警冲标至相邻两线中心线的垂直距离，应按两单线设备限界确定。6、高架线（或地面线）建筑限界与设备限界之间最小间隙应为500mm。三、与5号线有关的限界北京地铁5号线在全国地铁建设史上有着极其重要的历史地位，是一条具有示范意义的典范工程。对于北京市轨道交通建设，更是一个重要的里程碑。

12、它是首条贯通北京市区南北向的轨道交通大动脉，大大缩短了沿线居民的出行时间，减轻了地面交通的压力，节约了能源。 5号线南起丰台区宋家庄交通枢纽，终点位于北端太平庄地区的天通苑北站。车站、车辆段总建筑面积达423846.52。相比于北京地铁1号线，2号线的苏联老式隧道掘进方法，5号线第一次采用先进的盾构法施工，也第一次在北京成功实施在既有地铁结构保持运营的情况下下穿暗挖施工新建车站，这种施工方法效率更高，同时精准度也有所提高；5号线在轨道铺设上采用轨排架轨法。整体采用条VVVF交流牵引传动方式标准B1型车，DC750V接触轨上部受电。我们从限界的角度来对北京地铁5号线进行了调研。5号线线路全长27

13、.6km，共设23座车站，地下16座，地面及高架车站7座，地下线16.9km，占全线长度的61%，地面及高架线10.7km，占全线长度的39%。工程地下线主要有马蹄形隧道、圆形隧道和总长度约600m的矩形隧道三种隧道断面形式。针对这三种隧道形式分别有以下三种限界。 马蹄形隧道由浅埋暗挖法施工形成，圆形隧道盾构施工形成，矩形隧道由明挖法施工形成。概况：（1）隧道设计盾构法施工圆形隧道雍和宫试验段时,由于考虑到车辆顶部的薄型空调设备故障问题,加之盾构段施工经验不足,需要留有一定余量,故最终建筑限界直径定为5 200 mm。轨道建筑高度由初步设计的800mm降为740mm。车站站台边缘与线路中心距离

14、为1500mm,车站站台面高度为1020mm。(2) 站台面至其上吊顶高度满足3000mm 的建筑要求。(3) 站台边缘与车站柱子边缘距离满足规范2.5m的要求。车行道上方排热风道底面至轨面高度限界需要抬高150mm,大多数站顶部净空有富余,少数(shosh)站可以对管线设备做一些调整,限界抬高不存在问题。 1、 B1型区间直线地段(ddun)矩形隧道建筑限界2、 B1型区间直线地段圆形隧道(sudo)建筑限界马蹄形隧道由浅埋暗挖法施工形成，圆形隧道盾构施工形成，矩形隧道由明挖法施工形成。3、 B1型区间直线地段马蹄形隧道(sudo)建筑限界四、有关限界(xinji)的简单计算以下为以确定的计

15、算车辆轮廓线控制点坐标为基础，考虑上述车辆限界各个计算要素，根据偏移量计算公式， 计算出横向和垂向偏移位移， 将轮廓线控制点坐标加上 （或减去） 对应点的偏移位移量，即可得到车辆限界控制点坐标。为预留将来鼓形车的发展需要(xyo)，一般考虑车体侧部车辆限界加宽 50 mm。由于车体运动时会产生向左或向右侧滚，因此，应对该种工况分别计算，并取计算结果大者为最终车辆限界。车辆限界简单估算：设第 6 点车辆轮廓线坐标值为X1 318 mm，Y 3 315 mm，当车体横向偏移和车体倾角产生的横向偏移方向相同时，计算得其横向偏移量为 134 mm，垂向向上偏移量为-2 mm，则相应的车辆限界坐标为 X

16、1 452 mm，Y 3 313 mm ；当车体横向偏移和车体倾角产生的横向偏移方向相反时，计算得其横向偏移量为 -4mm，垂向向上偏移量为60mm，则相应的车辆限界坐标为 X = 1314 mm，Y3375 mm。由于第一工况计算得到的坐标值能包络后者，故取前者为该点最终车辆限界，所以为X1 452 mm，Y3375 mm。对照下表数据发现，虽然我们计算得出结果有些误差、出入，但是宽度总是是大于表中的数据的，说明我们计算出的横、纵向偏移量有些出入而已，仍在可接受范围内。B1型隧道内车辆轮廓线、车辆限界(xinji)、设备限界图设备限界简单估算：设备限界与车辆限界之间，应留安全间距。主要是考虑

17、车体在故障状态下运行的需要， 如车辆弹簧的失效（包括空气弹簧的 “过充” 和“失气”） ， 使得车体倾侧， 直到受到限位器的限制为止。在这种情况下，如果再遇上轴箱弹簧的失效，车体倾侧将更大。为了防止诸如此类的极端情况出现时， 车体不与设备或建筑物相碰，需留有一定的安全裕量。平曲线和竖曲线地段的设备限界应根据统一公式计算，在直线地段设备限界的基础上加宽和加高。直曲线限界在上面已阐述过。计算时需注意车体横向加宽和过超高（或欠超高）的偏移方向。B1型车隧道内直线地段第6点设备限界坐标为 X1433mm， Y3347 mm，当车体横向加宽和过超高 （或欠超高）的偏移方向相同时，计算得其横向偏移量为 1

18、88 mm，垂向向上偏移量为 -43 mm，则相应的曲线地段设备限界坐标为X 1621mm，Y 3304mm；当车体横向加宽和过超高（或欠高）的偏移方向相反时，计算得其横向偏移量为40 mm ，垂向向上偏移量为 43 mm，则相应的曲线地段设备限界坐标为X 1473mm ，Y3390 mm。由于第一工况计算得到的坐标值能包络后者，故取前者为该点曲线地段最终设备限界。总结：当然，界限的计算远比这个计算要复杂的多，我们仅仅从简化的公式来粗略的计算了车辆和设备限界，体会到了设计一条地铁要考虑很多很多的因素，但是最终目的都是为了使地铁能安全的运行，所以问题考虑越全面也就越安全。但是限界越大，安全度越高，工程量和工程投资业随之增加。因此，合理限界的确定，既要考虑保证列车运行的安全，又要考虑系统建设成本。附录(fl)1：北京地铁1号线复兴门站隧道