城市轨道交通系统线路设计课件

城市軌道交通系統線路設計7.1線路總體設計

線路設計是在已經確定的城市軌道交通線網條件下，研究某一條或某一段線路的具體位置，確定相關細節，包括線路的路由方案、敷設方式以及站點選擇等。7.1.1線路的走向與路由1、所需資料2、線路方向及路由選擇1)線路方向及路由選擇要考慮的主要因素

(1)線路的作用(2)客流分佈與客流方向。

(3)城市道路網分佈狀況。(4)隧道主體結構施工方法。(5)城市經濟實力。2)通過特大型客流集散點的路由選擇當特大型客流集散點離開線路直線方向或經由主路時，線路路由有下列方式可供選擇。(1)路由繞向特大型客流集散點。(2)採用支路連接。(3)延長車站出入口通道，並設自動步道。(4)調整路網部分線路走向。(5)調整特大型客流集散點。3)路由方案比選

路由對線路工程建設和城市發展影響重大，應多做路由方案比較。吸引客流條件、線路條件、施工條件、施工干擾、對城市的影響、工程造價、運營效益等，是路由方案比選的主要內容。

4)影響線路的走向與路由確定的因素

（1）線路的性質、作用及地位（2）客流集散點和主客流方向（3）城市道路網及建設狀況（4）線路的敷設方式和技術條件（5）與城市發展的近遠期結合線路走向和路由方案的研究一般在1/50000—1/10000地形圖上進行，特殊地段可採用1/2000地形圖，結合線路的技術條件和地形地貌，提出2～3個可供選擇的方案，以進行方案比選和論證。7.1.2線路敷設方式地下線一般選擇在城市中心繁華地區，是對城市環境影響最小的一種線路敷設方式。地面線是造價最低的一種敷設方式，一般敷設在有條件的城市道路或郊區。高架線介於地面和地下之間的一種線路，既保持了專用道的形式，占地較少，又對城市交通干擾較小。4.線路與地面建築物之間的安全距離

1)地下線與地面建築物之間的安全距離。

2)高架線與建築物之間的安全距離。

3)地面線與道路及建築物之間最小安全距離。

5.線路位置方案比選1)線路條件比較：包括線路長度、曲線半徑、轉角等。對於小半徑曲線，在拆遷數量、拆遷難度、工程造價增加不多的情況下，宜推薦較大半徑的方案，若半徑大於或等於400m，則不宜增加工程造價來換取大半徑曲線。5.線路位置方案比選2)房屋拆遷比較：包括拆遷房屋數量、品質、使用性質、拆遷難易等的比較。品質差的危舊房屋可以拆，住宅房易拆遷，辦公房次之，工廠廠房難拆遷；學校、醫院等單位，一般要鄰近安置；商貿房異地搬遷，在市場經濟的條件下，拆遷難度大。

5.線路位置方案比選3)管線拆遷比較：包括上下水管網、地下地上電力線(管)、地下地上通信電纜線(管)、煤氣管、熱力管等的數量、規格、費用及拆遷難度比較。大型管道改移費用高，下水管改移難度大。

5.線路位置方案比選4)改移道路及交通便道面積比較：包括施工時改移交通的臨時道路面積及便橋，恢復被施工破壞的正式路面及橋樑等。

5.線路位置方案比選5)其他拆遷物比較：不屬於上述拆遷內容的其他拆遷。5.線路位置方案比選6)地鐵主體結構施工方法比較：包括施工的難易度、安全度、工期、品質保證、市民生活的影響等方面的綜合分析評價。1.車站分佈原則1)應盡可能靠近大型客流集散點，為乘客提供方便的乘車條件；2)在城市交通樞紐、地鐵線路之間與其他軌道交會處設置車站，使之與道路網及公共交通網密切結合，為乘客創造良好的換乘條件；7.1.3車站的數量及其分佈3)應與城市建設密切結合，與舊城房屋改造和新區土地開發結合；4)儘量避開地質不良地段，盡可能減少對周圍環境的干擾；5)兼顧各車站間距離的均勻性。2.影響車站分佈的因素1)大型客流集散點。2)城市規模大小。3)城區人口密度。4)線路長度。5)城市地貌及建築物佈局。6)軌道交通路網及城市道路網狀況。7)對站間距離的要求。

3.車站分佈對市民出行時間的影響

車站數目的多少，直接影響市民乘地鐵的出行時間。車站多，市民步行到站距離短，節省步行時間，可以增加短程乘客的吸引量；車站少，則恰恰相反，提高了交通速度，減少乘客在車內的時間，可以增加線路兩端乘客的吸引量。市民出行對交通工具的選擇，快捷省時條件排在第一位。如芝加哥市濱湖線的不同站間距比較，結果是大站距(1.6km)比小站距(0.8km)多吸引客流量3%。4.車站分佈比選由於車站造價高，車站數量對整個軌道交通的工程造價影響較大，在進行線路規劃時，一般要做2~3個車站數量與分佈方案的比選，比選時要分析乘客使用條件、運營條件、周圍環境以及工程難度和造價等幾個方面，通過全面、綜合地評價，確定推薦方案。5.車站站位選擇原則

1)方便乘客使用。

2)與城市道路網及公共交通網密切結合。

3)與舊城房屋改造和新區土地開發結合。4)方便施工，減少拆遷，降低造價。5)兼顧各車站間距離的均勻性。上海地鐵1號線線路位置示意圖上海地鐵1號線徐家匯－人民廣場區段線路走向方案示意圖7.2線路平、縱斷面設計線路平縱斷面設計是線上路規劃方案的基礎上確定線路在城市空間中的詳細位置，它一般分可行性研究、初步設計和施工設計等幾個階段。

7.2.1線路設計的技術資料

1.城市規劃類城市總體規劃、分區規劃、城市軌道交通系統路網規劃、客流預測、大型交通樞紐點規劃、道路規劃紅線、規劃管線、規劃人防設施等。2.現狀資料現狀地形圖、工程地質及水文地質資料、水文氣象資料、文物保護及建築物資料、主要構築物及基礎資料、市政及人防設施資料等。3.工程前期研究資料

(預)可行性報告及批件、各級政府對工程的會議紀要、批示、規劃部門的規劃意見等。4.其他相關資料車輛配備及車輛技術參數資料、既有線運營技術經濟指標及客流統計資料、既有線主要技術標準等。7.2.2主要設計原則及技術標準

1、主要設計原則1)線路路徑應以城市軌道交通路網規劃為依據，調整要有充分理由。2)新線長度一般不宜小於10km，以保證運營效益。7.2.2主要設計原則及技術標準

3)線路敷設型式：在市中心區，宜採用地下線；在市中心區外圍，且街道寬闊，宜首選地面和高架線。4)軌道線路與其他線路相交，應採用立體交叉方式。

5)地下線平面位置和埋設深度應根據地面建築物、地下管線和其他地下構築物現狀與規劃、工程與水文地質條件、結構類型和施工方法以及運營要求等因素，經技術經濟綜合比較確定。6)車站應佈設在主要客流集散點和各種交通樞紐點上，尤其是軌道交通線網規劃的換乘點。7)經過市郊鐵路車站時，應設站換乘；有條件時宜預留接軌聯運條件。

2、主要技術標準

基本類型ABC

最小曲線半徑(m)正線300～350250～30050～100輔助線250150～20025～80車場線15080～11025～80

最大坡度(‰)正線30～3530～3560輔助線404060車場線1.51.51.5豎曲線半徑(m)正線3000～50002500～50001000輔助線200020001000鋼軌(kg/m)正線≥6050～6050輔助線≥50≥5050道岔(No/R。)正線9/2009/200或7/1507/150車場7/1506/110(待定)注：①特殊困難地段的技術標準，應按國家現行有關技術規範執行。

②C型車的線路最小曲線半徑80m，系指受流器的車輛。

③No系指道岔號，R。系指道岔導曲線半徑(m)。7.2.3線路平面設計

在確定線路路由的情況下，對線路的平面位置、車站的站位以及全線的輔助線進行詳細分析和計算，以最終確定線路的準確位置。1)地下線有三種位置；

1、線路的平面位置A位：位於道路中心，對周圍建築物干擾較小，施工相對容易，是較為普遍的一種線路位置，但若採用明挖法，對道路交通干擾較大。

B位：位於規劃的慢車道和人行道下方，施工時能減少對城市交通的干擾和對機動車路面的破壞，但由於它靠建築物較近，市政管線較多且線路不易順直，需結合站位設置統一考慮。

C位：位於道路規劃紅線以外，是在特殊情況下採用的一種線路位置，如線路上方建築物較多，施工時需採用特殊的處理方法或帶來較大的拆遷量。

2)高架線高架線在城市中穿越時一般沿道路設置，一般應結合規劃道路的橫斷面考慮，設於車行道分隔帶上。高架時有兩種方案:線路位於道路中心的方案對道路景觀較為有利，環境干擾也相對較小，是採用較多的一種線路形式。線路位於快慢車分隔帶上，對一側建築物干擾小，但對另一側干擾大，適用於道路兩側環境要求不一樣的地區。3)地面線

通常用在沿鐵路、河流或城市綠地帶的線路上。

城市道路上設地面線一般有兩種位置。2、車站位置1)跨路口站位這種站位便於各個方向的乘客進入車站，減少了路口人流與車流的交叉干擾，而且與地面公交線路有良好銜接。在有條件時應優先選用。2)偏路口站位

這種站位偏路口一側設置，施工時可減少對城市地面交通以及對地下管線的影響，高架時，較容易與城市景觀相協調。不過，其缺點是路口客流較大時，容易使車站兩端客流不均衡，影響車站的使用功能。一般在高架線或路口施工難度較大時採用。

3)位於道路紅線以外站位典型的有：設於火車站站前廣場或站房下，以利客流換乘；與城市其他建築同步實施，和新開發建築物相結合；結合城市交通規劃，建設城市綜合交通樞紐等。

3、輔助線類型及其設計

1)折返線和臨時折返線

地鐵規範規定：“線路的每個終點站和區段運行的折返站，應設置折返線或渡線，它的折返能力應與該區段的通過能力相匹配。當兩折返站相距過長時，宜在沿線每隔3至5個車站的站端加設渡線或車輛停放線。”

(1)站前折返線

1)站前折返方式指列車經由站前渡線折返。優點：站前折返時，列車空走少，折返時間較短，乘客能同時上下車，可縮短停站時間，減少費用。缺點：這種方式存在一定的進路交叉，對行車安全有一定威脅，客流量大時，可能會引起月臺客流秩序的混亂。(2)站後折返線

2)站後折返方式

站後折返由站後盡端折返線折返，可避免進路交叉。此外，列車還可採用經站後環線折返的方法。優點：站後折返避免了前述進路交叉，安全性能好；而且，站後列車進出站速度較高，有利於提高旅行速度。一般說來，站後盡端折返線折返是最常見的方式。站後渡線方法則可為短交路提供方便；環形線折返設備可保證最大的通過能力，但施工量大，鋼軌在曲線上的磨耗也大。缺點：站後折返的不足是列車折返時間較長。2)存車線

(1).與折返線結合設置

(2).單獨設置

(3)車場出入線

一般應盡可能靠近車站出岔，以減少對正線運營的干擾。四、線路平面設計計算

第一步：以城市道路紅線或建築物座標為控制點，首先確定線路任意點的座標和沿線路走向的直線方位角，以此作為計算基礎。第二步：交點座標的計算該步驟從起點開始，先用已知直線相交公式及點間距離公式求出起始邊長，然後用座標公式計算交點座標。用交點座標及第二直線方位角作為新起始邊直線，繼續採用上述方法計算第二個交點座標，這樣交替計算邊長和座標，直至全線交點座標計算完成。

第三步：曲線要素計算根據線路的設計標準，選用合理的曲線半徑和緩和曲線長度，計算各曲線要素。

曲線要素計算方法圓曲線計算公式：

T(切線長)=Rtg(α/2)L(曲線)=Rπα/180E0(外矢)=Rsec(α/2)–R式中：R為圓曲線半徑；α為偏角。

緩和曲線計算公式：

T=（R+ρ）tg(α/2)+mL=Rπα/180+lE0=(R+ρ)sec(α/2)–Rß(緩和曲線角度)=90•

l/（Rπ）

m(切垂距)=l/2+l

3/（240R）ρ(圓曲線移動量)=l

2/（24R）–l4/（2688R3）

l

–緩和曲線長度

第四步：里程計算里程計算一般從起點開始，以公里標K0+000表示，依此推算各點里程。里程計算一般包括起終點、直緩、緩圓、圓緩、緩直、車站中心、道岔中心以及特殊點的里程等。需要時，左右線的里程分別進行計算，先右線後左線，一般在車站中心里程相同，當左右線線路長度不同時，左線設斷鏈進行調整。第五步：關鍵點座標及距離計算這一步主要是採用點線間垂距計算方法，對一些工程控制點距線路的距離以及線路左右線的線間距作計算，以驗算和確定工程設計的條件。

7.2.4線路縱斷面設計

在縱斷面設計中，主要是確定洞口以及過渡段的位置和形式。（1）確定敷設方式和過渡段軌道交通線路由地下過渡到地上，線路縱斷面設計可採用以下步驟進行：

1)在道路中間開口即在道路中間設置過渡段，可分為雙線同時出洞和單線先後出洞兩種形式。

2)在道路紅線以外開口。3)結合地形等環境條件開口。（2）線路設計中的控制點分析各種敷設方式分界點確定後，要對不同敷設方式地段進行控制高程點分析。控制點包括以下幾種：1）地下線結構頂板覆土厚度

當地下線位於城市道路下方時，要考慮路面鋪裝和管線要求，一般地，隧道結構頂板距地面為2—3米；當地下線位於城市公園或綠地時，要考慮植被的最小厚度，一般草坪為0.2－0.5米,灌木為0.5－1.0米,喬木為1.5－2.5米；當地下線位於經常水面下方時，要考慮隔水層厚度要求，一般為1米左右；當地下線作為人防工程時，應考慮防空工程的最小覆土要求；在寒冷地帶應考慮保溫層最小厚度要求。2）地下管線及構築物在明挖車站遇地下管線時，應盡可能考慮改移，以減少覆土厚度，方便乘客出入。地下隧道結構以明挖法通過地下管線或地下構築物時，隧道與管道（構築物）可不留土層，甚至兩者共用結構。地下隧道以暗挖法通過地下構築物、樓房基礎時，兩結構之間應保持必要的土層厚度，最小厚度應根據結構要求而定。

3）地質條件

當地下線路遇到不良地質條件時，主要是淤泥質粘土及流沙地層，應儘量考慮躲避，若躲避有困難時，應採取工程措施。4）施工方法地下線採用明挖法時，為減少土方開挖量，線路埋深應盡可能地淺；當採用暗挖法時，應選擇較好地層，一般埋設深度較深。5）排水站位置地下線排水站一般設於線路縱斷面的最低點。因此縱斷面設計要考慮排水站的位置。6）橋下淨高

線路為高架線時，橋下淨高最小值受通行的車船高度控制，應按相關鐵路、道路、航運等有關規範執行。

7）防洪水位地面線路基、地下線的各種地面出口部，應按100年一遇的洪水位設計。

（3）線路縱斷面方案設計要點1）坡段應盡可能長，以保證列車安全平穩地運行，提高乘客的舒適度；2）儘量設計成節能坡道，即車站位於縱斷面高處，區間位於低處，車站之間形成凹形坡，以便於列車運行時節省能源；3）左右線坡道的設計應根據區間結構形式確定，當兩線位於同一隧道時，左右線坡度應一致，在曲線地段，左線坡度進行調整，使曲線範圍內同一法線斷面上的左右線標高相同；當左右線分設單線隧道內，應使車站範圍內左右線坡度及標高一致。4）車站月臺和道岔範圍內不應設置豎曲線，豎曲線也不應與平面緩和曲線重疊；5）相鄰坡段坡度代數差不受限制。

（4）坡度計算及製圖

坡度計算包括豎曲線要素計算和軌頂標高計算。地鐵規範規定，當兩相鄰坡道坡度代數差等於或