地铁车辆段最小曲线半径研究与分析

第５９卷第５期　铁道标准设计　ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＤＥＳＩＧＮ　Ｖｏ１．５９　ＮＯ．５　Ｍａｙ　２０１５　２０１５年５月　文章编号：１００４—２９５４（２０１５）０５—０１６７—０５　地铁车辆段最小曲线半径研究与分析　刘增民　（中铁第一勘察设计院集团有限公司环境与设备处，西安７１００４３）　摘要：我国不同时期地铁规范中关于车辆段最小曲线半径取值随着时间推移不断加大，并逐渐稳定。为证实规　范合理可行，在收集国内外有关资料的基础上，从地铁车辆段最小曲线半径出发，剖析最小曲线半径的影响因素，　并以工程实例分析最小曲线半径选取的标准，论述最小曲线半径对工程实施和运营的影响。建议在现行车辆条件　下应尽量遵守现行地铁规范要求，改善运营条件。同时尽快投入力量研究能适应较小曲线半径的车辆及轮轨。　关键词：地铁车辆段；最小曲线半径；轨道磨耗　中图分类号：Ｕ２７９　文献标识码：Ａ　ＤＯｌ：１０．１３２３８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－２９５４．２０１５．０５．０３９　Ｔｈｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｔｉｇｈｔ　Ｃｕｒｖｅ　Ｒａｄｉｕｓ　ａｔ　Ｍｅｔｒｏ　Ｃａｒ　Ｄｅｐｏｔ　ＬＩＵ　Ｚｅｎｇ—ｍｉｎ　（Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｆｉｒｓｔ　Ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉ’ａｎ　７１００４３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｉｇｈｔ　ｃｕｒｖｅ　ｒａｄｉｕｓ　ｉｎ　ｍｅｔｒｏ　ｃａｒ　ｄｅｐｏｔ　ｓｔｉｐｕｌａｔｅｄ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｅｒｉｏｄｓ　ｏｆ　ｔｉｍｅ　ｋｅｅｐｓ　ｅｘｐａｎｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ｓｔａｂｌｅ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｖｅｒｉｆｙ　ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｉｇｈｔ　ｃｕｒｖｅ　ｒａｄｉｕｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　ｆｒｏｍ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｉｇｈｔ　ｃｕｒｖｅ　ｒａｄｉｕｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｔｉｇｈｔ　ｃｕｒｖｅ　ｒａｄｉｕｓ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｃｒｉｔｅｒｉａ．Ｉｔ　ｉｓ　ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｓｕｂｗａｙ　ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｅｆｆｏｒｔｓ　ｍａｄｅ　ｔｏ　ｎｅｗ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ　ａｎｄ　ｒａｉｌｓ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｓｍａｌｌ　ｃｕｒｖｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｍｅｔｒｏ　ｃａｒ　ｄｅｐｏｔ；Ｔｉｇｈｔ　ｃｕｒｖｅ　ｒａｄｉｕｓ；Ｒａｆｔ　ｗｅａｒ　截止２０１３年年末，全国累计有１９个城市建成投　入运营城轨线路８７条，运营里程２　７４６　ｋｍ…。在城市　轨道交通线路设计中，最小曲线半径是重要的影响因　为大宗占地往往选择较小曲线半径来减少占地。而目　前很多专家对选择最小曲线半径有另外一种看法，认　为最小曲线半径按现行规范取值宜大不宜小，其主要　素之一，在城市土地资源日益紧张的前提下，车辆段作　收稿日期：２０１４—０８—０７；修回日期：２０１４—０８—１４　出发点在于改善运营条件，降低运营成本。本文在分　析既有营运车辆段相关资料基础上，总结了车辆段最　作者简介：刘增民（１９７Ｏ一）男，高级工程师，１９９５年毕业于兰州铁道学　院，工学学士，Ｅ—ｍａｉｌ：ｔｙｙ８２３６５９５８＠１２６．ｔｏｍ。　小曲线半径选择标准，并从后期维修量、工程可实施性　角度对最小曲线半径标准及其选用进行论述。　业出版社，２００５．　［４］　中华人民共和国铁道部．铁运［２００６］２７号铁路客车运用维修规　程［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００６．　［９］　葛立美．国产铁路客车图集［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００１　［１０］　彭方进．客运专线基础设施维修基地探伤试验线设计研究［Ｊ］．铁　道标准设计，２０１２（２）：１６—１９．　中华人民共和国铁道部．铁路主要技术政策［Ｍ］．北京：中国铁道　出版社，２００４．　［１２］　高飞，潘钰．北京动车组检修基地与动车检修［Ｊ］．铁道机车车辆，　２０１０（８）：７７—８０．　［５］　周天杰．武汉铁路枢纽总图规划再思考［Ｊ］．铁道标准设计，　２０１４（５）：１—４．　［６］　李鹏斌．西安站改扩建工程施工过渡方案研究［Ｊ］．铁道运输与经　济，２Ｏｌ１（１１）：２３—２６．　［７］　中华人民共和国铁道部．ＧＢ５００９１—２ｏ０６铁路车站及枢纽设计　规范［Ｓ］．北京：中国计划出版社，２００６．　［８］　钢结构编委会．钢结构设计手册（第３版）［Ｋ］．北京：中国建筑工　１６８　铁道标准设计　第５９卷　１　现行最小曲线半径标准　转向架本身的结构、悬挂参数等对地铁车辆系统　的轮对横移量、轮对摇头角、轮轨横向力、脱轨系数、轮　建设部批准发布的《地铁设计规范》、《地铁限界　标准》及《城市轨道交通工程项目建设标准》　中关　于车辆段最小曲线半径规定分为６个阶段，详见表１。　表１　不同阶段车辆段最小曲线半径　ｍ　重减载率等有很大的影响。也就是说转向架的型式制　约着地铁车辆所能通过的最小曲线半径。　３．２工程的可实施性　车辆段设计和施工中，任何小半径曲线均可实施，　一般来说影响最小曲线半径的因素主要有征地拆迁和　以广州地铁５号线鱼珠车辆段为例，其库外轨道　接触网（接触轨）两种。　比较６个不同阶段规范规定值，可见标准值更高　了，引导设计者选择较高的曲线半径标准。　２既有车辆段内最小曲线半径设置情况　车辆段内设置曲线的地方主要在咽喉区岔群、试　车线、灯泡线等，分析国内外车辆段最小曲线半径的选　择，对车辆段最小曲线半径并无统一的标准。　１９９２、１９９９年地铁设计规范及建设标准中关于车　辆段最小曲线半径的标准主要是以北京地铁１号线的　建设、运营经验和数据分析为基础的，反映了我国　２０世纪七八十年代的城市建设、车辆及钢轨发展水平　的综合结果。２０世纪七八十年代，我国地铁工程借鉴　国外建造经验，选取的曲线半径较小，车辆段制造水平　低，钢轨材质较差，对钢轨磨耗影响评估不足。随着经　济技术水平的不断提高，如今车辆段最小曲线半径标　准提高，主要因为考虑列车通过曲线带来的噪声和磨　耗，适当提高曲线半径有助于降低营运成本。　美国、日本、法国等国地铁车辆段并无统一的最小　曲线半径标准。纽约地铁最小曲线半径为１０７　ｍ，芝　加哥和波士顿地铁为１００　ｍ；东京、大阪等城市地铁最　小曲线半径大部分不足２００　ｍ　；巴黎地铁最小曲线　半径仅为７５　ｍ。　３车辆段最小曲线半径影响因素　车辆段最小曲线半径的确定，是综合考虑车辆的　转向架型式、工程的可实施性，工程与运营的经济性、　环境影响等各个方面平衡的结果。主要包括以下几个　方面。　３．１　车辆的转向架型式　转向架是地铁车辆的重要技术部件，它除了发挥　支承、导向和隔振等重要作用外，还要起传递牵引力和　制动力的作用，对车辆的运行性能起着决定性的作用。　最小曲线半径为６５　ｍ，直线段接触网支柱侧面限界为　２　３００　ｍｍ；曲线段，受线路条件所困，为增大支柱侧面　限界，需采用＋２５０　ｍｍ支柱作为门形架中间支柱，经　过计算该区域支柱侧面限界最小为２　１２５　ｍｍ即可满足　要求　。此外由于曲线半径太小，原接触网悬挂方案　虽可以保证将接触线高度调整至机车受电弓工作范　围，但却超过了接触线设计高度，这可能导致接触网和　受电弓基础压力不够，在瞬间可能发生弓网分离（“离　线”状态），其后果是使列车工作电流时断时续，时大　时小，运行发生异常。综上，最小曲线半径会影响车辆　段接触网施工难度，并直接影响弓网关系。　３．３　工程和运营的经济性　较小的曲线半径，能够更好地适应地形、地质等外　部条件的约束。随着城市的快速发展，车辆段基地周　边可能存在较多建筑物，其对车辆段选址形成较大约　束。此外，一些需要保护的古树、古迹，大中型市政管、　高压线以及其他特殊类型构筑物也在一定程度上影响　车辆段的选址，某些情况下，这些因素决定着车辆段选　址能否成立。曲线半径可灵活运用，合理规避不必要　的征地和拆迁，从而达到节省工程投资的目的。但是，　选择曲线半径较小，也意味着增加线路长度、加大维护　保养工作量或者改变钢轨材质而引起投资费用增加。　此外，轨道交通轮轨系统的反复相互作用引起了　轮轨磨耗，轮轨磨耗不仅造成金属的大量浪费，还增加　了线路的养护维修成本，降低了车轮和轨道的可靠性，　尤其是曲线半径越小，钢轨的磨耗越严重，钢轨更换周　期越短　。　３．４环境对曲线半径的高要求　车辆段内由于不载客运行，因此不存在旅客舒适　度的要求。但是，地铁列车在通过小半径曲线时，车轮　相对于钢轨产生横向滑动，往往要发出尖啸的噪声。　２００１年８月２２日，德国ＳＩＥＭＥＮＳ公司在广州地铁　１号线对地铁车辆的振动进行检测，结果表明，上行线　长寿路一陈家祠区间小半径曲线垂向振动加速度最大　值达３７　ｍ／ｓ　，而无波磨地段垂向振动加速度最大值达　１５　ｍ／ｓ　。严重的波磨引起地铁车辆的剧烈运动，　第５期　刘增民一地铁车辆段最小曲线半径研究与分析　１７１　（上接第１６３页）　２００８（３）：５４—５８．　方）进路敌对照查检查，完成两场渡线衔接道岔同时　［２］王强．兰州西客运站跨线联络线设置方案研究［Ｊ］．铁道标准设计，　处于定位和同时处于反位的功能，即用分场单动道岔　２０１３（１１）：１５—１８．　［３］　中国铁路总公司．铁总科技［２０１４］１７２号铁路技术管理规程　实现了双动道岔所完成的将两联锁控制区域平行隔开　［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２０１４．　的作用，防止了冒进信号或车辆溜逸造成的跨区域侧　［４］中华人民共和国行业标准．ＴＢ１０００７－－２００６铁路信号设计规范　面冲突，保证了行车安全。渡线道岔分场按单动道岔　［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００６．　单独控制及中间绝缘节划分场界等设置，不仅简化了　［５］　中华人民共和国行业标准．ＴＢ／Ｔ３０２７—２００２计算机联锁技术条　场间控制关系和联系电路条件，也使控制区域划分、作　件［ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００２．　［６］　中华人民共和国铁道部．铁运电［２００８］１４２号关于加强编组站　业分工及跨线运行作业办理手续等更加清晰简单。　区段站旅客列车运行安全的通知［ｚ］．北京：中华人民共和国铁　３　结语　道部，２００８．　［７］　中华人民共和国铁道部．铁运函［２００９］９８５号关于实施编组站　近几年冒进信号或车辆溜逸构成侧面冲突的事故　区段站调车进路与正线隔离改造有关问题的通知［ｚ］．北京：中　屡有发生，需要加强平行隔开设置及防止车辆溜逸措　华人民共和国铁道部，２００９．　［８］　中华人民共和国铁道部．铁运电［２０１３］号关于加强站专线工程　施。并场车站在两场咽喉区进行平面跨线列车运行作　线隔开设备管理和防溜逸措施要求的通知［ｚ］．北京：中华人民　业，虽然比较便捷，但跨线运行侧穿两个联锁控制区　共和国铁道部，２０１３．　域，不安全因素较多。信号控制方案不仅要考虑集中　［９］　中华人民共和国铁道部．６５０２电路与各种设备联系图册（电号　管控、简化作业流程，更要加强平行隔开防护和敌对照　６５０４）［Ｍ］．北京：电化工程局电务勘测设计处，１９７７．　查防护。希望本文的探讨的场间渡线道岔信号控制方　［１０］彭湃．地铁对称三开道彷的信号工程设计［Ｊ］．铁道标准设计，　案，能对相关工程设计提供参考。　２０１３（１２）：１０９—１１２．　［１１］何文卿．６５０２电气集中电路（修订本）［Ｍ］．北京：中国铁道出版　参考文献：　社，１９９７．　『１］　腺应先，李明国．高速客运站基本图型的分析［Ｊ１．铁道标准设计，