轨道交通课件

轨道交通山东建筑大学土木学院线路与车站的规划与设计4.1线路规划4.2线路平、纵断面设计4.3车站规划与设计4.4换乘车站设计4.5城市轨道交通与其他交通方式的衔接4.1线路规划线路规划设计是在已经确定的城市轨道交通线网条件下，研究某一条或某一段线路的具体位置，确定相关细节，包括线路的路由方案、敷设方式以及站点选择等。4.1.1线路的走向与路由1、影响因素：1）线路的性质、作用、地位2）客流集散点和主客流方向3）城市道路网及建设状况4）线路敷设方式及技术条件5）与城市发展的近远期结合6）其他因素2、分析方法一般在1/5000～1/10000地形图上进行，特殊地段采用1/2000地形图，提出2～3个方案作为比选和论证的基础1）客流吸引条件；2）线路条件；3）施工条件；4）对城市环境的影响；5）费用和工期4.1.2线路敷设方式地下、地面、高架3种方式。1、地下线：城市中心区，浅埋为好。2、地面线：造价最低3、高架线：高架线占地少高架线问题：破坏市容、环境影响、侵犯隐私权。我国考虑道路红线宽40以上才设置高架。线路位置方案比选1)线路条件比较：包括线路长度、曲线半径、转角等。2)房屋拆迁比较：包括拆迁房屋数量、质量、使用性质、拆迁难易等的比较。3)管线拆迁比较4)改移道路及交通便道面积比较5)地铁主体结构施工方法比较4.1.3车站数量及其分布一般车站分布应满足如下原则：1）尽可能靠近大型旅客集散点2）密切配合城市道路和公共交通网3）与城市建设密切配合4）避开不良地质地段，减少对环境的干扰5）兼顾车站间距的均匀性站间距繁华区一般控制1km左右，市区边缘或城市组团之间1.5～2.0km。车站分布比选由于车站造价高，车站数量对整个轨道交通的工程造价影响较大，在进行线路规划时，一般要做2~3个车站数量与分布方案的比选比选时要分析乘客使用条件、运营条件、周围环境以及工程难度和造价等几个方面，通过全面、综合地评价，确定推荐方案。4.1.4线路规划的一般步骤步骤如下：1、收集基础资料，落实边界条件2、研究线路走向，确定线路位置3、提出和比选规划方案4、征求意见，最终确定方案4.2线路平、纵断面设计线路平纵断面设计是在线路规划方案的基础上确定线路在城市空间中的详细位置，它一般分可行性研究、初步设计和施工设计等几个阶段。4.2.1线路设计的技术资料1.城市规划类城市总体规划、分区规划、城市轨道交通系统路网规划、客流预测、大型交通枢纽点规划、道路规划红线、规划管线、规划人防设施等。2.现状资料现状地形图、工程地质及水文地质资料、水文气象资料、文物保护及建筑物资料、主要构筑物及基础资料、市政及人防设施资料等。3.工程前期研究资料(预)可行性报告及批件、各级政府对工程的会议纪要、批示、规划部门的规划意见等。4.其它相关资料车辆配备及车辆技术参数资料、既有线运营技术经济指标及客流统计资料、既有线主要技术标准等。4.2.2主要设计原则及技术标准1、主要设计原则1)线路路径应以城市轨道交通路网规划为依据，调整要有充分理由。2)新线长度一般不宜小于10km，以保证运营效益。3)线路敷设型式4)与其他线路相交，采用立体交叉方式。5)地下线平面位置和埋设深度应经技术经济综合比较确定。6)车站应布设在主要客流集散点和各种交通枢纽点上，尤其是轨道交通线网规划的换乘点。7)经过市郊铁路车站时，应设站换乘；有条件时宜预留接轨联运条件。2、主要技术标准我国建设部1999年3月颁布《城市轨道交通工程项目建设标准》将城轨交通系统分为A、B、C3类主要技术指标包括：最小曲线半径、最大坡度、竖曲线半径、钢轨和道岔。参见表4.14.2.3线路平面设计线路平面位置、车站站位、辅助线设计1、平面位置1）地下线：A位、B位、C位地下线：A位、B位、C位A位：位于道路中心，对周围建筑物干扰较小，施工相对容易，是较为普遍的一种线路位置。B位：位于规划的慢车道和人行道下方，施工时能减少对城市交通的干扰和对机动车路面的破坏，但由于它靠建筑物较近，市政管线较多且线路不易顺直，需结合站位设置统一考虑。C位：位于道路规划红线以外，是在特殊情况下采用的一种线路位置，如线路上方建筑物较多，施工时需采用特殊的处理方法或带来较大的拆迁量。2）高架线：线路位于道路中心的方案对道路景观较为有利，环境干扰也相对较小，是采用较多的一种线路形式。线路位于快慢车分隔带上，对一侧建筑物干扰小，但对另一侧干扰大，适用于道路两侧环境要求不一样的地区。3）地面线：通常用在沿铁路、河流或城市绿地带的线路上。城市道路上设地面线一般有两种位置。2、车站位置1)跨路口站位便于各个方向的乘客进入车站，减少了路口人流与车流的交叉干扰，而且与地面公交线路有良好衔接。在有条件时应优先选用。2)偏路口站位偏路口一侧设置，施工时可减少对城市地面交通以及对地下管线的影响，高架时，较容易与城市景观相协调。缺点是路口客流较大时，容易使车站两端客流不均衡，影响车站的使用功能。一般在高架线或路口施工难度较大时采用。偏路口站位3)位于道路红线以外站位典型的有：设于火车站站前广场或站房下，以利客流换乘；与城市其它建筑同步实施，和新开发建筑物相结合；结合城市交通规划，建设城市综合交通枢纽等。3、辅助线类型及其设计1)折返线和临时折返线线路的每个终点站和区段运行的折返站，应设置折返线或渡线，折返能力应与该区段的通过能力相匹配当两折返站相距过长时，宜在沿线每隔3至5个车站的站端加设渡线或车辆停放线站前折返线1)站前折返方式指列车经由站前渡线折返。优点：站前折返时，列车空走少，折返时间较短，乘客能同时上下车，可缩短停站时间，减少费用。缺点：这种方式存在一定的进路交叉，对行车安全有一定威胁，客流量大时，可能会引起站台客流秩序的混乱。站后折返线2)站后折返方式站后折返由站后尽端折返线折返，可避免进路交叉。还可采用经站后环线折返的方法。优点：避免了进路交叉，进出站速度较高，站后尽端折返线折返是最常见的方式。环形线折返设备可保证最大的通过能力，但施工量大，钢轨在曲线上的磨耗也大。缺点：列车折返时间较长。2)存车线(1).与折返线结合设置(2).单独设置(3)车场出入线一般应尽可能靠近车站出岔，以减少对正线运营的干扰。四、线路平面设计计算第一步：以城市道路红线或建筑物坐标为控制点，确定线路任意点的坐标和沿线路走向的直线方位角，以此作为计算基础。第二步：交点坐标的计算该步骤从起点开始，先用已知直线相交公式及点间距离公式求出起始边长，然后用坐标公式计算交点坐标。用交点坐标及第二直线方位角作为新起始边直线，继续采用上述方法计算第二个交点坐标，这样交替计算边长和坐标，直至全线交点坐标计算完成。第三步：曲线要素计算根据线路的设计标准，选用合理的曲线半径和缓和曲线长度，计算各曲线要素。圆曲线计算公式缓和曲线计算公式我国地铁设计曲线限速模型：RV6.3第四步：里程计算从起点开始，以公里标K0+000表示，依次推算包括起终点、直缓、缓圆、圆缓、缓直、车站中心、道岔中心以及特殊点的里程等。需要时，左右线的里程分别进行计算，先右线后左线，一般在车站中心里程相同第五步：关键点坐标及距离计算采用点线间垂距计算方法对一些工程控制点距线路的距离以及线路左右线的线间距作计算，以验算和确定工程设计的条件。4.2.4线路纵断面设计（1）确定敷设方式和过渡段轨道交通线路由地下过渡到地上，线路纵断面设计可采用以下步骤进行：1)在道路中间开口可分为双线同时出洞和单线先后出洞两种形式。2)在道路红线以外开口。3)结合地形等环境条件开口。（2）线路设计中的控制点分析控制点包括以下几种：1）地下线结构顶板覆土厚度当地下线位于城市道路下方时，要考虑路面铺装和管线要求，隧道结构顶板距地面为2—3米；当地下线位于经常水面下方时，要考虑隔水层厚度要求，一般为1米左右；当地下线作为人防工程时，应考虑防空工程的最小覆土要求；2）地下管线及构筑物在明挖车站遇地下管线时，应尽可能考虑改移，以减少覆土厚度，方便乘客出入。地下隧道结构以明挖法通过地下管线或地下构筑物时，隧道与管道（构筑物）可不留土层，甚至两者共用结构。地下隧道以暗挖法通过地下构筑物、楼房基础时，两结构之间应保持必要的土层厚度，最小厚度应根据结构要求而定。3）地质条件当地下线路遇到不良地质条件时，主要是淤泥质粘土及流沙地层，应尽量考虑躲避，若躲避有困难时，应采取工程措施。4）施工方法地下线采用明挖法时，为减少土方开挖量，线路埋深应尽可能地浅；当采用暗挖法时，应选择较好地层，一般埋设深度较深。5）排水站位置地下线排水站一般设于线路纵断面的最低点。因此纵断面设计要考虑排水站的位置。6）桥下净高线路为高架线时，桥下净高最小值受通行的车船高度控制，应按相关铁路、道路、航运等有关规范执行。7）防洪水位地面线路基、地下线的各种地面出口部，应按100年一遇的洪水位设计（3）线路纵断面方案设计要点1）坡段应尽可能长，以保证列车安全平稳地运行，提高乘客的舒适度；2）尽量设计成节能坡道，即车站位于纵断面高处，区间位于低处，车站之间形成凹形坡，以便于列车运行时节省能源；3）左右线坡道的设计应根据区间结构形式确定，当两线位于同一隧道时，左右线坡度应一致，当分设单线隧道内，应使车站范围内左右线坡度及标高一致。4）车站站台和道岔范围内不应设置竖曲线，竖曲线也不应与平面缓和曲线重叠；5）相邻坡段坡度代数差不受限制。（4）坡度计算及制图坡度计算包括竖曲线要素计算和轨顶标高计算。地铁规范规定，当两相邻坡道坡度代数差等于或大于2‰时，应采用竖曲线连接，竖曲线采用圆曲线形式，其半径根据线路技术标准选定。竖曲线要素计算、线路轨顶标高的计算设计制图采用5000/500或2000/200比例线路平纵断面辅助设计软件(ALCAD)4.3车站规划与设计车站是轨道交通系统最重要的现代建筑类型，它们除了提供旅客上下车以外，还具有一系列功能：购物、聚会及作为城市景观。现代铁路车站是旅游者、通勤者、商人、普通市民等聚集之处。可以说，车站是城市的缩影。车站设计是关于空间、光和结构三者协调的一门艺术。4.3.1车站规划与设计的目标主要目标：1、外观吸引力；2、旅客的自由移动；3、安全疏散；4、残疾人通道；5、应急服务通道；6、列车服务的可靠性；7、失效恢复问题；8投资的费用效益4.3.2车站的分类与组成1、车站分类地下、地面、高架；终点、一般中间站、中间折返及换乘站岛式、侧式等2、车站组成1）车站大厅及广场；2）售票大厅；3）站台；4）办公场所及附属设施城市轨道交通一般由车站主体、出入口及通道、通风道及风亭（地下）和其它附属建筑物组成。车站主体是列车的停车点，它不仅要供乘客上下车、集散、候车，一般也是办理运营业务和运营设备设置的地方。车站主体根据功能可分为两大部分：1）乘客使用空间又可分为非付费区和付费区。对于一般的城市车站来说，通常非付费区的面积应略大于付费区。2）车站用房包括运营管理用房、设备用房和辅助用房。3、车站的规模主要根据车站的设计客流量确定，日均客流量和高峰小时客流量综合确定1）轻轨车站规模：表4.32）地铁车站规模：A、B、C3级4、车站风格：古典、现代、民族、地方、个人轨道交通系统线路按其在运营中的作用，可分为正线、辅助线和车场线。辅助线包括折返线、渡线、联络线、停车线、出入线、安全线等。我国轻轨交通的线路设计规范尚未制订，本章以我国地铁设计规范为依据，介绍了有关轨道交通系统线路设计的有关内容，包括线路总体设计、平纵断面设计方法，最后结合某城市实例，介绍了轨道交通系统线路设计的具体方法。1.试述如何选择城市轨道交通线路的走向