地铁线路平面曲线设计相关参数的确定
摘要针对地铁不同于一般铁路的特点和现有技术资料不完全适用的情况,对地铁线路平面曲线设计中如何合理确定相关参数问题作了较详细论述。

关键词地铁线路曲线设计参数确定
地铁线路平面曲线设计涉及行车速度、圆曲线半径、缓和曲线长度、外轨超高、线间距加宽等多个参数, 各参数相互关联制约。

1993 年发布的现行《地下铁道设计规范》( GB50157 92) (以下简称《设规》) 中有关规定尚不尽完善,而地铁又有其不同于一般铁路的自身特点,既有的铁路设计手册等技术资料也不完全适用, 因此,设计中常需自行计算合理确定这些参数,以期取得地铁线路较好的技术条件和节省部分工程投资。

1 曲线半径选择
曲线半径应根据行车速度、沿线地形、地物等条件因地制宜由大到小合理选定。

地铁线路不同于野外一般铁路,它往往受城市道路和建筑物控制,曲线半径选择自由度小,常须设置较小半径曲线。

地铁《设规》规定:“最小曲线半径一般情况300 m ,困难情况250 m。

” 在实际设计中,对250 m 半径曲线,因其钢轨磨耗陡然加剧,除非因特殊条件控制不得已时方可采用,一般应控制在最小300 m。

例如,天津地铁1 号线南段,因受津萍大厦桩基(地下线) 和城市干道交叉口及地铁设站位置(高架线) 控制,经多次研究比选,设计了3 处300 m 半径曲线,最终经市建委审批确定。

2 曲线超高与限速计算
列车通过较小半径曲线地段,为保证行车安全和乘客舒适要求,列车必须限速运行。

列车通过曲线的最大允许速度(通常简称曲线限速),根据曲线外轨超高和旅客舒适度计算确定。

列车在曲线上运行时产生惯性离心力使乘客有不适感。

因此,通常以设置外轨超高产生向心力,以达到平衡离心力的目的。

从理论上分析,车体重力P 产生的离心力为:
J= Pv 2/gR (1)
由于设置外轨超高使车体向曲线内侧倾斜产生的车体重力P 和轨道对车辆的反力Q 的合力形成向心力(图1) 为Fn= P h/s (2) 当Fn =J 时,可得h = Sv
2/gR = 11. 8 V2/R (3)
式中g 重力加速度,9. 8 m/ s2 ;
r 曲线半径,m;
s 内外轨头中心距离,取1 500 mm; v 、V 行车速度, v 单位为m/ s , V 单位为km/ h ; h 所需外轨超高度,mm。

表1
5 左线圆曲线半径的确定
与一般铁路不同,地铁应为右侧行车的双线铁路, 线路设计通常以右线为基准,其圆曲线半径一般设计为整数;左线按同心圆设计,其半径按下式计算确定R左= R右±D ±W = R右±D ±Δη (10) 式中R左、R右—分别为左、右线圆曲线半径;
D —直线地段线间距;
W —曲线线间距加宽值,由表2 查取;
Δη—左、右线缓和曲线内移值的差值。

式中,右偏角曲线取正号,左偏角曲线取负号。

设计中通常采用左、右线匹配不同缓和曲线长度的方法,利用其内移值的差值
Δη大于等于W值来满足曲线加宽的要求。

但应注意配置的缓和曲线最小长度,不应短于按表1 曲线限速相匹配的缓和曲线长度。

参考文献
1 GB50157 9
2 地下铁道设计规范
2 西南交通大学主编. 铁道工程. 北京:中国。