浅谈城市轨道交通线路设计

2013-07-10陈剑伟

交通科技 2013年3期

陈剑伟

（中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉 430063）

在城市轨道交通项目中，线路是机车车辆和列车运行的基础，其设计主要是合理运用相应的技术标准，通过方案比选，确定线路走向、车站分布，并通过平、纵、横断面没计，用坐标、高程精确地确定线路位置。在线路设计过程中需重点研究线站位方案及其在设计过程中应采取的途径、步骤、手段与行为方式。以下对城市轨道交通线路设计的特征、内容及方法、技术路线等进行归纳总结，以提高线路设计质量及工作效率，促进城市轨道交通又快又好发展。

1 线路设计特征

1.1 总体性

线路设计要做到统筹全局，把握总体方案，主要处理好以下5个方面的关系，选择出综合最优的方案。

（1）城市总体规划。既与城市总体规划保持一致，又补充完善城市总体规划。

（2）城市综合交通衔接。应与城市其他交通方式融为一体，做好综合交通接驳与换乘。

（3）内外部接口协调。线路设计有赖于各专业、各系统的相互配合，需加强内外部接口协调。

（4）工程可实施性。线站位方案需结合施工工法、征地拆迁、交通疏解等因素综合考虑可实施性。

（5）工程经济性。降低工程综合造价，减少运营成本。

1.2 复杂性

线路设计是一项涉及多专业、多部门集体协调、研究的复杂性系列工程。首先，要全面研究有关的线路资料，彻底了解所设计地铁在城市轨道交通系统中的走向、换乘关系、功能定位、站点分布；分析沿线工程地质和水文地质资料。其次，对现场进行踏勘核对工作，掌握沿线道路、建筑物、交通、地下管线情况。落实规划线位的可实施性，找出控制线位的控制点，综合协调线位与站位的匹配。最终提出优化线位、站位的可能性，拟定车站和区间的施工工法及结构类型［1］。

线路初步方案拟定后，经业主同意后，广泛与市规划、环保、交通管理、文物、园林、重要建筑物业主征求意见，进行协调。并根据协调意见对线路进行调整，以最终稳定线位及站位。当然以上工作不是一蹴而就，需要多次踏勘、多次协调后才能最终达到线路方案的稳定。

1.3 阶段性

城市轨道交通线路设计是在线网规划的基础上，对拟建线路的平面和竖向位置，通过不同的设计阶段，逐步由浅入深进行研究与设计，达到最佳确定线路在城市三维空间的准确位置，见图1。

图1 各设计阶段线路研究深度

2 线站位方案研究

2.1 研究技术路线

在城市轨道交通线站位方案研究时，从许多影响因素比较分析各个比较方案，利用计算机平、纵、横断面辅助设计等方法逐步确定最终推荐方案。线站位方案研究的技术路线见图2。

图2 线站位方案研究技术路线

2.2 线站位方案研究重点

线路走向和站位分布基本确定了项目建设规模、列车设计最高速度、与路网中相交线路的换乘关系和位置，与其他公共交通的衔接位置。线站位方案比较是为了使工程更满足经济、适用、安全、舒适要求，另一方面也是为了满足工程的功能需求，体现工程设计“以人为本”的主导思想，亦可通过最优的线路方案对沿线各功能组团和卫星城的地块进行集成和整合，实现轨道交通强大的社会效益功能。

线站位方案比选研究时，结合计算机辅助设计，通过总体策划、踏勘、收集与整理基础资料等方法及步骤，从多方面进行综合比较研究，确定最优方案。依据在各个城市轨道交通选线过程中的经验教训，影响线站位方案的主要因素见表1［2－4］。

表1 线站位方案比较研究影响因素及研究重点

例如在杭州地铁5号线过钱塘江段线站位方案比选时，对利用既有钱江四桥过江方案及新建隧道方案从线路长度及条件、最小曲线半径、地质条件、运营条件、客流服务水平、对既有交通的影响、工程造价等因素进行了综合比较，考虑到桥梁过江方案对周围环境及景观影响甚大，运营维护困难，而且需对既有钱江四桥桥梁进行局部改造，影响既有过江交通，而且在经济上没有明显的优势，因此最终推荐采用隧道过江方式。

3 线路设计的主要内容

3.1 平面设计

平面设计需在稳定的线网方案前提下开展，否则无功而返。例如在2011年长沙线网修编过程中，新线网中8号线穿越了岳麓山风景名胜区，涉及到橘子洲核心景区、麓山核心景区，非核心景区有石佳岭景区、大学历史文化风貌保护区、城市景观控制区、新民学会等，见图3。为了保护岳麓山风景名胜区，在进行第二轮建设规划编制之前，对新线网由进行了微调，其中8号线不再向西过江穿越岳麓山风景名胜区，而改为向东进入星马片区。

图3 长沙轨道交通与岳麓山景区关系

3.2 纵断面设计

线路的纵断面设计是在平面设计的基础上进行，同时又是对平面设计的检验和调整，由此最终确定线路在城市三维空间的位置。主要内容包括：确定敷设方式和过渡段、分析控制点、方案设计、坡度计算及制图等。特别要注意在纵断面设计时应结合地质条件，尽量避开或少穿越不良地质层，降低施工和运营风险。如武汉3号线过汉江区间，结合地质特征经多方案比选，最终推荐纵断面见图4，尽最大可能地避开不良地层。

图4 武汉地铁2号线过江段纵断面图

3.3 横断面设计

城市轨道交通工程有地下、地面和高架敷设形式，其中地面和高架敷设形式对地面道路有着很大影响，因此需要结合道路进行横断面设计。在地面道路中的横向布置，应结合道路两侧建筑情况，与既有或规划地面道路相结合。高架桥工程在道路中的布置一般有路中、路侧或机非隔离带等几种情况。对一些不能与既有或规划道路相配合的地段，需要结合高架桥工程对地面道路进行改造或对道路规划进行修改。

3.4 辅助线设计

辅助线是为保证地铁线路的正常运营，实现列车的合理调度，并满足非正常情况下（事故、故障和灾害）组织临时运行和维修作业所设置的线路。在线位、站位稳定的基础上，根据运营方案要求，必须落实线路配线布局，包括联络线、折返线、停车线、出入段（场）线、单渡线等设置，才能保证车站规模稳定。因配线不当而调整会造成大量车站设计返工，如在苏州4号线及其支线接轨方案中，综合考虑4个配线方案，见图5。最后为了减少车站废弃工程，预留远期延伸条件，结合客流特征方便同站台换乘，推荐采用了最后一个方案。