王永东

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安　710043)



轨道交通与城市道路、高等级公路共线技术研究

王永东

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安710043)

摘要:为了构建综合交通廊带，使轨道交通与城市道路或高等级公路在一致的平纵线形条件下组成整体式横断面，以节约用地，美化景观。根据现行标准、规范对轨道交通与城市道路或高等级公路共线技术的可行性进行分析探讨，通过对相关规范中几何设计技术指标的对比，分析各种可能的共线模式，比选出能同时适应轨道交通与城市道路或高等级公路的“路－轨综合技术指标值”和“路－轨大断面”横断面组合形式，指出共线技术不仅是必要的而且是可行的，尤其是城际铁路与城市快速路或一级公路共线模式，在城市规划或交通项目前期研究时，应充分研究共线的可能性。

关键词:轨道交通;城市道路;公路;设计;共线

1　概述

长期以来我国轨道交通、高速公路、城市道路的建设归属不同的政府部门管理，国铁干线、客运专线、城际铁路一般由国务院铁路主管部门直接管理，高速公路一般由地方交通部门归口管理，城市道路及城市轨道交通一般由地方城建部门归口管理，从而导致轨道交通、高速公路及城市道路等不同类型的交通项目很少能在规划、设计、建设过程中做到统筹考虑，合理共用空间，科学预留建设条件等。即使是同归地方城建部门主管的城市道路与城市轨道交通，在项目规划、设计、建设过程中也往往是“各行其道”，经常出现市政道路刚竣工，轨道交通便开挖，综合管线大迁改、道路断面大调整的情况。目前我国城镇化进程正处于一个方兴未艾的重要阶段，许多主城区与卫星城之间同时规划了快速路、高速公路、轨道交通等多种交通方式，而建设用地却日趋紧张，建设综合交通体系的重要性尤显突出［1］，本文根据现行标准、规范结合工程实例对轨道交通与城市道路或高等级公路共线技术的可行性进行分析探讨。

2　现行轨道交通、城市道路、高速等级公路技术标准体系

2.1轨道交通标准体系

根据服务区域轨道交通可分为城市间铁路和城市轨道交通［2］，其中城市间铁路主要包含普通铁路、快速铁路、城际铁路、高速铁路;城市轨道交通主要包含地铁及轻轨等。我国轨道交通已形成的各等级设计速度的成套技术规范标准见表1。

表1　轨道交通标准

此外，还有基于货运为主的低等级铁路的《Ⅲ、Ⅳ级铁路设计规范》(GB50012—2012)。

2.2城市道路标准体系

城市道路根据道路所属城市路网中的地位、交通及服务功能，可分为快速路、主干路、次干路等。快速路为中央分隔、全部控制出入，并控制出入口间距的道路;主干路为连接城市各主要分区，以交通功能为主的道路。主要标准见表2。

表2　城市道路标准

2.3高等级公路标准体系

高等级公路主要指高速公路和一级公路，其中高速公路为专供汽车分方向、分车道行驶，全部控制出入的多车道公路，一级公路为可根据需要控制出入的多车道公路，主要标准见表3。

表3　高等级公路标准

3　速度标准值匹配研究

分析表1～表3，普速铁路与高等级公路设计速度目标值接近，有共同区间80～120 km/h;城市轨道交通与城市快速路、一级公路设计速度目标接近，区间80～100 km/h;高速公路与城际铁路有相同目标速度值120 km/h;高速公路最高设计速度120 km/h，而高速铁路最高设计速度达350 km/h，二者相差较大，但速度悬殊并不意味着平、纵线形指标的要求相差也大，因为二者的最高设计速度更多原因是由车辆及行驶方式所决定的［3］。

4　平面线形技术指标匹配研究

无论轨道交通、城市道路还是高等级公路，平面线形主要技术指标均由圆曲线、缓和曲线、夹直线及平曲线与竖曲线搭配等要素和条件决定。从选线的理念来讲，轨道交通平面更追求直线，因为直线行驶安全舒适、养护维修方便［4］。曲线尤其是小半径曲线既不利于车辆磨损，也不利于轨道养护维修。公路选线则更多地追求曲线，对长直线最大值则有一定的控制要求，因为过长的直线容易使驾驶人员产生懈怠及视觉疲劳，从而引发行车安全问题［5］。轨道交通、城市道路或高等级公路，能否“求同存异”布设在同一个平面走廊带上，关键的控制因素就是圆曲线最小半径，只要圆曲线最小半径较为一致，其他如夹直线长度、缓和曲线长度及平竖搭配等问题均可通过优化、调整解决。

4.1轨道交通平面线形技术指标(表4)

表4　轨道交通圆曲线一般最小半径

4.2城市道路平面线形技术指标(表5)

表5　城市道路圆曲线一般最小半径

4.3高等级公路平面线形技术指标(表6)

表6　高等级公路圆曲线一般最小半径

4.4平面线形共线匹配适应性分析

分析表4～表6，时速120 km及以下各类型轨道交通最小圆曲线半径，轨道交通与城市道路及高等级公路一般平曲线最小半径值非常接近，R在400～1 200 m区间，因此对于时速120 km及以下的轨道交通，圆曲线半径与城市道路及高等级公路具有良好的匹配适应性。时速140～200 km轨道交通圆曲线最小半径1 500～2 200 m，小于高速公路120 km/h视觉圆曲线最小半径3 300 m，而视觉值为高等级公路平曲线半径设计时主要的控制参数。时速300 km高速铁路圆曲线最小半径与时速120 km高速公路不设超高最小圆曲线半径一致，时速350 km高速铁路圆曲线最小半径7 000 m，需要高等级公路具有良好的地形条件。因此可以得出结论:时速120 km各类型轨道交通与城市道路及高等级公路平曲线具有良好的适应匹配性;时速160～200 km轨道交通与时速120 km高速公路平曲线视觉值具有良好的匹配适应性;时速300 km高速铁路与时速120 km高速公路不设超高曲线半径匹配;时速350 km高速铁路最小平曲线半径7 000 m，需要高速公路建设具有良好的地形条件。

5　纵断面线形技术标准匹配性研究

轨道交通、城市道路及高等级公路纵断面设计控制因素主要有最大纵坡、最短坡长、竖曲线最小半径等［6］。有些类型的轨道交通纵断面设计涉及坡度折减，而城市道路及高等级公路对于≥3%的纵坡则有最大坡长的限制要求，但纵断面设计能否共线能否走在同一个高程上，关键的控制因素为最大坡度。

5.1轨道交通纵断面线形技术指标(表7)

表7　轨道交通最大纵坡(一般值)

根据城际铁路规划及高速铁路规范，二者规定在困难地区，经经济技术比选后，最大纵坡可采用3%。

5.2城市道路纵断面线形技术指标(表8)

5.3高等级公路纵断面线形技术指标(表9)

表8　城市道路最大纵坡(一般值)

表9　高等级公路最大纵坡(一般值)

5.4纵断面线形共线匹配适应性分析

根据表7～表9，对于普速铁路由于货运牵引质量的要求，最大坡度较小，控制坡度为0.6%～1.5%，这一限坡对于城市道路及高等级公路来说偏小，只有地形条件非常平坦的区域方能实现;城际铁路、高速铁路最大限制坡度2.0%，若城市道路或高等级公路按2.0%限制坡度设计，则可实现纵断面线形匹配一致;城市轨道交通最大纵坡3.0%，若城市道路或高等级公路按3.0%限制坡度设计，则可实现纵断面线形匹配一致。

6　“路－轨大断面”横断面组合及敷设方案

根据轨道交通、道路与自然地面的关系，线路敷设方案总体可分为地下线、地面线和地上线(高架线)。

6.1地下线

在城市主城区范围常规的方案是轨道交通敷设于城市道路之下，我国轨道交通在建筑物密集的城区范围多采用这种模式［7］。该种模式通常是城市道路建成在先，轨道交通采用盾构或暗挖施工方案走行于道路地面下，但很少有城市道路在设计时同时考虑将来轨道交通的建设，在轨道交通建设时通常需要对道路地下管线、道路断面等进行较大规模的改建，造成不必要的工程重复投资，且轨道交通施工期对道路通行影响较大。对于一些老城区由于当初城市建设时没条件考虑轨道交通，但对于一些规划新城如甘肃的兰州新区、陕西的西咸新区等，以及一些主城区外环线以外的延伸路，城市规划时应统筹考虑市政道路和轨道交通，对于将来明确要建设轨道交通的城市道路，在城市道路规划设计时应做好预留条件，减少将来的改建工程，如预留合理的道路绿化带宽度，待轨道交通建设时可采用明挖等简易施工方法，既可有效减少工程投资，又可以降低轨道交通施工对城市道路的干扰和破坏。

6.2地面线

地面线指轨道交通与城市道路或高等级公路同为路基方案，轨道交通与道路同为地面线的方案适应于用地条件不是特别紧张的主城区至卫星城之间的轨道交通，或高速铁路、城际铁路与高等级公路平行走行情况。根据相互关系轨道交通路基可布设在道路中分带内(图1)或布设在道路一侧(图2)。其中轨道交通位于道路一侧方案实施较为简单，也可预留条件分期建设，施工期间相互干扰也小。

图1　地面线轨道交通位于道路中间带

图2　地面线轨道交通位于道路侧带

6.3地上线

地上线轨道交通为高架桥，城市道路或高等级公路为路基(图3)，或者二者同为高架桥梁模式。

图3　地上线轨道交通位于道路中间带

7　合理的共线模式及线形“综合技术指标”

7.1城市轨道交通

城市轨道交通与城市道路共线模式地下线敷设方案在国内已有大量实践，地面线或地上线敷设方案也有所实践，如上海轨道交通1号线共和新路高架段汶水路站至共富新村站，地面为城市主干路，高架2层为轨道交通，高架3层为城市快速路［8］，一次设计一次建成，是城轨与城市道路共线非常成功的实践，节约土地，造型美观，功能完善。但国内更多已建成的城轨地面线或高架线与城市道路的关系是“邻而不共”，如西安地铁3号线桃花潭站至新筑站高架段［9］，轨道交通高架桥与城市地面道路平行走行，中间隔离带宽窄不一，高程起伏步调不一，跨河桥梁孔跨风格不一，整体造型的美观性配合不是太好。究其原因是城市道路建成在先，轨道交通建设在后，统一规划研究工作先天不足。城轨与城市主干路、快速路速度目标值一致，线形“综合技术指标”接近，在城市规划时应进行综合交通设计，采用“综合技术指标”规划廊带线形，平曲线最小半径400～650 m，最大纵坡3%，合理选择“路－轨大断面”组合形式。

7.2城际轨道交通

城际轨道交通根据其功能定位和运输需求，采用高密度、公交化运营模式，站间距一般较小［10］，因此城际轨道交通只有依托城市道路、高等级公路廊带布设，才能更好地服务及接驳路网客流，实现其建设目的。而在城市群之间如长三角、珠三角城市群，主城与卫星城之间如兰州老城区与兰州新区、银川与宁东工业区等，往往规划及建设有城市道路及高等级公路交通网，以组成城市综合交通体系。而城市群间主干路、快速路以及一级公路线形一般笔直，坡度较缓，规划红线宽度一般较大，绿化带较宽，集散客流量大，对两侧地块的开发利用有明显的牵引拉动作用，因此城际轨道交通与城市主干路、快速路或一级公路共线模式，不仅几何设计上容易实现，对于沿线经济的促进，客流的吸引及接驳都具有非常良好的作用，城际铁路与城市主干路、快速路或一级公路共线模式，是非常可行合理的。城际铁路设计时速120～200 km平曲线最小半径900～2 200 m，而这一区间值对于80～120 km/h的城市道路及高等级公路而言非常容易实现的，也是常用的取值半径，最大纵坡采用2%或3%。因此在城市规划时应采用“综合技术指标”进行线形规划，拼接组合为整体式的“路－轨大断面”形式，是科学和有价值的。

7.3高速轨道交通

高速铁路及高速公路服务范围广，其线位走向一般与城镇现状保持一定距离，速度目标值高，线形指标要求高，在地形条件良好的区域才有可能共线的条件，平曲线综合线形指标最小平曲线半径3 500～7 000 m，最大纵坡采用2%或3%。

7.4共线模式及线形“综合技术指标”(表10)

表10　共线组合模式及线形“综合技术指标”

8　兰州至兰州新区中快线通道轨道交通与城市快速路共线研究

8.1兰州至兰州新区中快线通道项目概况

国家级新区兰州新区与兰州市区规划了3条纵向交通廊带［11］，中快线通道地处中间地带，是兰州与兰州新区的南北纵向“中轴线”，通道内同时规划有快速路和轻轨，将轻轨与快速路的功能结合在一起，充分体现“安全、可靠、经济、适用”的建设目标，以节约投资(图4)。

图4　中快线通道项目示意

8.2共线的必要性分析

由于兰州新区与兰州市区之间为连绵山丘，纵向建设条件良好的天然沟谷较少，中快线通道沿线所经地形山高沟窄，为利用好有限的沟谷地形，减少将来轻轨建设难度，设计时必须同时充分考虑城市快速路和轨道交通。。

8.3共线方案研究

规划的轨道交通拟采用城市轨道交通模式，设计时速80 km，轨道交通南起兰州市西客站附近，北至兰州新区规划的行政中心附近，平面线形指标按时速80 km“路－轨综合线形指标”选线，采用最小半径700 m，限制坡度采用3%。城市快速路南起兰州市西站，与西津西路相通，沿规划道路跨过黄河，之后沿沟谷向北，终点至新区南绕城快速路与经七路相接，城市快速路道路全长44.5 km，设计时速100 km，采用最小平曲线半径700 m，最大纵坡3%，按双向六车道标准建设。轨道交通设置于快速路中央分隔带内，快速路为地面路基段、轨道交通为桥梁高架段，中央分隔带宽6 m，横断面总宽37 m;快速路与轨道交通同为地面路基段，中央分隔带宽12 m，横断面总宽44 m。

9　存在的问题

轨道交通与城市道路、高速公路共线是一个系统性工程，涉及到系统内站前、站后诸多专业内容，仅对线路几何设计进行了初步探讨，提出了可能的共线组合模式及二者兼容的“综合线路技术指标”。对于道路、公路的互通式立交及服务区范围，轨道交通的车站范围，隧道工程范围等共线形式需要进一步研究论证。

10　结论

(1)轨道交通与城市道路、高等级公路共线是必要的。目前我国轨道交通建设方兴未艾，尤其是城际轨道交通网，国家已经批复了环渤海京津冀地区、长江三角洲地区、长株潭、武汉、中原、山东半岛、江苏沿江地区等城际铁路规划网，成渝、关中、海峡西岸、呼包鄂、北部湾、浙江、皖江城市群等城际轨道网正在规划研究之中［12］，这些地区的城市道路、高等级公路网亦需要加强和完善，而建设用地日趋紧张，因此只有提高我国城乡规划技术水平，规划“综合交通走廊带”，采用“路－轨大断面”共线布置，节省每一寸土地，我国的城镇化目标才能又快又好地实现。

(2)轨道交通与城市道路、高等级公路共线是可行的。城市轨道交通与城市道路在郊区范围、主城与卫星城之间采用地面线或地上线共线模式，速度目标一致，平面、纵断面技术指标接近，共线是完全可行的;城际铁路与城市道路或高等级公路共线模式，廊带规划时平纵线形指标应采用“综合技术指标”，平曲线半径900～2 200 m，最大坡度2%～3%，合理布置横断面组合，共线是完全可行的;高速铁路与高速公路模式，平纵“综合技术指标”需要的最小平曲线半径3 500～7 000 m，最大坡度2%～3%，在地形条件良好的区域是可以实现的。

参考文献:

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Study of Collinear Technology for Rail Transit，City Road and Highway

WANG Yong-dong
(China Railway the First Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.，Xi'an 710043，China)

Abstract:Integrated transport corridor is built to allow rail transit，urban road and highway to form an integrated cross section in the same horizontal and vertical alignment，hence land acquisition can be saved，and landscape glorified.Through the study of the feasibility of collinear technology for rail transit and city road or highway on the basis of the current standards and codes，the comparison of the geometric design indexes from relevant specifications，and the analysis of various collinear models，the cross-section combination of“large road-railway section”and“general road-railway targeted value”which fit rail transit，city road and highway together are selected.This article addresses the necessity and feasibility of the collinear technology especially for the collinear mode of intercity railway，urban expressway and arterial highway，and intensive research should be conducted on the possibility of collinear technology during city planning or project preliminary study.

Key words:Rail transit; City road; Highway; Design; Collineation

作者简介:王永东(1968—)，男，高级工程师，1992年毕业于兰州铁道学院土木工程系铁道工程专业，工学学士，E-mail:524191097@ qq.com。

收稿日期:2015-09-07;修回日期:2015-09-25

文章编号:1004-2954(2016) 03-0029-05

中图分类号:U212.3

文献标识码:A

DOI:10.13238/j.issn.1004－2954.2016.03.007