地铁线路纵断面区间单向坡设计探析

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1、地铁线路纵断面区间单向坡设计探析　　摘要：地铁线路纵断设计经常面临单向坡道问题，是采用单个坡段还是采用多坡段组合设计问题，一直都存在争议。针对单向坡度设计问题，本文根据工程实例，通过多方案比选研究，结合运营模拟检算，提出了单向坡度设计应与列车运营相结合的设计理念，进而分析出地铁线路纵断面单向坡度设计的一些原则，以供地铁线路纵断面设计借鉴和参考。　　关键词：地铁线路纵断面单向坡设计　　中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：1672-3791（2012）12（c）-0053-03　　地铁线路纵断面一般设计为高站位、低区间的凹型节能

2、坡度，但在线路纵断面设计中经常遇到单向坡度设计的情况，如昆明地铁3号线大树营站至东部客运站段由于地形起伏较大，此四站三区间线路纵断面就面临单向坡度设计问题。经统计，3号线单向坡度约占本工程线路总长的35%。如何合理地设计好地铁单向坡度问题，笔者根据地铁设计工作实际，通过列车模拟计算和多方案研究，提出地铁线路纵断面单向坡度设计的一些原则和体会。　　1线路纵断面设计存在的问题　　所谓线路纵断面单向坡是指车站与车站之间采用同一方向的坡度。单向坡度设计应结合不同的地形、地质和水文条件、线路敷设方式与埋深要求、隧道施工方法、地上地下建筑物与

3、基础情况，以及线路平面条件等因素进行合理设计，当单向平均坡度小于10‰时，区间一般可设计为凹型节能坡度，当区间单向平均坡度大于10‰时，就很难设计为凹型节能坡度，此时就宜考虑设计为单向坡度。单向坡度采用一面坡或多段坡道组合设计问题存在两种普遍看法：一种看法为单向坡度采用一面坡道设计较为合理，可以提高列车运营的舒适性，方便运营维护，节能效果也较好；另一种看法认为采用多段坡度（缓坡+陡坡）组合才能达到节能效果，也较符合列车运行规律。以上两种观点都是定性看法，均无定量分析，存在感性层面认识。对于高站位、低区间的凹型节能坡度设计，众多同仁

4、进行了较为成熟的研究，但对单向坡度的线路纵断面设计问题，相关研究和分析的成果较少。　　2研究单向坡度目的　　地铁工程是为了安全、快速、大批量地运送旅客，土建工程是永久工程，线路纵断面直接影响列车的运行效果，并对长期运营成本产生较大影响。据统计，地铁能源消耗的费用一般要占运营支出的20%～30%。较好的线路纵断面设计方案能够大大降低列车牵引能耗，因此，线路纵断面设计最终目的是为运营服务，提高运营环境舒适性，降低能源消耗。　　3单向坡设计研究的优点　　在满足地铁线路合理选线的基础上，对单向坡度设计采用列车模拟仿真软件，通过对多个方案进

5、行时间、能耗等指标计算，从而确定出相对科学合理的线路优化方案。其优点如以下几点。　　（1）将地铁工程在设计阶段就置于系统工程的控制之下，从工程设计开始就考虑了综合运营目标的相互协调，使整个工程尽可能优化。　　（2）由于线路纵断面是在列车运行仿真模拟的条件下设计出来的，这样可以最大限度地接近运营列车的实际运行情况，能够更好地达到地铁系统远期的功能目标。　　（3）能耗是一个长期的运营支出问题，地铁的能耗费用一般在运营支出中占较大比重，因此，合理的纵断面设计，能够在很大程度上降低运营成本，符合国家节能减排的政策。　　（4）由于在地铁建设

6、初期就考虑了列车运行要求，不仅增加了安全可靠性，也更符合建设为运营服务的宗旨。　　4单向坡度方案设计及模拟计算　　列车运行过程中减小加减速时间和列车牵引时间，才能达到节能和提高旅行速度目的。笔者结合昆明地铁3号线工程某区间，通过在理想状态下进行多方案研究和模拟计算，从而归纳分析出单向坡坡度设计的方法。　　线路纵断面方案设计和列车运营模拟计算采用地铁A型车、6辆编组，列车重量337t，架空接触网1500V牵引供电；列车最高运行速度为80km/h，不限速运营模式。线路坡度的设计应符合《地铁设计规范》的相关要求，正线最大坡度不宜超过30

7、‰，困难地段可采用35‰。目前业内在线路纵断面设计时，通常情况下坡度设计值不超过28‰，且采用超过24‰以上的大坡度，坡段提升高度不宜超过16m，否则应检查列车编组及其牵引、制动力性能，以及满足各种故障情况下列车的运行能力要求。　　昆明地铁3号线工程太平村站（A站）至虹桥村站（B站）站间距约1.5km，两站之间由于地形起伏原因，必须采用单向坡设计，区间单向坡平均坡度值为16‰。　　同时对采用27‰、25‰、23‰陡坡+缓坡的四个可能性方案进行研究，通过对上、下行列车进行运营模拟计算，对每个方案的综合运营时间和能耗进行了研究分析，得

8、出较为科学合理的坡度设计方案。本段工程设计也得到了相关部门和专家审查组的一致认可，取得了较好的工程效果。下面笔者就其中平均坡度16‰的单向坡为例，在采用单面坡和缓坡+陡坡组合的情况下，通过列车运营模拟计算，进行较为详细的比选。　　（1）平均坡度为1