城市軌道交通最大曲線半徑及曲線半徑合理取值探討

摘 要：通過對高速鐵路、城際鐵路、公路、城市軌道交通等項(xiàng)目相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)條文及條文解釋關(guān)于平面曲線最大半徑取值進(jìn)行分析，提出城市軌道交通最大曲線半徑及平面一般半徑選取原則和取值建議。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通最大半徑；平面半徑；探討

1 問題的提出

高速鐵路、城際鐵路、公路、城市軌道交通等項(xiàng)目關(guān)于平面最小曲線半徑都有很多研究論證，在相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)中都有較大篇幅的說明，同時也有科研院所進(jìn)行過專門研究及相關(guān)測試工作以支撐相關(guān)規(guī)范。但對最大曲線半徑的描述大多不詳細(xì)、不具體，且原因分析不清楚，同時一般半徑選取缺乏具體原則。特別是城市軌道交通更沒有準(zhǔn)確的說法，因此本文從鐵路、公路、地鐵等相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，提出城市軌道交通一般半徑的取值原則及最大曲線半徑的取值建議。

2 相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及存在問題

2.1 鐵路線路規(guī)范

《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》（GB50090-2006），適用范圍為鐵路網(wǎng)中客貨列車共線運(yùn)行、旅客列車設(shè)計行車速度等于或小于160km/h、貨物列車設(shè)計行車速度等于或小于120km的I、II級標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路的設(shè)計。

P7中條文規(guī)定，線路平面的圓曲線半徑應(yīng)結(jié)合工程土建、路段設(shè)計速度以及減少維修等因素，因地制宜，合理選用。曲線半徑采用的序列：12000、10000、550、500m。其中最大為12000m。

P69和P70頁條文解釋曲線半徑上限：曲線半徑大到一定程度，其欠超高和過超高已經(jīng)很小，不會對舒適度和輪軌磨耗產(chǎn)生明顯影響；但曲線半徑過大，曲線過長，不利于養(yǎng)護(hù)維修。目前我國配備的軌檢車在世界上屬于較為先進(jìn)之列，在經(jīng)過大于12000m半徑的曲線時常會報錯，故曲線半徑上限應(yīng)加以限制。根據(jù)軌檢車的研發(fā)專家分析，適當(dāng)提高檢測系統(tǒng)的處理功能，對12000m左右的曲線，其方向和曲率是可以準(zhǔn)確檢測的，但更大的曲線半徑，由于曲率太小，外界干擾信號可能大于測試信號，因此規(guī)定曲線半徑上限取值為12000m。

筆者認(rèn)為，該規(guī)范為普速鐵路規(guī)范（旅客列車速度不大于160km/h），對于城市軌道交通而言，應(yīng)該屬于最接近的速度目標(biāo)值，最具參照價值。但條文及條文解釋中并沒有說太清楚，其一，不利于養(yǎng)護(hù)維修，究竟怎樣不利于養(yǎng)護(hù)維修，養(yǎng)護(hù)什么？維修什么？沒有表達(dá)清楚。筆者認(rèn)為根據(jù)目前施工、測設(shè)技術(shù)的發(fā)展，測設(shè)精度能達(dá)到很高，且城市軌道交通正線基本為整體道床，養(yǎng)護(hù)維修量并不大；其二，“軌檢車受外界信號干擾“，沒有說明地上線和地下線的區(qū)別，究竟是什么信號干擾，目前有無扛干擾措施？城市軌道交通干線由于主要敷設(shè)于主城區(qū)內(nèi)，地下線居多，地下線干擾信號是否比地上線小，或可忽略？這些都沒有講清楚，值得思考。

2.2 地鐵設(shè)計規(guī)范

《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB50157-2013）適用于最高運(yùn)行速度不超過100km/h、采用常規(guī)電機(jī)驅(qū)動列車的鋼輪鋼軌地鐵新建工程的設(shè)計。

條文P35線路平面圓曲線半徑應(yīng)根據(jù)車輛選型、地形條件、運(yùn)行速度、環(huán)境條件等綜合因素比選確定。沒有對最大平面曲線半徑進(jìn)行規(guī)定，在緩和曲線表中最大值取為3000m。

P367條文解釋：正線曲線半徑，首先是根據(jù)地形條件和對地面建筑物的影響而確定。另一方面，主要考慮車輛通過曲線的運(yùn)行條件，如運(yùn)行速度、對輪軌的磨耗，以及產(chǎn)生輪軌噪聲等因素，因此對曲線半徑大小有所選擇，并非越大越好。

條文解釋中“并非越大越好”，究竟多大是不合適的？而且我們研究的是大半徑，本身是對運(yùn)行速度和輪軌磨耗不受影響的半徑范圍，這些都沒有說明，讓設(shè)計人員難以把握。

2.3 公路路線設(shè)計規(guī)范

《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTGD20-2006）第7部分“公路平面”：最大曲線半徑不宜超過10000m。

條文解釋為：駕駛者在大半徑圓曲線上行駛時，方向盤幾乎與直線上一樣無須調(diào)整。當(dāng)圓曲線半徑大于9000m時，視線集中的300-600m范圍內(nèi)的視覺效果同直線沒有區(qū)別，因此圓曲線半徑不宜過大。

條文和條文解釋中欠統(tǒng)一，條文為不宜超過10000m，條文解釋中以9000m為例說明。公路和輪軌系統(tǒng)不同，解釋中沒有提到養(yǎng)護(hù)維修等原因，主要是汽車駕駛員對大半徑和直線上300-600m范圍的視覺差異難以區(qū)分，可能誤把曲線當(dāng)直線，容易發(fā)生行車安全事故。因此公路規(guī)范對城市軌道交通參考價值不大。

2.4 城際鐵路設(shè)計規(guī)范

《城際鐵路設(shè)計規(guī)范》）（TB 10623-2014， J 1980-2015）條文：5.2.5 最大平面曲線半徑不應(yīng)大于12000m。

條文解釋：5.2.5 當(dāng)線路設(shè)置小偏角曲線時，為了滿足最小圓曲線長度不小于（0.4～0.6）V的需要，需采用較大的圓曲線半徑。當(dāng)平面曲線半徑過大時，受線路的鋪設(shè)、養(yǎng)護(hù)、維修養(yǎng)護(hù)精度控制，當(dāng)曲線半徑大到一定程度后，正矢值將很小，測設(shè)和檢測精度均難于保證極小的正矢值的準(zhǔn)確性，可能會成為軌道不平順的因素。因此，宜對圓曲線最大半徑加以限制。綜合考慮線路測設(shè)精度和軌道檢測精度，并參考國內(nèi)外最大曲線半徑采用情況，規(guī)定最大圓曲線半徑為12000m。

該規(guī)范條文解釋原因基本同《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》中解釋結(jié)論，略。

2.5 高速鐵路設(shè)計規(guī)范

《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》（TB 10621-2014， J 1942-2014）條文中：高速鐵路設(shè)計規(guī)范沒有單獨(dú)列出最大平面曲線半徑，但可從緩和曲線表中看出，最大值同城際線，不應(yīng)大于12000m。

條文解釋：最大曲線半徑通常是在小偏角情況下為保證最小圓曲線長度而采用的，最大曲線半徑標(biāo)準(zhǔn)主要受線路的鋪設(shè)、養(yǎng)護(hù)、維修養(yǎng)護(hù)精度控制，因此需要研究最小偏角條件下、在一定管理波長時可以檢測到的矢距，據(jù)此研究最大半徑標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)曲線半徑大到一定程度后，正矢值將很小，測設(shè)和檢測精度難以保證極小的正矢值的準(zhǔn)確性，可能反而成為軌道不平順的因素。因此，宜對圓曲線最大半徑加以限制。

綜合考慮線路測設(shè)精度和軌道檢測精度，并參考國外試驗(yàn)線上最大曲線半徑情況以及國外研究350km/h高度鐵路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的新動向，規(guī)定最大圓曲線半徑為12000m。

該規(guī)范條文解釋原因基本同鐵路線路設(shè)計規(guī)范中解釋結(jié)論，略。

3 城市軌道交通一般曲線半徑選取原則

城市軌道交通線路有別于鐵路和公路選線，一般城市主骨架線路大部分位于城市中心區(qū)，受限因素較多，即使市域線路或城市地鐵快線，站間距都不是很大，不太可能選取很大的半徑。目前《地鐵設(shè)計規(guī)范》中雖然列出了速度、超高、緩和曲線表，但半徑選取缺乏具體的指導(dǎo)原則。因此，筆者建議，線路設(shè)計時可以分為四檔考慮（以最高運(yùn)行速度80km/h線路為例，其他速度標(biāo)準(zhǔn)可按該原則推算）：

其一，小半徑：一般250～400m（規(guī)范中B型車?yán)щy時最小曲線半徑250m），選取400m時（按未被平衡離心加速度0.4、0.5m/s2計算，最大超高120mm，欠超高分別為61mm、75mm，則速度分別為78.2km/h、81.4km/h），最高設(shè)計速度可達(dá)到80km，因此環(huán)境因素復(fù)雜時，盡量按接近高限選取（不小于400m的半徑）。

其二，在不限速條件下，主要考慮輪軌磨耗較小的半徑：這類半徑一般在400～800m。但往往不同設(shè)計者在這個范圍選取隨意，原則混亂，在400、450、500、550、600、650、700、750、800m這些值甚至零數(shù)半徑都有選用，筆者認(rèn)為應(yīng)該盡量選取輪軌磨耗小的接近800m的半徑。

其三，既不限速，輪軌磨耗也無明顯差異的半徑：特別是在線路設(shè)計時線形比較自由的地段，半徑選擇自由度很大時，各家設(shè)計單位每個設(shè)計人員基本按自己的意愿或喜好選用，缺乏基本指導(dǎo)原則，一般為800-3000m（也可更大，由于《地鐵設(shè)計規(guī)范》中緩和曲線表最大值只取到3000m，暫按3000m考慮），這類情況，筆者認(rèn)為應(yīng)從大到小選用，盡量選取較大半徑，縮短線路總長度。

其四，慎用3000m以上半徑或小偏角曲線。

4 城市軌道交通最大曲線半徑建議

從高速鐵路、城際鐵路和鐵路線路設(shè)計規(guī)范看，不管理由是否充分，原因是否清楚，曲線最大半徑都規(guī)定為12000m，《公路路線設(shè)計規(guī)范》也規(guī)定在9000-10000m。而《地鐵設(shè)計規(guī)范》沒有明確規(guī)定，只是緩和曲線表中最大值取為3000m，且條文解釋中“并非越大越好”，究竟多大是不合適的？沒有說明，設(shè)計時難以把握。

由于城市軌道交通線路選線時受限因素多，站間距小，線路設(shè)計時建議：在控制條件復(fù)雜地段，首先選取盡量不限速半徑；在控制因素較少地段，盡量選取輪軌磨耗較小半徑；在自由地段，盡量從大到小選取；最大曲線半徑一般按不大于3000m考慮，特殊地段可按不大于5000m考慮，調(diào)坡調(diào)線時一般按不大于5000m考慮，特殊地段按不大于10000m考慮。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：王仕春（1965-），男，教授高級工程師，中鐵二院地鐵院副總工程師。