土耳其地鐵項目限界計算方法研究

劉堯喜 楊迪輝 袁艷萍 王虎高

摘 要：基于土耳其伊斯坦布爾新機場線項目，對土耳其地鐵的限界控制方法、軌道維護參數(shù)、站臺設(shè)計進行綜合研究。

關(guān)鍵詞：地鐵限界;地鐵車輛;站臺

1 研究背景及意義

在地鐵項目的設(shè)計流程中，限界設(shè)計是保證地鐵車輛安全運行的關(guān)鍵設(shè)計。合理精確的限界設(shè)計可以減少土建投資，節(jié)約成本。國內(nèi)地鐵線路限界設(shè)計一般參照CJJ/T 96《地鐵限界標準》[1]，國內(nèi)干線鐵路限界設(shè)計參照GB 146.1-83《標準軌距鐵路機車車輛限界》[2]，國外干線鐵路限界設(shè)計參照UIC 505《Railway transport stock Rolling stock construction gauge》，或EN 15273《Railway applications-gauge》。本文基于土耳其伊斯坦布爾新機場線項目，對土耳其地鐵的限界控制方法、軌道維護參數(shù)、站臺設(shè)計進行綜合研究。供后續(xù)土耳其地鐵項目限界計算參考。

2 軌道車輛限界控制方法

軌道車輛的限界控制方法可以分為以下4類：

2.1 結(jié)構(gòu)限界

當機車車輛停放在平直軌道上，且相對軌道左右對稱時，其輪廓不超過規(guī)定的結(jié)構(gòu)限界尺寸。該限界不考慮機車車輛各種可能發(fā)生的位移，因而為了保證運行的安全，在結(jié)構(gòu)限界和設(shè)備接近限界之間留有相當大的安全空間。GB 146.1-83《標準軌距鐵路機車車輛限界》中關(guān)于橫向尺寸的校核可以歸類在此類限界控制方法中。

2.2 靜態(tài)限界

該類限界考慮了輪軌間、輪對和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架間及轉(zhuǎn)向架與車體間的間隙，同時還考慮了懸掛系統(tǒng)的靜態(tài)下沉量以及有關(guān)的磨耗量和制造、運用公差。GB 146.1-83《標準軌距鐵路機車車輛限界》中關(guān)于垂向尺寸的校核可以歸類在此類限界控制方法中。

2.3 動態(tài)限界

動態(tài)限界在靜態(tài)限界基礎(chǔ)上，進一步考慮了車體和轉(zhuǎn)向架在懸掛系統(tǒng)上可能發(fā)生的靜態(tài)、準靜態(tài)和振動等位移。UIC 505系列標準和EN 15273系列標準主要采用的限界可歸類于動態(tài)限界。

2.4 動態(tài)包絡(luò)線限界

該限界是動態(tài)限界的擴大，將軌道幾何偏差（軌距、水平、方向、高低和磨耗等）所引起的機車車輛位移一并包括在內(nèi)，國內(nèi)地鐵限界控制方法即CJJ/T 96《地鐵限界標準》屬于此類限界控制方法。

動態(tài)包絡(luò)線可以認為是車輛考慮了所有影響車輛動態(tài)偏移的因素后所能達到的最大統(tǒng)計軌跡，因此在動態(tài)包絡(luò)線與設(shè)備限界之間的安全余量可以設(shè)置得相對較小，實現(xiàn)合理精確的限界設(shè)計，對于地鐵這種運行環(huán)境單一、車型單一的車輛類型，使用動態(tài)包絡(luò)線進行限界控制是非常適宜的。

3 土耳其地鐵項目限界控制方案

車輛限界控制方法應(yīng)與線路設(shè)計應(yīng)保持一致，土耳其伊斯坦布爾新機場線176項目中使用的限界控制方案也是動態(tài)包絡(luò)線限界（kinematic envelope），但與CJJ/T 96《地鐵限界標準》不同的是，該項目的直線和曲線的動態(tài)包絡(luò)線尺寸完全一致。在設(shè)計初期，我們理解該方法是否是參照UIC系列標準中參考輪廓（reference profile）的概念。后期多次交流后確定，線路設(shè)計控制參考動態(tài)包絡(luò)線限界控制，直線和曲線上的動態(tài)包絡(luò)線均不能突破此相同界限。

CJJ/T 96《地鐵限界標準》中考慮的因素包括：

（1）車輛的制造誤差;

（2）車輛的維修限度;

（3）轉(zhuǎn)向架輪對處于軌道上最不利運行位置引起的搖頭偏斜放大量;

（4）轉(zhuǎn)向架構(gòu)架相對于輪對的橫向及豎向位移量;

（5）車體相對于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的橫向及豎向位移量;

（6）車體相對于軌道線路最不利位置引起的搖頭偏斜放大量;

（7）車輛的空重車撓度差及豎向位移量;

（8）車輛制造及載荷不對稱側(cè)傾偏斜;

（9）車輛一系懸掛及二系懸掛側(cè)滾位移量;

（10）軌道線路的豎向及橫向幾何偏差、磨耗、維修限度及彈性變形量;

（11）懸掛故障：任意一個軸箱懸掛失效后止擋接觸承載引起車輛偏斜，或任意一端轉(zhuǎn)向架二系懸掛空氣彈簧異常由左右壓差引起的車輛偏斜、過充或失氣;

（12）隧道外側(cè)風;

（13）曲線加寬校驗補償量。

參照CJJ/T 96標準計算的動態(tài)包絡(luò)線計算方法成熟可靠。因此在提交給業(yè)主審批通過的動態(tài)包絡(luò)線結(jié)果參照CJJ/T 96標準進行計算的。

4 結(jié)語

軌道車輛的限界設(shè)計與線路斷面空間設(shè)計直接相關(guān)，國內(nèi)外限界控制標準紛繁復(fù)雜，本文對限界控制方法進行了分類總結(jié)，對實際執(zhí)行的土耳其伊斯坦布爾新機場線項目的限界設(shè)計進行簡單介紹。影響軌道車輛動態(tài)偏移的因素，CJJ/T 96《地鐵限界標準》考慮比較全面，適合作為國外的限界控制方案進行推薦。

參考文獻：

[1]CJJ/T 96-2018，地鐵限界標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2018.

[2]GB 146.1，標準軌距鐵路機車車輛限界[S].北京：國家標準局，1983.