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、城市軌道交通等項目相關規范、標準條文及條文解釋關于平面曲線最大半徑取值進行分析，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、城市軌道交通等項目關于平面最小曲線半徑都有很多研究論證，在相關規范、標準中都有較大篇幅的說明，同時也有科研院所進行過專門研究及相關測試工作以支撐相關規范。但對最大曲線半徑的描述大多不詳細、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確的說法，因此本文從鐵路、公路、地鐵等相關規范、標準進行分析，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 相關規范標準及存在問題

2.1 鐵路線路規范

《鐵路線路設計規范》（GB50090-2006），適用范圍為鐵路網中客貨列車共線運行、旅客列車設計行車速度等于或小于160km/h、貨物列車設計行車速度等于或小于120km的I、II級標準軌距鐵路的設計。

P7中條文規定，線路平面的圓曲線半徑應結合工程土建、路段設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很小，不會對舒適度和輪軌磨耗產生明顯影響；但曲線半徑過大，曲線過長，不利于養護維修。目前我國配備的軌檢車在世界上屬于較為先進之列，在經過大于12000m半徑的曲線時常會報錯，故曲線半徑上限應加以限制。根據軌檢車的研發專家分析，適當提高檢測系統的處理功能，對12000m左右的曲線，其方向和曲率是可以準確檢測的，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，因此規定曲線半徑上限取值為12000m。

筆者認為，該規范為普速鐵路規范（旅客列車速度不大于160km/h），對于城市軌道交通而言，應該屬于最接近的速度目標值，最具參照價值。但條文及條文解釋中并沒有說太清楚，其一，不利于養護維修，究竟怎樣不利于養護維修，養護什么？維修什么？沒有表達清楚。筆者認為根據目前施工、測設技術的發展，測設精度能達到很高，且城市軌道交通正線基本為整體道床，養護維修量并不大；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于主城區內，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 地鐵設計規范

《地鐵設計規范》（GB50157-2013）適用于最高運行速度不超過100km/h、采用常規電機驅動列車的鋼輪鋼軌地鐵新建工程的設計。

條文P35線路平面圓曲線半徑應根據車輛選型、地形條件、運行速度、環境條件等綜合因素比選確定。沒有對最大平面曲線半徑進行規定，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行條件，如運行速度、對輪軌的磨耗，以及產生輪軌噪聲等因素，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，讓設計人員難以把握。

2.3 公路路線設計規范

《公路路線設計規范》（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整。當圓曲線半徑大于9000m時，視線集中的300-600m范圍內的視覺效果同直線沒有區別，因此圓曲線半徑不宜過大。

條文和條文解釋中欠統一，條文為不宜超過10000m，條文解釋中以9000m為例說明。公路和輪軌系統不同，解釋中沒有提到養護維修等原因，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分，可能誤把曲線當直線，容易發生行車安全事故。因此公路規范對城市軌道交通參考價值不大。

2.4 城際鐵路設計規范

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

條文解釋：5.2.5 當線路設置小偏角曲線時，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。當平面曲線半徑過大時，受線路的鋪設、養護、維修養護精度控制，當曲線半徑大到一定程度后，正矢值將很小，測設和檢測精度均難于保證極小的正矢值的準確性，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。綜合考慮線路測設精度和軌道檢測精度，并參考國內外最大曲線半徑采用情況，規定最大圓曲線半徑為12000m。

該規范條文解釋原因基本同《鐵路線路設計規范》中解釋結論，略。

2.5 高速鐵路設計規范

《高速鐵路設計規范》（TB 10621-2014， J 1942-2014）條文中：高速鐵路設計規范沒有單獨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，最大曲線半徑標準主要受線路的鋪設、養護、維修養護精度控制，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，據此研究最大半徑標準。當曲線半徑大到一定程度后，正矢值將很小，測設和檢測精度難以保證極小的正矢值的準確性，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。

綜合考慮線路測設精度和軌道檢測精度，并參考國外試驗線上最大曲線半徑情況以及國外研究350km/h高度鐵路設計標準的新動向，規定最大圓曲線半徑為12000m。

該規范條文解釋原因基本同鐵路線路設計規范中解釋結論，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，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《地鐵設計規范》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原則。因此，筆者建議，線路設計時可以分為四檔考慮（以最高運行速度80km/h線路為例，其他速度標準可按該原則推算）：

其一，小半徑：一般250～400m（規范中B型車困難時最小曲線半徑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），最高設計速度可達到80km，因此環境因素復雜時，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這些值甚至零數半徑都有選用，筆者認為應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：特別是在線路設計時線形比較自由的地段，半徑選擇自由度很大時，各家設計單位每個設計人員基本按自己的意愿或喜好選用，缺乏基本指導原則，一般為800-3000m（也可更大，由于《地鐵設計規范》中緩和曲線表最大值只取到3000m，暫按3000m考慮），這類情況，筆者認為應從大到小選用，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計規范看，不管理由是否充分，原因是否清楚，曲線最大半徑都規定為12000m，《公路路線設計規范》也規定在9000-10000m。而《地鐵設計規范》沒有明確規定，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，線路設計時建議：在控制條件復雜地段，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，調坡調線時一般按不大于5000m考慮，特殊地段按不大于10000m考慮。

參考文獻

[1]中華人民共和國行業標準.高速鐵路設計規范（TB 10621-2014，J 1942-2014）及條文解釋[S].

[2]中華人民共和國行業標準.城際鐵路設計規范（TB 10623-2014，J 1980-2015）及條文解釋[S].

[3]中華人民共和國國家標準.地鐵設計規范（GB50157-2013）及條文解釋[S].

[4]中華人民共和國行業標準.公路路線設計規范（JTGD20-2006）及條文解釋[S].

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。