城市軌道交通線路曲線組合優化策略研究

陳冬

遼寧省交通規劃設計院有限責任公司 遼寧沈陽 110000

隨著我國城市化的發展進程越來越快，城市的交通運輸問題也日趨嚴重，出現了交通堵塞、行車、乘車困難、大氣污染嚴重等問題。

1 概述

限制條件指影響平縱斷面設計的各類因素。城市軌道交通線路設計應符合城市總體規劃、綜合交通規劃、軌道交通線網規劃、城市近期建設規劃、環境保護規劃等。線路平面設計應根據城市現狀或規劃，以及運營要求等因素，經技術經濟比較后確定。線路縱斷面設計應充分考慮與沿線建構筑物、各級道路、橋梁、鐵路、河流的凈距要求和節能要求等，合理選用縱坡[1]。

2 模型構建

2.1 乘客出行成本

乘客出行成本一般由購票成本與時間成本組成。小交路折返站的選擇不會影響票價，因此主要考慮乘客的時間成本。考慮到列車的旅行速度相同的情況，乘客在車時間不會發生變化，在此選擇乘客的候車時間作為乘客出行成本，而線路較長時旅客更關心車廂擁擠程度，若擁擠程度較高，則乘客出行成本更高。城市軌道交通的發車間隔一般較小，乘客出行時不需關注列車時間表，可將乘客視為均勻達到，因此可將乘客的平均候車時間取發車間隔的一半。滿載率是衡量車廂擁擠程度的重要指標，滿載率越高，車廂越擁擠，乘客的出行成本也隨之增加。

2.2 企業運營成本

企業運營成本主要包括與列車走行公里相關的列車運行成本，以及均攤到運營時段每小時的列車購置成本。

3 影響列車行駛速度的因素

在設計階段，通過分析直接影響列車運行的三種力—牽引力、列車運行阻力、列車制動力可知，列車運行阻力按形成原因可分為基本阻力和附加阻力。基本阻力是指列車運行過程中任何情況下均存在的阻力，與線路條件無關。附加阻力是指列車運行過程中特定的運行情況下存在的阻力，包括：坡道附加阻力wi、曲線附加阻力wr、隧道空氣附加阻力ws。其中，坡道附加阻力、曲線附加阻力與線路條件密切相關。其中，Ly 為圓曲線長度；α 為交點轉角；曲線阻力功與半徑無關，與交點轉角成正比。轉角越大，曲線總長加大，列車需克服曲線阻力做功變大，導致運營費用增加。當列車位于上坡道時，坡道附加阻力與列車運行方向相同，坡道阻力為正值；當列車位于下坡道時，坡道附加阻力與列車運行方向相反，坡道阻力為負值，等效于下滑力。因此，可從減小運行阻力的角度，優化線路條件，提高列車運行速度。簡而言之，就是在滿足限定條件下，盡量選用大半徑和合理的縱坡，以減小運行阻力，提高列車運行速度

4 設計體會

4.1 線路平面設計

選擇一個合理的路由對軌道交通的建設及可持續發展都有很有利的作用，也可以對線路的平面走向進行有效控制，保證與道路線網和常規的公路網絡進行無縫銜接。線路的路由選擇可以依據對線路的功能進行定位之后再對線路實施整體化的布局，布局完成之后要及時確定線路沿線所必經過的幾個控制點，也就是客流量較大的集散點進行實時控制，調整好各控制點之間的線路路由之后，要在最大限度上吸引當地的客流，并結合所處地區的地質、地形條件進行線路的選擇確定路由[2]。

4.2 選擇合理的線路敷設方式

線路的敷設方式有三種，分別是地下敷設、地面敷設、高架敷設。選擇合理的線路敷設方式對工程來說是關鍵的一步，這不僅直接影響著整個項目的投資金額和建設規模，還直接影響到方案的可行性和合理性。因此，在選擇線路的敷設方式時，要結合線路在城市中的位置、城市道路條件、社會影響、管線情況及其他特殊水文地質情況。地鐵在中心城區內宜采用地下敷設以減少對交通、噪聲和城市景觀的影響，有軌電車宜沿有路中綠化帶的道路地面敷設，跨坐式單軌宜采用橋墩立于路中綠化帶的高架敷設方式。

在某M2 線的設計中就涉及城市中心區內泉水保護的原因對地下和高架敷設方式做了較為完整的方案研究，最終確定以地下方式敷設；在下穿黃河后線路進入鵲山片區則采用了高架敷設方式以節約造價。在新津有軌電車設計過程中，本來預留有軌電車沿道路外側地面敷設的條件，但在道路施工過程中管線為避免對高壓線塔基礎的影響，大量管線侵入有軌電車建設控制范圍，考慮到協調難度大、社會輿論風險等問題，則進行了高架敷設和路面敷設方案的比選研究。

4.3 選擇合理設置車站位置

車站位置設置是否合理將會在很大程度上決定所容納的客流量，車站一定要盡量建在靠近乘客主要集散點的地方，有條件的可以選在附近有汽車站、火車站的區域，這樣可以有效提高乘客旅途的速度，同時也為乘客的轉乘帶來便捷，但是對一些突發的客流點一定要保持距離，以便于發生緊急情況時可以進行疏散撤離。車站之間的間距大小也會影響列車行進的速度和工程投資、系統服務水平。在城市中心區，地鐵車站的服務范圍在500-800m，站間距在1km 范圍內比較合適，而在城市外圍區域，應適當加大站間距，以降低工程造價，提升列車旅行速度。但是車站站位的設置有時不能過于拘泥于站間距的要求，主要考慮的應該是功能需求，滿足合理的服務水平[3]。

5 結語

分析了線路平面曲線、縱斷面坡度對列車運行速度的影響，以及線路條件與列車運行速度的關系。在滿足控制點安全凈距的條件下，從降低列車運行阻力的角度，應選用較大的平面曲線半徑和較小的縱斷面坡度，以提高列車運行速度。