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、站臺設計進行綜合研究。

關鍵詞：地鐵限界;地鐵車輛;站臺

1 研究背景及意義

在地鐵項目的設計流程中，限界設計是保證地鐵車輛安全運行的關鍵設計。合理精確的限界設計可以減少土建投資，節約成本。國內地鐵線路限界設計一般參照CJJ/T 96《地鐵限界標準》[1]，國內干線鐵路限界設計參照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、站臺設計進行綜合研究。供后續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 結構限界

當機車車輛停放在平直軌道上，且相對軌道左右對稱時，其輪廓不超過規定的結構限界尺寸。該限界不考慮機車車輛各種可能發生的位移，因而為了保證運行的安全，在結構限界和設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 靜態限界

該類限界考慮了輪軌間、輪對和轉向架構架間及轉向架與車體間的間隙，同時還考慮了懸掛系統的靜態下沉量以及有關的磨耗量和制造、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 動態限界

動態限界在靜態限界基礎上，進一步考慮了車體和轉向架在懸掛系統上可能發生的靜態、準靜態和振動等位移。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限界。

2.4 動態包絡線限界

該限界是動態限界的擴大，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，國內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。

動態包絡線可以認為是車輛考慮了所有影響車輛動態偏移的因素后所能達到的最大統計軌跡，因此在動態包絡線與設備限界之間的安全余量可以設置得相對較小，實現合理精確的限界設計，對于地鐵這種運行環境單一、車型單一的車輛類型，使用動態包絡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與線路設計應保持一致，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包絡線限界（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包絡線尺寸完全一致。在設計初期，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，線路設計控制參考動態包絡線限界控制，直線和曲線上的動態包絡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）轉向架構架相對于輪對的橫向及豎向位移量;

（5）車體相對于轉向架構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傾偏斜;

（9）車輛一系懸掛及二系懸掛側滾位移量;

（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）隧道外側風;

（13）曲線加寬校驗補償量。

參照CJJ/T 96標準計算的動態包絡線計算方法成熟可靠。因此在提交給業主審批通過的動態包絡線結果參照CJJ/T 96標準進行計算的。

4 結語

軌道車輛的限界設計與線路斷面空間設計直接相關，國內外限界控制標準紛繁復雜，本文對限界控制方法進行了分類總結，對實際執行的土耳其伊斯坦布爾新機場線項目的限界設計進行簡單介紹。影響軌道車輛動態偏移的因素，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.