地鐵場(chǎng)段咽喉區(qū)股道布置研究

西小鳴

摘 要：地鐵場(chǎng)段是列車停放、檢修的綜合基地，咽喉區(qū)是整個(gè)場(chǎng)段作業(yè)最頻繁的區(qū)域，咽喉區(qū)股道布置是否合理，直接關(guān)系到整個(gè)場(chǎng)段的工藝作業(yè)流程是否順暢。文章通過分析場(chǎng)段咽喉區(qū)股道布置原則及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，指出咽喉區(qū)股道布置的不同形式及特點(diǎn)，以期通過咽喉區(qū)的合理設(shè)計(jì)，提高咽喉區(qū)作業(yè)效率，提高運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平。

關(guān)鍵詞：地鐵;場(chǎng)段;束式咽喉區(qū);股道布置

中圖分類號(hào)：U231

地鐵場(chǎng)段是列車停放、檢修作業(yè)的綜合基地，被稱為地鐵運(yùn)營(yíng)的后花園，具有重要作用。列車在場(chǎng)段作業(yè)頻繁，而咽喉區(qū)（岔群區(qū)）是場(chǎng)段作業(yè)最繁忙的區(qū)域。咽喉區(qū)布置是否合理，不僅對(duì)車場(chǎng)的作業(yè)安全、作業(yè)效率有很大影響，而且與鋪軌長(zhǎng)度、用地面積、場(chǎng)區(qū)功能布置、土石方工程數(shù)量等都有直接關(guān)系。

1 咽喉區(qū)股道布置原則

咽喉區(qū)股道布置是站場(chǎng)專業(yè)設(shè)計(jì)的核心，也是站場(chǎng)平面布置是否合理的關(guān)鍵。在進(jìn)行咽喉區(qū)股道設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮列車作業(yè)流程是否順暢、是否存在進(jìn)路交叉，還要考慮咽喉區(qū)對(duì)整個(gè)地塊的使用效率，咽喉區(qū)與出入段線的關(guān)系，以及各設(shè)備系統(tǒng)提出的需求是否能夠有效落實(shí)。因此在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)考慮以下布置原則[1-5]：

（1）保證必需的平行作業(yè)進(jìn)路數(shù)量，盡量避免平行作業(yè)占用出入段線，影響收發(fā)車能力;

（2）布置咽喉區(qū)道岔時(shí)應(yīng)充分考慮軌道配軌，注重出入段線連接停車區(qū)股道的分叉數(shù)量均衡;

（3）在不增加用地面積的前提下盡量?jī)?yōu)化曲線半徑;

（4）工藝作業(yè)流程類似的區(qū)域盡量布置在同一側(cè);

（5）布置線網(wǎng)性大架修車輛基地時(shí)，應(yīng)盡量考慮順裝布置及近遠(yuǎn)期結(jié)合，考慮遠(yuǎn)期預(yù)留用地及庫(kù)房擴(kuò)建條件;

（6）咽喉區(qū)的長(zhǎng)度應(yīng)盡量縮短，以便節(jié)省用地和鋪軌量。

2 咽喉區(qū)股道布置技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 車場(chǎng)線線路標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)GB 50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]和TB 10098-2017《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》[7]要求，股道平面布局上，車場(chǎng)線最小曲線半徑R = 150 m，道岔后附帶曲線半徑不小于道岔導(dǎo)曲線半徑。使用調(diào)車機(jī)車作業(yè)的牽出線最小曲線半徑不宜小于300 m;結(jié)合車輛限界并考慮一定安全距離，相鄰平行線路最小線間距一般取4.50 m。

縱向上，車場(chǎng)線宜設(shè)于平坡上，但結(jié)合地勢(shì)，山區(qū)、丘陵地帶的場(chǎng)段選址往往自然地面高差大，統(tǒng)一場(chǎng)坪會(huì)造成填挖方浪費(fèi)。因此困難條件下，咽喉區(qū)線路的縱向坡度不宜大于1.5‰，咽喉區(qū)道岔的縱向坡度可按不大于3.0‰考慮。

2.2 車場(chǎng)線軌道形式

目前，車場(chǎng)線常用50 kg/m鋼軌和7號(hào)道岔，試車線通常采用60 kg/m鋼軌和9號(hào)道岔，庫(kù)外線路一般采用碎石道床和預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕。由于物業(yè)開發(fā)需要，上蓋物業(yè)開發(fā)場(chǎng)段數(shù)量激增，建議車場(chǎng)線采取一些必要的減振措施。

2.3 道岔間插入軌長(zhǎng)度

根據(jù)GB 50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]要求，道岔間插入軌長(zhǎng)度為4.50 m，困難條件下為3.0 m。為避免鋪軌浪費(fèi)，一般選取標(biāo)準(zhǔn)短軌長(zhǎng)度為4.50 m、6.25 m、8.00 m和12.50 m。假定兩個(gè)相鄰道岔分別為N1和N2，道岔的前長(zhǎng)值為a，后長(zhǎng)值為b。下文針對(duì)3種道岔布置形式進(jìn)行分析。

2.3.1 兩組道岔前端對(duì)向布置

由于道岔轍叉方向不同，根據(jù)規(guī)范要求，插入短軌的長(zhǎng)度f取標(biāo)準(zhǔn)短軌長(zhǎng)度即可，同時(shí)需考慮8 mm寬軌縫，道岔具體布置形式如圖1所示。其中，a1和a2為道岔N1和N2的前長(zhǎng)值，b1和b2為道岔N1和N2的后長(zhǎng)值。對(duì)向布置時(shí)兩相鄰道岔岔心之間的距離D為：

D = f+ a1 + a2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

2.3.2 兩組道岔前后順向布置

兩相鄰道岔順向布置時(shí)，受道岔岔枕布置和相鄰平行線路線間距H影響，一般插入短軌的長(zhǎng)度f可根據(jù)式（2）計(jì)算得出。道岔具體布置形式如圖2所示，其中α1和α2分別為道岔N1和N2的轍叉角。

D = H · arc sinα1= f+ b1 + a2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

2.3.3 兩組道岔后端對(duì)向布置

兩組道岔后端對(duì)向布置時(shí)，由于道岔后端軌縫中心之后的線路間距小，因此，一般采用長(zhǎng)岔枕過渡的方式。長(zhǎng)岔枕過渡段長(zhǎng)度為L(zhǎng)'，具體布置形式如圖3所示。由圖可知，道岔后端對(duì)向布置時(shí)兩相鄰道岔岔心之間的距離D為：

D = b1 + b2 + 2 L' + f ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

3 咽喉區(qū)股道布置形式

3.1 束形咽喉區(qū)連接方式

路基橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用鋸齒形橫坡，單面坡股道數(shù)量一般不超過3股，雙面坡股道數(shù)量一般不超過6股。束形咽喉區(qū)接岔方式[10-11]是指將庫(kù)內(nèi)每個(gè)分跨的4～6股道在咽喉區(qū)形成1束，由1個(gè)道岔引出，同時(shí)道岔與道岔之間盡量采用標(biāo)準(zhǔn)軌長(zhǎng)進(jìn)行配軌，線間距需滿足規(guī)范要求。束形咽喉區(qū)具體連接形式如圖 4 所示，該布置方式可以有效的縮短咽喉區(qū)長(zhǎng)度，減少鋪軌量，使得咽喉區(qū)布置更加緊湊。同時(shí)，束形咽喉區(qū)連接方式可為物業(yè)開發(fā)柱網(wǎng)布置時(shí)提供足夠的空間，使各類建構(gòu)筑物（立柱承臺(tái)、股道、排水槽、信號(hào)轉(zhuǎn)轍機(jī)等）在空間有限的咽喉區(qū)得到有序排布，使束與束之間的空地得到有效利用。

3.2 洗車線布置形式

洗車作業(yè)在場(chǎng)段運(yùn)營(yíng)中應(yīng)用頻繁，主要分為通過式洗車和盡端式洗車。通過式洗車是指洗車庫(kù)布置在咽喉區(qū)位置，列車通過出入段線進(jìn)入場(chǎng)段后，在咽喉區(qū)完成洗車作業(yè)。通過式洗車主要包括咽喉區(qū)貫通式洗車作業(yè)和咽喉區(qū)往復(fù)式洗車作業(yè)。盡端式洗車是指洗車庫(kù)布置在與停車庫(kù)并排位置，列車駛?cè)胂窜噹?kù)完成洗車作業(yè)后利用牽出線折返后再駛?cè)胪＼噹?kù)。盡端式洗車主要指入庫(kù)洗車作業(yè)。

3.2.1 貫通式洗車作業(yè)

貫通式洗車作業(yè)流程如圖5所示。貫通式洗車作業(yè)需保證咽喉區(qū)有足夠的長(zhǎng)度，根據(jù)GB 50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，貫通式洗車線有效長(zhǎng)Lts為：

Lts = 2 L + LS +12? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

式（4）中，L為洗車機(jī)前后各一列車有效長(zhǎng)，m;LS為洗車設(shè)備占用長(zhǎng)度，m。

以地鐵B2型車6輛編組為例，列車長(zhǎng)度取120 m，洗車設(shè)備占用長(zhǎng)度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按60 m考慮，以列車車頭通過洗車線第一組道岔、車尾駛離洗車線最后一組道岔的長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算，整個(gè)洗車作業(yè)過程列車行駛距離Lq為：

Lq = 4 L + Ls +12 = 552 m （5）

因此，貫通式洗車作業(yè)具有以下特征：

（1）作業(yè)流程順暢，可實(shí)現(xiàn)入庫(kù)前利用咽喉區(qū)長(zhǎng)度通過式洗車;

（2）對(duì)段址長(zhǎng)度要求較高，適用于咽喉區(qū)狹長(zhǎng)的地塊。

3.2.2 往復(fù)式洗車作業(yè)

往復(fù)式洗車作業(yè)流程如圖 6所示。往復(fù)式洗車作業(yè)與貫通式類似，都布置在咽喉區(qū)，通過設(shè)置與出入段線平行的作業(yè)進(jìn)路實(shí)現(xiàn)洗車作業(yè)，但作業(yè)前后都需要利用牽出線進(jìn)行折返，因此洗車作業(yè)時(shí)所需時(shí)間較長(zhǎng)。以地鐵B2型車6輛編組為例，整個(gè)洗車作業(yè)流程列車行駛距離Lq為

Lq = 5 L + Ls +20 = 680 m ? ?（6）

與貫通式洗車相比，往復(fù)式洗車作業(yè)具有以下特征：

（1）咽喉區(qū)布局更加緊湊;

（2）洗車作業(yè)需經(jīng)過2次折返，作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，流程復(fù)雜。

3.2.3 盡端式洗車作業(yè)

盡端式洗車作業(yè)流程如圖7所示。根據(jù)規(guī)范要求，盡端式洗車線長(zhǎng)度Ljs為：

Ljs≥2L + LS + 10 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（7）

盡端式洗車作業(yè)具有以下特征：

（1）與運(yùn)用庫(kù)并列布置，總圖布置上比較規(guī)整;

（2）洗車作業(yè)時(shí)列車行駛距離最長(zhǎng)，作業(yè)時(shí)間最長(zhǎng)。

采用盡端式洗車作業(yè)的洗車庫(kù)按長(zhǎng)度可分為2類：①長(zhǎng)庫(kù)，適用于嚴(yán)寒地區(qū)，整個(gè)洗車作業(yè)均需要在全封閉的庫(kù)內(nèi)完成;②短庫(kù)，適用于冬季室外溫度較高的地區(qū)，僅把洗車設(shè)備布置于庫(kù)內(nèi)，其他牽出及折返作業(yè)均設(shè)置于庫(kù)外。

3.3 咽喉區(qū)整體布置形式

咽喉區(qū)整體布置形式受控因素較多，包括場(chǎng)段選址、與接軌站位置關(guān)系、段址地塊形狀、場(chǎng)坪高程以及建設(shè)單位意見等，都會(huì)對(duì)平面布置產(chǎn)生影響[12]。在方案比選時(shí)首先應(yīng)根據(jù)段址形狀、場(chǎng)段規(guī)模確定布置形式。根據(jù)段址周邊的邊界條件，征求建設(shè)單位意見后，在段址范圍內(nèi)進(jìn)行總圖布置[13-15]。常見的平面布置形式主要有4種：盡端式順裝布置、盡端式倒裝布置、橫列式順裝布置、貫通式布置。

3.3.1 盡端式順裝布置

盡端式順裝布置是最常見的一種場(chǎng)段布置形式，受控于場(chǎng)段段址形狀。一般盡端式布置形式，段址呈“刀把”型，出入段線應(yīng)盡量貼近試車線一側(cè)布置，可有效節(jié)省用地，使地塊顯得更加規(guī)整，生產(chǎn)辦公用房可集中布置于場(chǎng)前區(qū)或場(chǎng)后區(qū)，具體布置如圖8所示。

3.3.2 盡端式倒裝布置

倒裝式布置一般是相對(duì)于順裝布置而言，將檢修庫(kù)或者其他庫(kù)區(qū)，與停車區(qū)對(duì)向布置，利用牽出線（機(jī)走線）實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)的一種布置方式[16-18]。該布置方式適用于用地范圍較小但比較規(guī)整的地塊，利用倒裝方式實(shí)現(xiàn)場(chǎng)段的工藝作業(yè)流程。與盡端式順裝布置相比，倒裝式布置檢修工藝流程復(fù)雜，需頻繁使用機(jī)走線和牽出線進(jìn)行調(diào)車、折返，列車走行時(shí)間長(zhǎng)且工藝流程繁瑣，具體布置如圖9所示。

3.3.3 橫列式順裝布置

橫列式順裝布置是指停車區(qū)與檢修區(qū)的大庫(kù)呈前后橫向布置，該布置方式適用于段址狹長(zhǎng)的地塊，無法將停車庫(kù)與檢修庫(kù)并列布置，只能前后順向布置。該連接方式與倒裝式布置類似，需要頻繁使用機(jī)走線和牽出線進(jìn)行檢修作業(yè)，列車在咽喉區(qū)通過時(shí)間較長(zhǎng)，具體布置如圖10所示[17]。

3.3.4 貫通式布置

貫通式布置是指停車庫(kù)兩端均可連接出入段線，實(shí)現(xiàn)雙向收發(fā)車，該布置形式主要應(yīng)用于場(chǎng)段選址位于兩相鄰車站之間，且場(chǎng)段位于整條線路中間，具備雙向收發(fā)車功能，該布置形式在行車組織上更加靈活，具體布置如圖11所示[19-21]。

4 結(jié)語

對(duì)于地鐵場(chǎng)段來說，咽喉區(qū)布置的合理性，直接關(guān)系到工程投資和運(yùn)營(yíng)的安全性。本文通過對(duì)咽喉區(qū)股道布置原則及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析，指出在滿足規(guī)范和相關(guān)建設(shè)要求的前提下，可通過咽喉區(qū)股道的合理布置，提高咽喉區(qū)的使用效率，盡可能縮短咽喉區(qū)長(zhǎng)度，節(jié)省用地。

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收稿日期 2020-03-17

責(zé)任編輯 宗仁莉