土耳其地鐵項(xiàng)目限界計(jì)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(jī)場(chǎng)線項(xiàng)目，對(duì)土耳其地鐵的限界控制方法、軌道維護(hù)參數(shù)、站臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合研究。

關(guān)鍵詞：地鐵限界;地鐵車(chē)輛;站臺(tái)

1 研究背景及意義

在地鐵項(xiàng)目的設(shè)計(jì)流程中，限界設(shè)計(jì)是保證地鐵車(chē)輛安全運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)計(jì)。合理精確的限界設(shè)計(jì)可以減少土建投資，節(jié)約成本。國(guó)內(nèi)地鐵線路限界設(shè)計(jì)一般參照CJJ/T 96《地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)》[1]，國(guó)內(nèi)干線鐵路限界設(shè)計(jì)參照GB 146.1-83《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界》[2]，國(guó)外干線鐵路限界設(shè)計(jì)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(jī)場(chǎng)線項(xiàng)目，對(duì)土耳其地鐵的限界控制方法、軌道維護(hù)參數(shù)、站臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合研究。供后續(xù)土耳其地鐵項(xiàng)目限界計(jì)算參考。

2 軌道車(chē)輛限界控制方法

軌道車(chē)輛的限界控制方法可以分為以下4類(lèi)：

2.1 結(jié)構(gòu)限界

當(dāng)機(jī)車(chē)車(chē)輛停放在平直軌道上，且相對(duì)軌道左右對(duì)稱(chēng)時(shí)，其輪廓不超過(guò)規(guī)定的結(jié)構(gòu)限界尺寸。該限界不考慮機(jī)車(chē)車(chē)輛各種可能發(fā)生的位移，因而為了保證運(yùn)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(dāng)大的安全空間。GB 146.1-83《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界》中關(guān)于橫向尺寸的校核可以歸類(lèi)在此類(lèi)限界控制方法中。

2.2 靜態(tài)限界

該類(lèi)限界考慮了輪軌間、輪對(duì)和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架間及轉(zhuǎn)向架與車(chē)體間的間隙，同時(shí)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(yùn)用公差。GB 146.1-83《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界》中關(guān)于垂向尺寸的校核可以歸類(lèi)在此類(lèi)限界控制方法中。

2.3 動(dòng)態(tài)限界

動(dòng)態(tài)限界在靜態(tài)限界基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮了車(chē)體和轉(zhuǎn)向架在懸掛系統(tǒng)上可能發(fā)生的靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)和振動(dòng)等位移。UIC 505系列標(biāo)準(zhǔn)和EN 15273系列標(biāo)準(zhǔn)主要采用的限界可歸類(lèi)于動(dòng)態(tài)限界。

2.4 動(dòng)態(tài)包絡(luò)線限界

該限界是動(dòng)態(tài)限界的擴(kuò)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(jī)車(chē)車(chē)輛位移一并包括在內(nèi)，國(guó)內(nèi)地鐵限界控制方法即CJJ/T 96《地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)》屬于此類(lèi)限界控制方法。

動(dòng)態(tài)包絡(luò)線可以認(rèn)為是車(chē)輛考慮了所有影響車(chē)輛動(dòng)態(tài)偏移的因素后所能達(dá)到的最大統(tǒng)計(jì)軌跡，因此在動(dòng)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(duì)較小，實(shí)現(xiàn)合理精確的限界設(shè)計(jì)，對(duì)于地鐵這種運(yùn)行環(huán)境單一、車(chē)型單一的車(chē)輛類(lèi)型，使用動(dòng)態(tài)包絡(luò)線進(jìn)行限界控制是非常適宜的。

3 土耳其地鐵項(xiàng)目限界控制方案

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

CJJ/T 96《地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)》中考慮的因素包括：

（1）車(chē)輛的制造誤差;

（2）車(chē)輛的維修限度;

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

（4）轉(zhuǎn)向架構(gòu)架相對(duì)于輪對(duì)的橫向及豎向位移量;

（5）車(chē)體相對(duì)于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的橫向及豎向位移量;

（6）車(chē)體相對(duì)于軌道線路最不利位置引起的搖頭偏斜放大量;

（7）車(chē)輛的空重車(chē)撓度差及豎向位移量;

（8）車(chē)輛制造及載荷不對(duì)稱(chēng)側(cè)傾偏斜;

（9）車(chē)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(gè)軸箱懸掛失效后止擋接觸承載引起車(chē)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(chē)輛偏斜、過(guò)充或失氣;

（12）隧道外側(cè)風(fēng);

（13）曲線加寬校驗(yàn)補(bǔ)償量。

參照CJJ/T 96標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的動(dòng)態(tài)包絡(luò)線計(jì)算方法成熟可靠。因此在提交給業(yè)主審批通過(guò)的動(dòng)態(tài)包絡(luò)線結(jié)果參照CJJ/T 96標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算的。

4 結(jié)語(yǔ)

軌道車(chē)輛的限界設(shè)計(jì)與線路斷面空間設(shè)計(jì)直接相關(guān)，國(guó)內(nèi)外限界控制標(biāo)準(zhǔn)紛繁復(fù)雜，本文對(duì)限界控制方法進(jìn)行了分類(lèi)總結(jié)，對(duì)實(shí)際執(zhí)行的土耳其伊斯坦布爾新機(jī)場(chǎng)線項(xiàng)目的限界設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。影響軌道車(chē)輛動(dòng)態(tài)偏移的因素，CJJ/T 96《地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)》考慮比較全面，適合作為國(guó)外的限界控制方案進(jìn)行推薦。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]GB 146.1，標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界[S].北京：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局，1983.