城市軌軌道交交通結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)與與施工工StructuralDesignandConstructionofUrbanRailTransit第三章章限限界目錄第一節(jié)節(jié)限界的的分類類第二節(jié)節(jié)限界制制訂的的原則則第三節(jié)節(jié)制訂限限界的的主要要技術(shù)術(shù)參數(shù)數(shù)第四節(jié)節(jié)設(shè)備限限界的的計(jì)算算第五節(jié)節(jié)建筑限限界定義：：限界（（Gauge）是指指限定定車輛輛運(yùn)行行或軌軌道周周邊構(gòu)構(gòu)筑物物超越越的輪輪廓線線,也也是列列車沿沿固定定的軌軌道安安全運(yùn)運(yùn)行時(shí)時(shí)所需需要的的空間間尺寸寸。制定限限界目目的：：就是要要確定定一個(gè)個(gè)既能能保證證列車車運(yùn)行行安全全，又又不增增大橋橋隧或或路基基斷面面的經(jīng)經(jīng)濟(jì)空空間，，以防防止車車輛在在直線線或曲曲線上上運(yùn)行行時(shí)與與各種種建筑筑物及及設(shè)備備發(fā)生生接觸觸、碰碰撞。評價(jià)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)：：評價(jià)軌軌道交交通的的限界界是否否合理理，一一般以以有效效面積積比來來衡量量。第一節(jié)節(jié)：限限界的的分類類確定依依據(jù)：：軌道交交通的的限界界是根根據(jù)車車輛外外輪廓廓線及及技術(shù)術(shù)參數(shù)數(shù)、軌軌道特特性、、各種種誤差差和變變形，，并考考慮列列車的的運(yùn)動動狀態(tài)態(tài)等因因素，，經(jīng)分分析計(jì)計(jì)算確確定。。分類：：車輛限限界、、設(shè)備備限界界和建建筑限限界等等A型車直直線地地段限限界圖圖（隧隧道內(nèi)內(nèi)）B1型車直直線地地段限限界圖圖（隧隧道內(nèi)內(nèi)）（a）A型車直直線段段車輛輛輪廓廓線坐坐標(biāo)值值（mm）注：表表中第第0~13點(diǎn)是車車體上上的控控制點(diǎn)點(diǎn)；第第13~15點(diǎn)是轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向架架上的的控制制點(diǎn)；；第16~19點(diǎn)是車車輪上上的控控制點(diǎn)點(diǎn)，22、23兩點(diǎn)為為連接接在車車軸上上的齒齒輪箱箱點(diǎn)，，20、21、24、25點(diǎn)為連連接在在轉(zhuǎn)向向架構(gòu)構(gòu)架上上的信信號接接受設(shè)設(shè)備的的最低低點(diǎn)，，26~29為信號號燈預(yù)預(yù)留位位置，，第0s~4s點(diǎn)為隧隧道內(nèi)內(nèi)受電電弓控控制點(diǎn)點(diǎn),0k~2k是車頂頂空調(diào)調(diào)控制制點(diǎn)。。（b）A型車直直線段段車輛輛限界界坐標(biāo)標(biāo)值（（mm）車輛限限界：車輛輛在平平直軌軌道上上按規(guī)規(guī)定速速度運(yùn)運(yùn)行，，計(jì)及及車輛輛和軌軌道的的公差差、磨磨耗、、彈性性變形形及振振動等等正常常運(yùn)行行狀態(tài)態(tài)下的的一條條最大大動態(tài)態(tài)包絡(luò)絡(luò)線，，是限限制車車輛橫橫斷面面最大大允許許尺寸寸的輪輪廓圖圖形。。（c）A型車直直線段段設(shè)備備限界界坐標(biāo)標(biāo)值（（mm）設(shè)備限限界：車輛輛在故故障運(yùn)運(yùn)行狀狀態(tài)下下所形形成的的動態(tài)態(tài)包絡(luò)絡(luò)線，，用以以限制制軌道道區(qū)的的設(shè)備備安裝裝界限限。補(bǔ)充幾幾個(gè)限限界的的定義義1“設(shè)計(jì)計(jì)截面面”是是指標(biāo)標(biāo)稱車車輛截截面的的投影影輪廓廓。它它不包括任任何諸諸如懸懸掛、、高度度、寬寬度及及撓度度等制制造及及安裝裝公差。它它是““限限界圖圖”中中的““車車輛輪輪廓線線”。。2“靜態(tài)態(tài)限界界”是是指已已經(jīng)造造好的的、新新的、、空載載的、、停在在平直直軌道道上的的車輛輛截面面的投投影輪輪廓,是由設(shè)設(shè)計(jì)截截面加加上制制造和和安裝裝誤差差而來來的,即加上上懸掛掛誤差差,撓度,高度與與寬度誤誤差,不對稱稱的角角度等等。3“動態(tài)態(tài)限界界”是是車輛輛在直直線軌軌道上上按規(guī)規(guī)定速速度運(yùn)運(yùn)行時(shí)在計(jì)計(jì)及車車輛如如懸掛掛部件件的位位移、、車輛輛允許許范圍圍內(nèi)的的磨耗、外外部側(cè)側(cè)風(fēng)等等因素素的影影響的的情況況下,車輛各各部位位偏離離軌道基準(zhǔn)準(zhǔn)中心心所允允許的的程度度,車輛運(yùn)運(yùn)行時(shí)時(shí)各點(diǎn)點(diǎn)必須須在此此空間范圍圍內(nèi)。。在限限界圖圖中為為車輛輛限界界。4“動態(tài)態(tài)包絡(luò)絡(luò)線””是車車輛在在平直直軌道道上正正常運(yùn)運(yùn)行時(shí)時(shí),在各種種因素素作用用下,計(jì)入所所有允允許的的軌道道結(jié)構(gòu)構(gòu)公差差、維維修公差及及磨耗耗,車輛各各點(diǎn)偏偏離軌軌道基基準(zhǔn)中中心所所連成成一個(gè)個(gè)包絡(luò)空間間,它不包包括車車輛在在水平平及垂垂直曲曲線的的偏移移。5“掃掠掠包絡(luò)絡(luò)線””是動動態(tài)包包絡(luò)線線的擴(kuò)擴(kuò)大,它包括括垂直直和水平平曲線線對車車輛中中央和和端部部的偏偏移的的影響響。第二節(jié)節(jié)限限界制制訂原原則（1）限界界應(yīng)保保證列列車安安全、、正常常運(yùn)行行。（2）限界界應(yīng)根根據(jù)車車輛的的輪廓廓尺寸寸和技技術(shù)參參數(shù)、、軌道道特性性、受電方方式、、設(shè)備備及管管線安安裝、、施工工方法法等因因素，，進(jìn)行行綜合分分析后后由計(jì)計(jì)算確確定。。（3）限界界一般般按平平直軌軌道的的條件件制定定。（4）設(shè)備備限界界與車車輛限限界之之間的的間隙隙主要要為安安全預(yù)預(yù)留量量，應(yīng)全面面考慮慮橫向向安全全留量量和豎豎向安安全留留量。。（5）建筑筑限界界和設(shè)設(shè)備限限界之之間應(yīng)應(yīng)充分分考慮慮建筑筑物上上的設(shè)設(shè)備和管管線安安裝位位置，，在寬寬度方方向上上設(shè)備備和管管線與與設(shè)備限界界之間間應(yīng)留留出20～50mm安全間間隙。。（6）建筑筑限界界中不不包括括施工工誤差差、測測量誤誤差、、結(jié)構(gòu)構(gòu)沉降降、變形等因素。。第三節(jié)制定定限界的主要要技術(shù)參數(shù)序號項(xiàng)目名稱單位車型A型車B型車B1型B2型上部受流下部受流1車體計(jì)算長度mm22100190002車體最大寬度mm300028003車輛最大高度mm380038004車輛定距m向架固定軸距mm25002200～23006客室地板面距軌頂面高度mm113011007受電弓落弓高度mm3810--38108受電弓最大工作高度mm5410--54109受流器工作點(diǎn)至轉(zhuǎn)向架中心線水平距離750Vmm--1417.51401--1500V--144410受流器工作面距走行軌面高度750Vmm--140160--1500V--200城市軌道交通通車輛基本參參數(shù)表1.線路與軌道參參數(shù)線路最小曲線線半徑：因列列車在高速通通過彎道時(shí)由由于離心力作作用向彎道的的外側(cè)產(chǎn)生橫橫向力，會對對鋼軌產(chǎn)生擠壓，外外翻。為了保保證列車的行行駛安全，在在鐵路的設(shè)計(jì)計(jì)和建造時(shí)，，國家《修規(guī)》對不同速度等等級的鐵路規(guī)規(guī)定了車輛可可以安全通過過的圓曲線的最小半徑，，就是線路的的最小曲線半半徑。軌道最大超高高值：列車在在曲線上運(yùn)行行時(shí),產(chǎn)生離心力,使曲線外軌承承受較大的壓壓力,外軌磨損加重重,增加行車阻力力,嚴(yán)重時(shí),會造成車輪脫脫軌.為了平衡離心心力,把曲線外軌抬抬高,使車輛內(nèi)傾,以車輛重力向向內(nèi)分力,來抵消減輕離離心力的影響響,使內(nèi)外軌所受受的壓力相等等,保持行車安全全。超高值越越大，列車所所能通過的速速度越快。軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度度:軌道具有的承承載能力道岔:使列車由一組組軌道轉(zhuǎn)到另另一組軌道上上去的裝置2.車輛參數(shù)車輛定距：車車輛定距指車車體兩端支撐撐處之間的距距離。有轉(zhuǎn)向向架的車輛為為兩心盤中心心線之間的水水平距離。轉(zhuǎn)向架：把兩兩個(gè)或幾個(gè)輪輪對用專門的的構(gòu)架(側(cè)架)組成一個(gè)小車車，稱為轉(zhuǎn)向向架，車體支支承在前后兩兩個(gè)轉(zhuǎn)向架上上第四節(jié) 設(shè)備備限界的計(jì)算算限界的確定步步驟：以車輛的設(shè)計(jì)計(jì)截面為基礎(chǔ)礎(chǔ),加上制造安裝裝誤差向外拓展得出車輛輛的靜態(tài)限界界;以靜態(tài)限界為為基礎(chǔ),考慮車輛的彈性部件的的位移、允許許范圍內(nèi)的磨磨耗和側(cè)風(fēng)等等得出車輛的動態(tài)限界界;在動態(tài)限界的的基礎(chǔ)上加上上軌道線路原原因(建設(shè)公差、維維護(hù)限度和磨磨耗)造成的車輛偏偏移,得出車輛的動態(tài)包絡(luò)線線;以動態(tài)包絡(luò)線線為基礎(chǔ),加上適當(dāng)?shù)陌舶踩嚯x(車輛故障情況況下未考慮的的因素所需空空間),從而可以確定車輛的設(shè)設(shè)備限界;根據(jù)設(shè)備限界界,加上設(shè)備安裝裝所需要的空間得出出建筑限界。。一、直線段設(shè)設(shè)備限界的確確定直線段設(shè)備限限界是在車輛輛限界的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，采用基基準(zhǔn)坐標(biāo)系確確定直線段設(shè)設(shè)備限界的坐坐標(biāo)。直線地地段設(shè)備限界界坐標(biāo)計(jì)算公公式為：（3-1）式中：——車輛限界坐標(biāo)標(biāo)值；——軌道橫向最大大可能容許偏偏差；——軌道豎向最大大可能容許偏偏差；i——軌道傾斜度；；ε——安全間距。二、曲線段設(shè)設(shè)備限界的計(jì)計(jì)算1.平面偏移平曲線地段設(shè)設(shè)備限界應(yīng)在在直線地段設(shè)設(shè)備限界基礎(chǔ)礎(chǔ)上，進(jìn)行加加寬和加高處處理。（1）車體曲線外側(cè)：（3-2）曲線內(nèi)側(cè)：（3-3）曲線加寬加高高列車在曲線上上運(yùn)行，轉(zhuǎn)向向架可以轉(zhuǎn)動動，但其為剛剛性結(jié)構(gòu)，不不能隨軌道而而彎曲，車體體縱向軸線與與軌道中心線線不相吻合，，致使車體兩兩端向軌道外外側(cè)突出，車車體中部向軌軌道內(nèi)側(cè)偏入入，使車體與與建筑接近限限界間的凈空空減少。另外外，由于曲線線外軌設(shè)置超超高，車體向向曲線內(nèi)側(cè)傾傾斜，也會影影響內(nèi)側(cè)限界界示。故，曲曲線限界需加加寬加高。車輛軸線車輛長度L車輛前后轉(zhuǎn)向架間距l(xiāng)線路中線曲線半徑d內(nèi)1d外d外車輛通過曲線線時(shí)，轉(zhuǎn)向架架中心點(diǎn)沿線線路運(yùn)行，而而車輛本身卻卻不能隨線路路彎曲仍保持持其矩形形狀狀。故其兩端端向曲線外側(cè)側(cè)偏移（d外），中間向曲曲線內(nèi)側(cè)偏移移（d內(nèi)1）。二、曲線段設(shè)設(shè)備限界的計(jì)計(jì)算1.平面偏移平曲線地段設(shè)設(shè)備限界應(yīng)在在直線地段設(shè)設(shè)備限界基礎(chǔ)礎(chǔ)上，進(jìn)行加加寬和加高處處理。（1）車體曲線外側(cè)：（3-2）曲線內(nèi)側(cè)：（3-3）（2）轉(zhuǎn)向架曲線外側(cè)：（3-4）曲線內(nèi)側(cè)：（3-5）式中：m——計(jì)算斷面至相相鄰軸的距離離（mm）。A型車代入?yún)?shù)數(shù)后，為Tba=820/R，Tbi=780/R。2.過（欠）超高高引起的設(shè)備備限界加寬量量和加高量的的計(jì)算（1）車體橫向加加寬量曲線內(nèi)側(cè)：（3-6）曲線外側(cè)：（3-7）（2）車體豎向加加高量曲線內(nèi)側(cè)：（3-8）曲線外側(cè)：（3-9）上述各式中參參數(shù)應(yīng)根據(jù)不不同車型取值值，可參看《地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)》。3.曲線軌道參數(shù)數(shù)變化及車輛輛參數(shù)變化引引起的設(shè)備限限界加寬量（1）車體及轉(zhuǎn)向架架橫向曲線外外側(cè)加寬量：：整體道床：：（3-10）碎石道床：：（3-11）（（2）車體及轉(zhuǎn)向向架橫向曲曲線內(nèi)側(cè)整體道床：：（3-12）碎石道床：：（3-13）式中：——曲線外軌磨磨耗（mm）。與車輛輛無關(guān)，當(dāng)當(dāng)R≥800m時(shí)為3mm，800>R>200m時(shí)為3+300/R）；l——曲線軌道橫橫向彈性變變形增量（（mm），取1.4mm；——車輛一系及及二系彈簧簧橫向位移移在曲線及及直線的差差值（mm），車體取取9mm，轉(zhuǎn)向架取取4mm；——曲線軌距加加寬及內(nèi)軌軌磨耗（mm），當(dāng)R≥800m時(shí)為0，800>R>200m時(shí)為300/R）。①車體橫向加加寬和過超超高（或欠欠超高）偏偏移方向相相同時(shí)曲線外側(cè)：：（3-14）（3-15）曲線內(nèi)側(cè)：：（3-16）（3-17）車體橫向加加寬和過超超高（或欠欠超高）偏偏移方向相相反時(shí)平衡離心力力所需的超超高大于實(shí)實(shí)設(shè)超高，，說明超高高不足，其其差值稱為為欠超高平衡離心力力所需的超超高小于實(shí)實(shí)設(shè)超高，，說明超高高過大，其其差值稱為為過超高曲線外側(cè)：：（3-18）（3-19）曲線內(nèi)側(cè)：：（3-20）（3-21）曲線地段設(shè)設(shè)備限界坐坐標(biāo)值即為為直線地段段設(shè)備限界界坐標(biāo)值加加上上述加加寬加高值值后得到的的坐標(biāo)值。。第五節(jié)建建筑限界一、區(qū)間建建筑限界二、區(qū)間曲曲線段建筑筑限界三、道岔區(qū)區(qū)建筑限界界四、車站限限界一、區(qū)間建建筑限界軌道交通的的區(qū)間一般般包括地下下區(qū)間、高高架區(qū)間、、地面線區(qū)區(qū)間和過渡渡段。各種種區(qū)間結(jié)構(gòu)構(gòu)根據(jù)不同同的施工方方法有不同同的限界斷斷面。1.地下線建筑筑限界區(qū)間建筑限限界分為：：2.高架線橋面面建筑限界界3.地面線建筑筑限界區(qū)間直線段段矩形隧道道建筑限界界（A型車）A型車單圓隧隧道建筑限限界區(qū)間直線段段雙圓隧道道建筑限界界（A型車）區(qū)間直線段段雙線高架架橋面建筑筑限界（B1型車）二、區(qū)間曲曲線段建筑筑限界1.圓形隧道和和馬蹄形隧隧道圓形隧道和和馬蹄形隧隧道在曲線線超高地段段，采用隧隧道中心向向線路基準(zhǔn)準(zhǔn)線內(nèi)側(cè)偏偏移的方法法，解決軌軌道超高引引起的內(nèi)外外側(cè)不均勻勻位移量，，位移量計(jì)計(jì)算公式如如下：（3-22）式中：α——軌道超高角角度，α=sin-1（h/s）；h0——直線段圓心心距軌面高高度（mm）；h——軌道超高值值（mm）；s——內(nèi)外軌中心心距離（mm），一般取取1500mm。2.矩形隧道曲線地段矩矩形隧道建建筑限界，，應(yīng)在曲線線地段設(shè)備備限界基礎(chǔ)礎(chǔ)上，按下下列公式計(jì)計(jì)算確定：：曲線地段建建筑限界外外側(cè)寬度（（）：（3-23）曲線建筑限限界內(nèi)側(cè)寬寬度（）：（3-24）曲線建筑限限界高度（（）應(yīng)按下式式計(jì)算確定定：（3-25）（3-26）式中:h——軌道超高值（（mm）；——右側(cè)、左側(cè)設(shè)設(shè)備或支架最最大安裝寬度度值（mm）；（）、（）、（）——曲線地段設(shè)備備限界控制點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)值（mm）；——設(shè)備安裝誤差差和安全間隙隙（mm）；——受電弓工作高高度（mm）；——接觸網(wǎng)系統(tǒng)高高度（mm）；——軌道結(jié)構(gòu)高度度（mm）。對于緩和曲線線地段，一般般有圖解法和和公式法等方方法。目前采采用較多的則則是圖解與公公式相結(jié)合的的方法，將內(nèi)內(nèi)、外側(cè)加寬寬分開計(jì)算。。（1）內(nèi)側(cè)加寬量量（3-27）（2）外側(cè)加寬量量（3-28）式中：X2、X3——分別為計(jì)算斷斷面處距緩和和曲線起點(diǎn)的的長度（mm）；C=Rl0，l0為緩和曲線長長度；αx=sin-1（hx/s），hx為緩和曲線地地段計(jì)算斷面面處的超高值值（mm）。根據(jù)車輛所處處的不同工況況，將建筑限限界內(nèi)外側(cè)加加寬量繪制成成圖，即常用用圓曲線和緩緩和曲線地段段建筑限界加加寬量圖，這這樣可方便使使用。3.豎曲線地段建建筑限界豎曲線:為了緩和縱斷斷面上坡度的的突然變化,設(shè)置在變坡點(diǎn)點(diǎn)處平滑連接接兩相鄰坡段段的豎向曲線線。豎曲線地段建建筑限界在直直線地段上根根據(jù)公式（3-29）和（3-30）進(jìn)行加高。。（1）凹形豎曲線（3-29）（2）凸形豎曲線（3-30）式中：R1、R2——分別為凹凸形形豎曲線的半半徑（mm）。對于軌道交通通線路而言，，由于一般豎豎曲線半徑都都比較大，根根據(jù)上述公式式計(jì)算得出的的豎曲線加高高值很小，故故可以忽略不不計(jì)。豎曲線線半徑很小時(shí)時(shí)，可根據(jù)需需要進(jìn)行核算算。三、道岔區(qū)建建筑限界60kg/m鋼軌9號單開道岔內(nèi)內(nèi)、外側(cè)加寬寬量圖道岔：使列車車由一組軌道道轉(zhuǎn)到另一組組軌道上去的的裝置四、車站限界界1.地下車站直線段矩形隧隧道島式車站站建筑限界2.高架車站軌道交通的高高架車站根據(jù)據(jù)車站形式的的不同，分為為側(cè)式車站和和島式車站。。（1）側(cè)式車站A=（a0+站臺寬度）×2+l0（3-31）（2）島式車站A=b0×2+l0（3-32）式中：a0——線路中心線至至站臺邊緣距距離（mm），A型車為1600mm；l0——線間距（mm）；b0——線路中心線至至護(hù)欄柱內(nèi)側(cè)側(cè)距離。直線段高架側(cè)側(cè)式車站橋面面建筑限界（（A型車、接觸網(wǎng)網(wǎng)供電）3.屏蔽門與安全全門建筑限界界車站屏蔽門與與安全門的建建筑限界，一一般按屏蔽門門與安全門的的安裝尺寸