地铁既有线贯通改造工程组合道岔设计研究_孙丽娟.pdf

Construction&DesignForProject工程建设与设计1引言我国城市轨道交通经过多年的高速发展，截至2021年年底运营里程已达9 206.8 km，位居全球城市轨道运营里程数第一。随着线路运营时间的增长，既有线路除了轨道部件会发生不同程度的伤损外，还会因线网调整或运营需求等需要通过线路改造实现1，北京地铁1号线和八通线的贯通运营改造即是如此。2工程概述2000年6月28日实现全线贯通运营的北京地铁1号线是北京地铁线网中东西向最重要的轨道交通骨干线，2003年12月27日开通的北京地铁八通线是北京地铁1号线向东的延长线，连接北京市中心城区与东部通州新城，2019年12月28日开通的北京地铁八通线南延是八通线向南的延伸线，起于八通线土桥站，终于环球影城站。1号线和八通线作为北京轨道交通运营多年的东西向骨干线，日均客流巨大，八通线四惠站、四惠东站与1号线四惠站、四惠东站平行设置的两点换乘的衔接方式，导致乘客被强制换乘，换乘站大客流、超负荷运转已成常态，运营安全隐患与日俱增。因此，实现这两条线路的物理连通和两线列车的运营互通，并保留分段运营的交路条件，是此次改造的要求和目的。这样既能提高运营效率和线路的服务水平，使乘客无须换乘即可实现通州与市中心的行程，又能降低运营安全风险，且运营组织灵活。轨道工程改造范围约为400 m，位于区间上盖开发平台和四惠东站西侧站端之间，通过在区域1和区域2范围内插入道岔实现1号线和八通线的连通（见图1）。1号线上行（右线）通过一组单渡线连接至八通线下行（左线），随后通过两组道岔连接至八通线右线（上行线），最后到达八通线四惠东站站台；同时，八通线下行（左线）过四惠东站后通过两组道岔连接至1号线右线（上行线），随后通过一组单渡线连接至1号线左线（下行线）。贯通改造方案示意图如图1所示。地铁既有线贯通改造工程组合道岔设计研究Study on Combined Turnout Design of Existing Metro LineThrough Reconstruction Project孙丽娟1，2，3（1.北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100037；2.北京市轨道结构工程技术研究中心，北京 100037；3.城市轨道交通绿色与安全建造技术国家工程研究中心，北京 100037）SUN Li-juan1,2,3(1.Beijing Urban Construction Design&Development Group Co.Ltd.,Beijing 100037,China;2.Beijing Engineering Research Center of Track Structure,Beijing 100037,China;3.National Engineering Research Center of Green&Safe Construction Technology in Urban Rail Transit,Beijing 100037,China)【摘要】既有地铁线路会因运营需求对线路通过插入道岔的方式进行贯通改造。论文结合地铁既有线贯通改造工程案例，通过对既有线路现状条件、新插入组合道岔线间距过小需特殊设计等难点进行分析，详细阐述了组合道岔设计研究过程。【Abstract】Existing metro lines would be transformed by inserting switches because of operation requirements.In this paper,combinedwith the case of the existing metro line through reconstruction project,through the analysis of the current conditions of the existing lines andthe difficulties in the special design of the newly inserted combined turnout line spacing is too small,the design and research process of thecombined turnout is described in detail.【关键词】既有地铁线路；贯通改造；组合道岔；设计研究【Keywords】existing metro line;through reconstruction;combined turnout;design research【中图分类号】U218；U213.6【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）04-0090-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.04.027【作者简介】孙丽娟（1980），女，河南辉县人，工程师，从事轨道结构工程设计与研究。90图 1贯通改造方案示意图3改造难点经查阅既有线相关资料，改造范围内1号线设计线间距4.0 m、八通线设计线间距4.0 m、1号线与八通线之间设计线间距5.0 m，且柱网设置过密、距离站端过近，既有线间距无法大幅度扩宽。插入道岔后，道岔间将存在线间距过小的单渡线，不满足规范要求，道岔间岔枕冲突严重，根据既有研究表明2-4，需对岔枕布设方式及长度选择进行专项研究。4改造设计研究1号线和八通线通过插入道岔连通。道岔是轨道的重要组成部分，也是轨道的薄弱环节之一，具有构造复杂、使用寿命短、限制列车速度、行车安全性低、养护维修量大等特点。因此，道岔的选型设计应满足以下原则。1）结合地铁运营特点，按照安全可靠、技术先进、经济合理的原则，选择技术先进、成熟的道岔设备。2）考虑标准化、系统化要求，尽量采用标准一致的道岔，减少备品备件，便于养护维修。3）在保证安全可靠和满足使用功能的前提下，尽量选用性价比合理的道岔类型。4）应满足直向及侧向行车速度的要求。5）道岔结构应有足够的强度、良好的弹性和电气绝缘性。1号线和八通线贯通运营主要通过道岔的侧股来实现。目前，八通线上采用的是直线尖轨道岔。直线尖轨道岔结构简单，只需一台转辙机，采用联动内锁闭，道岔侧向容许通过速度为30 km/h，道岔左右开可通用。但直线尖轨道岔固具有冲击角大、活接头跟端稳定性较差、现场养护维修工作量较大等缺点，以及内锁闭装置中可能因杆件发生变形导致的尖轨离缝影响行车安全等问题，使得速度一旦提高，不仅对行车安全不利，还对旅客舒适度的影响加大，道岔的养护维修工作量相应增加，使用寿命也相应缩短。随着轨道技术的发展以及社会发展对未来地铁运营质量要求的日益提高，国内地铁新建线均采用了更为先进的曲线尖轨道岔。从现行规范、运营储备、工程特点、技术发展趋势等综合考虑，确定采用60 kg/m钢轨曲线尖轨普通道岔。经研究，既有1号线设计线间距为4.0 m，实测线间距数据接近4.4 m，通过拨线调整后可设置一段线间距为4.4 m直线段，满足设置12号道岔的条件5，确定在1号线左右线之间设置1组12号4.4 m间距单渡线，在1号线右线和八通线左线之间设置1组12号5 m间距单渡线。八通线四惠东站西侧线间距无法调整，通过插入新的曲线调整线路条件使之满足插入9号道岔的要求6，增设在八通线上的3组9号单开道岔和增设在1号线右线上的1组9号单开道岔构成1组9号组合道岔（见图2）。图 29 号组合道岔线形示意图4.112 号道岔60 kg/m钢轨12号相离型弹性可弯曲尖轨道岔侧向通过速度为50 km/h，既能保证提高侧向行车速度后旅客的舒适度，又能保障贯通后的运营组织能力，养护维修工作量小，类似的平面线形道岔在国内其他城市新建地铁上已经成功应用。本次为北京改造项目首次采用。2组12号单渡线道岔区均采用预应力混凝土长岔枕。5 m间距单渡线为常规设计，符合设计规范。4.4 m间距单渡线中两组单开道岔岔后个别长岔枕有冲突，通过重新布设岔枕间距和缩短个别岔枕长度解决。4.29 号组合道岔插入的这组9号组合道岔，存在仅4 m间距的单渡线、线间距过小、超出规范允许的单渡线线间距设计不小于4.2 m的要求；根端对向布置的2组道岔间连接钢轨长度约4 m，长度过短，不满足规范“钢轨长度不应小于6 m”的要求7，这些导致道岔岔后岔枕相交或重叠，范围涉及辙叉处的部分岔枕，整个组合道岔需重新布设岔枕间距和设计岔枕型式，钢轨件的长度也需重新设计。4.2.1钢轨件组合道岔内的4组道岔岔尾两两相接、根端对向布置，除尖轨、高锰钢辙叉特殊部件外，其余钢轨件若无绝缘要求，均设置为一根长钢轨，减少钢轨接头满足减振降噪的同时，也避免了插入钢轨长度过短的问题。4.2.2岔枕组合道岔岔枕设置原则：（1）在满足预应力混凝土岔枕MunicipalTrafficWater ResourcesEngineering Design市政 交通 水利工程设计91Construction&DesignForProject工程建设与设计受力及工艺要求的前提下，尽量不跨线设置整根岔枕，避免不同线路行车时的相互干扰，同时防范可能的个别钉孔距有误而影响多个股道的平面几何形位。个别岔枕若不可避免需要拼接且接头必须设置在道心内时，接头处应使用岔枕连接设备并尽可能位于道心中，并且两相邻拼接岔枕的接头要尽可能错开。（2）岔枕间距最大不宜超过650 mm，最小不得小于500 mm8。1）岔枕布设间距。为避免对高锰钢辙叉造成影响及增加辙叉垫板型号，辙叉部位岔枕间距保持不变，其余有冲突的岔枕按常规600 mm间距进行设置，均从冲突边缘处向连接中心进行布设。中心部位1 050 mm岔枕间距过大，易产生线路病害，故调整设置为两个525 mm间距。个别地方为避免同辙叉部位岔枕产生冲突，岔枕间距也有所微调。2）预应力混凝土岔枕长度。在保证使用要求的前提下，尽量减少岔枕类型。道岔间有7根岔枕同时跨越了4股道，岔枕长度达8 m多。根据既有岔枕设计和使用经验，并调研厂家岔枕生产工艺要求，岔枕单根最长按5 m设计，最终这7根岔枕均通过岔枕连接设备连接2根岔枕（1根3 m多长和1根5 m长的预应力混凝土枕）组合而成。3）岔枕连接设备设置位置。因岔枕长度最长5 m的限制，加上轨枕端部最小距离的要求，按照岔枕设置原则并调研铁路上的设置经验后，最终将岔枕连接设备设置在股道间，且错开布置。组合道岔最终的岔枕布设见图3。图 3组合道岔岔枕布设5结论2020年10月8日1号线改造验收完成投入运营，2020年11月29日八通线改造验收完成投入运营，2021年8月29日贯通运营至今轨道整体状况良好。经实践证明，轨道设计正确、设备选型合理，尤其9号4 m小间距组合道岔的成功铺设，可为后续类似的贯通改造工程提供借鉴。【参考文献】1杨秀仁城市轨道交通轨道工程技术与应用M北京:中国建筑工业出版社,20162曲村,高亮,田彩英.首都机场线地面线无缝道岔群的受力及变形J.都市快轨交通,2009,22(2):62-67.3乔神路,高亮,程玉生.复式交分道岔力学特性及无缝化研究J.北京交通大学学报,2012,36(4):61-65.4GAO Liang,QU Cun,QIAO Shenlu,etc.Analysis on the influencing fac-tors ofmechanicalcharacteristicsofjointlessturnoutgroupinballastedtrackofhigh-speedrailwayJ.ScienceChina(TechnologicalSciences),2013,56(2):499-508.5骆焱,乔神路.城市轨道交通60 kg/m钢轨12号单开道岔设计研究J.铁道勘察,2020,46(3):142-146.6陈鹏,王进,孙大新,等.9号直尖轨道岔接头冻结的可行性分析J.工程建设与设计,2012(2):114-116.7中华人民共和国住房和城乡建设部.地铁设计规范:GB 501572013S北京:中国建筑工业出版社,2013.8中国铁路总公司运输局工务部铁路工务技术手册道岔M北京:中国铁道出版社,2017【收稿日期】2022-05-27岔枕编号岔枕间距92