地铁工程设计方案优化201311.4

1、地铁工程设计方案比选和优化地铁工程设计方案比选和优化刘志义刘志义2013.112013.11 地铁工程设计方案比选和设计优化是地铁设地铁工程设计方案比选和设计优化是地铁设计各个阶段的重要内容之一。通过对方案比选，计各个阶段的重要内容之一。通过对方案比选，提出最佳的设计方案，通过对设计的优化，提出提出最佳的设计方案，通过对设计的优化，提出便于运营管理、方便维护管理、确保安全施工的便于运营管理、方便维护管理、确保安全施工的设计文件。设计文件的优化是地铁工程最大的优设计文件。设计文件的优化是地铁工程最大的优化和工程投资的最大节约。因此做好设计方案的化和工程投资的最大节约。因此做好设计方案的比选和优化

2、是我们每个设计人员都要认真思考和比选和优化是我们每个设计人员都要认真思考和研究的课题。研究的课题。 目 录 设设 计计 方方 案案 比比 选选1 设设 计计 优优 化化2 设设 计计 方方 案案 比比 选选 1 设计方案比选主要在工可阶段、总体设计阶段和初步设计阶设计方案比选主要在工可阶段、总体设计阶段和初步设计阶段进行。方案比选的分类可分为段进行。方案比选的分类可分为“原则方案原则方案”和和“具体方案具体方案”。（一）设计方案比选原则设计方案比选 1、新地铁规范中有关规定： （1）地铁工程设计，应符合政府主管部门批准的城市总体规划、城市轨道交通线网规划及近期建设规划。（1.0.4） （2）地

3、铁工程设计应根据远景线网规划，确定线路功能定位、服务水平、系统运能、客流预测、线路走向及起讫点、车辆基地选址和资源共享等主要设计内容，进行变化或调整应经研究论证，并报经相关主管部门批准。（1.0.5） （3）地铁工程设计应根据远景线网规划，处理与其他线路关系和预留后建工程连接条件。地铁线路间及地铁与其他交通系统间的衔接，应做到换乘安全、便捷。（1.0.6）设计方案比选 2、方案比选的原则：、方案比选的原则： （1）方案比选除应遵照地铁设计规范外，还应遵照“城市轨道交通工程项目建设标准”（建标104-2008）、城市轨道交通技术规范（GB50490-2009）及地方和行业有关规范、规定和标准。

4、（2）方案比选必须满足各个设计年度客流预测的要求。客流预测应包括：线路客流预测、车站客流预测、OD客流预测、换乘客流预测、出入口方向客流预测以及客流特征分析等。 （3）方案比选的范围应该一致，所选用的主要技术标准均能满足客流预测初、近、远期的要求。 （4）各方案均需满足地铁运营管理、维修和行车交路的要求。 （5）方案比选应尽可能把对方案有影响的因素列全，从对周边环境的影响、拆迁、管线迁改、交通导改、施工、运营、工程投资等方面进行定性、定量的比较。能量化的部分应尽量量化。（一）设计方案比选原则设计方案比选 是指对本工程和投资有重大影响的方案。主要有：本线的功能定位、车辆选型、服务水平、系统运能等

5、方面进行论证和比较它的主要设计阶段。应在工可和总体设计阶段进行。（二）原则方案比选1、线路功能定位方案比选： 根据规划线网对本线经行地段及起讫点的规划以及客流预测的结果研究本线的功能定位主要有：市区地铁（轻轨线）、机场快线、市域快线等。 （1）市区地铁线：满足市区内居民出行要求和客流预测的结果。 地铁各设计年限的列车运行间隔，应根据各设计年限的预测客流量、列车编组及列车定员、系统服务水平、系统运输效率等综合确定。为保证地铁的服务水平，列车初期高峰时段最小运行间隔不宜大于5min，平峰时段最大运行间隔不宜大于10min。远期高峰时段系统最小运行间隔不应大于2min，平峰时段最小运行间隔不宜大于6

6、min。（3.2.6）设计方案比选（二）原则方案比选（2）机场快线： 城市轨道交通与机场连接，方便乘坐飞机的乘客出行和回家已成为近年来我国各城市轨道交通建设的一个亮点。北京、上海、广州、南京等各大城市都已建成或正在进行建设机场轨道交通线路。 1）概况 目前，国内已建和在建机场快线的城市主要有北京、香港、上海、广州、昆明、深圳等城市，具体情况如下表所示。线路运能分类线路运能分类I IIIIIIIIIIIIVIV高运量高运量大运量大运量中运量中运量( (钢轮钢轨钢轮钢轨)( (钢轮钢轨钢轮钢轨/单轨单轨)线路型式线路型式全封闭型全封闭型部分平交道口部分平交道口列车最大长度（列车最大长度（m ）18

7、51851401401001006060单向运能（万人次单向运能（万人次/h）4.574.572.552.551.531.531212适用车型适用车型A AB B或或LbB B、C、Lb及及单轨单轨C C或或D最高速度（最高速度（km/h）80010080010060806080平均站间距（平均站间距（km）1.221.220.81.50.81.5旅行速度（旅行速度（km/h）3540354020302030适用城市城区人口规模（万人）适用城市城区人口规模（万人）300500各级线路相关技术特征各级线路相关技术特征设计方案比选（二）原则方案比选国内部分城市机场轨道交通建设情况国内部分城市机场轨

8、道交通建设情况线路线路性质性质长度长度（km）平均平均站间距站间距（km）设计设计速度速度（km/h）发车发车间隔间隔（min）列车列车编组编组（节）（节）车型车型座位座位北京北京机场线机场线机场机场快线快线28.128.19.39.31101108 84 4直线电机车辆直线电机车辆横向横向香港香港机场快线机场快线机场机场快线快线35.235.28.88.813513510108 8AdtranzAdtranz-CAF-CAF电动列车电动列车横向横向上海轨道上海轨道交通交通2号线号线徐泾东徐泾东-广兰路广兰路市域市域快线快线36.036.01.71.780803-63-68 8A A型型纵向纵

9、向上海轨道上海轨道交通交通2号线号线广兰路广兰路-浦东国浦东国际机场际机场市域快市域快线线23.623.62.92.980806-76-74 4远期预留远期预留8节编组节编组A A型型纵向纵向广州地铁广州地铁3 3号线北延段号线北延段机场机场快线快线30.930.92.22.21201206 66 6B B型型纵向纵向昆明轨道昆明轨道交通交通6号线号线机场机场快线快线25.6725.675.325.3210010025256 6B B型型纵向纵向深圳地铁深圳地铁1111号线号线机场线机场线51.7351.733.23.2120120远期远期2.52.58 8A A型型横向横向设计方案比选（二）

10、原则方案比选 2 ）国内轨道交通机场快线建设经验和教训 根据国内主要机场快线及市域轨道交通线的情况来看，机场线和市域快线站间距多在5km以上，速度目标值在100km/h及以上。 由于我国目前还没有专门针对区域轨道交通系统的建设规范，很多地方直接将城市轨道交通市区线向外延伸，导致我国城市轨道交通线网中不断出现长度超过35km的线路，更有甚者长度超过50km甚至100km，如上海的2号线、广州地铁3号线等。虽然各线的情况不相同，但都存在下列共性问题： 全线各段的需求特征不同，若选取同一制式，较难适应需求； 全线各段的客流量差别较大，若用同一制式和编组的列车，仅用列车运行交路进行调整，可能造成两端行

11、车密度偏低或满载率偏低； 全线大交路需求量并不大，且在运行调整、故障处理、乘务人员工作时间等方面都存在不同类型的问题。设计方案比选（二）原则方案比选 3）从乘客的角度分析既有城市机场快线的利弊 北京机场快线在三元桥增设一个换乘站，主要还是市区到机场的专用线，功能和祥光机场快线、上海磁悬浮相同，这三条机场线列车速度分别是110km/h、135km/h和430km/h，座位横排，舒适度好，票价比常规地铁高，带来的问题是运营效益和行车速度成反比，香港机场线竞争不过机场大巴，上海磁悬浮竞争不过地铁2号线（也通浦东机场）。北京的机场快线车站停车时间长，到市区东直门站和其他地铁线在非付费区换乘，换乘通道长

12、，快线的优势并不明显，客流量不大，列车满载率一般。与此同时，横排座位不利于大件行李摆放，旅客与行李一般不愿分离，所以在车厢端头设置大件行李架利用率并不高。 上海地铁2号线是属于市区市域和机场线的复合功能线，线路一端通虹桥机场和高铁站、一端通浦东机场（需要在广兰路站同台换乘），座位竖排，市区市域客流为主，机场、高铁站客流为辅，票价属于地铁价位，速度适中，客流量大。 广州地铁3号线与上海地铁2号线属于同类型，车速较高，需要在体育西路站换乘。设计方案比选（二）原则方案比选 4）结论：地铁机场快线的服务旅客定位还是以中低端大众为主，随着我国经济的发展，航空旅行已呈大众化、平民化趋势，真正高端VIP旅客

13、基本上以专车接送为主。地铁机场快线作为轨道交通网络的一支，使之纳入地铁运营的统一管理，定价服务平民化、亲民化，有利于其吸引客流、积聚人气、健康发展。设计方案比选（二）原则方案比选（3）市域快线 随着城市规模的飞速发展，城市形态已从单中心向多中心、组团式转化，这样使得中心城市与卫星城、组团之间形成较大的空间距离。为了满足卫星城、组团及城市中心之间长距离出行的交通需求，需要市域快线对沿线客流提供支撑，如图所示。A城市中心BC城市中心与组团之间出行示意图城市中心与组团之间出行示意图设计方案比选（二）原则方案比选 根据快线构架准则，市域快线应向组团间提供快速通道，联系各级城市中心。市域快线的建设将有利

14、于优化城市产业结构，使资源分配更加趋向合理化，有助于推动产业结构和消费结构的升级。市域快线能加强沿线区域交通可达性，提高沿线物业及房地产开发价值，带动沿线的产业转移和新城区的开发。由于城市主要交通走廊基本服务于城市居民出行的主方向，为承担走廊内大量的居民出行需求，一般都配置了包括高速公路、快速路、轨道交通、常规公交等多种路径和运输方式，并由此构成城市的对外运输通道。对外运输通道系统结构示意图对外运输通道系统结构示意图 在这样的对外运输通道上，轨道交通客流的主要竞争对手是行使在高速公路或快速路上的公交车和私家车。由于道路车辆在对外通道上一般用用较高的行驶速度，因此轨道交通必然要求选择平均旅速较高

15、的系统方能与之竞争，一般要求最高运行速度应大于80km/h，并且站间距也不能太短，否则将影响平均旅行速度。设计方案比选（二）原则方案比选2、车辆选型、车辆选型 车辆选型是地铁设计的重要基础资料。它对决定一条线的建设、设计规模和主要技术标准起着十分重要的作用。（1）车辆选型基本原则 1）必须满足线路的运营要求：运输能力满足各设计年度高峰小时最大客流量和行车密度的要求。 2）车辆必须适应强地下、地面和高架相结合的线路状况的要求，并尽可能减少对周围环境的影响。 3）车辆选型需要考虑今后线网各条线路技术协调和资源共享的要求，并预留一定的发展余地。 4）车辆的车体材料、空调系统及电器设备等应满足所在地区

16、的地理人文环境和自然气候环境。 5）车辆应保证运行安全可靠、检修方便、造型美观、乘坐舒适；车辆的技术性能既要高起点，复核国内外发展趋势，又要求技术成熟、经济实用，符合国情。设计方案比选（二）原则方案比选2、车辆选型、车辆选型（2）车辆基本型式选择 1）车辆型式分类 从现阶段国内外以及成都市城市轨道交通车辆的现状来看，备选车辆型式主要有以下几类： 按车体宽度分：A、B、C类型。 按牵引控制系统分：直流牵引控制系统、交流牵引控制系统。 按车体材料分：耐候钢车、不锈钢车和铝合金车。 按受流方式分：架空接触网和第三轨接触轨。 按牵引供电系统电压等级分：DC1500V和DC750V两种。 系统制式的选择

17、，首先要考虑的是远期线路能力与客流需求的匹配。 2）车辆选型与客流量的匹配 依据城市轨道交通工程项目建设标准（建标04-2008）的要求，车辆选型应以项目客流预测数据位基础数据，根据沿线规划性质和乘客出行特征，客流断面分布特征、客流变化风险等多种因素综合确定，满足各设计年限单项高峰小时最大断面客流量的需要。 A、B型车辆不同站立密度比较如下表；不同车型运能比较表不同车型运能比较表列车列车编组编组列车长列车长度度 (m)折返能力折返能力6人人/m25人人/m24人人/m2定员定员运能运能定员定员运能运能定员定员运能运能6A140301860558001602480601352405606B118

18、301460438001258237740105831740设计方案比选（二）原则方案比选2、车辆选型、车辆选型 3）系统制式的选择，要考虑的是系统的适应性、经济性和可延展性。 从牵引控制系统看，采用变频变压（VVVF）交流牵引传动系统较为普遍，具有结构简单、维修工作量小、转速高、功率大、体积小等优点。交流牵引传动车辆目前正逐步取代直流牵引传动车辆，在我国北京、上海、广州、深圳等城市轨道交通中已经广泛使用，很多在建的城市轨道交通工程也都选用了交流牵引传动车辆，这也味我国交流传动车辆的技术发展和国产化提供了良好的市场环境。推荐车辆的牵引传动系统采用VVVF交流牵引传动系统。 从车体材料来看，耐候

19、钢车体重量较重，耐腐蚀性能方面不如不锈钢和铝合金车体，维修量和运营成本较大，现有的车型较老，目前新建线路使用较少。不锈钢车体和铝合金车体各有千秋：不锈钢车体最大的优点是耐腐蚀，这种车体外表不用涂漆，因此易于维护，并可以减少喷漆工序和喷漆车间。目前国内有一些线路采用不锈钢车体，如北京地铁的部分线路和西安地铁。采用铝合金车体的优点是不易锈蚀、重量轻。铝合金车体与钢车体相比，还可减轻相应重量10%；根据国内有关厂家测算，采用铝合金作为车体材料，车辆的自重可减少约3T。由于车辆自重减轻，减少了列车牵引和制动时产生的热量和粉尘，减轻隧道的升温和污染，轮轨磨耗也相应减少，可节省一定数量的维修费用：由于车辆

20、自重的减轻，改善了列车运行品质，提高运行速度，缩短制动距离，减少振动和噪声等。铝合金车体目前在国内得到广泛的采用，如广州地铁、上海地铁各线、上海莘闵轻轨线、南京地铁、杭州地铁等均采用或即将采用铝合金车体的车辆。因此，采用铝合金或不锈钢车体各有优势，具体车型还需要与可能的车辆供应商进行沟通确定。设计方案比选（二）原则方案比选2、车辆选型、车辆选型 从授电方式来看国内城市轨道交通多采用直流供电。直流供电电压较低，相对交流供电较为安全，且比交流电辐射干扰小，绝缘防护要求等级低，可在人口密集的市区敷设，且电压多与车辆传动系统母线电压吻合，易被车辆主回路利用，车辆容易实现高品质的再生制动。交流供电电压高

21、，供电距离长，送电损耗和极化腐蚀都小于直流供电，但放电和电磁干扰大，对周边人群较为危险，且不能被车辆直接利用，车辆构造相对复杂，不适宜在市区采用，在我国多用于国铁线路供电。直流供电主要有接触网和第三轨供电两种方式，电压等级主要有DC750V和DC1500V两种。电压等级与供电方式视线路要求及城市供电规划情况而定。 第三轨接触轨净空较小，有利于降低隧道断面高度，位于地面和高架时对城市景观的破坏程度较小，但安全性较差，维修养护、紧急疏散等情况下，需要停电，且不能和城际铁路或市郊铁路联轨运行。根据统计计算，世界多数的城市轨道系统运营线路采用第三轨供电方式，但多为上世纪70年代以及以前建设的线路，近年

22、建设的线路多采用架空接触网方式。 从牵引变电所的供电距离看，DC750V编组4M2T地铁列车一般不大于2km，DC1500V编组4M2T地铁列车一般不大于2.5km。总体来说，在供电距离、电压降、电能损耗、迷流腐蚀和安全性等方面DC1500V接触网较优，运营维护方面DC750V三轨较方便，而国产化率和供电系统综合造价两种电压类型系统相差不大。设计方案比选（二）原则方案比选2、车辆选型、车辆选型 4）车辆选型应与线路的工程条件相匹配 车辆选型必须适应线路条件和主要技术标准，否则必然会加大工程投资和对环境的影响。不同车型综合比较表不同车型综合比较表项目名称项目名称A型车型车B型车型车轨距轨距四轴车

23、四轴车最小平面曲线半径最小平面曲线半径1,435mm最大坡度最大坡度正线正线/辅助线辅助线/车场车场300m/200m/150m最大坡度最大坡度35（坡长（坡长400m）最高运行速度最高运行速度80km/h;100km/h;120km/h车辆长度车辆长度TC 23，900mmT、M 22,800mm19,520mm车辆高度车辆高度3,800mm车辆宽度车辆宽度3,000mm2,800mm车辆定距车辆定距15,700mm12,600mm固定轴距固定轴距2,500mm2,300mm轮径轮径840mm设计方案比选（二）原则方案比选2、车辆选型、车辆选型地铁车辆的主要技术规格（地铁车辆的主要技术规格（

24、4.1.5）项目名称项目名称A型车型车B型车型车车辆轴数车辆轴数44车体基本长度车体基本长度(m)无司机室车辆无司机室车辆2200019000单司机室车辆单司机室车辆2360019600车钩连接中心点车钩连接中心点间距离间距离(m)无司机室车辆无司机室车辆2280019520单司机室车辆单司机室车辆2440020120车体基本宽度车体基本宽度(mm)30002800车辆最大高车辆最大高度度(m)受流器车受流器车有空调有空调38003800无空调无空调36003600受电弓车（落弓高度）受电弓车（落弓高度）3810受电弓工作高度受电弓工作高度39805800车内净高车内净高(mm)2100215

25、0地板面距轨面高（地板面距轨面高（mm）11301100项目名称项目名称A型车型车B型车型车轴重轴重(t)1614车辆定距车辆定距(mm)1570012600固定轴距固定轴距(mm)2200250020002300每侧车门数每侧车门数(对对)54车门宽度车门宽度(mm）1300140013001400车门高度车门高度(mm)18001800载员载员(人人)座席座席单司机室车辆单司机室车辆5636无司机室车辆无司机室车辆5646定员定员单司机室车辆单司机室车辆310230无司机室车辆无司机室车辆310250超员超员单司机室车辆单司机室车辆432327无司机室车辆无司机室车辆432352车辆最高运

26、行速度车辆最高运行速度(km/h)80 、10080 、100设计方案比选（二）原则方案比选2、车辆选型、车辆选型 5）车辆购置费 最高运行速度80km/h的A型车约850万元/辆，B型车约650万元/辆。最高运行速度100km/h的车辆造价约需提高10%左右，最终价格需经招标后确认。 6）综合评价 为综合评价各系统，对于以上所述方案予以评价，评价分为三个等级：优、良、差。车辆选型评价一览表车辆选型评价一览表项目项目A型车型车B型车型车国内及城市采用国内及城市采用工程条件适应工程条件适应运量能力适应运量能力适应行车间隔行车间隔购置费用购置费用环境影响环境影响工程投资工程投资合计合计评为优项多的

27、为推荐方案。设计方案比选（二）原则方案比选3、服务水平和系统运能比选、服务水平和系统运能比选 服务水平和系统运能是地铁设计重要指标之一，对此新规范明确如下；服务水平和系统运能是地铁设计重要指标之一，对此新规范明确如下； （1）地铁设计运输能力应在分析预测客流数据的基础上，根据沿线规划性质和乘客出行特征、客流断面分布特）地铁设计运输能力应在分析预测客流数据的基础上，根据沿线规划性质和乘客出行特征、客流断面分布特征、客流变化风险等多种因素综合确定，满足各设计年限单向高峰小时最大断面客流量的需要。（征、客流变化风险等多种因素综合确定，满足各设计年限单向高峰小时最大断面客流量的需要。（3.2.1） （

28、2）系统设计能力应满足各年限设计运输能力的需要，远期系统设计最大运输能力不应小于）系统设计能力应满足各年限设计运输能力的需要，远期系统设计最大运输能力不应小于30对对/小时。（小时。（3.2.2） （3）地铁车站配属数量应依据对应设计年限预测的高峰小时单向最大断面客流量和运营组织方案，实现运能与）地铁车站配属数量应依据对应设计年限预测的高峰小时单向最大断面客流量和运营组织方案，实现运能与运量的匹配前提下，考虑检修车辆和备用车辆数后确定。一般应按初期需要进行配置。当城市的网络已达到一定运量的匹配前提下，考虑检修车辆和备用车辆数后确定。一般应按初期需要进行配置。当城市的网络已达到一定规模时，新线设

29、计可考虑与相交运营线路的运营组织方案适度匹配或直接按近期需要配车。（规模时，新线设计可考虑与相交运营线路的运营组织方案适度匹配或直接按近期需要配车。（3.2.3） （4）列车编组数应分别根据预测的初期、近期和远期的客流量，综合车辆选型、行车组织方案、技术经济比较）列车编组数应分别根据预测的初期、近期和远期的客流量，综合车辆选型、行车组织方案、技术经济比较确定。初、近期宜采用相同的列车编组，当远期车辆编组数与初、近期不相同时，确定。初、近期宜采用相同的列车编组，当远期车辆编组数与初、近期不相同时，应按远期车辆的扩编要求预留应按远期车辆的扩编要求预留改造条件改造条件。（。（3.2.4） （5）地铁

30、列车的旅行速度应根据列车技术性能、线路条件、车站分布和客流特征综合确定，在计算旅行速度的）地铁列车的旅行速度应根据列车技术性能、线路条件、车站分布和客流特征综合确定，在计算旅行速度的基础上应留有一定的余量。设计最高运行速度为基础上应留有一定的余量。设计最高运行速度为80km/h的系统，旅行速度不宜低于的系统，旅行速度不宜低于35km/h。设计最高运行速度大。设计最高运行速度大于于80km/h的系统，列车旅行速度应相应提高。（的系统，列车旅行速度应相应提高。（3.2.5） （6）地铁各设计年限的列车运行间隙，应根据各设计年限预测客流量、列车编组及列车定员、系统服务水平、）地铁各设计年限的列车运行

31、间隙，应根据各设计年限预测客流量、列车编组及列车定员、系统服务水平、系统运输效率等因素综合确定。为保证地铁的服务水平，列车初期高峰时段最小运行间隔不宜大于系统运输效率等因素综合确定。为保证地铁的服务水平，列车初期高峰时段最小运行间隔不宜大于5min，平峰时，平峰时段最大运行间隔不宜大于段最大运行间隔不宜大于10min。远期高峰时段系统最小运行间隔不应大于。远期高峰时段系统最小运行间隔不应大于2 min，平峰时段最小运行间隔不宜大，平峰时段最小运行间隔不宜大于于6 min。（。（3.2.6） （7）车辆基地的功能、规模和各项设施的配置，应满足系统设计能力的需要，并应根据城市轨道交通现网规划）车辆

32、基地的功能、规模和各项设施的配置，应满足系统设计能力的需要，并应根据城市轨道交通现网规划和地铁线路的具体条件来确定（和地铁线路的具体条件来确定（3.2.7）。）。 根据上述的原则进行服务水平和系统运能得比较并应留有一定的储备能力（一般根据上述的原则进行服务水平和系统运能得比较并应留有一定的储备能力（一般1015%）。）。设计方案比选（二）原则方案比选4、最高速度目标值的比选、最高速度目标值的比选 轨道交通发展到今天，由于其线路功能的不同，最高运行速度80km/h的条件已不能满足不同功能的轨道交通。越来越多的城市机场线要求更高的运行速度。以便其运营功能更加显著。满足客流出行需求体现轨道交通的优势

33、。同时，它制约着主要技术标准的选定、车辆选型及编组、运营管理模式及投资等一系列问题。因此，速度目标值的研究和比选是地铁建设的重要课题之一。 （1） 不同速度车型起制动指标研究 列车速度目标值过高，列车达不到最高运行速度就要减速制动以便到站停车，无法充分发挥列车的性能优势； 列车速度目标值过低，旅行时间增加，不利于吸引客流。设计方案比选（二）原则方案比选4、最高速度目标值的比选、最高速度目标值的比选 （2） 站间距对旅行速度的影响：列车旅行速度随站间距的增大而增加，但增加的幅度递减、趋向最高运行速度，也就是说，站间距增加不能无限的减少旅行时间。（3） 站间距与速度目标值的匹配性： 一般情况，在满

34、足时间要求的前提下，达速比应在50%以上。设计方案比选（二）原则方案比选4、最高速度目标值的比选、最高速度目标值的比选（4）站间距与速度目标值的匹配性研究： 速度目标值的选择还受线路长度的限制。当线路长度较短时，由于高速度带来的时间节省十分有限，土建造价、维修成本相应提高，速度目标值应相应降低。当线路较长时，由于乘客对出行时间缩短的意愿较为强烈，结合相关城市规划，速度目标值应相应提高。（5）车辆造价 城市轨道交通车辆速度目标值80km/h、100km/h属于同一技术档次，80km/h车辆制造技术及运营维护及维修已经成熟，100km/h的车辆将80km/h车辆的转向架走行部分稍作修改，即可满足要

35、求。 车辆造价最终以各城市招标价确定。设计方案比选（二）原则方案比选4、最高速度目标值的比选、最高速度目标值的比选（6）运用车数：为满足行车组织的要求，采用不同速度目标值时，导致运用车数不同，根据列车牵引计算，运用车数随着速度增加而减少，随着速度的降低而增多（7）车辆段规模：随着速度目标值提高，运用车数减少，备用车数、在修车数量也随之减少，从而导致所需要的车辆检修设施和面积也将减小，因此整个车辆段和停车场的规模将减小。（8）车辆检修费用：根据某条固定线路的行车组织安排，为满足运输需要，各年度全日开行计划不应受速度目标值影响。故当采用较高速度目标值时虽然运用车数减少，但每辆车每天的行车里程将增加

36、，由此造成车辆检修周期缩短，检修次数增加，车辆检修工作量相对增加。综合考虑车辆配置数和车辆检修周期两方面的因素，虽然对于同一辆车检修的周期缩短了，但由于需要检修的车辆总数量减少了，因此最高行车速度提高后车辆检修维护的费用基本保持不变。（9）轨道维护费用：速度目标值提高将造成轮轨磨耗量增加。轨道维护包括日常的检查维护和对轨道定期打磨。日常维护检查工作量大小主要取决于线路的长度。轨道定期打磨工作量的增加可基本参照车轮磨耗量增加所需增加的维修工作量，同时考虑道床、道岔维修工作量的增加。（10）运营费用：运营费用主要包括运营牵引能耗成本、维修和人工成本等。速度目标值提高后，车辆配置辆数减少，配备的司乘

37、人员数量也减少，相对应的人工费用降低，车辆检修成本变化不大，运营能耗成本随着列车速度的提高有一定程度的增加。设计方案比选（二）原则方案比选4、最高速度目标值的比选、最高速度目标值的比选（11）曲线半径及超高：当曲线半径一定时，速度愈高，要求超高值愈大，为保证轨道结构稳定性及行车安全和乘客舒适度，又必须限欠超高值，故速度、曲线超高与曲线半径相互制约。 地铁设计规范规定最大超高根据行车速度、车辆性能、轨道结构稳定性和乘客舒适度确定。经多年实践，曲线最大超高为120mm比较合理；欠超高着重从乘客舒适度要求考虑，61mm比较合理，困难时不应大于75mm，车站超高应不大于15mm（曲线站）（7.2.3）

38、。（12）最小曲线半径列车按最高速度不限速运行地段要求的线路最小曲线半径如下表所示：速度目标值（速度目标值（km/h）80100120140160最小曲线半径最小曲线半径(m)4507001200/8001600/12002000/1600（13）缓和曲线线型及长度：行车速度l00km/h及以下的线路，缓和曲线长度可直接查取地铁设计规范将不同速度对应不同半径曲线要求的己列表显示。行车速度l00km/h以上的城际铁路缓和曲线长度，由于地铁和大铁路缓和曲线长度的计算都是考虑上述三个条件，可参照现行铁路线路设计规范中的“缓和曲线长度表”执行。（14）线路最大坡度：正线最大坡度是线路的主要技术条件之一

39、，对线路的工程造价及运营条件都有较大的影响。对速度目标值在120km/h以下、采用城市轨道交通模式的城际线路，正线的最大坡度不宜大于30；困难35。设计方案比选（二）原则方案比选4、最高速度目标值的比选、最高速度目标值的比选 （15）区间隧道：当采用城市轨道交通模式时，根据环控的相关计算，为将压缩波控制在适当范围（需同时考虑人体舒适标准和隧道内的设备安全），最高速度为80-100km/h时，圆形隧道内径应不小于5.4m，最高速度为120km/h时，圆形隧道内径应不小于6m，最高速度为140km/h时，圆形隧道内径应不小于6.5m。 实际运用中，由于盾构机制造等问题，速度目标值为120km/h建

40、成和部分在建线，单线隧道内径仍沿用传统5.5m，带来了较为严重的噪声、旅客不适等问题。上海地铁16号线速度目标值为120km/h，采用双线隧道，外径11.58m，可较好的解决此类问题。 对上述各项的论证和比选后，确定最高速度目标值。设计方案比选（三）具体方案比选1、线路平面设计方案比选：、线路平面设计方案比选： 在遵循原则方案比选的基础上对具体的设计方案进行比选。主要有：线路平面设计方案比选、列车运营组织比选、线路局部平面、纵断面方案比选、车站配线方案比选、换乘站换乘方式比选、车辆段、停车场方案比选等。具体方案比选还应根据设计线的具体情况决定比选内容、深度应达到工可报告以上深度。 线路平面设计

41、除应根据本线所确定的车辆选型、地形、地质条件及规划要求外，还应结合车站的型式（岛式、侧式）车站的换乘型式、线路纵断面的敷设情况等综合考虑确定。 （1）线路平面设计应符合下列规定：（6.2.1） 线路平面园曲线半径应根据车辆类型、地形条件，运行速度、环境要求等综合因素比选确定，最小曲线半径不应小于下表。 线路平面曲线半径选择宜适应所在区段的列车运行速度要求。否则应按限定的允许未被平衡向加速度计算通过的最高速度。圆曲线最小曲线半径圆曲线最小曲线半径(m) 车型车型线路线路A型车型车B 型车型车一般地段一般地段困难地段困难地段一般地段一般地段困难地段困难地段正线正线350300300250出入线、联

42、络线出入线、联络线250150200150车场线车场线150-150-设计方案比选（三）具体方案比选1、线路平面设计方案比选：、线路平面设计方案比选： a)、在正常情况下，允许未平衡横向加速度0.4m/s2。当曲线超高为120mm时，最高速度应限制为： V0.4=3.91 (km/h)Vmax （6.2.1-1）式中：Vmax列车最高运行速度km/h b)、在瞬间情况下，允许短时出现未被平衡横向加速度=0.5m/s2。当曲线超高为120mm时，瞬间最高速度应限制为： V0.5=4.08 (km/h)Vmax （6.2.1-2） c)、在车站正线及折返线上，允许未被平衡横向加速度=0.3m/s2

43、。当曲线超高为15mm时，最高速度限制应按以下公式计算，且应分别不大于车站允许通过速度或道岔侧向允许速度。 V0.3=2.27 (km/h)Vmax （6.2.1-3）RRR曲线速度限制值曲线速度限制值部位部位曲线超高曲线超高曲线半径曲线半径R(m)（mm）m/s2300400500600700800区间区间1200.467.778.287.495.8103.4110.61200.570.781.691.299.9107.9115.4车站车站00-27.729.932.0150.3-55.660.064.2设计方案比选（三）具体方案比选1、线路平面设计方案比选：、线路平面设计方案比选： 车站站

44、台宜设在直线上。若设在曲线上，其站台有效长度范围的线路曲线最小半径应符合车站最小半径表中规定。车站曲线最小半径（车站曲线最小半径（m）车型车型A型车型车B型车型车曲线半曲线半径径无屏蔽门无屏蔽门800600设屏蔽门设屏蔽门15001000 折返线、停车线等宜设在直线上。困难情况下，除道岔区外，可以设在曲线上，并可不设缓和曲线（超高为0mm15mm）。但在车挡前宜保持不少于20m的直线段，或采取其他有效措施： 圆曲线最小长度：在正线、联络线及车辆基地出入线上，A型车不宜小于25m，B型车不宜小于20m，在困难情况下不得小于一节车辆的全轴距；车场线不应小于3m； 新建线路不应采用复曲线，在困难地段

45、，须经技术经济充分比较后采用。复曲线间应设置中间缓和曲线，其长度不应小于20m，并应满足超高顺坡率不大于2。设计方案比选（三）具体方案比选1、线路平面设计方案比选：、线路平面设计方案比选：（2）缓和曲线设计应符合下列规定：（6.2.2） 线路平面圆曲线与直线之间应设置三次抛物线型的缓和曲线； 缓和曲线长度应根据曲线半径、列车通过速度以及曲线超高设置等因素，按缓和曲线表的规定选用；（3）线路平面布局方案比选：线路方案局部方案比选大部分情况是由于拆迁量大、管线改移困难、线位站位调整或规划要求换乘站的优化等原因造成。 因规划要求而进行的方案比选： 如杭州地铁5号线在进行滨江区域线路方案研究时提出了滨

46、康路方案；滨文路方案和白马湖方案。滨江区线路方案走向示意图滨江区线路方案走向示意图滨康路方案滨康路方案滨文路方案滨文路方案白马湖方案白马湖方案线路增长线路增长1.36km2.963.44km最小曲线半径最小曲线半径350m（2个）个）350m（1个）个）350m（12个）个）车站个数车站个数4个个4个个5个个沿线规划及客流沿线规划及客流吸引吸引滨康路两侧用地主要为工业滨康路两侧用地主要为工业用地，客流相对较小。用地，客流相对较小。滨文路两侧用地主要滨文路两侧用地主要为工业用地，客流相对较为工业用地，客流相对较小。小。线路经过了白马湖居线路经过了白马湖居住片区、规划动漫广场，住片区、规划动漫广场

47、，客流相对较大。客流相对较大。对地块的影响对地块的影响穿越地块较少，并已经预留穿越地块较少，并已经预留通道。通道。穿越地块较多，没有穿越地块较多，没有预留通道。预留通道。穿越地块较多，没有穿越地块较多，没有预留通道。预留通道。距离动漫广场距离动漫广场约约2km约约1km在动漫广场旁边设置在动漫广场旁边设置地铁站地铁站滨江区线路方案比较表滨江区线路方案比较表 对以上三个方案综合比较如上表所示，由于滨文路方案和白马湖方案对原规划的5号线线路改变较大，线形较差，因此维持原滨康路方案。设计方案比选（三）具体方案比选1、线路平面设计方案比选：、线路平面设计方案比选： 绕避地下建、构筑物时线路方案研究 线

48、路在穿越既有公路桥时，应尽量躲避，采取二条单线分别绕行或双线在同一侧绕行的方案，条件困难时可采用拆除非机动车道保留机动车道的方案，尽量避免拆除整幅桥梁，从而最大限度的减少因地铁施工拆除桥梁对道路交通造成的影响。 盾构施工的区间隧道，线间距在保证盾构施工安全的前提下应尽量缩小，以缩短区间联络通道长度，从而降低施工风险节省工程投资。 线路应尽量绕避房屋、桥梁、人防工事、体育场馆等地面建筑物（构筑物），并保持一定的安全距离。实在躲避不了必须穿越时，要查清建筑物（构建物）的基础类型、埋设深度，尽量在基础下方穿过并留有一定的安全距离；无法绕避时可考虑进行桩基托换或拆除建筑物（构建物）。 线路初步方案拟定

49、后，经业主同意后，广泛与市规划、环保、交通管理、文物、线路初步方案拟定后，经业主同意后，广泛与市规划、环保、交通管理、文物、园林、重要建筑物业主征求意见，进行协调。并根据协调意见对线路进行调整，以园林、重要建筑物业主征求意见，进行协调。并根据协调意见对线路进行调整，以最终稳定线位及站位。最终稳定线位及站位。 当然以上工作部是一蹴而就，需要多次反复、多次协调后才能最终熬到线路方当然以上工作部是一蹴而就，需要多次反复、多次协调后才能最终熬到线路方案的稳定。案的稳定。设计方案比选（三）具体方案比选2、车站配线方案的比选：、车站配线方案的比选： 新规范对车站配线设置做如下规定：配线包括车辆基地出入线、

50、联络线、折返线、停车线、渡线、安全线。（6.1.1）（1）配线设置要求： 1）线路的终点或区段折返站（中间折返站）设置专用折返线或折返渡线。（3.4.1） 2）当两个具备临时停车条件的车站相距过远时，为满足故障运行需要，应根据运营需求和工程条件设置停车线。（3.4.2） 3）在线路与其他正线或支线共线运行的接轨站，配线宜设置进站共轨运行方向的平行进路。（3.4.3） 4）两条线路之间的联络线应结合车站配线或渡线，与线路的上、下行正线连同。（3.4.4） 5）列车从支线或车辆基地出入线进入正线前应具备一度停车条件，经过核算不能满足信号安全距离要求时，应设置安全线。（3.4.5） 6）车辆基地出入

51、线应连通上下行正线，其列车通过能力应根据远期线路的通过能力和运营要求计算核定。（3.4.6）设计方案比选（三）具体方案比选2、车站配线方案的比选：、车站配线方案的比选： （2）配线设置的有关规定和设置方式： 1）联络线联络线设置应符合下列规定；（6.4.1） 正线之间的联络线应根据线网规划、车辆基地分布位置和承担任务范围设置： 凡设置在相邻线路间的联络线，承担车辆临时调度，运送大修、架修车辆，工程维修车辆、磨轨车等运行的线路应设置单线； 根据运行组织要求，若相邻两段线路初期临时贯通、并正式载客运行的联络线应设置双线； 联络线与正线的接轨点宜靠近车站； 在两线同站台平行换乘站，宜设置渡线，实现联

52、络线功能。联络线有地铁之间的联络线和地铁与国铁的联络线 地铁与地铁之间的联络线它的主要作用是实现地铁各线之间的相互互通，形成网络，增加运营的灵活性和抵御不可抗拒的灾害的功能，实现网络中的资源共享，车辆的厂、架修及地铁车辆和大件设备的运输等。设计方案比选（三）具体方案比选2、车站配线方案的比选：、车站配线方案的比选： 设置方式:根据地铁网络及工程条件的不同，可分为：渡线方式：即以渡线连接两线（或三线）实现地铁的过轨运营，应注意的是设置过轨渡线的两条线的运行方向应该是同方向，否则将对运营产生影响。（6.1.1） 线路连接：以线路连结二条线的站端（或区间）实现二条线的连结、两线不进行连通运营的仅设单

53、线，同时应配置必要的渡线（如图），如近期实现连通运营的应设置双向联络线，联络线的线路尽可能短，以减少工程投资。一般情况下平面曲线半径可选用250m（A型车）200 m（B型车）困难情况下可选用150m，最大坡度可采用40，但兼作运营线的双联络线的标准应与正线一致。设计方案比选（三）具体方案比选2、车站配线方案的比选：、车站配线方案的比选： 2）车辆基地出入线设置应符合下列规定：（6.4.2） 出入线宜在车站端部接轨，并应具备一度停车再启动条件； 出入线应按双线双向运行设计，并避免与正线平面交叉。根据车辆基地位置和接轨条件，必要时也可设置八字形出入线。规模较小的停车场，其工程实施因受条件限制时，

54、在不影响功能前提下，可采用单线双向设计。贯通式车辆基地应在两端分别接入正线，主要方向端为双线，另一端为单线； 当出入线兼顾列车折返功能时，应对出入线与正线间的配线进行多方案比选，并满足正线、折返、出入线的运行功能要求。设计方案比选（三）具体方案比选2、车站配线方案的比选：、车站配线方案的比选： 3）折返线与停车线设置应符合下列规定：（6.4.3） 折返线应根据行车组织交路设计确定，起、终点站和中间折返站应设置列车折返线。 折返线布置应结合车站站台形式，可采用站前折返或站后折返形式，并应满足列车折返能力要求。 为满足故障列车运行工况，正线应每隔56座车站（或8km10km）设置停车线，其间每隔2

55、3座车站（约3km5km）应加设渡线。 停车线应具备故障车待避和临时折返功能。停车线设在中间折返站时，应与折返线分开设置，在正常运营时段，不宜兼用。停车线尾端应设置单渡线与正线贯通。 远离车辆段（或停车场）的尽端式车站配线，除应满足折返功能外，还应满足故障列车停车、夜间存车和工程维修车辆折返等功能要求。 在靠近隧道洞口内或临近江河岸边的车站，应根据非正常运营模式和行车组织要求，研究和确定车站配线形式。折返线、故障列车停车线有效长度（不含车挡长度）不应小于表中的规定： 折返线、停车线等宜设在直线上。困难情况下，除道岔区外，可以设在曲线上，并可不设缓和曲线（超高为0mm15mm）。但在车挡前宜保持

56、不少于20m的直线段，或采取其他有效措施。配线名称配线名称有效长度有效长度+安全距离（不含车挡长度）安全距离（不含车挡长度）尽端式折返线、停车线尽端式折返线、停车线远期列车长度远期列车长度+50贯通式折返线、停车线贯通式折返线、停车线远期列车长度远期列车长度+60设计方案比选（三）具体方案比选2、车站配线方案的比选：、车站配线方案的比选： （3）折返线布置:折返站顾名思义它是为列车往返运行转换运行方向的车站，均设有折返线或折返渡线，多数折返站是设在线路两端的终端站，少数为中间站。折返站除必设折返设备外，还可能设有其他功能的配线，结合客流特点和各种配线的设置及站台数目，折返站可能的站型是多样的。

57、 1）按时间划分永久折返站：设在列车运行交路的终点永久为运行列车换向服务的车站；过度性折返站：分期开通运营的线路，先期使用的折返站；临时折返站：非正常状态下运营，列车运行临时交路的折返站。 2）按位置划分终端折返站：设有列车运行交路起迄点的线路终端站；中间折返站：设有列车运行交路起迄点的中间站。 3）按折返方向划分单方向折返站：只对一个方向进行列车折返作业的折返站；双方向折返站：分别对两个方向进行列车折返作业的折返站。 4）按折返设备相对位置划分站前折返站：车站折返设备设在列车前进方向的进站端（位于列车前进方向后方的终端站除外），列车折返作业在进站过程中或进站后进行； 站后折返站：车站折返设备

58、设在列车前进方向的出站端，列车折返作业在进站后进行。设计方案比选（三）具体方案比选2、车站配线方案的比选：、车站配线方案的比选： 以上几种分类在概念上相互有包容，但无论那种分类对折返站而言，它们的共性就是设有折返设备。按照作业性质和概念的包容性，折返设备在车站的布置形式可归纳为三种： 站前折返形式图图1 1侧式站台站前折返图形侧式站台站前折返图形图图2侧式站台站前折返图形侧式站台站前折返图形 图中为单向折返站。其站型适用于过渡性折返站；中间折返站不宜采用。图1在列车进站过程中开始折返作业。图2列车进站后进行折返作业。图图3岛式车站站前折返图型岛式车站站前折返图型图3为单向折返站。其站型适用于过

59、渡性和永久折返站：中间折返站不宜采用。设计方案比选（三）具体方案比选2、车站配线方案的比选：、车站配线方案的比选：站后折返形式图图4 站后折返图型站后折返图型图图5站后折返图型站后折返图型图4为单向折返站。其站型适用于永久折返站；过渡性折返站也可采用，但后续工程实施对先期的运营工作有一些干扰；中间折返站不宜采用。图图6站后单折返线图型站后单折返线图型图6为单向折返站。其站型适用于永久折返站；（包括终端折返站和中间折返站）但不能与全线故障列车待避线共同使用，过渡性折返站也可采用；具有故障列车待避和夜间存1列车的功能。图5为单向折返站。其站型适用于永久折返站；（包括终端折返站和中间折返站）如果能与

60、全线故障列车待避线分布配合，过渡性折返站也可采用；具有故障列车待避和夜间存2列车的功能。设计方案比选（三）具体方案比选2、车站配线方案的比选：、车站配线方案的比选：双方向折返形式图图7不贯通式双向折返站不贯通式双向折返站图图8贯通式双折返站图型贯通式双折返站图型图7为双方向折返站。其图型适用于干支线相接且为两个独立交路的车站。仅限于每个方向折返车辆小于20对的车站。有增加故障列车待避的条件，但要加大工程量。图8为双方向折返站。其图型适用于干支线相接，两线间且有直通列车要求的车站。没有故障列车待避功能，但有个方向各存1列车的功能。双向折返的车站、在运营组织、运营管理都比较复杂，所以各城市很少采用