譚代明

(廣東珠三角城際軌道交通有限公司 廣州 510308)

珠三角城際軌道交通是服務于珠江三角洲地區(qū)中心城市及主要中心城鎮(zhèn)之間，方便旅客出行的網(wǎng)絡化快速軌道交通系統(tǒng)。運行速度、車輛選型、運營組織模式及服務特點等既不同于地鐵制式又不同于國鐵制式，它的功能特征是介于城市軌道交通及國鐵高速鐵路客運專線之間的一種新型軌道交通方式［1］?，F(xiàn)行有關軌道交通方面的設計規(guī)范均不能完全適用于珠三角城際軌道交通項目。為實現(xiàn)珠江三角洲地區(qū)城際軌道交通“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一運營 ”的目標，必須根據(jù)珠江三角洲地區(qū)城際軌道交通的線網(wǎng)特點、車輛選型和運營要求，明確并統(tǒng)一各線路參數(shù)指標、設計標準和設計原則，以指導各項目勘測設計和建設實施。

1 城際軌道交通主要技術標準制定的基本原則

一是滿足城際軌道交通高速、平穩(wěn)的要求;二是確保城際軌道運營安全、可靠;三是體現(xiàn)經(jīng)濟、適用的要求;四是因地制宜，滿足節(jié)能、節(jié)地、環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展的需求;五是尊重現(xiàn)狀，盡可能利用國內(nèi)外現(xiàn)階段的成熟技術;六是考慮遠期預留發(fā)展條件，實現(xiàn)遠期體系整合［2］。

2 速度目標值

速度目標值是城際軌道交通項目最重要的技術標準之一，是確定全線標準的重要基礎，也是確定工程規(guī)模、車輛選型、設備配置以及工程投資的基礎。不同速度目標方案決定了旅客不同的出行時間。根據(jù)《珠江三角洲地區(qū)城際軌道交通網(wǎng)規(guī)劃》(2009年修訂)，珠江三角洲城際軌道交通網(wǎng)建成后將形成以廣州、深圳、珠海為中心，覆蓋珠江三角洲地區(qū)主要城市，并與港澳及廣東省其他地區(qū)緊密聯(lián)系的軌道交通網(wǎng)絡，將實現(xiàn)珠江三角洲地區(qū)“內(nèi)圈成網(wǎng)、外圈通連、覆蓋全區(qū)、通達四鄰”，最終形成內(nèi)圈層內(nèi)主要城市間1 h互通，以廣州為中心的主要城市間1 h互通，三大都市區(qū)內(nèi)部1 h互通的時間需求目標。

通過對影響速度目標值方案的土建工程投資、運營成本、客運量、旅客節(jié)約時間價值以及運價水平與旅客支付能力等因素的分析，按照效益最大化原則，通過對各個方案進行綜合比較，最終確定珠三角城際軌道采用200 km/h速度目標值。在建莞惠、佛肇城際軌道采用了200 km/h速度目標值;穗莞深洪梅至長安金沙城際軌道沿線城市化程度高，平面受控條件多，平均站間距為6.08 km，采用了140 km/h速度目標值;新建廣佛環(huán)和廣清城際也采用200 km/h速度目標值。

3 列車運行控制系統(tǒng)

珠三角城際軌道交通采用小編組、高速度、高密度的發(fā)車方式，為實現(xiàn)1 h通達的時間目標，采用站站停、大站停的兩種運營方式，要求大站?？燔嚹軌蛟叫姓菊就Ａ熊?。運輸組織采用跨線客流以換乘為主，部分跨線客流強度大的線路間采用跨線列車運營的模式。同時，為實現(xiàn)珠三角地區(qū)鐵路網(wǎng)絡的資源整合，要求珠三角城際軌道線網(wǎng)與國鐵線網(wǎng)互聯(lián)互通，部分地段利用國鐵線網(wǎng)實現(xiàn)通達的目標。如在建穗莞深城際通過廣深Ⅲ、Ⅳ進入廣州東站，新建廣清城際通過京廣線進入廣州站。因此，要求列車運行控制系統(tǒng)必須適應城際軌道交通這種特殊的運營模式。

城市軌道交通信號系統(tǒng)傾向于采用基于通信的列車自動控制(CBTC)系統(tǒng)，它包含列車自動監(jiān)控(ATS)子系統(tǒng)、列車超速防護(ATP)子系統(tǒng)、列車自動駕駛(ATO)子系統(tǒng)以及計算機聯(lián)鎖(SSI)子系統(tǒng)。到目前為止，城市軌道交通CBTC系統(tǒng)還沒有互聯(lián)互通的標準，實現(xiàn)互聯(lián)互通十分困難。國鐵客運專線是在歐洲列車控制(ETCS)系統(tǒng)的基礎上，制定出我國鐵路列車控制系統(tǒng)，即CTCS標準。該標準分為5級，其中，CTCS-2級列控系統(tǒng)應用于運行速度200～250 km/h的新建客運專線。國鐵客運專線信號系統(tǒng)不具備列車自動運行子系統(tǒng)的相關功能，如列車站間自動運行、車站精確停車等［3］。城際軌道交通信號系統(tǒng)設計需在國鐵客運專線CTCS-2列控系統(tǒng)的基礎上，增加列車自動運行子系統(tǒng)的相關功能，同時需保障軌道交通網(wǎng)與現(xiàn)有國鐵網(wǎng)之間的互聯(lián)互通。珠三角城際軌道交通通過采用CTCS-2+ATO列車自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了上述功能。目前，該系統(tǒng)正在加緊研制中，根據(jù)在建莞惠、佛肇和穗莞深開通目標，列車運行控制系統(tǒng)分兩階段實施:第一階段開通CTCS-2列控系統(tǒng)，在莞惠城際先導段進行CTCS-2+ATO實車試驗;第二階段開通CTCS-2+ATO列控系統(tǒng)。

4 線路平縱斷面主要參數(shù)

4.1 最小曲線半徑

最小曲線半徑與線路運輸模式、速度目標值、旅客乘坐舒適度和列車運行平穩(wěn)度等有關。依據(jù)新建時速200～250 km客運專線鐵路設計的暫行規(guī)定［4］，珠三角城際軌道交通最小曲線半徑選定原則是:設計速度為200 km/h，采用一般2200 m，困難2000 m;設計速度為140 km/h，采用一般1100 m，困難1000 m。限速地段結(jié)合運行速度確定。考慮到珠三角城際軌道經(jīng)過的地區(qū)經(jīng)濟比較發(fā)達，為避免過大的拆遷，進行經(jīng)濟、技術比選后，部分地段采用較小半徑。如穗莞深城際軌道DK43+500附近線路下穿厚街宜家家具城后，轉(zhuǎn)入S256省道，為避免大面積密集建筑物拆遷，同時受公路線形限制，采用了550 m的曲線半徑繞避。

4.2 最大坡道

新建城際軌道交通線路的坡度選擇與城際軌道列車的性能密切相關。在一定自然條件下，線路的最大坡度對線路的走向、長度、工程投資運營費用、牽引重量及輸送能力都有較大的影響。依據(jù)新建時速為200～250 km客運專線鐵路設計的暫行規(guī)定，線路最大坡度不應大于20‰。我國高速鐵路設計規(guī)范［5］規(guī)定，在困難條件下，經(jīng)技術經(jīng)濟比較，線路最大坡度不應大于30‰。珠三角城際軌道交通沿線經(jīng)過的城鎮(zhèn)經(jīng)濟較發(fā)達，在技術條件可行的前提下，盡可能采用大坡度，對降低工程造價有顯著的作用。珠三角城際軌道統(tǒng)一采用CRH6型和諧號動車組，列車采用4動4拖8輛編組方式，列車牽引制動性能能夠適應坡度為30‰條件下的啟動加速及坡道停車要求。因此，珠三角城際軌道采用的最大坡度為30‰。

4.3 正線線間距

高速鐵路正線線間距標準主要受列車交會時的氣動力作用控制，線間距一方面受會車壓力波的規(guī)律控制，另一方面要考慮列車承受會車壓力波的能力。珠三角城際軌道統(tǒng)一采用CRH6型和諧號動車，具有優(yōu)良的車體外形和空氣動力學特性。參照新建時速為200～250 km客運專線鐵路設計的暫行規(guī)定，珠三角城際軌道時速為200 km/h的正線線間距采用4.4 m，時速為140 km/h的正線線間距采用4.2 m。

5 橋梁、隧道相關標準

5.1 橋梁設計活載

依據(jù)鐵路橋涵設計基本規(guī)范，對于旅客列車設計行車速度等于或小于160 km/h的鐵路橋涵，設計活載采用鐵路標準中-活載計算圖式［6］。在新建時速為200～250 km的客運專線鐵路設計暫行規(guī)定及高速鐵路鐵路設計規(guī)范中，橋梁設計采用ZK活載，即0.8 UIC活載圖式，如圖1所示。ZK活載在考慮不同安全儲備系數(shù)的情況下，包絡目前鐵路中各種運營荷載及臨時荷載圖式。對于僅運營動車組的城際軌道交通來說，采用ZK活載作為橋梁設計活載，富余量過大，不經(jīng)濟。在2006年鐵道部科技司組織鐵路橋梁活載標準的科研研究中，將活載圖式分為城際鐵路、客運專線、客貨共線、貨運專線4種［7］。其中城際鐵路活載被命名為中國城際ZC活載，即0.6UIC活載圖式，如圖2所示。目前，ZC活載圖式已在成灌城際、廣珠城際等多條城際軌道橋梁設計中采用［8］。實踐表明，這種活載圖式，不僅符合我國城際軌道橋梁施工和運營的實際情況，而且比國鐵相同結(jié)構(gòu)節(jié)省20%的工程材料，且有一定的安全儲備［9］。因此，珠三角城際軌道交通，不僅在建的穗莞深、莞惠及佛肇城際30、25 m簡支梁設計采用ZC活載圖式，而且新建廣清、廣佛環(huán)城際32、24 m簡支梁設計同樣采用該圖式。

圖1 ZK活載(0.8UIC)

圖2 ZC活載(0.6UIC)

5.2 橋梁跨度、寬度

在建穗莞深、莞惠和佛肇城際軌道交通采用25 m和30 m的后張法預應力混凝土單箱單室簡支箱梁，梁寬11.6m。為保持與國鐵橋梁形式一致，新建廣清、廣佛環(huán)線城際軌道交通采用24 m和32 m的后張法預應力混凝土單箱單室簡支箱梁，梁寬保持11.6 m不變。

5.3 隧道防水

新建時速200～250 km客運專線鐵路設計暫行規(guī)定和高速鐵路設計規(guī)范中都要求隧道防排水采取“防、堵、截、排，因地制宜，綜合治理”的原則。對于地下水環(huán)境保護要求高、埋深淺的隧道采用全斷面封閉防水。由于客專和高速鐵路隧道基本為山嶺隧道，隧道防水采用仰拱不設防水板的半包防水形式，通過環(huán)向和縱向排水盲管，將圍巖中的水引至隧道兩邊水溝后，再匯至中心水溝排出隧道，如圖3所示。由于珠三角城際軌道交通線路沿線城鎮(zhèn)化程度高，因此對地下線路的防水要求高，不允許出現(xiàn)失水而危及線路周圍建筑物安全的情況，必須采用全斷面封閉的全包防水形式。隧道防水等級按一級防水設計，襯砌考慮承受全部靜水壓力，并按在使用期間發(fā)生最不利情況下的水壓對二次襯砌進行檢算，二次襯砌結(jié)構(gòu)全部采用防水混凝土，防水混凝土抗?jié)B等級根據(jù)隧道埋置深度確定，如圖4所示。對于地下水環(huán)境要求不高的山嶺隧道采用半包防水形式。

圖3 單洞雙線半包防水

圖4 單洞單線全包防水

6 車站相關技術標準

6.1 到發(fā)線有效長度

到發(fā)線有效長度為同一到發(fā)線一端警沖標至另一端警沖標之間的距離?？瓦\專線車站到發(fā)線有效長L由站臺長度L1、安全防護距離L2、警沖標與絕緣節(jié)的距離L3組成。其中，站臺長度需考慮列車長度及停車安全余量。安全防護距離需考慮測速測距誤差、司機確認停車點距離及動車組過走防護距離。對于按雙進路設計的到發(fā)線，其有效長度還應考慮兩端的安全防護距離，如圖5所示。在新建時速為200～250 km客運專線鐵路設計暫行規(guī)定及高速鐵路設計規(guī)范中，規(guī)定到發(fā)線有效長度為650 m。在650 m長度構(gòu)成中考慮了450 m站臺長度、95 m安全防護距離、5 m警沖標至絕緣節(jié)的距離，并按雙進路防護設計組成。其中，站臺長度450 m，根據(jù)16輛編組列車總長度428 m，兩側(cè)各考慮10 m的停車余量確定。珠三角城際軌道線路橋梁比例高，在建莞惠橋隧比例達94.75%，佛肇橋隧比例達97.76%，穗莞深達98.4%。因此，到發(fā)線長度的大小對工程投資影響是非常顯著的，應該根據(jù)珠三角城際軌道車輛特點、編組及列控方式等特點，慎重選擇確定到發(fā)線長度。珠三角城際軌道統(tǒng)一采用新研制的CRH6型城際動車，并采用8輛編組形式。根據(jù)時速200 km/h和諧號CRH6型城際動車組的技術條件，8輛編組列車總長度為200.5 m，停車安全余量為1 m［10］。考慮到城際列車采用CTCS-2+ATO功能的列車自動控制后，安全防護距離的縮短，最終確定珠三角城際軌道到發(fā)線長度為400 m。

圖5 到發(fā)線長度

6.2 屏蔽門、安全門

由于采用CTCS-2+ATO功能的列車自動控制系統(tǒng)，使珠三角城際軌道交通具備了公交化特性，發(fā)車間隔時間短。根據(jù)時速為200 km/h和諧號CRH6型城際動車組的技術條件，珠三角城際軌道列車發(fā)車間隔，近期最小間隔按180 s設計，遠期按120 s設計。珠三角城際軌道交通采用在高架站設置安全門，在地下車站設置屏蔽門，確保了旅客上下車的安全。

7 結(jié)語

現(xiàn)行城市軌道交通、客運專線及高鐵設計規(guī)范均不能完全適用于珠三角城際軌道交通項目。本文針對珠三角城際軌道交通的特點，分析和總結(jié)了城際軌道交通主要技術標準:

1)針對珠江三角洲地區(qū)內(nèi)圈層內(nèi)主要城市間1 h互通、以廣州為中心主要城市間1 h互通、三大都市區(qū)內(nèi)部1 h互通的時間需求目標，確定了200 km/h速度目標值。

2)珠三角城際軌道線網(wǎng)要求與國鐵線網(wǎng)互聯(lián)互通，同時列車要求實現(xiàn)自動運行、根據(jù)限速控制速度以及精確停車，采用CTCS-2+ATO功能的列車自動控制系統(tǒng)。

3)根據(jù)時速為200 km/h和諧號CRH6型城際動車組的技術條件，參照客運專線鐵路設計暫行規(guī)定和高速鐵路設計規(guī)范，提出線路平縱斷面主要參數(shù)，以橋梁設計活載及橋梁形式、隧道防水、車站到發(fā)線有效長度等為主要設計標準，并采用在高架站設置安全門，在地下車站設置屏蔽門，以確保旅客上下車的安全。

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