張　明，姚應(yīng)峰

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢　430063)

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低地板有軌電車盾構(gòu)隧道疏散平臺(tái)設(shè)置研究

張明，姚應(yīng)峰

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢430063)

為了解決低地板有軌電車盾構(gòu)隧道疏散平臺(tái)設(shè)置困難、易侵限的問(wèn)題，提出一種新的疏散平臺(tái)設(shè)置方法，有效解決因曲線地段車輛設(shè)備限界加寬而需要增大盾構(gòu)隧道直徑的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)盾構(gòu)隧道區(qū)間限界影響因素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隨著車輛地板面高度的降低，疏散平臺(tái)有效安裝空間變小，尤其在曲線地段限界難以滿足要求。針對(duì)此問(wèn)題提出疏散平臺(tái)曲線內(nèi)側(cè)設(shè)置和行車方向左側(cè)設(shè)置兩種解決方案，并對(duì)兩種方案特點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，行車方向曲線內(nèi)側(cè)設(shè)置方案優(yōu)于行車方向左側(cè)設(shè)置方案，可以大大節(jié)約建設(shè)成本。該方案在佛山市南海區(qū)低地板有軌電車項(xiàng)目中進(jìn)行應(yīng)用，驗(yàn)證了該設(shè)置方法的有效性。

低地板；有軌電車；疏散平臺(tái)；盾構(gòu)隧道；建筑限界

近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口急劇增多，日益擁堵的交通成為阻礙城市發(fā)展的首要問(wèn)題。傳統(tǒng)的地面交通工具已不能滿足大中城市的客運(yùn)要求，新型軌道交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。現(xiàn)代低地板有軌電車就是其中一種，其運(yùn)量介于公交和地鐵之間，車輛地板面距離軌面高僅350 mm，可在地面?？?，憑借快速、舒適、節(jié)能環(huán)保、造價(jià)低等特點(diǎn)成為各大城市新城區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)以及中小城市解決交通擁堵問(wèn)題的首選[1-3]?，F(xiàn)代低地板有軌電車根據(jù)路權(quán)專有程度可分為獨(dú)立路權(quán)、優(yōu)先路權(quán)和混合路權(quán)3類[4]，其中獨(dú)立路權(quán)形式最受推崇，但在人口集中、既有建筑稠密的地點(diǎn)為提高路權(quán)專有程度，保證車輛運(yùn)行效率，越來(lái)越多的線路采用地下敷設(shè)方式[5]。

低地板有軌電車有別于常規(guī)地鐵車輛，地板面降低后將對(duì)隧道內(nèi)軌旁設(shè)備及管線產(chǎn)生較大影響，疏散平臺(tái)的設(shè)置也將增加難度[6]。本文將重點(diǎn)研究低地板有軌電車在盾構(gòu)隧道內(nèi)側(cè)向疏散平臺(tái)的設(shè)置問(wèn)題，提出有效的解決方案，并在佛山市南海區(qū)有軌電車項(xiàng)目中加以驗(yàn)證。

1　低地板有軌電車盾構(gòu)隧道限界分析

1.1盾構(gòu)隧道限界影響因素

低地板有軌電車盾構(gòu)隧道限界影響因素除隧道直徑本身以外，主要還包括強(qiáng)電電纜支架、弱電電纜支架、信號(hào)設(shè)備、消防水管以及疏散平臺(tái)等[7]。根據(jù)城市軌道交通系統(tǒng)地下盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)要求，要在隧道內(nèi)設(shè)置疏散平臺(tái)，同時(shí)為了連通相鄰的兩個(gè)單線隧道，要在兩個(gè)隧道之間垂直于行車方向設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道[8-9]。由于我國(guó)城市軌道交通統(tǒng)一采用右線行車，根據(jù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)疏散平臺(tái)常設(shè)置在行車方向左側(cè)[10-13]。

低地板有軌電車隨著車輛地板面的降低，疏散平臺(tái)在盾構(gòu)隧道內(nèi)的設(shè)置空間變小，常規(guī)設(shè)置方法將不能滿足限界要求，在小曲線半徑處，經(jīng)常出現(xiàn)侵限情況。隧道內(nèi)限界影響因素，疏散平臺(tái)及聯(lián)絡(luò)通道設(shè)置情況如圖1所示。

我國(guó)城市軌道交通隧道限界要求規(guī)定圓形盾構(gòu)隧道標(biāo)準(zhǔn)管片內(nèi)徑為5.2 m[14]，在特殊情況下可根據(jù)設(shè)計(jì)需要采用非標(biāo)準(zhǔn)直徑的盾構(gòu)隧道，但隨著隧道直徑的增大施工難度和建設(shè)成本都將大大提高。以佛山市南海區(qū)低地板有軌電車為例，車輛最大寬度2 650 mm、最小工作高度4 040 mm、道床高度720 mm，在內(nèi)徑為5.2 m的標(biāo)準(zhǔn)盾構(gòu)隧道內(nèi)，強(qiáng)電電纜支架、弱電電纜支架、信號(hào)設(shè)備和消防水管等軌旁設(shè)備由于設(shè)置位置較高，不會(huì)對(duì)車輛限界造成影響，但疏散平臺(tái)隨著車輛地板面高度的降低而降低，設(shè)置空間變小，將對(duì)車輛限界造成影響，尤其在曲線地段，侵限現(xiàn)象明顯。

1.2直線地段疏散平臺(tái)限界分析

在標(biāo)準(zhǔn)直徑盾構(gòu)隧道直線段區(qū)間內(nèi)，疏散平臺(tái)按照行車方向左側(cè)設(shè)置方式進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)平臺(tái)面距軌面高350 mm時(shí)，寬度達(dá)到550 mm，符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中最低要求值。直線地段隧道內(nèi)軌旁設(shè)備及疏散平臺(tái)的限界情況如圖2所示。

圖2　直線地段盾構(gòu)隧道限界(單位：mm)

1.3曲線地段疏散平臺(tái)限界分析

在曲線地段由于要對(duì)路基進(jìn)行超高設(shè)置，即抬高曲線外側(cè)軌道高度，降低曲線內(nèi)側(cè)軌道高度，該設(shè)置會(huì)引起車輛設(shè)備限界尺寸加大和內(nèi)外側(cè)限界位移不均勻，因而在曲線地段要對(duì)車輛設(shè)備限界進(jìn)行加寬和偏移計(jì)算。

加寬量計(jì)算方法如下

(1)

式中Ta——曲線外側(cè)加寬量，mm；

Ti——曲線內(nèi)側(cè)加寬量，mm；

a——車輛定距，mm；

n——車體計(jì)算斷面至相鄰中心銷距離，mm；

p——轉(zhuǎn)向架固定軸距，mm；

R——線路平面曲線半徑，m。

為了解決由于軌道超高造成的車輛設(shè)備限界內(nèi)外側(cè)位移量不均勻的問(wèn)題，應(yīng)將隧道中心線向線路基準(zhǔn)線內(nèi)側(cè)進(jìn)行偏移，偏移量計(jì)算方法如下

(2)

式中x——線路中心線橫向偏移量，mm；

h0——隧道中心至軌頂面的垂向距離，mm；

h——軌道超高值，mm；

D——隧道直徑，mm。

以佛山市南海區(qū)低地板有軌電車線路為例，全線最小曲線半徑R為280 m，軌道采用半超高設(shè)置，超高量為120 mm，車輛定距8 490 mm，轉(zhuǎn)向架固定軸距為1 900 mm，車體計(jì)算斷面至相鄰中心銷距離為2 050 mm，曲線內(nèi)側(cè)和外側(cè)設(shè)備限界加寬量及線路中心線橫向偏移量分別為

在內(nèi)徑為5.2 m的標(biāo)準(zhǔn)盾構(gòu)隧道內(nèi)，曲線地段隧道內(nèi)限界情況如圖3所示。從圖中可以看出，疏散平臺(tái)由于受車輛限界加寬和線路中心線橫向偏移的影響，出現(xiàn)侵入車輛限界的情況，其他軌旁設(shè)備均滿足要求。

圖3　曲線地段疏散平臺(tái)侵限示意(單位：mm)

2　疏散平臺(tái)設(shè)置方案

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，按照內(nèi)徑為5.2 m的標(biāo)準(zhǔn)盾構(gòu)隧道進(jìn)行設(shè)計(jì)，疏散平臺(tái)如設(shè)置在行車方向左側(cè)，其寬度在曲線地段不能滿足疏散要求，出現(xiàn)侵限情況。針對(duì)這一問(wèn)題，提出兩種解決方案：一種是仍采用行車方向左側(cè)設(shè)置形式，而增大盾構(gòu)隧道內(nèi)徑；另一種方案是對(duì)疏散平臺(tái)設(shè)置形式進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)線路曲線情況進(jìn)行設(shè)置。

2.1行車方向左側(cè)設(shè)置方案

采用疏散平臺(tái)行車方向左側(cè)設(shè)置方案，可以提高乘客通過(guò)聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)入鄰線隧道進(jìn)行疏散的便利性，但需要增大隧道直徑來(lái)解決疏散平臺(tái)侵限的問(wèn)題。通過(guò)計(jì)算，當(dāng)盾構(gòu)隧道直徑增大到5.4 m時(shí)，曲線地段疏散平臺(tái)滿足限界要求。隧道加寬后曲線地段限界情況如圖4所示。

圖4　疏散平臺(tái)行車方向左側(cè)設(shè)置(單位：mm)

2.2曲線內(nèi)側(cè)設(shè)置方案

根據(jù)目前疏散平臺(tái)和聯(lián)絡(luò)通道應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，由于疏散平臺(tái)較窄，在長(zhǎng)距離疏散過(guò)程中，容易造成人員跌落，因而要求在疏散平臺(tái)上設(shè)置縱向臺(tái)階，便于人員下入道床，同時(shí)要求聯(lián)絡(luò)通道底面與道床面平齊。

在地鐵線路設(shè)計(jì)中，由于疏散平臺(tái)較高(高度大于1.2 m)，乘客下入道床困難；而低地板有軌電車隧道疏散平臺(tái)距軌面高度較小(約0.5 m)，乘客容易進(jìn)入道床。按這種設(shè)置方式，人員可以先下入道床再通過(guò)聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)行疏散，而不必拘泥于疏散平臺(tái)在行車方向左側(cè)設(shè)置的原則。

據(jù)此，在曲線地段，當(dāng)曲線內(nèi)側(cè)車輛限界與隧道建筑限界安全距離明顯大于曲線外側(cè)時(shí)，其空間可以用于設(shè)置疏散平臺(tái)。以圖3所示情況為例，通過(guò)計(jì)算，若將疏散平臺(tái)設(shè)置在曲線內(nèi)側(cè)，其最大寬度可達(dá)到572 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。曲線內(nèi)側(cè)疏散平臺(tái)設(shè)置情況如圖5所示。

圖5　疏散平臺(tái)曲線內(nèi)側(cè)設(shè)置(單位：mm)

以上兩種方案都能有效解決曲線地段疏散平臺(tái)侵限問(wèn)題。方案一采用設(shè)置在行車方向左側(cè)的原則，需要增大盾構(gòu)隧道直徑，這將大大增加建設(shè)成本；而按照方案二，根據(jù)曲線情況進(jìn)行設(shè)置，可以保證曲線地段隧道直徑與直線地段相同，大大節(jié)省投資。

3　疏散平臺(tái)與聯(lián)絡(luò)通道的協(xié)調(diào)設(shè)置

由于聯(lián)絡(luò)通道是連通兩個(gè)單線隧道的專用通道，根據(jù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為了便于人員疏散，通常要求聯(lián)絡(luò)通道底面與道床面平齊[15-16]。

當(dāng)疏散平臺(tái)設(shè)置在聯(lián)絡(luò)通道一側(cè)時(shí)，要求在聯(lián)絡(luò)通道處，將疏散平臺(tái)斷開，并設(shè)置縱向臺(tái)階，乘客可以順利地從一側(cè)隧道的疏散平臺(tái)或道床上直接通過(guò)聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)入另一側(cè)隧道。當(dāng)疏散平臺(tái)設(shè)置在聯(lián)絡(luò)通道對(duì)側(cè)時(shí)，在對(duì)應(yīng)位置處將疏散平臺(tái)斷開，便于人員下入道床通過(guò)聯(lián)絡(luò)通道。此外，根據(jù)規(guī)范要求“當(dāng)隧道區(qū)間距離大于600 m時(shí)，要在兩隧道之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道”，而有軌電車根據(jù)編組情況不同，車體長(zhǎng)度不同，通常在60～85 m[17]，因而疏散平臺(tái)每隔一定距離需要進(jìn)行斷開，并設(shè)置縱向臺(tái)階，具體根據(jù)車輛編組長(zhǎng)度而定。

4　結(jié)語(yǔ)

本文首先對(duì)現(xiàn)代有軌電車的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對(duì)低地板車輛盾構(gòu)隧道建筑限界影響因素進(jìn)行了總結(jié)，提出一種新的疏散平臺(tái)設(shè)置形式，按照線路曲線情況進(jìn)行設(shè)置，保證了全線盾構(gòu)隧道直徑的統(tǒng)一。并對(duì)疏散平臺(tái)和聯(lián)絡(luò)通道的協(xié)調(diào)設(shè)置進(jìn)行了說(shuō)明，充分保證了人員的緊急、安全疏散。本文的研究結(jié)論在佛山市南海區(qū)低地板有軌電車項(xiàng)目中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，大大節(jié)約了建設(shè)成本。

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Research on Evacuation Platform Setting in Shield Tunnel for Low-floor Streetcar

ZHANG Ming， YAO Ying-feng

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.， Ltd.， Wuhan 430063， China)

In order to solve the problems in setting evacuation platform in the shield tunnel for low-floor streetcar， a new method is put forward. This method can meet the requirement for increasing tunnel diameter where vehicle equipment gauge is to be widened in curve section. According to the analysis of the influencing factors of shield tunnel gauge， it’s found that the effective installation space of the evacuation platform becomes smaller with the reduction of vehicle floor height， and the gauge can not meet the requirements especially in the curve section. Two solutions are proposed and the characteristics of the two are compared. The method of setting inside the curve is superior to the conventional method of the setting on the left side of driving direction， and it can save a lot of construction cost. The effectiveness of the proposed method is verified by the application of the Foshan low-floor streetcar project．

Low-floor; Streetcar; Evacuation platform; Shield tunnel; Construction gauge

2016-01-05；

2016-04-06

張明(1988—)，男，工程師，2015年畢業(yè)于武漢大學(xué)，工學(xué)碩士，E-mail：zonmine@126.com。

1004-2954(2016)09-0109-04

U121

ADOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.09.024