管新武

(陜西省鐵道及地下交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中鐵一院)，陜西 西安 710043)

城際鐵路是服務(wù)于城市群的快速、便捷、高密度的客運(yùn)專線鐵路[1-2]。城際鐵路基于其功能定位，在城市之間追求線路順直，線路平縱斷面標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)接近于高速鐵路；在城市內(nèi)部要便于為組團(tuán)服務(wù)，便于與城市軌道交通換乘，線路平縱斷面標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)接近于城市軌道交通[3-5]。

城際鐵路在市區(qū)內(nèi)的線位和車站選址，更多地要服從城市總體規(guī)劃和綜合交通運(yùn)輸體系建設(shè)規(guī)劃。受地形、地物、土地綜合開發(fā)、避免對(duì)地塊的切割等因素影響，個(gè)別車站需要布置在曲線地段[6-7]。

車站設(shè)置在曲線地段時(shí)，站臺(tái)限界須按曲線半徑及曲線超高進(jìn)行加寬[8-9]。列車停靠曲線車站站臺(tái)時(shí)，車門與站臺(tái)邊緣間隙會(huì)因限界加寬以及車體偏移線路中心而較直線車站站臺(tái)增加。間隙超過允許的安全限度會(huì)增加旅客掉落站臺(tái)的風(fēng)險(xiǎn)。TB 10623—2014《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)車站站臺(tái)與車門的最大安全間隙沒有明確規(guī)定[10]。另外，TB 10623—2014對(duì)站內(nèi)曲線的要求除建議半徑采用較小偏角外，與區(qū)間曲線要求相同，要求比較概括，不便于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)，且有可能由于站臺(tái)間隙的原因需要限速，導(dǎo)致過站列車速度達(dá)不到設(shè)計(jì)預(yù)期。

因此，研究曲線車站站臺(tái)最大安全間隙，并從保障曲線車站站臺(tái)安全間隙需求出發(fā)，結(jié)合站型及通過速度對(duì)站內(nèi)最小曲線半徑提出分類要求，對(duì)指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)無疑是必要的。

1 相關(guān)規(guī)范對(duì)曲線車站站臺(tái)安全間隙的規(guī)定

對(duì)于站臺(tái)邊緣與動(dòng)車組車門最大安全間隙，TB 10623—2014中沒有明確規(guī)定?！冻请H鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范條文說明》1.0.6條援引GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[11]，規(guī)定站臺(tái)邊緣與車廂地板面高度處的車輛輪廓線之間的水平間隙不宜大于100 mm。

以城際鐵路CRH6型動(dòng)車組為例，按TB 10623—2014規(guī)定的站臺(tái)基本限界進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)基本限界為 1 750 mm 時(shí)，間隙為100 mm；當(dāng)基本限界為 1 800 mm 時(shí)，間隙為150 mm。因此，不大于150 mm的間隙是安全且被允許的。CRH6型車與站臺(tái)間隙如圖1所示。

圖1 CRH6型車與站臺(tái)間隙示意(單位：mm)

GB 50157—2013要求，曲線車站站臺(tái)邊緣至車門門檻之間的間隙，應(yīng)按站臺(tái)類型、車輛參數(shù)和曲線半徑計(jì)算確定。計(jì)算得到的曲線車站站臺(tái)邊緣與車廂地板面高度處車輛輪廓線的水平間隙不應(yīng)大于180 mm。GB 50157—2013按照站臺(tái)門設(shè)置情況，以車輛與站臺(tái)最大水平間隙(180 mm)為控制條件，根據(jù)A,B型車輛參數(shù)計(jì)算，分別規(guī)定了站內(nèi)曲線半徑。

GB 50490—2009《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：曲線站臺(tái)邊緣與車廂地板面高度處車輛輪廓線的水平間隙不應(yīng)大于180 mm[12]。

參考GB 50157—2013和GB 50490—2009，城際鐵路曲線車站站臺(tái)邊緣與車門處最大安全間隙按180 mm 控制是合理的。

綜上所述，曲線車站站臺(tái)邊緣與動(dòng)車組車門的水平間隙不宜大于100 mm，困難條件下不應(yīng)大于180 mm。

2 曲線車站站臺(tái)安全間隙及最小曲線半徑

2.1 基本限界Wb

TB 10623—2014第1.0.6條圖1.0.6說明，正線臨靠站臺(tái)，無列車通過或列車通過速度不大于80 km/h時(shí)基本限界為 1 750 mm，列車通過速度大于80 km/h時(shí)基本限界為 1 800 mm；正線不臨靠站臺(tái)時(shí)基本限界為 1 750 mm?；鞠藿缛鐖D2所示。

注：Y為接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度。圖2 基本限界示意(單位：mm)

2.2 曲線加寬量

按TB 10623—2014附錄A，曲線外側(cè)加寬量計(jì)算式為

(1)

式中：Wo為曲線外側(cè)加寬量，mm；R為曲線半徑，m。

曲線內(nèi)側(cè)加寬量計(jì)算式為

(2)

式中：Wi為曲線內(nèi)側(cè)加寬量，mm；h為曲線超高，mm；H為站臺(tái)面高度，mm，取 1 250 mm。

2.3 動(dòng)車組車門處相對(duì)于線路中心的偏移量

以城際鐵路CRH6型動(dòng)車組為例，車門處相對(duì)于線路中心的偏移量可按車門中心偏離轉(zhuǎn)向架中心的距離并參照?qǐng)D3所示的幾何關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。

注：a凸為凸型站臺(tái)限界值；a凹為凹型站臺(tái)限界值；Δ為車門相對(duì)于線路中心的偏移量。圖3 曲線地段車輛與線路幾何關(guān)系示意(單位：mm)

按CRH6F型城際鐵路動(dòng)車組尺寸參數(shù)進(jìn)行計(jì)算(CRH6A型車除不設(shè)中門外，其余尺寸與CRH6F型車完全相同)。每節(jié)車廂設(shè)置3對(duì)車門，側(cè)門中心距離轉(zhuǎn)向架中心420 mm，中門中心距離轉(zhuǎn)向架中心 8 750 mm。

中門處相對(duì)于線路中心的偏移量為

(3)

式中Δ1為中門處相對(duì)于線路中心的偏移量，mm。

中門處偏移量對(duì)凸型站臺(tái)間隙是有利的，對(duì)凹型站臺(tái)是不利的。

側(cè)門處相對(duì)于線路中心的偏移量為

(4)

式中Δ2為側(cè)門處相對(duì)于線路中心的偏移量，mm。

側(cè)門處偏移量很小，對(duì)凸型站臺(tái)間隙是不利的，對(duì)凹形站臺(tái)是有利的。

2.4 因超高引起的動(dòng)車組車門處車體傾斜偏移量

動(dòng)車組在圓曲線上停車時(shí)，各車門處車體傾斜角度等于轉(zhuǎn)向架處的超高角。

動(dòng)車組在緩和曲線上停車時(shí)，各車門處車體傾斜角度不但與每輛車的2個(gè)轉(zhuǎn)向架中心的超高有關(guān)，而且與車體抗扭轉(zhuǎn)剛度有關(guān)。CRH6F型動(dòng)車組側(cè)門距離轉(zhuǎn)向架中心0.42 m，中門位于2個(gè)轉(zhuǎn)向架之間中點(diǎn)處。側(cè)門處車體傾斜角度可按等于轉(zhuǎn)向架傾斜角度考慮，中門處車體傾斜角度按等于2個(gè)轉(zhuǎn)向架傾斜角度的平均值考慮。

車體最大傾斜工況出現(xiàn)在動(dòng)車組在圓曲線上停車。

曲線超高引起的車體傾斜偏移量Wh為

(5)

對(duì)于凸型站臺(tái)，曲線超高引起的加寬量與車體傾斜偏移量正負(fù)抵消。因此，曲線超高對(duì)凸型站臺(tái)間隙無影響，對(duì)凹型站臺(tái)有不利作用。

TB 10623—2014和T/CRS C0101—2017《市域鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)站內(nèi)曲線超高均未做出明確規(guī)定。應(yīng)按正線是否臨靠站臺(tái)明確超高設(shè)置要求。正線不臨靠站臺(tái)時(shí)，曲線可按區(qū)間曲線，根據(jù)列車運(yùn)行速度-位移曲線設(shè)置超高；正線臨靠站臺(tái)時(shí)，宜按GB 50157—2013設(shè)置超高，或參考TB 10623—2014中11.3.2條的規(guī)定，最大超高不應(yīng)大于20 mm。到發(fā)線應(yīng)參照正線臨靠站臺(tái)設(shè)置超高。

2.5 曲線車站站臺(tái)安全間隙

綜合上述4方面，曲線車站站臺(tái)(圓曲線范圍)邊緣與車門最大間隙W為：

1)凸型站臺(tái)(側(cè)門控制)

W=Wb+Wi-Δ2-Wh-B

(6)

2)凹型站臺(tái)(中門控制)

W=Wb+Wo+Δ1+Wh-B

(7)

式中B為動(dòng)車組車廂地板面高度處半寬，mm。

將式(1)—式(5)代入式(6)、式(7)可知，在車型、曲線超高確定的情況下，站臺(tái)間隙僅與曲線半徑有關(guān)。

2.6 滿足站臺(tái)安全間隙控制值的最小曲線半徑

以180 mm為安全間隙控制值，根據(jù)車站限速及站臺(tái)是否臨靠正線，反算出滿足站臺(tái)安全間隙要求的最小曲線半徑(適當(dāng)取整)，見表1。

表1 滿足站臺(tái)安全間隙要求的最小曲線半徑 m

列車配置安全踏板時(shí)，扣除踏板寬度后的間隙宜按不大于100 mm控制，建議城際鐵路曲線車站最小曲線半徑如表2所示。

表2 配置踏板時(shí)滿足站臺(tái)安全間隙要求的最小曲線半徑 m

3 結(jié)論

本文基于對(duì)車輛基本限界、曲線地段加寬量、動(dòng)車組車門處偏離線路中心距離及動(dòng)車組車門處因超高引起的車體傾斜偏移量等限制因素的綜合計(jì)算，分析并結(jié)合相關(guān)規(guī)范對(duì)站臺(tái)安全間隙限值的規(guī)定，研究了城際鐵路曲線車站站臺(tái)安全間隙，并且結(jié)合站型布置，研究了站內(nèi)曲線半徑要求。得出的主要結(jié)論如下。

1)曲線車站站臺(tái)邊緣與動(dòng)車組車門的水平間隙不宜大于100 mm，困難條件下不應(yīng)大于180 mm。

2)基本限界的選擇對(duì)站臺(tái)間隙的影響很大，當(dāng)必須設(shè)置曲線車站時(shí)，首先應(yīng)選擇有配線曲線車站(使站臺(tái)不臨靠正線)，避免造成正線通過列車限速。

3)車體偏移線路中心的距離和車體因超高發(fā)生的傾斜偏移量對(duì)于車門與站臺(tái)邊緣間隙的影響，對(duì)于凸型站臺(tái)來說是減小的，有利的；對(duì)于凹型站臺(tái)來說是增大的，不利的。因此，凸型站臺(tái)較凹型站臺(tái)對(duì)車站曲線半徑要求小。城際鐵路車站一般上下行并行，故車站曲線半徑的大小由凹型站臺(tái)間隙控制。個(gè)別采取上下行分設(shè)的車站(一般為地下站)可按站臺(tái)曲線形式選擇不同的曲線半徑。

4)對(duì)于無配線曲線車站，其通過速度不能按區(qū)間曲線計(jì)算限速。應(yīng)根據(jù)過站列車與停站列車的速度差，合理設(shè)置曲線超高，并按站臺(tái)安全間隙要求，確定合理的通過速度。

線路設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)無配線曲線車站曲線半徑時(shí)，應(yīng)考慮站臺(tái)安全間隙的影響，并應(yīng)注意到站臺(tái)安全間隙對(duì)通過速度的限制。檢查限速對(duì)運(yùn)營需求的影響是否可以接受。如果限速影響運(yùn)營需求，則需要增加曲線半徑，直至符合運(yùn)營需求。如果地形條件限制了增加曲線半徑的可能性，可在停站列車上配置安全踏板，縮小站臺(tái)間隙。

5)曲線車站應(yīng)按站臺(tái)是否臨靠正線、過站列車速度、超高設(shè)置、車門是否配置安全踏板，按表1或表2的要求選擇最小曲線半徑。