王永東

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安　710043)

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軌道交通與城市道路、高等級(jí)公路共線技術(shù)研究

王永東

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安710043)

摘要:為了構(gòu)建綜合交通廊帶，使軌道交通與城市道路或高等級(jí)公路在一致的平縱線形條件下組成整體式橫斷面，以節(jié)約用地，美化景觀。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范對(duì)軌道交通與城市道路或高等級(jí)公路共線技術(shù)的可行性進(jìn)行分析探討，通過(guò)對(duì)相關(guān)規(guī)范中幾何設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比，分析各種可能的共線模式，比選出能同時(shí)適應(yīng)軌道交通與城市道路或高等級(jí)公路的“路－軌綜合技術(shù)指標(biāo)值”和“路－軌大斷面”橫斷面組合形式，指出共線技術(shù)不僅是必要的而且是可行的，尤其是城際鐵路與城市快速路或一級(jí)公路共線模式，在城市規(guī)劃或交通項(xiàng)目前期研究時(shí)，應(yīng)充分研究共線的可能性。

關(guān)鍵詞:軌道交通;城市道路;公路;設(shè)計(jì);共線

1　概述

長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)軌道交通、高速公路、城市道路的建設(shè)歸屬不同的政府部門(mén)管理，國(guó)鐵干線、客運(yùn)專線、城際鐵路一般由國(guó)務(wù)院鐵路主管部門(mén)直接管理，高速公路一般由地方交通部門(mén)歸口管理，城市道路及城市軌道交通一般由地方城建部門(mén)歸口管理，從而導(dǎo)致軌道交通、高速公路及城市道路等不同類型的交通項(xiàng)目很少能在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)過(guò)程中做到統(tǒng)籌考慮，合理共用空間，科學(xué)預(yù)留建設(shè)條件等。即使是同歸地方城建部門(mén)主管的城市道路與城市軌道交通，在項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)過(guò)程中也往往是“各行其道”，經(jīng)常出現(xiàn)市政道路剛竣工，軌道交通便開(kāi)挖，綜合管線大遷改、道路斷面大調(diào)整的情況。目前我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程正處于一個(gè)方興未艾的重要階段，許多主城區(qū)與衛(wèi)星城之間同時(shí)規(guī)劃了快速路、高速公路、軌道交通等多種交通方式，而建設(shè)用地卻日趨緊張，建設(shè)綜合交通體系的重要性尤顯突出［1］，本文根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范結(jié)合工程實(shí)例對(duì)軌道交通與城市道路或高等級(jí)公路共線技術(shù)的可行性進(jìn)行分析探討。

2　現(xiàn)行軌道交通、城市道路、高速等級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系

2.1軌道交通標(biāo)準(zhǔn)體系

根據(jù)服務(wù)區(qū)域軌道交通可分為城市間鐵路和城市軌道交通［2］，其中城市間鐵路主要包含普通鐵路、快速鐵路、城際鐵路、高速鐵路;城市軌道交通主要包含地鐵及輕軌等。我國(guó)軌道交通已形成的各等級(jí)設(shè)計(jì)速度的成套技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1　軌道交通標(biāo)準(zhǔn)

此外，還有基于貨運(yùn)為主的低等級(jí)鐵路的《Ⅲ、Ⅳ級(jí)鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50012—2012)。

2.2城市道路標(biāo)準(zhǔn)體系

城市道路根據(jù)道路所屬城市路網(wǎng)中的地位、交通及服務(wù)功能，可分為快速路、主干路、次干路等。快速路為中央分隔、全部控制出入，并控制出入口間距的道路;主干路為連接城市各主要分區(qū)，以交通功能為主的道路。主要標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2　城市道路標(biāo)準(zhǔn)

2.3高等級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)體系

高等級(jí)公路主要指高速公路和一級(jí)公路，其中高速公路為專供汽車分方向、分車道行駛，全部控制出入的多車道公路，一級(jí)公路為可根據(jù)需要控制出入的多車道公路，主要標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3　高等級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)

3　速度標(biāo)準(zhǔn)值匹配研究

分析表1～表3，普速鐵路與高等級(jí)公路設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值接近，有共同區(qū)間80～120 km/h;城市軌道交通與城市快速路、一級(jí)公路設(shè)計(jì)速度目標(biāo)接近，區(qū)間80～100 km/h;高速公路與城際鐵路有相同目標(biāo)速度值120 km/h;高速公路最高設(shè)計(jì)速度120 km/h，而高速鐵路最高設(shè)計(jì)速度達(dá)350 km/h，二者相差較大，但速度懸殊并不意味著平、縱線形指標(biāo)的要求相差也大，因?yàn)槎叩淖罡咴O(shè)計(jì)速度更多原因是由車輛及行駛方式所決定的［3］。

4　平面線形技術(shù)指標(biāo)匹配研究

無(wú)論軌道交通、城市道路還是高等級(jí)公路，平面線形主要技術(shù)指標(biāo)均由圓曲線、緩和曲線、夾直線及平曲線與豎曲線搭配等要素和條件決定。從選線的理念來(lái)講，軌道交通平面更追求直線，因?yàn)橹本€行駛安全舒適、養(yǎng)護(hù)維修方便［4］。曲線尤其是小半徑曲線既不利于車輛磨損，也不利于軌道養(yǎng)護(hù)維修。公路選線則更多地追求曲線，對(duì)長(zhǎng)直線最大值則有一定的控制要求，因?yàn)檫^(guò)長(zhǎng)的直線容易使駕駛?cè)藛T產(chǎn)生懈怠及視覺(jué)疲勞，從而引發(fā)行車安全問(wèn)題［5］。軌道交通、城市道路或高等級(jí)公路，能否“求同存異”布設(shè)在同一個(gè)平面走廊帶上，關(guān)鍵的控制因素就是圓曲線最小半徑，只要圓曲線最小半徑較為一致，其他如夾直線長(zhǎng)度、緩和曲線長(zhǎng)度及平豎搭配等問(wèn)題均可通過(guò)優(yōu)化、調(diào)整解決。

4.1軌道交通平面線形技術(shù)指標(biāo)(表4)

表4　軌道交通圓曲線一般最小半徑

4.2城市道路平面線形技術(shù)指標(biāo)(表5)

表5　城市道路圓曲線一般最小半徑

4.3高等級(jí)公路平面線形技術(shù)指標(biāo)(表6)

表6　高等級(jí)公路圓曲線一般最小半徑

4.4平面線形共線匹配適應(yīng)性分析

分析表4～表6，時(shí)速120 km及以下各類型軌道交通最小圓曲線半徑，軌道交通與城市道路及高等級(jí)公路一般平曲線最小半徑值非常接近，R在400～1 200 m區(qū)間，因此對(duì)于時(shí)速120 km及以下的軌道交通，圓曲線半徑與城市道路及高等級(jí)公路具有良好的匹配適應(yīng)性。時(shí)速140～200 km軌道交通圓曲線最小半徑1 500～2 200 m，小于高速公路120 km/h視覺(jué)圓曲線最小半徑3 300 m，而視覺(jué)值為高等級(jí)公路平曲線半徑設(shè)計(jì)時(shí)主要的控制參數(shù)。時(shí)速300 km高速鐵路圓曲線最小半徑與時(shí)速120 km高速公路不設(shè)超高最小圓曲線半徑一致，時(shí)速350 km高速鐵路圓曲線最小半徑7 000 m，需要高等級(jí)公路具有良好的地形條件。因此可以得出結(jié)論:時(shí)速120 km各類型軌道交通與城市道路及高等級(jí)公路平曲線具有良好的適應(yīng)匹配性;時(shí)速160～200 km軌道交通與時(shí)速120 km高速公路平曲線視覺(jué)值具有良好的匹配適應(yīng)性;時(shí)速300 km高速鐵路與時(shí)速120 km高速公路不設(shè)超高曲線半徑匹配;時(shí)速350 km高速鐵路最小平曲線半徑7 000 m，需要高速公路建設(shè)具有良好的地形條件。

5　縱斷面線形技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匹配性研究

軌道交通、城市道路及高等級(jí)公路縱斷面設(shè)計(jì)控制因素主要有最大縱坡、最短坡長(zhǎng)、豎曲線最小半徑等［6］。有些類型的軌道交通縱斷面設(shè)計(jì)涉及坡度折減，而城市道路及高等級(jí)公路對(duì)于≥3%的縱坡則有最大坡長(zhǎng)的限制要求，但縱斷面設(shè)計(jì)能否共線能否走在同一個(gè)高程上，關(guān)鍵的控制因素為最大坡度。

5.1軌道交通縱斷面線形技術(shù)指標(biāo)(表7)

表7　軌道交通最大縱坡(一般值)

根據(jù)城際鐵路規(guī)劃及高速鐵路規(guī)范，二者規(guī)定在困難地區(qū)，經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選后，最大縱坡可采用3%。

5.2城市道路縱斷面線形技術(shù)指標(biāo)(表8)

5.3高等級(jí)公路縱斷面線形技術(shù)指標(biāo)(表9)

表8　城市道路最大縱坡(一般值)

表9　高等級(jí)公路最大縱坡(一般值)

5.4縱斷面線形共線匹配適應(yīng)性分析

根據(jù)表7～表9，對(duì)于普速鐵路由于貨運(yùn)牽引質(zhì)量的要求，最大坡度較小，控制坡度為0.6%～1.5%，這一限坡對(duì)于城市道路及高等級(jí)公路來(lái)說(shuō)偏小，只有地形條件非常平坦的區(qū)域方能實(shí)現(xiàn);城際鐵路、高速鐵路最大限制坡度2.0%，若城市道路或高等級(jí)公路按2.0%限制坡度設(shè)計(jì)，則可實(shí)現(xiàn)縱斷面線形匹配一致;城市軌道交通最大縱坡3.0%，若城市道路或高等級(jí)公路按3.0%限制坡度設(shè)計(jì)，則可實(shí)現(xiàn)縱斷面線形匹配一致。

6　“路－軌大斷面”橫斷面組合及敷設(shè)方案

根據(jù)軌道交通、道路與自然地面的關(guān)系，線路敷設(shè)方案總體可分為地下線、地面線和地上線(高架線)。

6.1地下線

在城市主城區(qū)范圍常規(guī)的方案是軌道交通敷設(shè)于城市道路之下，我國(guó)軌道交通在建筑物密集的城區(qū)范圍多采用這種模式［7］。該種模式通常是城市道路建成在先，軌道交通采用盾構(gòu)或暗挖施工方案走行于道路地面下，但很少有城市道路在設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)考慮將來(lái)軌道交通的建設(shè)，在軌道交通建設(shè)時(shí)通常需要對(duì)道路地下管線、道路斷面等進(jìn)行較大規(guī)模的改建，造成不必要的工程重復(fù)投資，且軌道交通施工期對(duì)道路通行影響較大。對(duì)于一些老城區(qū)由于當(dāng)初城市建設(shè)時(shí)沒(méi)條件考慮軌道交通，但對(duì)于一些規(guī)劃新城如甘肅的蘭州新區(qū)、陜西的西咸新區(qū)等，以及一些主城區(qū)外環(huán)線以外的延伸路，城市規(guī)劃時(shí)應(yīng)統(tǒng)籌考慮市政道路和軌道交通，對(duì)于將來(lái)明確要建設(shè)軌道交通的城市道路，在城市道路規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做好預(yù)留條件，減少將來(lái)的改建工程，如預(yù)留合理的道路綠化帶寬度，待軌道交通建設(shè)時(shí)可采用明挖等簡(jiǎn)易施工方法，既可有效減少工程投資，又可以降低軌道交通施工對(duì)城市道路的干擾和破壞。

6.2地面線

地面線指軌道交通與城市道路或高等級(jí)公路同為路基方案，軌道交通與道路同為地面線的方案適應(yīng)于用地條件不是特別緊張的主城區(qū)至衛(wèi)星城之間的軌道交通，或高速鐵路、城際鐵路與高等級(jí)公路平行走行情況。根據(jù)相互關(guān)系軌道交通路基可布設(shè)在道路中分帶內(nèi)(圖1)或布設(shè)在道路一側(cè)(圖2)。其中軌道交通位于道路一側(cè)方案實(shí)施較為簡(jiǎn)單，也可預(yù)留條件分期建設(shè)，施工期間相互干擾也小。

圖1　地面線軌道交通位于道路中間帶

圖2　地面線軌道交通位于道路側(cè)帶

6.3地上線

地上線軌道交通為高架橋，城市道路或高等級(jí)公路為路基(圖3)，或者二者同為高架橋梁模式。

圖3　地上線軌道交通位于道路中間帶

7　合理的共線模式及線形“綜合技術(shù)指標(biāo)”

7.1城市軌道交通

城市軌道交通與城市道路共線模式地下線敷設(shè)方案在國(guó)內(nèi)已有大量實(shí)踐，地面線或地上線敷設(shè)方案也有所實(shí)踐，如上海軌道交通1號(hào)線共和新路高架段汶水路站至共富新村站，地面為城市主干路，高架2層為軌道交通，高架3層為城市快速路［8］，一次設(shè)計(jì)一次建成，是城軌與城市道路共線非常成功的實(shí)踐，節(jié)約土地，造型美觀，功能完善。但國(guó)內(nèi)更多已建成的城軌地面線或高架線與城市道路的關(guān)系是“鄰而不共”，如西安地鐵3號(hào)線桃花潭站至新筑站高架段［9］，軌道交通高架橋與城市地面道路平行走行，中間隔離帶寬窄不一，高程起伏步調(diào)不一，跨河橋梁孔跨風(fēng)格不一，整體造型的美觀性配合不是太好。究其原因是城市道路建成在先，軌道交通建設(shè)在后，統(tǒng)一規(guī)劃研究工作先天不足。城軌與城市主干路、快速路速度目標(biāo)值一致，線形“綜合技術(shù)指標(biāo)”接近，在城市規(guī)劃時(shí)應(yīng)進(jìn)行綜合交通設(shè)計(jì)，采用“綜合技術(shù)指標(biāo)”規(guī)劃廊帶線形，平曲線最小半徑400～650 m，最大縱坡3%，合理選擇“路－軌大斷面”組合形式。

7.2城際軌道交通

城際軌道交通根據(jù)其功能定位和運(yùn)輸需求，采用高密度、公交化運(yùn)營(yíng)模式，站間距一般較?。?0］，因此城際軌道交通只有依托城市道路、高等級(jí)公路廊帶布設(shè)，才能更好地服務(wù)及接駁路網(wǎng)客流，實(shí)現(xiàn)其建設(shè)目的。而在城市群之間如長(zhǎng)三角、珠三角城市群，主城與衛(wèi)星城之間如蘭州老城區(qū)與蘭州新區(qū)、銀川與寧東工業(yè)區(qū)等，往往規(guī)劃及建設(shè)有城市道路及高等級(jí)公路交通網(wǎng)，以組成城市綜合交通體系。而城市群間主干路、快速路以及一級(jí)公路線形一般筆直，坡度較緩，規(guī)劃紅線寬度一般較大，綠化帶較寬，集散客流量大，對(duì)兩側(cè)地塊的開(kāi)發(fā)利用有明顯的牽引拉動(dòng)作用，因此城際軌道交通與城市主干路、快速路或一級(jí)公路共線模式，不僅幾何設(shè)計(jì)上容易實(shí)現(xiàn)，對(duì)于沿線經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)，客流的吸引及接駁都具有非常良好的作用，城際鐵路與城市主干路、快速路或一級(jí)公路共線模式，是非常可行合理的。城際鐵路設(shè)計(jì)時(shí)速120～200 km平曲線最小半徑900～2 200 m，而這一區(qū)間值對(duì)于80～120 km/h的城市道路及高等級(jí)公路而言非常容易實(shí)現(xiàn)的，也是常用的取值半徑，最大縱坡采用2%或3%。因此在城市規(guī)劃時(shí)應(yīng)采用“綜合技術(shù)指標(biāo)”進(jìn)行線形規(guī)劃，拼接組合為整體式的“路－軌大斷面”形式，是科學(xué)和有價(jià)值的。

7.3高速軌道交通

高速鐵路及高速公路服務(wù)范圍廣，其線位走向一般與城鎮(zhèn)現(xiàn)狀保持一定距離，速度目標(biāo)值高，線形指標(biāo)要求高，在地形條件良好的區(qū)域才有可能共線的條件，平曲線綜合線形指標(biāo)最小平曲線半徑3 500～7 000 m，最大縱坡采用2%或3%。

7.4共線模式及線形“綜合技術(shù)指標(biāo)”(表10)

表10　共線組合模式及線形“綜合技術(shù)指標(biāo)”

8　蘭州至蘭州新區(qū)中快線通道軌道交通與城市快速路共線研究

8.1蘭州至蘭州新區(qū)中快線通道項(xiàng)目概況

國(guó)家級(jí)新區(qū)蘭州新區(qū)與蘭州市區(qū)規(guī)劃了3條縱向交通廊帶［11］，中快線通道地處中間地帶，是蘭州與蘭州新區(qū)的南北縱向“中軸線”，通道內(nèi)同時(shí)規(guī)劃有快速路和輕軌，將輕軌與快速路的功能結(jié)合在一起，充分體現(xiàn)“安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、適用”的建設(shè)目標(biāo)，以節(jié)約投資(圖4)。

圖4　中快線通道項(xiàng)目示意

8.2共線的必要性分析

由于蘭州新區(qū)與蘭州市區(qū)之間為連綿山丘，縱向建設(shè)條件良好的天然溝谷較少，中快線通道沿線所經(jīng)地形山高溝窄，為利用好有限的溝谷地形，減少將來(lái)輕軌建設(shè)難度，設(shè)計(jì)時(shí)必須同時(shí)充分考慮城市快速路和軌道交通。。

8.3共線方案研究

規(guī)劃的軌道交通擬采用城市軌道交通模式，設(shè)計(jì)時(shí)速80 km，軌道交通南起蘭州市西客站附近，北至蘭州新區(qū)規(guī)劃的行政中心附近，平面線形指標(biāo)按時(shí)速80 km“路－軌綜合線形指標(biāo)”選線，采用最小半徑700 m，限制坡度采用3%。城市快速路南起蘭州市西站，與西津西路相通，沿規(guī)劃道路跨過(guò)黃河，之后沿溝谷向北，終點(diǎn)至新區(qū)南繞城快速路與經(jīng)七路相接，城市快速路道路全長(zhǎng)44.5 km，設(shè)計(jì)時(shí)速100 km，采用最小平曲線半徑700 m，最大縱坡3%，按雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。軌道交通設(shè)置于快速路中央分隔帶內(nèi)，快速路為地面路基段、軌道交通為橋梁高架段，中央分隔帶寬6 m，橫斷面總寬37 m;快速路與軌道交通同為地面路基段，中央分隔帶寬12 m，橫斷面總寬44 m。

9　存在的問(wèn)題

軌道交通與城市道路、高速公路共線是一個(gè)系統(tǒng)性工程，涉及到系統(tǒng)內(nèi)站前、站后諸多專業(yè)內(nèi)容，僅對(duì)線路幾何設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步探討，提出了可能的共線組合模式及二者兼容的“綜合線路技術(shù)指標(biāo)”。對(duì)于道路、公路的互通式立交及服務(wù)區(qū)范圍，軌道交通的車站范圍，隧道工程范圍等共線形式需要進(jìn)一步研究論證。

10　結(jié)論

(1)軌道交通與城市道路、高等級(jí)公路共線是必要的。目前我國(guó)軌道交通建設(shè)方興未艾，尤其是城際軌道交通網(wǎng)，國(guó)家已經(jīng)批復(fù)了環(huán)渤海京津冀地區(qū)、長(zhǎng)江三角洲地區(qū)、長(zhǎng)株潭、武漢、中原、山東半島、江蘇沿江地區(qū)等城際鐵路規(guī)劃網(wǎng)，成渝、關(guān)中、海峽西岸、呼包鄂、北部灣、浙江、皖江城市群等城際軌道網(wǎng)正在規(guī)劃研究之中［12］，這些地區(qū)的城市道路、高等級(jí)公路網(wǎng)亦需要加強(qiáng)和完善，而建設(shè)用地日趨緊張，因此只有提高我國(guó)城鄉(xiāng)規(guī)劃技術(shù)水平，規(guī)劃“綜合交通走廊帶”，采用“路－軌大斷面”共線布置，節(jié)省每一寸土地，我國(guó)的城鎮(zhèn)化目標(biāo)才能又快又好地實(shí)現(xiàn)。

(2)軌道交通與城市道路、高等級(jí)公路共線是可行的。城市軌道交通與城市道路在郊區(qū)范圍、主城與衛(wèi)星城之間采用地面線或地上線共線模式，速度目標(biāo)一致，平面、縱斷面技術(shù)指標(biāo)接近，共線是完全可行的;城際鐵路與城市道路或高等級(jí)公路共線模式，廊帶規(guī)劃時(shí)平縱線形指標(biāo)應(yīng)采用“綜合技術(shù)指標(biāo)”，平曲線半徑900～2 200 m，最大坡度2%～3%，合理布置橫斷面組合，共線是完全可行的;高速鐵路與高速公路模式，平縱“綜合技術(shù)指標(biāo)”需要的最小平曲線半徑3 500～7 000 m，最大坡度2%～3%，在地形條件良好的區(qū)域是可以實(shí)現(xiàn)的。

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Study of Collinear Technology for Rail Transit，City Road and Highway

WANG Yong-dong
(China Railway the First Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.，Xi'an 710043，China)

Abstract:Integrated transport corridor is built to allow rail transit，urban road and highway to form an integrated cross section in the same horizontal and vertical alignment，hence land acquisition can be saved，and landscape glorified.Through the study of the feasibility of collinear technology for rail transit and city road or highway on the basis of the current standards and codes，the comparison of the geometric design indexes from relevant specifications，and the analysis of various collinear models，the cross-section combination of“l(fā)arge road-railway section”and“general road-railway targeted value”which fit rail transit，city road and highway together are selected.This article addresses the necessity and feasibility of the collinear technology especially for the collinear mode of intercity railway，urban expressway and arterial highway，and intensive research should be conducted on the possibility of collinear technology during city planning or project preliminary study.

Key words:Rail transit; City road; Highway; Design; Collineation

作者簡(jiǎn)介:王永東(1968—)，男，高級(jí)工程師，1992年畢業(yè)于蘭州鐵道學(xué)院土木工程系鐵道工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail:524191097@ qq.com。

收稿日期:2015-09-07;修回日期:2015-09-25

文章編號(hào):1004-2954(2016) 03-0029-05

中圖分類號(hào):U212.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

DOI:10.13238/j.issn.1004－2954.2016.03.007