雷慧鋒

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京 100055)

蕪湖市作為長(zhǎng)三角地區(qū)極具發(fā)展?jié)摿Φ闹械瘸鞘?根據(jù)城市自身規(guī)模、特點(diǎn)和交通需求,選擇了經(jīng)濟(jì)適用、環(huán)境友好的跨座式單軌交通,也是國(guó)內(nèi)繼重慶之后第二座建設(shè)跨座式單軌的城市。

2016 年2 月,國(guó)家發(fā)改委正式批復(fù)了《蕪湖市城市軌道交通一期建設(shè)規(guī)劃(2016～2020)》,一期建設(shè)項(xiàng)目包括1 號(hào)線和2 號(hào)線一期工程,線路總長(zhǎng)46.9 km。根據(jù)線網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)規(guī)劃階段的客流預(yù)測(cè),蕪湖市軌道線網(wǎng)中骨干線路客流規(guī)模為(1.0～2.3)萬(wàn)人/h,屬于中運(yùn)量線路等級(jí),系統(tǒng)選型應(yīng)為輕軌。通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比選,并結(jié)合“輕軌應(yīng)以高架或地面敷設(shè)為主”的要求,確定以跨座式單軌作為蕪湖城市軌道交通骨干線網(wǎng)的制式選型。

設(shè)計(jì)階段重點(diǎn)圍繞跨座式單軌工程建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)[1-3],以重慶跨座式單軌關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化研究和輕型跨座式單軌系統(tǒng)技術(shù)研究成果為基礎(chǔ)[4-6],結(jié)合蕪湖市軌道交通需求特征和建設(shè)條件,針對(duì)車輛、軌道梁及道岔等關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展深入的研究論證和技術(shù)創(chuàng)新,對(duì)控制性節(jié)點(diǎn)工程方案開(kāi)展精細(xì)化研究,最終方案在以下幾個(gè)方面取得突破:采用了適應(yīng)性更好的輕型單軌系統(tǒng);研制并應(yīng)用新型道岔系統(tǒng),突破了以往道岔對(duì)折返能力的限制[7],系統(tǒng)能力達(dá)到30 對(duì)/h;軌道梁采用造價(jià)低、行車舒適性好的連續(xù)剛構(gòu)體系;設(shè)置了功能良好的應(yīng)急疏散通道;實(shí)現(xiàn)2 條線同層平行換乘和渡線聯(lián)絡(luò);研究采用了結(jié)構(gòu)輕量化且抗震性能優(yōu)越的鋼-混凝土組合獨(dú)柱三層高架車站;通過(guò)控制性節(jié)點(diǎn)工程精細(xì)化設(shè)計(jì),本期項(xiàng)目?jī)蓷l線最終地下段長(zhǎng)度占比減少到3%,使跨座式單軌系統(tǒng)的環(huán)保、景觀優(yōu)勢(shì)得到充分體現(xiàn)。

1 跨座式單軌三大關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展應(yīng)用

1.1 車輛選型

車輛選型階段,重點(diǎn)比較重慶單軌(以MA 表示)和基于龐巴迪INNOVA 300 型單軌(以MB 表示)兩種車型。比較指標(biāo)主要有:輸送能力、運(yùn)載效率、控制性參數(shù)等。在滿足能力需求條件下,兩種車型主要技術(shù)特征對(duì)比見(jiàn)表1。除了對(duì)表1 所列特征進(jìn)行比較外,針對(duì)擬選車型單軸轉(zhuǎn)向架條件下軸重較大的特點(diǎn),根據(jù)本項(xiàng)目客流預(yù)測(cè)各時(shí)段滿載率及對(duì)應(yīng)的軸重,對(duì)輪胎壽命期輪載分布比例特征進(jìn)行了分析,并對(duì)照參考國(guó)外同類項(xiàng)目輪胎使用壽命分析數(shù)據(jù),結(jié)合彎道沖角、總軸數(shù)等因素,對(duì)兩種車型輪胎使用壽命及維護(hù)成本做了定性、定量分析。

表1 兩種車型主要技術(shù)特征對(duì)比

通過(guò)綜合比較,推薦采用MB 車型,遠(yuǎn)期列車編組6 輛。新車型的應(yīng)用,不僅很好地滿足了蕪湖軌道交通的需求,也有利于促進(jìn)跨座式單軌在我國(guó)的推廣。

1.2 軌道梁結(jié)構(gòu)體系

軌道梁常被稱為跨座式單軌交通的生命線,是保證列車運(yùn)行安全性和舒適性的基礎(chǔ),也是體現(xiàn)跨座式單軌工程項(xiàng)目建設(shè)成敗的關(guān)鍵。鑒于軌道梁兼有的運(yùn)行軌道和承載結(jié)構(gòu)雙重功能的特點(diǎn),為保證軌道梁的線形及走行面摩擦系數(shù)能較好地滿足列車運(yùn)行軌道的功能要求,軌道梁優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁(簡(jiǎn)稱PC梁)。軌道梁結(jié)構(gòu)體系有簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)等類型,簡(jiǎn)支體系和連續(xù)體系各有優(yōu)缺點(diǎn),需結(jié)合線路條件綜合比選確定。

蕪湖單軌設(shè)計(jì)階段,在綜合分析國(guó)內(nèi)外跨座式單軌軌道梁應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上,結(jié)合本項(xiàng)目擬選車型匹配的軌道梁斷面特點(diǎn)及沿線建設(shè)條件等因素后,區(qū)間一般區(qū)段,決定采用以標(biāo)準(zhǔn)跨跨度為30 m 的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)體系為主的軌道梁方案;部分低墩或其他原因不適合采用連續(xù)剛構(gòu)的區(qū)段采用簡(jiǎn)支梁;針對(duì)跨越市政道路、公路和鐵路時(shí)的大跨度需要,采用鋼-混凝土結(jié)合式軌道梁;需要更大跨度時(shí),采用在連續(xù)梁橋上敷設(shè)軌道梁的梁上托梁方案、大跨度連續(xù)鋼-混凝土結(jié)合梁方案,或者大跨度連續(xù)鋼軌道梁方案。

1.3 道岔選型與技術(shù)創(chuàng)新

(1)道岔選型研究

單軌道岔為關(guān)節(jié)式(關(guān)節(jié)型和關(guān)節(jié)可撓型)和整體梁式,其中正線道岔一般選擇側(cè)向過(guò)岔速度較高、舒適性較好的關(guān)節(jié)可撓型道岔。通過(guò)梁內(nèi)設(shè)置的撓曲機(jī)構(gòu)使側(cè)向位時(shí)道岔梁導(dǎo)向面板、穩(wěn)定面板在折線形岔梁基礎(chǔ)上形成曲線是可撓型道岔的主要特點(diǎn),而撓曲機(jī)構(gòu)的設(shè)置和撓曲作業(yè)對(duì)梁內(nèi)空間有一定要求,目前在技術(shù)上可設(shè)置撓曲機(jī)構(gòu)的道岔梁最小寬度為800 mm。當(dāng)?shù)啦砹簩挾刃∮?00 mm 時(shí),只能采用關(guān)節(jié)型或整體梁式道岔[8]。

前期研究階段,針對(duì)所選車型軌道梁寬度為690 mm,正線道岔無(wú)法采用目前重慶單軌正線所采用的關(guān)節(jié)可撓型道岔,而關(guān)節(jié)型道岔側(cè)向過(guò)岔速度無(wú)法滿足折返能力和舒適性要求的特點(diǎn),研究了以整體平轉(zhuǎn)為特點(diǎn)的換梁型和樞軸型道岔。換梁型和樞軸型道岔在工作原理上類似于鐵路上的無(wú)尖軌轉(zhuǎn)轍器[9](見(jiàn)圖1)。

圖1 鐵路無(wú)尖軌轉(zhuǎn)轍器

(2)道岔設(shè)計(jì)參數(shù)研究

道岔類型確定后,需要根據(jù)配線、行車設(shè)計(jì)要求確定道岔規(guī)格和具體尺寸。研究中,考慮道岔規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)型化需求,結(jié)合國(guó)內(nèi)外單軌應(yīng)用情況,確定道岔規(guī)格種類和基本尺寸。其中,側(cè)向過(guò)岔速度的確定原則,以車輛供貨商提出的技術(shù)接口要求為基礎(chǔ),參考了國(guó)內(nèi)鐵路和地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范的基本要求和日本單軌相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合單軌系統(tǒng)輪軌關(guān)系特征,從乘客舒適性、輪軌相互作用、道岔梁受力等方面綜合分析后確定,并以此作為道岔產(chǎn)品設(shè)計(jì)的依據(jù)。

樞軸道岔側(cè)向?yàn)檎劬€型,側(cè)向過(guò)岔存在一定沖擊,因主要用于車場(chǎng)線,側(cè)向過(guò)岔速度不需要考慮乘客舒適性要求。過(guò)岔速度受車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)造及側(cè)向車輪分布特征制約。對(duì)比本項(xiàng)目單軌車輛與重慶單軌車輛特點(diǎn),若僅從側(cè)向車輪分布特征看,本項(xiàng)目車輛應(yīng)具有更好的折線適應(yīng)性,但考慮到本項(xiàng)目車型為低重心輕型車輛,轉(zhuǎn)向架也屬于輕型結(jié)構(gòu),在無(wú)充分的實(shí)踐驗(yàn)證的情況下,暫按車輛供貨商技術(shù)接口要求取值(見(jiàn)表2)。

表2 樞軸型道岔類型

換梁型道岔因采用整體梁互換方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)線,相當(dāng)于可轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道梁,而且可以在道岔區(qū)段設(shè)置緩和曲線。因道岔區(qū)不考慮設(shè)置超高,側(cè)向過(guò)岔速度限值取決于容許的未被平衡的離心加速度。

對(duì)道岔區(qū)段是否有必要設(shè)置緩和曲線問(wèn)題進(jìn)行分析,從單質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)分析,設(shè)置緩和曲線有利于改善運(yùn)行時(shí)乘客的舒適性,但根據(jù)鐵路道岔相關(guān)資料,道岔區(qū)設(shè)置緩和曲線對(duì)改善行車舒適性作用有限,目前國(guó)內(nèi)外開(kāi)通的單軌線路以及與單軌類似的磁浮交通線路,道岔一般不設(shè)置緩和曲線。

本項(xiàng)目中道岔選型綜合考慮了車輛接口要求、配線功能、道岔區(qū)規(guī)模等因素,除站前折返渡線因頻繁載客通過(guò),按車輛接口要求,采用導(dǎo)曲線半徑為69 m 的帶緩和曲線道岔外,其他正線道岔及接出入線道岔均采用導(dǎo)曲線半徑為100 m 的不帶緩和曲線道岔。各類換梁型道岔側(cè)向過(guò)岔速度見(jiàn)表3。

表3 換梁型道岔類型

(3)道岔的拓展應(yīng)用與技術(shù)探索

①側(cè)式站故障停車線道岔方案

受站址場(chǎng)地條件限制,2 號(hào)線弋江路站需采用側(cè)式站并設(shè)置故障車停車線。如果按照常規(guī)布置方式采用換梁型道岔,則兩條站線最小線間距需10.6 m,且需要設(shè)置較大的道岔平臺(tái),導(dǎo)致車站規(guī)模較大,且景觀效果差。為此,專門(mén)研究將樞軸道岔用于停車線的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)分析近遠(yuǎn)期本站配線功能,提出停車線樞軸道岔布置方案。按此布置方式,線間距為8.4 m,有效控制了車站規(guī)模和道岔平臺(tái)體量。

②車輛段咽喉區(qū)集約化布置

基本思路是在常規(guī)渡線設(shè)置方案的基礎(chǔ)上,通過(guò)調(diào)整渡線控制方式,拓展道岔梁的功能。對(duì)于換梁型渡線,通過(guò)調(diào)整曲梁線形構(gòu)成和直曲梁轉(zhuǎn)軸位置,將度線接通狀態(tài)時(shí)閑置位直梁偏角調(diào)整為小于等于6°,滿足車輛側(cè)向過(guò)岔要求,使常規(guī)布置方式下閑置的直梁得到利用;對(duì)于樞軸型渡線,將常規(guī)設(shè)置方式下同步轉(zhuǎn)轍的兩組單開(kāi)道岔,調(diào)整為分別獨(dú)立控制的“三開(kāi)+單開(kāi)”或“三開(kāi)+三開(kāi)”組合,提高岔梁的利用率。上述集約化布置方案可減少咽喉區(qū)道岔數(shù)量和咽喉區(qū)長(zhǎng)度,但增加了道岔控制的復(fù)雜性,改變了渡線控制模式及與信號(hào)的接口關(guān)系,尚需深化研究和完善接口,本項(xiàng)目暫未采用。

2 關(guān)鍵性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)方案研究

2.1 線間距

(1)正線最小線間距

根據(jù)車輛限界參數(shù),當(dāng)兩線間無(wú)構(gòu)筑物時(shí),正線直線地段兩線線間距為設(shè)備限界間預(yù)留150 mm 的安全間隙,據(jù)此計(jì)算的最小線間距為3.9 m。當(dāng)兩線間設(shè)置疏散通道時(shí),疏散通道結(jié)構(gòu)外緣至設(shè)備限界間安全間隙不小于50 mm。按照現(xiàn)行國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),高架線路需設(shè)置疏散通道,但對(duì)跨座式單軌疏散通道高、寬度沒(méi)有明確要求,也無(wú)工程先例。為此,專門(mén)研究了設(shè)置疏散通道條件下的最小線間距?，F(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,平臺(tái)最小寬度1 000 mm,距軌面高度不大于900 mm。結(jié)合單軌高架線路特點(diǎn)和本項(xiàng)目車型特征,考慮緊急情況下乘客安全逃離列車的便捷性及疏散通道與軌道梁在景觀上的協(xié)調(diào)性,確定平臺(tái)寬度為1 200 mm,高度為列車地板面以下200 mm。按此計(jì)算確定正線最小線間距為4.6 m。

(2)渡線標(biāo)準(zhǔn)線間距

渡線線間距主要由道岔結(jié)構(gòu)構(gòu)造參數(shù)和道岔區(qū)建筑限界兩大因素決定。其中,樞軸道岔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,道岔結(jié)構(gòu)對(duì)限界影響因素少,通過(guò)對(duì)渡線區(qū)段道岔結(jié)構(gòu)和列車側(cè)向過(guò)岔時(shí)的限界要求分析,確定樞軸道岔渡線標(biāo)準(zhǔn)線間距為4.5 m;換梁型道岔有多種類型,且由兩根岔梁組成,在形式上屬于帶伸臂的四連桿機(jī)構(gòu),道岔區(qū)限界受岔梁導(dǎo)曲線半徑和曲線構(gòu)成、岔梁銷軸相對(duì)位置、岔梁間連桿位置和長(zhǎng)度、驅(qū)動(dòng)推桿位置等多個(gè)因素影響,需要綜合分析比選確定。

為盡可能統(tǒng)一多種類型換梁型道岔渡線線間距,研究中結(jié)合蕪湖單軌道岔選型基本需求,并充分考慮換梁型道岔在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用,針對(duì)表3 所列的3 種渡線類型和表1 所列的2 種車型,分別按線間距4.8 m、5.2 m、5.3 m、5.6 m 進(jìn)行了道岔結(jié)構(gòu)和線形參數(shù)對(duì)比分析,從保證道岔區(qū)限界安全間隙和合理控制道岔區(qū)總體規(guī)?？紤],確定不帶緩和曲線時(shí)渡線標(biāo)準(zhǔn)線間距取5.3 m,帶緩和曲線時(shí)渡線線間距取5.6 m。需要指出的是,渡線線間距的控制要求,同樣適用于正線一般單開(kāi)道岔區(qū)。困難條件下無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)線間距要求時(shí),可通過(guò)道岔特殊設(shè)計(jì)適當(dāng)減小線間距,但不宜小于4.8 m。

2.2 疏散通道設(shè)置方案

與常規(guī)軌道交通高架線路橋梁結(jié)構(gòu)不同,跨座式單軌高架結(jié)構(gòu)為由兩線獨(dú)立的軌道梁構(gòu)成的軌道梁橋,沒(méi)有可以直接放置疏散通道的結(jié)構(gòu)。為此,根據(jù)確定的疏散通道基本形式,采用經(jīng)濟(jì)性較好且安裝方便的桁梁型式。在此基礎(chǔ)上,研究橫向支承于軌道梁上的分散支承方式(圣保羅方案)和支承于橋墩蓋梁上的獨(dú)立支承方式。前者為多支點(diǎn)支承,通道結(jié)構(gòu)受力較小,可以節(jié)省結(jié)構(gòu)材料,但需要沿軌道梁縱向預(yù)留很多連接栓孔,且對(duì)安裝精度要求較高,在一定程度上限制了軌道梁安裝階段的可調(diào)整性;此外,從受力上存在軌道梁與通道結(jié)構(gòu)相互作用影響,支承連接構(gòu)件易承受疲勞荷載,不利于保證結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期耐久性。因此,確定采用獨(dú)立支承方式。

2.3 聯(lián)絡(luò)線方案

蕪湖軌道交通一期項(xiàng)目在北京路站(換乘站)站端設(shè)置1 號(hào)線與2 號(hào)線的聯(lián)絡(luò)線,供檢修列車通過(guò)。由于換乘站采用同層平行換乘方式,大大簡(jiǎn)化了聯(lián)絡(luò)線設(shè)置方式,采用渡線聯(lián)絡(luò)線。換乘站為兩個(gè)側(cè)式站并置形成的一島兩側(cè)車站,聯(lián)絡(luò)的兩條線線間距較大,如果按照正常的渡線布置方式,不僅導(dǎo)致道岔橋工程規(guī)模較大,景觀效果差,而且還會(huì)導(dǎo)致渡線的長(zhǎng)度不足。為此進(jìn)行了細(xì)化研究:首先,通過(guò)對(duì)車輛適應(yīng)性的分析,確定道岔采用所選車型可適應(yīng)的不設(shè)緩和曲線的最小曲線半徑R-54 m 換梁型道岔;其次,參考地鐵和鐵路行業(yè)相關(guān)做法,研究了縮短渡線方案(見(jiàn)圖2)。

圖2 聯(lián)絡(luò)渡線布置方式示意

圖2 中,T1-T2(T3-T4)為道岔曲梁,T2-P1(P4-T3)為道岔梁固定端銜接段,P3-P4為連接兩組道岔的半徑為R1的反向曲線軌道梁。其中,R1在滿足不小于導(dǎo)曲線半徑R0且可適應(yīng)制梁模具作業(yè)要求的前提下盡可能取較小值;曲線P1-P2段長(zhǎng)度按不小于5 m控制;夾直線P2-P3長(zhǎng)度b根據(jù)渡線長(zhǎng)度控制及道岔布置要求,并考慮便于軌道梁制作等因素確定,按不小于3 m 控制,無(wú)法滿足不小于3 m 的要求時(shí),可采用不設(shè)夾直線(即b=0)的反向曲線軌道梁。盡管按此形成的聯(lián)絡(luò)線由斷背曲線和反向曲線構(gòu)成,不符合我國(guó)軌道交通線路設(shè)計(jì)常規(guī)做法,但在國(guó)外已有實(shí)際應(yīng)用[10-11],尤其對(duì)于行車舒適性要求較低的聯(lián)絡(luò)線,適當(dāng)降低線形標(biāo)準(zhǔn)有利于節(jié)省投資。

2.4 路中獨(dú)柱車站結(jié)構(gòu)方案

單軌交通多數(shù)路段線路沿城市道路路中敷設(shè),路中設(shè)站不可避免,為了減少車站對(duì)道路占用,路中站應(yīng)優(yōu)先采用獨(dú)柱式結(jié)構(gòu)。根據(jù)以往工程實(shí)踐,為保證獨(dú)柱式結(jié)構(gòu)的抗震性能,獨(dú)柱車站結(jié)構(gòu)多采用單層T 形結(jié)構(gòu)[12]。對(duì)于大量采用路中敷設(shè)的高架線路,因車站設(shè)備布置需要,往往需采用獨(dú)柱三層結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用獨(dú)柱三層結(jié)構(gòu)時(shí),為滿足大懸挑條件下結(jié)構(gòu)靜力和抗震要求,底層獨(dú)柱橫向尺寸較大,抗震烈度Ⅶ度以下地區(qū),一般為3.0～3.5 m,將引起建成區(qū)既有道路較大范圍的改造。為提高跨座式單軌對(duì)路中高架敷設(shè)的適應(yīng)性,重點(diǎn)從結(jié)構(gòu)、構(gòu)件材料和結(jié)構(gòu)體系兩個(gè)方面尋求突破。材料方面,主要從減輕結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量和主要受力構(gòu)件截面承載效率的角度入手,研究應(yīng)用了鋼-混組合結(jié)構(gòu)技術(shù),作為主受力構(gòu)件的底層獨(dú)柱及二層中柱采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)體系方面,主要從地震響應(yīng)機(jī)理分析入手,通過(guò)減小站廳層中立柱尺寸,加大邊立柱尺寸,優(yōu)化中柱與邊柱之間的剛度比,將常規(guī)的準(zhǔn)干字形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為一層鋼-混結(jié)合式獨(dú)柱支承的二層框架結(jié)構(gòu),在滿足靜力計(jì)算對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形要求的前提下,適當(dāng)弱化站廳層水平向抗推剛度,釋放地震能、減少地震力。分析表明,獨(dú)柱橫向?qū)挾?.85 m 即可滿足Ⅶ度區(qū)抗震設(shè)防要求。

3 機(jī)電設(shè)備的優(yōu)化改進(jìn)

3.1 設(shè)備布置集約化

結(jié)合車站建筑輕量化設(shè)計(jì)對(duì)強(qiáng)、弱電設(shè)備用房進(jìn)行集約化整合。

(1)對(duì)直流開(kāi)關(guān)柜室、再生能饋室及接觸軌隔離開(kāi)關(guān)柜室進(jìn)行整合。

(2)對(duì)專用通信系統(tǒng)與BAS、AFC、門(mén)禁、安防等弱電系統(tǒng)進(jìn)行整合。

3.2 接觸軌優(yōu)化

(1)根據(jù)車輛供電受流特點(diǎn),接觸軌采用了兩側(cè)豎向錯(cuò)位不對(duì)稱布置方式,并采用定位準(zhǔn)確、固定可靠的雙槽道安裝方式,具備列車換向運(yùn)行的條件;根據(jù)國(guó)內(nèi)接觸軌絕緣安裝要求及車輛動(dòng)態(tài)位移特點(diǎn),與有關(guān)廠家聯(lián)合研制了安裝空間小、受流面寬的C 形鋼鋁復(fù)合軌。

(2)采用正線分段絕緣器和道岔分段絕緣器實(shí)現(xiàn)列車集電靴在不同供電分區(qū)間、道岔處接觸軌的連續(xù)通過(guò),減少了由靴軌分離、接觸引起的機(jī)械沖擊和電弧燒蝕,延長(zhǎng)了集電靴和接觸軌的使用壽命。

3.3 信號(hào)系統(tǒng)改進(jìn)

(1)信號(hào)系統(tǒng)按符合單軌全自動(dòng)運(yùn)行模式特點(diǎn)的要求設(shè)計(jì)。

(2)增設(shè)了工程車防護(hù)系統(tǒng),向司機(jī)提供駕駛期間輔助提示功能,提高工程車運(yùn)行安全等級(jí)及作業(yè)效率。

(3)采用免預(yù)埋式信標(biāo)及計(jì)軸,減少對(duì)土建工程影響,降低造價(jià)的同時(shí)提高了軌旁設(shè)備安裝靈活性。

4 控制性節(jié)點(diǎn)工程方案的精細(xì)化研究

4.1 北京路站換乘方案

北京路站為位于城市中心區(qū)的1 號(hào)線與2 號(hào)線的換乘站。方案研究過(guò)程中各階段分別推薦了地下L 形換乘、高架L 形換乘和高架同層平行換乘3 種方案(見(jiàn)圖3)。換乘站不同的敷設(shè)方案不僅影響本站工程規(guī)模,還會(huì)影響兩端相鄰區(qū)段線路和車站的敷設(shè)方案及工程規(guī)模。建設(shè)規(guī)劃中期成果推薦采用地下?lián)Q乘站方案。在應(yīng)業(yè)主要求開(kāi)展建設(shè)規(guī)劃工程方案咨詢優(yōu)化過(guò)程中,根據(jù)區(qū)段道路、環(huán)境建設(shè)條件,結(jié)合跨座式單軌技術(shù)特點(diǎn),對(duì)敷設(shè)方案進(jìn)行了認(rèn)真的分析研究后,認(rèn)為采用高架換乘方案可以大幅度減少地下段長(zhǎng)度,具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性。與地下站換乘方案相比,采用高架換乘站方案后,兩線車站兩端地下區(qū)間長(zhǎng)度減少約6.8 km,地下站少4 個(gè),節(jié)省投資約24 億元。

圖3 北京路站換乘方案對(duì)照

4.2 中江橋方案

1 號(hào)線跨青弋江與市政道路中江橋共橋位,而中江橋因通航凈空受限需拆除既有橋建新橋,新橋采用主跨96 m 獨(dú)塔斜拉橋,如何處理1 號(hào)線跨青弋江與市政中江橋的關(guān)系問(wèn)題,一直是前期方案研究過(guò)程中爭(zhēng)論的焦點(diǎn)之一。分建方案實(shí)施簡(jiǎn)單,但引起較大工程拆遷;合建方案有利于集約利用通道資源,但有一定技術(shù)難度。建設(shè)規(guī)劃階段經(jīng)多次比選研究后,推薦分建方案。

針對(duì)分建方案存在的問(wèn)題,可行性研究階段以合建為目標(biāo),從橋梁結(jié)構(gòu)、道路銜接、拆遷范圍等方面開(kāi)展了詳細(xì)的方案比選研究,論證合建方案的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性。同時(shí),針對(duì)軌道梁橋與市政橋之間結(jié)構(gòu)關(guān)系,研究了與市政橋跨度匹配,二者共橋墩的(60+96) m 梁-桁組合式大跨度鋼軌道梁T 構(gòu)橋方案和軌道梁橋支承于市政橋上的高、低支墩小跨度PC軌道梁橋方案,推薦采用軌道梁支承于市政橋橋面的低支墩小跨度PC 軌道梁橋方案(見(jiàn)圖4)。

圖4 中江橋合建方案

4.3 跨寧安城際方案

2 號(hào)線一期工程沿北京中路自西向東穿越寧蕪鐵路、寧安城際鐵路(高架),是影響2 號(hào)線平縱斷面方案的控制性節(jié)點(diǎn)之一。設(shè)計(jì)階段根據(jù)交叉區(qū)域道路和周邊環(huán)境條件,以及影響線路和工程方案的主要控制因素,研究了北側(cè)上跨鐵路、路中地面下穿鐵路、北側(cè)頂進(jìn)雙線框架橋下穿鐵路、南側(cè)頂進(jìn)雙線框架橋下穿鐵路、南北側(cè)各頂進(jìn)單線框架橋下穿鐵路、路中地下下穿鐵路等6 個(gè)方案。根據(jù)初步的技術(shù)可行性分析,并結(jié)合與鐵路部門(mén)溝通情況,重點(diǎn)對(duì)北側(cè)上跨鐵路方案和北側(cè)頂進(jìn)雙線框架橋下穿鐵路方案進(jìn)行了深化比選研究。通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合論證分析,推薦采用2×70 m T 構(gòu)上跨寧安城際的單軌橋方案,T 構(gòu)采用轉(zhuǎn)體法施工。

交叉處寧安城際為高架線,為了盡可能降低交叉點(diǎn)軌面高程,改善縱斷面條件,便于與弋江路站銜接,對(duì)T 構(gòu)梁部斷面、軌道梁類型及其與T 構(gòu)梁部的支承連接方式進(jìn)行了研究,比選了3 個(gè)方案:方案一,單箱單室箱梁上承托簡(jiǎn)支PC 軌道梁方案(見(jiàn)圖5(a));方案二,鋼軌道梁與箱梁形成組合斷面方案(見(jiàn)圖5(b));方案三,異形單箱雙室箱梁上承托(簡(jiǎn)支或剛結(jié))PC 軌道梁方案(見(jiàn)圖5(c))。

圖5 跨寧安城際單軌橋軌道梁方案比較

方案一屬于單軌工程中常規(guī)的梁上托梁方案,結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)單,采用PC 軌道梁有利于行車,但由于簡(jiǎn)支軌道梁支座占用較大的空間高度,增大軌面高程,導(dǎo)致線路縱坡較大,在北京中路轉(zhuǎn)向弋江北路區(qū)段形成對(duì)行車舒適性不利的大坡度與小半徑平縱組合線形條件,需抬高弋江路站的高程;方案二將鋼軌道梁與T 構(gòu)梁部通過(guò)剪力釘通長(zhǎng)連接,使軌道梁與T 構(gòu)梁部形成新型鋼-混組合結(jié)構(gòu),避免了設(shè)置支座,且由于鋼軌道梁自重輕,形成的組合斷面共同承擔(dān)橋面附屬結(jié)構(gòu)恒載和列車活載,從而降低軌面至T 構(gòu)梁頂面高度及T 構(gòu)梁部結(jié)構(gòu)高度,達(dá)到降低軌面高程的目的;方案三利用疏散通道空間將箱梁中腹板凸起至橋面之上,提高T 構(gòu)梁部結(jié)構(gòu)高度和T構(gòu)整體剛度,優(yōu)化預(yù)應(yīng)力鋼索布置和承載效率,從而降低T 構(gòu)箱體頂面至梁底的高度。與方案二相比,方案三T 構(gòu)梁部施工相對(duì)復(fù)雜,電纜布設(shè)方式與標(biāo)準(zhǔn)段區(qū)間不同,需在梁端進(jìn)行過(guò)渡。此外,方案二采用自重輕的鋼軌道梁也有利于上跨高速鐵路區(qū)段軌道梁的架設(shè)安裝。故決定采用方案二。

4.4 穿商合杭高鐵方案

1 號(hào)線在赤鑄山路站～赭山路站區(qū)間沿銀湖路路中自北向南先后穿越既有鐵路輪南線(地面線)、擬建中的商合杭高鐵(高架)、市域R1 線(高架)及保興河,線路縱斷面受到較大制約,是貫穿研究、設(shè)計(jì)各階段線站位及敷設(shè)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較研究的重點(diǎn)之一。建設(shè)規(guī)劃和可研階段重點(diǎn)比選研究了高架上跨、地下下穿兩大類方案。因交叉區(qū)域商合杭高鐵為公鐵合建雙層橋,上跨方案跨越點(diǎn)軌面高度約38 m,導(dǎo)致兩端車站高度大于24 m,不僅增加了車站設(shè)計(jì)的復(fù)雜性,且本線實(shí)施時(shí)高鐵已開(kāi)通,上跨實(shí)施協(xié)調(diào)難度極大,故建設(shè)規(guī)劃和可研階段均推薦了地下下穿方案。

設(shè)計(jì)階段明確本項(xiàng)目采用輕型單軌車型(MB 型車),因其要求的限界凈空高度較小,為高架下穿商合杭高鐵創(chuàng)造了有利條件。在此情況下,設(shè)計(jì)重點(diǎn)從兩個(gè)方面開(kāi)展分析論證:一是分析R1 線縱斷面調(diào)整的技術(shù)可行性;二是研究R1 線市域線荷載標(biāo)準(zhǔn)下,梁體結(jié)構(gòu)高度優(yōu)化的技術(shù)可行性。初步的論證分析表明,抬高R1 線梁底高程,滿足高架下穿方案的限界高度要求,在技術(shù)上是可行的。根據(jù)進(jìn)一步對(duì)高架下穿實(shí)施性技術(shù)方案的詳細(xì)研究,通過(guò)調(diào)整R1 線縱斷面和交叉區(qū)橋跨方案,提高了R1 線軌面高程,降低了交叉區(qū)域鐵路橋跨梁部結(jié)構(gòu)高度,增大了鐵路橋下凈空高度,圓滿解決了制約高架下穿方案的問(wèn)題,最終形成鐵路與單軌空間關(guān)系如圖6 所示的高架下穿實(shí)施方案。該方案在保證1 號(hào)線跨輪南線橋下凈空滿足鐵路部門(mén)提出的凈空要求的基礎(chǔ)上,為1 號(hào)線下穿商合杭高鐵及R1 線的凈空高度預(yù)留一定余量。高架下穿方案避免了在道路路中設(shè)置敞口過(guò)渡段,雖然高架下穿方案也會(huì)引起地面道路局部區(qū)段的拓寬改造,但改造工程量和對(duì)道路的影響小于地下下穿方案,工程投資較地下下穿方案節(jié)省約7 200 萬(wàn)元。

圖6 1 號(hào)線高架下穿商合杭高鐵空間關(guān)系(單位:m)

5 結(jié)語(yǔ)

蕪湖作為我國(guó)第二個(gè)國(guó)家正式批復(fù)采用跨座式單軌的城市,系統(tǒng)選型和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性和先進(jìn)性、工程方案的精細(xì)化和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性不僅影響本項(xiàng)目開(kāi)通后的運(yùn)營(yíng)效果和項(xiàng)目整體投資效益,也會(huì)影響跨座式單軌系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用。在對(duì)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃成果進(jìn)行咨詢,及后期開(kāi)展的可行性研究及工程設(shè)計(jì)過(guò)程中,以重慶單軌關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化研究與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及輕型跨座式單軌技術(shù)系統(tǒng)性研究成果為基礎(chǔ),通過(guò)充分的研究論證,合理借鑒和應(yīng)用國(guó)內(nèi)外單軌成熟技術(shù),準(zhǔn)確把握單軌技術(shù)特點(diǎn),根據(jù)蕪湖城市交通需求、建設(shè)環(huán)境條件和實(shí)際工程需要,通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和精細(xì)化設(shè)計(jì),科學(xué)開(kāi)展系統(tǒng)選型比選論證,推薦適應(yīng)性較好的輕型跨座式單軌系統(tǒng),并研究提出與之匹配的軌道梁和道岔系統(tǒng),確定了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),不斷深化和細(xì)化換乘站、重要立交等控制性節(jié)點(diǎn)工程方案研究,將諸多“不可能”變?yōu)椤翱赡堋?本期項(xiàng)目線路地下敷設(shè)比例由19.2%減少到3.0%)。正是這種貫穿于研究、設(shè)計(jì)全過(guò)程的技術(shù)創(chuàng)新和精細(xì)化設(shè)計(jì)理念,可最大程度保證項(xiàng)目系統(tǒng)選型、關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及工程方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性,通過(guò)工程實(shí)踐充分體現(xiàn)跨座式單軌交通經(jīng)濟(jì)適用、環(huán)境友好的技術(shù)優(yōu)勢(shì),以及對(duì)中運(yùn)量軌道交通線路良好的適應(yīng)性。