珠三角城际轨道交通主要技术标准探讨

2014-08-10谭代明

都市快轨交通 2014年1期

谭代明

(广东珠三角城际轨道交通有限公司广州 510308)

珠三角城际轨道交通是服务于珠江三角洲地区中心城市及主要中心城镇之间，方便旅客出行的网络化快速轨道交通系统。运行速度、车辆选型、运营组织模式及服务特点等既不同于地铁制式又不同于国铁制式，它的功能特征是介于城市轨道交通及国铁高速铁路客运专线之间的一种新型轨道交通方式［1］。现行有关轨道交通方面的设计规范均不能完全适用于珠三角城际轨道交通项目。为实现珠江三角洲地区城际轨道交通“统一规划、统一建设、统一标准、统一运营 ”的目标，必须根据珠江三角洲地区城际轨道交通的线网特点、车辆选型和运营要求，明确并统一各线路参数指标、设计标准和设计原则，以指导各项目勘测设计和建设实施。

1 城际轨道交通主要技术标准制定的基本原则

一是满足城际轨道交通高速、平稳的要求;二是确保城际轨道运营安全、可靠;三是体现经济、适用的要求;四是因地制宜，满足节能、节地、环保及可持续发展的需求;五是尊重现状，尽可能利用国内外现阶段的成熟技术;六是考虑远期预留发展条件，实现远期体系整合［2］。

2 速度目标值

速度目标值是城际轨道交通项目最重要的技术标准之一，是确定全线标准的重要基础，也是确定工程规模、车辆选型、设备配置以及工程投资的基础。不同速度目标方案决定了旅客不同的出行时间。根据《珠江三角洲地区城际轨道交通网规划》(2009年修订)，珠江三角洲城际轨道交通网建成后将形成以广州、深圳、珠海为中心，覆盖珠江三角洲地区主要城市，并与港澳及广东省其他地区紧密联系的轨道交通网络，将实现珠江三角洲地区“内圈成网、外圈通连、覆盖全区、通达四邻”，最终形成内圈层内主要城市间1 h互通，以广州为中心的主要城市间1 h互通，三大都市区内部1 h互通的时间需求目标。

通过对影响速度目标值方案的土建工程投资、运营成本、客运量、旅客节约时间价值以及运价水平与旅客支付能力等因素的分析，按照效益最大化原则，通过对各个方案进行综合比较，最终确定珠三角城际轨道采用200 km/h速度目标值。在建莞惠、佛肇城际轨道采用了200 km/h速度目标值;穗莞深洪梅至长安金沙城际轨道沿线城市化程度高，平面受控条件多，平均站间距为6.08 km，采用了140 km/h速度目标值;新建广佛环和广清城际也采用200 km/h速度目标值。

3 列车运行控制系统

珠三角城际轨道交通采用小编组、高速度、高密度的发车方式，为实现1 h通达的时间目标，采用站站停、大站停的两种运营方式，要求大站停快车能够越行站站停列车。运输组织采用跨线客流以换乘为主，部分跨线客流强度大的线路间采用跨线列车运营的模式。同时，为实现珠三角地区铁路网络的资源整合，要求珠三角城际轨道线网与国铁线网互联互通，部分地段利用国铁线网实现通达的目标。如在建穗莞深城际通过广深Ⅲ、Ⅳ进入广州东站，新建广清城际通过京广线进入广州站。因此，要求列车运行控制系统必须适应城际轨道交通这种特殊的运营模式。

城市轨道交通信号系统倾向于采用基于通信的列车自动控制(CBTC)系统，它包含列车自动监控(ATS)子系统、列车超速防护(ATP)子系统、列车自动驾驶(ATO)子系统以及计算机联锁(SSI)子系统。到目前为止，城市轨道交通CBTC系统还没有互联互通的标准，实现互联互通十分困难。国铁客运专线是在欧洲列车控制(ETCS)系统的基础上，制定出我国铁路列车控制系统，即CTCS标准。该标准分为5级，其中，CTCS-2级列控系统应用于运行速度200～250 km/h的新建客运专线。国铁客运专线信号系统不具备列车自动运行子系统的相关功能，如列车站间自动运行、车站精确停车等［3］。城际轨道交通信号系统设计需在国铁客运专线CTCS-2列控系统的基础上，增加列车自动运行子系统的相关功能，同时需保障轨道交通网与现有国铁网之间的互联互通。珠三角城际轨道交通通过采用CTCS-2+ATO列车自动控制系统，实现了上述功能。目前，该系统正在加紧研制中，根据在建莞惠、佛肇和穗莞深开通目标，列车运行控制系统分两阶段实施:第一阶段开通CTCS-2列控系统，在莞惠城际先导段进行CTCS-2+ATO实车试验;第二阶段开通CTCS-2+ATO列控系统。

4 线路平纵断面主要参数

4.1 最小曲线半径

最小曲线半径与线路运输模式、速度目标值、旅客乘坐舒适度和列车运行平稳度等有关。依据新建时速200～250 km客运专线铁路设计的暂行规定［4］，珠三角城际轨道交通最小曲线半径选定原则是:设计速度为200 km/h，采用一般2200 m，困难2000 m;设计速度为140 km/h，采用一般1100 m，困难1000 m。限速地段结合运行速度确定。考虑到珠三角城际轨道经过的地区经济比较发达，为避免过大的拆迁，进行经济、技术比选后，部分地段采用较小半径。如穗莞深城际轨道DK43+500附近线路下穿厚街宜家家具城后，转入S256省道，为避免大面积密集建筑物拆迁，同时受公路线形限制，采用了550 m的曲线半径绕避。

4.2 最大坡道

新建城际轨道交通线路的坡度选择与城际轨道列车的性能密切相关。在一定自然条件下，线路的最大坡度对线路的走向、长度、工程投资运营费用、牵引重量及输送能力都有较大的影响。依据新建时速为200～250 km客运专线铁路设计的暂行规定，线路最大坡度不应大于20‰。我国高速铁路设计规范［5］规定，在困难条件下，经技术经济比较，线路最大坡度不应大于30‰。珠三角城际轨道交通沿线经过的城镇经济较发达，在技术条件可行的前提下，尽可能采用大坡度，对降低工程造价有显著的作用。珠三角城际轨道统一采用CRH6型和谐号动车组，列车采用4动4拖8辆编组方式，列车牵引制动性能能够适应坡度为30‰条件下的启动加速及坡道停车要求。因此，珠三角城际轨道采用的最大坡度为30‰。

4.3 正线线间距

高速铁路正线线间距标准主要受列车交会时的气动力作用控制，线间距一方面受会车压力波的规律控制，另一方面要考虑列车承受会车压力波的能力。珠三角城际轨道统一采用CRH6型和谐号动车，具有优良的车体外形和空气动力学特性。参照新建时速为200～250 km客运专线铁路设计的暂行规定，珠三角城际轨道时速为200 km/h的正线线间距采用4.4 m，时速为140 km/h的正线线间距采用4.2 m。

5 桥梁、隧道相关标准

5.1 桥梁设计活载

依据铁路桥涵设计基本规范，对于旅客列车设计行车速度等于或小于160 km/h的铁路桥涵，设计活载采用铁路标准中-活载计算图式［6］。在新建时速为200～250 km的客运专线铁路设计暂行规定及高速铁路铁路设计规范中，桥梁设计采用ZK活载，即0.8 UIC活载图式，如图1所示。ZK活载在考虑不同安全储备系数的情况下，包络目前铁路中各种运营荷载及临时荷载图式。对于仅运营动车组的城际轨道交通来说，采用ZK活载作为桥梁设计活载，富余量过大，不经济。在2006年铁道部科技司组织铁路桥梁活载标准的科研研究中，将活载图式分为城际铁路、客运专线、客货共线、货运专线4种［7］。其中城际铁路活载被命名为中国城际ZC活载，即0.6UIC活载图式，如图2所示。目前，ZC活载图式已在成灌城际、广珠城际等多条城际轨道桥梁设计中采用［8］。实践表明，这种活载图式，不仅符合我国城际轨道桥梁施工和运营的实际情况，而且比国铁相同结构节省20%的工程材料，且有一定的安全储备［9］。因此，珠三角城际轨道交通，不仅在建的穗莞深、莞惠及佛肇城际30、25 m简支梁设计采用ZC活载图式，而且新建广清、广佛环城际32、24 m简支梁设计同样采用该图式。

图1 ZK活载(0.8UIC)

图2 ZC活载(0.6UIC)

5.2 桥梁跨度、宽度

在建穗莞深、莞惠和佛肇城际轨道交通采用25 m和30 m的后张法预应力混凝土单箱单室简支箱梁，梁宽11.6m。为保持与国铁桥梁形式一致，新建广清、广佛环线城际轨道交通采用24 m和32 m的后张法预应力混凝土单箱单室简支箱梁，梁宽保持11.6 m不变。

5.3 隧道防水

新建时速200～250 km客运专线铁路设计暂行规定和高速铁路设计规范中都要求隧道防排水采取“防、堵、截、排，因地制宜，综合治理”的原则。对于地下水环境保护要求高、埋深浅的隧道采用全断面封闭防水。由于客专和高速铁路隧道基本为山岭隧道，隧道防水采用仰拱不设防水板的半包防水形式，通过环向和纵向排水盲管，将围岩中的水引至隧道两边水沟后，再汇至中心水沟排出隧道，如图3所示。由于珠三角城际轨道交通线路沿线城镇化程度高，因此对地下线路的防水要求高，不允许出现失水而危及线路周围建筑物安全的情况，必须采用全断面封闭的全包防水形式。隧道防水等级按一级防水设计，衬砌考虑承受全部静水压力，并按在使用期间发生最不利情况下的水压对二次衬砌进行检算，二次衬砌结构全部采用防水混凝土，防水混凝土抗渗等级根据隧道埋置深度确定，如图4所示。对于地下水环境要求不高的山岭隧道采用半包防水形式。

图3 单洞双线半包防水

图4 单洞单线全包防水

6 车站相关技术标准

6.1 到发线有效长度

到发线有效长度为同一到发线一端警冲标至另一端警冲标之间的距离。客运专线车站到发线有效长L由站台长度L1、安全防护距离L2、警冲标与绝缘节的距离L3组成。其中，站台长度需考虑列车长度及停车安全余量。安全防护距离需考虑测速测距误差、司机确认停车点距离及动车组过走防护距离。对于按双进路设计的到发线，其有效长度还应考虑两端的安全防护距离，如图5所示。在新建时速为200～250 km客运专线铁路设计暂行规定及高速铁路设计规范中，规定到发线有效长度为650 m。在650 m长度构成中考虑了450 m站台长度、95 m安全防护距离、5 m警冲标至绝缘节的距离，并按双进路防护设计组成。其中，站台长度450 m，根据16辆编组列车总长度428 m，两侧各考虑10 m的停车余量确定。珠三角城际轨道线路桥梁比例高，在建莞惠桥隧比例达94.75%，佛肇桥隧比例达97.76%，穗莞深达98.4%。因此，到发线长度的大小对工程投资影响是非常显著的，应该根据珠三角城际轨道车辆特点、编组及列控方式等特点，慎重选择确定到发线长度。珠三角城际轨道统一采用新研制的CRH6型城际动车，并采用8辆编组形式。根据时速200 km/h和谐号CRH6型城际动车组的技术条件，8辆编组列车总长度为200.5 m，停车安全余量为1 m［10］。考虑到城际列车采用CTCS-2+ATO功能的列车自动控制后，安全防护距离的缩短，最终确定珠三角城际轨道到发线长度为400 m。

图5 到发线长度

6.2 屏蔽门、安全门

由于采用CTCS-2+ATO功能的列车自动控制系统，使珠三角城际轨道交通具备了公交化特性，发车间隔时间短。根据时速为200 km/h和谐号CRH6型城际动车组的技术条件，珠三角城际轨道列车发车间隔，近期最小间隔按180 s设计，远期按120 s设计。珠三角城际轨道交通采用在高架站设置安全门，在地下车站设置屏蔽门，确保了旅客上下车的安全。