土耳其地铁项目限界计算方法研究

2021-06-13刘尧喜杨迪辉袁艳萍王虎高

交通科技与管理 2021年5期

刘尧喜杨迪辉袁艳萍王虎高

摘要：基于土耳其伊斯坦布尔新机场线项目，对土耳其地铁的限界控制方法、轨道维护参数、站台设计进行综合研究。

关键词：地铁限界;地铁车辆;站台

1 研究背景及意义

在地铁项目的设计流程中，限界设计是保证地铁车辆安全运行的关键设计。合理精确的限界设计可以减少土建投资，节约成本。国内地铁线路限界设计一般参照CJJ/T 96《地铁限界标准》[1]，国内干线铁路限界设计参照GB 146.1-83《标准轨距铁路机车车辆限界》[2]，国外干线铁路限界设计参照UIC 505《Railway transport stock Rolling stock construction gauge》，或EN 15273《Railway applications-gauge》。本文基于土耳其伊斯坦布尔新机场线项目，对土耳其地铁的限界控制方法、轨道维护参数、站台设计进行综合研究。供后续土耳其地铁项目限界计算参考。

2 轨道车辆限界控制方法

轨道车辆的限界控制方法可以分为以下4类：

2.1 结构限界

当机车车辆停放在平直轨道上，且相对轨道左右对称时，其轮廓不超过规定的结构限界尺寸。该限界不考虑机车车辆各种可能发生的位移，因而为了保证运行的安全，在结构限界和设备接近限界之间留有相当大的安全空间。GB 146.1-83《标准轨距铁路机车车辆限界》中关于横向尺寸的校核可以归类在此类限界控制方法中。

2.2 静态限界

该类限界考虑了轮轨间、轮对和转向架构架间及转向架与车体间的间隙，同时还考虑了悬挂系统的静态下沉量以及有关的磨耗量和制造、运用公差。GB 146.1-83《标准轨距铁路机车车辆限界》中关于垂向尺寸的校核可以归类在此类限界控制方法中。

2.3 动态限界

动态限界在静态限界基础上，进一步考虑了车体和转向架在悬挂系统上可能发生的静态、准静态和振动等位移。UIC 505系列标准和EN 15273系列标准主要采用的限界可归类于动态限界。

2.4 动态包络线限界

该限界是动态限界的扩大，将轨道几何偏差（轨距、水平、方向、高低和磨耗等）所引起的机车车辆位移一并包括在内，国内地铁限界控制方法即CJJ/T 96《地铁限界标准》属于此类限界控制方法。

动态包络线可以认为是车辆考虑了所有影响车辆动态偏移的因素后所能达到的最大统计轨迹，因此在动态包络线与设备限界之间的安全余量可以设置得相对较小，实现合理精确的限界设计，对于地铁这种运行环境单一、车型单一的车辆类型，使用动态包络线进行限界控制是非常适宜的。

3 土耳其地铁项目限界控制方案

车辆限界控制方法应与线路设计应保持一致，土耳其伊斯坦布尔新机场线176项目中使用的限界控制方案也是动态包络线限界（kinematic envelope），但与CJJ/T 96《地铁限界标准》不同的是，该项目的直线和曲线的动态包络线尺寸完全一致。在设计初期，我们理解该方法是否是参照UIC系列标准中参考轮廓（reference profile）的概念。后期多次交流后确定，线路设计控制参考动态包络线限界控制，直线和曲线上的动态包络线均不能突破此相同界限。

CJJ/T 96《地铁限界标准》中考虑的因素包括：

（1）车辆的制造误差;

（2）车辆的维修限度;

（3）转向架轮对处于轨道上最不利运行位置引起的摇头偏斜放大量;

（4）转向架构架相对于轮对的横向及竖向位移量;

（5）车体相对于转向架构架的横向及竖向位移量;

（6）车体相对于轨道线路最不利位置引起的摇头偏斜放大量;

（7）车辆的空重车挠度差及竖向位移量;

（8）车辆制造及载荷不对称侧倾偏斜;

（9）车辆一系悬挂及二系悬挂侧滚位移量;

（10）轨道线路的竖向及横向几何偏差、磨耗、维修限度及弹性变形量;

（11）悬挂故障：任意一个轴箱悬挂失效后止挡接触承载引起车辆偏斜，或任意一端转向架二系悬挂空气弹簧异常由左右压差引起的车辆偏斜、过充或失气;