轻轨线路采用正常线间距单渡线的研究

摘　要　分析了正常线间距单渡线在中国未被采用的原因, 依据列车通过单渡线夹直线时稳定性及乘客舒适性条件,举例说明了采用正常线间距单渡线是能够满足行车稳定性和乘客舒适性条件的。提出了正常间距单渡线实施过程中需要采取的具体措施,包括其夹直线处短轨及其绝缘接头的处理问题。

关键词　轻轨线路,线路设计,线间距,单渡线

　　在轻轨线路中,有些中间站设置了单渡线,以满足故障列车临时待避以及有小运转列车折返作业的需要。为了使单渡线中夹直线的长度大于一个车体长度,我国轻轨线路所铺设的单渡线的线间距一般都大于区间线路的线间距。由于单渡线与正线区间线路的间距不同,在单渡线的外端就必须采用反向曲线与正线连接,因此恶化了线路的平面状态和列车运行条件,致使列车进出站时车体摇摆,不仅影响行车平稳性和乘客的舒适度,还增加线路的养护维修工作量。
      另一方案是采用与区间线路间距一致的单渡线。因其间距比一般单渡线的间距小,因此也称为正常线间距单渡线。铺设正常线间距渡线时,渡线外端不必设置反向曲线,不仅优化线路平面、改善列车运行条件、提高列车平稳性及乘客舒适度,而且在高架线路上还可减小桥面宽度、减少车站建筑面积, 从而降低桥梁造价。因此采用正常线间距单渡线具有无可比拟的优越性。
1 　正常线间距单渡线未被采用原因
      正常线间距单渡线虽具备上述诸多优点,但未被采用和推广。其主要原因有以下3 方面:
(1) 正常线间距单渡线的夹直线长度较短,达不到《地下铁道设计规范》[1 ] (以下简称《旧设规》) 第
3. 2. 6 条以及《地铁设计规范》[2 ] (以下简称《新设规》) 第5. 2. 6 条的要求;
(2) 正常线间距单渡线中部插入短轨太短,不符合《旧设规》第3. 4. 6 条及《新设规》) 第6. 4. 2 条的规定;
(3) 根据《旧设规》第3. 4. 6 条及《新设规》第6. 4. 2 条规定,在单渡线中部应设钢轨绝缘接头,而在一般单渡线中,两辙叉跟端因结构原因,不能设置绝缘接头, 因正常线间距单渡线中的短轨长度已经很短,若在短轨中间再设置绝缘接头比较困难。由于采用正常线间距单渡线不能符合有关规范相关条款的规定,纵然正常线间距单渡线具有不少优点,因此至今在我国尚未被考虑采用。
2 　列车通过单渡线夹直线时稳定性及乘客舒适性条件
　　在《旧设规》及《新设规》中,对于正线及辅助线的两相邻曲线间的夹直线最小长度所作的规定,是在保证行车平稳及乘客舒适的基础上提出的。当曲线半径等于或小于某一数值(例如2 000 m) 时,则应在圆曲线与直线之间根据曲线半径及行车速度设置缓和曲线及外轨超高,以消除或减少车体的离心力。但是,由于道岔的构造及限界等原因,在道岔的导曲线中都不设缓和曲线及超高。通过导曲线时车辆的平稳性及乘客的舒适度,是通过控制未被平衡的离心加速度、限制未被平衡的离心加速度时变率等得到保障的。
2. 1 　控制未被平衡的离心加速度
1) 若列车以速度v 行驶于半径为R、外轨超高为h 的曲线线路上,当列车速度与外轨设置的超高不适应时,车辆则产生未被平衡的离心加速度;此未被平衡的离心加速度不能过大,否则车辆走行不平稳, 使乘客感觉不适,甚至站立或行走的乘客有被晃倒的可能。为此,对未被平衡的离心加速度的大小应加以限制。当列车以行驶速度为v 、重力加速度为g、在超高值为h 及轨道两钢轨轨头中心距为S 的轨道上行驶时,车辆产生的未被平衡离心加速度为α,则: α = 3. 6v 2 R-gh (1)S 设通过曲线线路时,列车允许的未被平衡的离心加速度为αy,则列车最高行车速度为vmax : vmax = 3. 6  R(αy+ gh) (2)S 　　
2) 在道岔中,因导曲线外轨不设超高( h = 0) , 所以,
2 αy= vmax 3. 62 R(3) 　　这时列车最高行驶速度为: vmax = 3. 6  Rαy(4) 根据设计规范的规定,αy 值不应大于0. 4 m/ s2 。若列车走行于半径为180 m 、超高值为0. 12 m 、S =1. 5 m 的曲线线路上, g = 9. 81 m/ s2时,则由式(2) 得vmax = 52. 57 km/ h 　　而列车走行于相同半径,但不设超高的道岔导曲线时,只需将R 及αy 值代入式(4) ,则vmax = 30. 55 km/ h 。通过以上计算不难看出,列车走行于道岔不设超高的导曲线时,列车速度因受允许的未被平衡离心加速度的限制,而以减速运行来保证列车的平稳及乘客的舒适度。

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