纵断设计范文

纵断设计范文（精选7篇）

纵断设计 第1篇

本文结合一城市道路工程实际, 对纵断面方案设计进行了具体分析。该工程位于河南省三门峡市西北部, 是规划中连接城区两条主要交通干道的连接线, 设计时速为40km/h, 全长1 130.169m。线路呈东北西南环形走向, 地形为岗丘结合, 个别地段起伏较大, 最大高差为36m, 起终点以平交形式连接市区两条主要干道。该路规划路幅宽度24m, 为城市Ⅲ级主干道, 三幅路断面。路线平面位置及路幅布置已经确定, 为此需要进行合理的纵断面设计。

一、基于规范的纵断面设计方案

《城市道路设计规范》 (CJJ37-90) 针对城市道路纵断面的一般特点提出了设计原则, 在进行纵断面设计时, 应该综合考虑各方面因素, 尽量采取工程措施满足设计原则。首先, 基于规范的原则和基本指标要求, 设计了一般性的纵断面方案。

《城市道路设计规范》 (CJJ37-90) 规定, 当机动车道与非机动车道混合时, 宜按照非机动车道的标准设计道路的纵断面。在设计时速为40km/h时, 各种车道纵断面线形控制指标见表1。

根据规范基本要求, 道路两端交叉口, 即K0+000至K0+120路段和K0+900至终点路段的纵坡设计分别为2%和-2%;从K0+120至K0+900路段, 纵坡设计为-2.45%, 纵断面设计如图1所示。

图1设计方案完全遵照《城市道路设计规范》的要求, 所设计纵坡坡度较小, 适合机动车和非机动车的行驶, 且线形较好, 行车安全、舒适, 通行能力较大。但是, 该设计方案挖方量极大, 工程造价高, 且边坡高而陡, 必须采取必要的工程措施进行加固和支护, 增加了成本;另外, 该设计对周围环境破坏较为严重, 不利于生态保护。鉴于该方案的设计存在着很多不足, 我们提出以下改进方案。

二、改进方案

1. 改进方案1。

为了减少工程造价, 可将机动车道和非机动车道进行分断面设计, 增加机动车道的纵断面坡度, 具体设计方法如下:在设计机动车道时, 与道路两端交叉口相接路段, 即K0+000至K0+120路段和K0+900至终点路段仍采用上述方案。K0+120至K0+450路段, 纵坡度设计为2.37%;K0+450至K0+900路段, 纵坡度设计为-5.6%。在设计非机动车道时, 可按照原方案进行坡度设计, 如图2所示。

该方案将机动车道和非机动车道进行分断面设计, 在规范的允许范围内加大了非机动车道的设计纵坡度, 从而降低了路堑深度, 大大减少了挖方量, 降低了工程造价, 改进了原方案中存在的缺陷, 在一定程度了减少了对周围环境的破坏, 同时也满足了非机动车道和人行道的设计要求, 所以该方案特别适合于交通较大的情况。

该方案的缺点是:由于建筑红线的限制, 路幅宽度不能改变, 机动车道不能放坡, 需做成直立边坡, 必须修筑挡土墙才能满足要求。此设计挡土墙高度较大, 最大高差可达到十几米, 施工难度大, 工程造价较高。

2. 改进方案2。

由于改进方案1中, 非机动车纵坡整个路段完全按照规范设计, 设计纵坡度较小, 导致道路挖方量大, 工程造价较高, 但由于该道路为两条主干道的连接线, 根据实际调查发现非机动车交通量很小, 而以机动车交通流为主。因此, 可以综合考虑设计交通流需求, 均衡控制设计指标, 适当增大非机动车道的设计纵坡度, 同时适当降低机动车道的纵坡度, 以达到满足实际交通的目的。具体设计如下, 在K0+000至K0+370路段和K0+900至终点路段, 分别采用2%和-2%的设计纵坡度;在K0+370至K0+900路段, 机动车道和非机动车道整体采用-4.3%的设计纵坡度。如图3所示。

改进方案2是在改进方案1的基础上增加了非机动车道的纵坡度, 降低了机动车的设计纵坡度, 使机动车道和非机动车道在同一断面上, 在一定程度上弥补了改进方案1的缺点。

这种方案是在特定的工程背景下提出的, 即一方面如果完全按照规范设计道路纵断面坡度, 挖方量太大, 造价太高;另一方面, 在实际交通需求上, 非机动车道的使用率较低, 而以机动车为主, 所以是满足实际应用的。

该设计综合了其他两个方案的优点:一是大大减少了挖方量, 减少了因放坡引起的大面积占地, 降低了工程造价;二是不必修筑挡土墙, 在一定程度上提高了道路的稳定性, 且使机动车道在较低的纵坡度上, 有利于机动车的行驶, 而对非机动车影响不大, 符合其城市主干道连接线的功能要求。

三、结论

地铁线路纵断面区间单向坡设计探析 第2篇

关键词：地铁,线路纵断面,单向坡设计

地铁线路纵断面一般设计为高站位、低区间的凹型节能坡度,但在线路纵断面设计中经常遇到单向坡度设计的情况,如昆明地铁3号线大树营站至东部客运站段由于地形起伏较大,此四站三区间线路纵断面就面临单向坡度设计问题。经统计,3号线单向坡度约占本工程线路总长的35%。如何合理地设计好地铁单向坡度问题,笔者根据地铁设计工作实际,通过列车模拟计算和多方案研究,提出地铁线路纵断面单向坡度设计的一些原则和体会。

1 线路纵断面设计存在的问题

所谓线路纵断面单向坡是指车站与车站之间采用同一方向的坡度。单向坡度设计应结合不同的地形、地质和水文条件、线路敷设方式与埋深要求、隧道施工方法、地上地下建筑物与基础情况,以及线路平面条件等因素进行合理设计,当单向平均坡度小于10‰时,区间一般可设计为凹型节能坡度,当区间单向平均坡度大于10‰时,就很难设计为凹型节能坡度,此时就宜考虑设计为单向坡度。单向坡度采用一面坡或多段坡道组合设计问题存在两种普遍看法:一种看法为单向坡度采用一面坡道设计较为合理,可以提高列车运营的舒适性,方便运营维护,节能效果也较好;另一种看法认为采用多段坡度(缓坡+陡坡)组合才能达到节能效果,也较符合列车运行规律。以上两种观点都是定性看法,均无定量分析,存在感性层面认识。对于高站位、低区间的凹型节能坡度设计,众多同仁进行了较为成熟的研究,但对单向坡度的线路纵断面设计问题,相关研究和分析的成果较少。

2 研究单向坡度目的

地铁工程是为了安全、快速、大批量地运送旅客,土建工程是永久工程,线路纵断面直接影响列车的运行效果,并对长期运营成本产生较大影响。据统计,地铁能源消耗的费用一般要占运营支出的20%～30%。较好的线路纵断面设计方案能够大大降低列车牵引能耗,因此,线路纵断面设计最终目的是为运营服务,提高运营环境舒适性,降低能源消耗。

3 单向坡设计研究的优点

在满足地铁线路合理选线的基础上,对单向坡度设计采用列车模拟仿真软件,通过对多个方案进行时间、能耗等指标计算,从而确定出相对科学合理的线路优化方案。其优点如以下几点。

(1)将地铁工程在设计阶段就置于系统工程的控制之下,从工程设计开始就考虑了综合运营目标的相互协调,使整个工程尽可能优化。

(2)由于线路纵断面是在列车运行仿真模拟的条件下设计出来的,这样可以最大限度地接近运营列车的实际运行情况,能够更好地达到地铁系统远期的功能目标。

(3)能耗是一个长期的运营支出问题,地铁的能耗费用一般在运营支出中占较大比重,因此,合理的纵断面设计,能够在很大程度上降低运营成本,符合国家节能减排的政策。

(4)由于在地铁建设初期就考虑了列车运行要求,不仅增加了安全可靠性,也更符合建设为运营服务的宗旨。

4 单向坡度方案设计及模拟计算

列车运行过程中减小加减速时间和列车牵引时间,才能达到节能和提高旅行速度目的。笔者结合昆明地铁3号线工程某区间,通过在理想状态下进行多方案研究和模拟计算,从而归纳分析出单向坡坡度设计的方法。

线路纵断面方案设计和列车运营模拟计算采用地铁A型车、6辆编组,列车重量337 t,架空接触网1500 V牵引供电;列车最高运行速度为80 km/h,不限速运营模式。线路坡度的设计应符合《地铁设计规范》的相关要求,正线最大坡度不宜超过30‰,困难地段可采用35‰。目前业内在线路纵断面设计时,通常情况下坡度设计值不超过28‰,且采用超过24‰以上的大坡度,坡段提升高度不宜超过16 m,否则应检查列车编组及其牵引、制动力性能,以及满足各种故障情况下列车的运行能力要求。

昆明地铁3号线工程太平村站(A站)至虹桥村站(B站)站间距约1.5 km,两站之间由于地形起伏原因,必须采用单向坡设计,区间单向坡平均坡度值为16‰。

同时对采用27‰、25‰、23‰陡坡+缓坡的四个可能性方案进行研究,通过对上、下行列车进行运营模拟计算,对每个方案的综合运营时间和能耗进行了研究分析,得出较为科学合理的坡度设计方案。本段工程设计也得到了相关部门和专家审查组的一致认可,取得了较好的工程效果。下面笔者就其中平均坡度16‰的单向坡为例,在采用单面坡和缓坡+陡坡组合的情况下,通过列车运营模拟计算,进行较为详细的比选。

(1)平均坡度为16‰的单向坡方案设计和模拟计算。

对于两站间平均坡度为16‰的单向坡度,研究比选了四个方案。方案一区间采用16‰/1300 m一面坡设计;方案二区间采用6.929‰/700 m+27‰/590 m坡度设计;方案三区间采用7.354‰/650 m+25‰/640 m坡度设计;方案四区间采用8.183‰/600 m+23‰/690 m坡度设计,计算纵断面设计方案示意图1所示,通过列车运行模拟软件对各方案进行计算,模拟计算过程见图2、图3所示,计算结果见表1所示。

从上表可以看出,相对于16‰的单向一面坡,采用27‰、25‰、23‰陡坡+缓坡组合坡度设计,能耗分别节约6.2%,4.5%、3.7%,运行时间分别减少3 s、3 s、2 s。

(2)其它单向坡度方案设计和模拟计算

在上面方案基础上,笔者理论研究了单向坡平均坡度12‰、14‰、18‰、20‰四个坡度情况,进行了方案比选及模拟计算,方案特征和计算结果如下表2、表3、表4、表5所示。

两车站间平均坡度为12‰的单向坡。

采用27‰、25‰、23‰陡坡+缓坡组合坡度设计方案比采用单面坡设计方案,能耗分别节约11.4%,10.1%、11.2%,运行时间分别减少3 s、4 s、3 s。

两车站间平均坡度为14‰的单向坡。

采用27‰陡坡+缓坡、25‰陡坡+缓坡、23‰陡坡+缓坡的两段坡度设计方案比采用一面坡设计方案,能耗分别节约10.2%,7.2%、7.5%,运行时间分别减少5 s、4 s、5 s。

两车站间平均坡度为18‰的单向坡。

采用27‰、25‰、23‰陡坡+缓坡组合坡度设计方案比采用单面坡设计方案,能耗分别节约5.8%,4.5%、3.1%,运行时间分别减少2 s、2 s、1 s。

分析可见,当两车站间平均坡度值为20‰时,采用各种陡坡+缓坡组合坡度设计方案与采用单面坡设计方案,列车能耗和运行时间基本相当。

综上研究分析,在线路纵断面单向坡度设计过程中,当两车站间平均坡度值在12‰～20‰时,随着单向坡平均坡度值的增加,采用陡坡+缓坡组合坡度方案比采用单面坡设计方案,节能效果从11.4‰降至0.4‰,节能效果逐渐降低;当平均坡度为20‰时,节能效果不明显。

以昆明地铁3号线为例,当采用14‰的平均坡度时,根据列车开行计划,初、近、远期全天列车开行计划对数分别为180对、240对、298对,以电价0.8元/度计算,昆明地铁3号线A车站至B车站区间范围,采用27‰、25‰、23‰陡坡+缓坡组合坡度设计方案初、近、远期全年电费分别为337万元、503万元、625万元。如能耗可以降低10%,则每年可节约的用电费用为33.7万元、50.3万元、62.5万元。若按远期后运营50年计算(通车后72年,不计电价上涨因素),A车站至B车站区间总共可省电费约4350万元。

5 结论

地铁线路纵断面优化设计是一个牵涉多专业的综合性题目,它与列车最高运行速度、列车运行特性、施工工法、车站埋深、地质情况、地面地下建构筑物等因素有密切关系,在这些因素基本确定后,进行地铁纵断面设计时,采用有利于列车运营和降低运行能耗的合理纵断面是非常有必要的。笔者通过上述工程实例,对各纵断面设计方案进行比选并进行运营模拟计算,研究分析后认为。

(1)当单向坡区间平均坡度值小于10‰时,尽可能设计为凹型的节能坡度。

(2)当单向坡区间平均坡度值10‰～18‰时,采用缓坡+陡坡设计能达到较好的节能效果。

(3)当单向坡区间平均坡度值大于18‰时,节能效果已不明显,应结合工程情况考虑,一般采用单面坡坡度设计,提高列车运营舒适性和减小运营维护费用。

就地铁区间单向坡度设计问题,本文从节能效果方面仅仅对固定站间距约1.5 km区间进行了分析总结,结论可作为一般工程参考,但可能并不全面,因为具体工程中不同站间距、不同高差大小进行多种坡段组合类型很多,结果有可能会有差异。因此对于具体工程,应考虑各种因素后有针对性进行研究,以期达到线路纵断面设计和运营效果最紧密的结合。

参考文献

[1]庞渊.线路节能坡设计方案对地铁能耗的影响[J].铁路工程造价管理,2008,1.

[2]GB50157—2003.地铁设计规范[S].

浅析道路纵断面设计中几个影响因素 第3篇

道路纵断面线形设计是影响工程造价和技术合理性及道路建成后汽车行驶安全与舒适性的重要因素。因此, 纵断面设计须在整条路线上紧密配合平面线形, 力求采用缓和的纵坡, 做到平纵组合得当、线形均衡、协调、连续、舒顺, 以利于车辆安全、经济、舒适地行驶, 本文对道路的纵断面线形设计中应注意的几个问题进行分析。

2 从驾驶员的角度考虑错觉问题

当驾驶员行驶在坡度变化较大的道路上时, 会由于坡度的变化给驾驶员带来视错觉问题。例如, 当驾驶员驱车走在下坡路段时, 当坡度变缓时, 会由于感觉到路边的景物随着路面的斜度逐渐升高而让驾驶员认为自己已经走完了下坡路段, 而开始走上坡路段。在这个时候如果没有在道路的两旁设立相关的警示标志, 将会给驾驶员造成误解, 这样驾驶员就会以为到了上坡路段, 需要提速, 这样会造成交通意外。因此, 就需要在这样的路段设置相关的交通标志, 以让驾驶员克服这种错觉, 防止意外的发生。当然, 在有的坡度路段也会产生在上坡时以为开始下坡了, 这样驾驶员就会开始换挡, 同样也容易造成交通意外。还有一种现象, 就是当我们在山区修建公路隧道时, 会因施工技术及地质条件所限, 在隧道内部也会产生坡度, 这种情况因无参照物做对比, 也会使驾驶员产生错觉。由于驾驶员一般均是靠感觉进行操作, 因此当驾驶员在隧道内会因汽车在下坡时未意识到具体情况而盲目加速, 这就容易车速加快, 从而易发生危险。这一现象的发生, 目前尚未有相应的解决措施。目前仅要求在进行道路设计的过程中, 务必要尽量避免在道路的纵断面设计时, 前后坡度相差过大的现象发生。但这也只是理想状态, 在实际操作的过程中, 会由于需要设计的地区地形过于复杂, 而地势频繁发生变化导致纵断面坡差偏大, 低等级道路设计时这种现象更是明显。

3 从平面及纵面的线性组合考虑的问题

在对道路的平面及纵面进行线性组合的过程中, 我们必须充分考虑到汽车在道路上行驶的过程中, 必须具有安全及舒适的体验。除此之外, 还要从道路造价经济性及运营过程中产生费用的综合费用最低为设计的出发点。当然, 道路的设计离不开人的使用, 因此, 在对道路进行设计时, 还必须充分考虑到驾驶员的心理及视觉感官, 这就要求道路周围的环境最好能够相互协调。因此在道路进行设计的过程中, 一般会采用线形设计, 通过线形设计可以满足驾驶员心理及视觉感官的需求。因此, 在对道路进行线形设计时我们必须注意到以下两点:

(1) 在进行线形设计的过程中, 必须要求平曲线与竖曲线做到一一对应, 且要平曲线包含竖曲线, 这样的组合方式是一种理想的方式。在纵断面的设计过程中, 还应考虑道路土石方填挖平衡及满足构造物标高的要求, 但实际操作中我们发现, 当纵坡相对平缓时, 道路的这种起伏现象对驾驶员造成的影响并不明显, 因此进行线形设计时必须灵活掌握, 不能墨守成规。

(2) 在进行线形设计过程中, 平面及纵段面的线形技术指标必须大小均衡, 如这两方面的大小不均衡, 在视觉的处理上会给人以厌恶的感觉, 并失去其均衡性, 一般情况来讲, 平曲线中的竖曲线半径一般超出其半径的10~20倍。

4 道路纵断面的线形与周围环境协调的问题

在经济高速发展的今天, 人们对环境保护的意识越来越强, 因此在道路的设计方面也提出了新的要求, 要求道路设计不但要考虑到安全及舒适, 还必须考虑到其与周围环境相互协调的作用。以山区为例, 在对道路纵断面进行设计的过程中, 就需要设计师必须深入研究道路与当地环境的协调关系, 这就要求我们在进行道路纵断面设计的过程中必须要考虑到以下几点: (1) 在进行道路的选线过程中必须将视野的多样性考虑在内, 通过视野多样性的考虑可以给人以如在画中走的感觉, 从而可以有效避免驾驶员疲劳现象的发生。 (2) 在对线形进行设计时, 要充分考虑到当地的地形结构, 力求道路能够与当地自然风貌融为一体, 以减少对当地地质的损害, 在工程竣工后还必须对损坏的自然风貌进行恢复。 (3) 在对道路进行设计时, 还必须保证路线的顺畅和连续, 并可与当地的环境形成恰当的比例关系。 (4) 在进行施工完成后, 尽量在道路周围进行绿化处理, 在有效保证道路美观及整体结构完整的条件下, 可以防止因雨水冲刷而造成的影响。

5 充分考虑汽车制动的影响因素

在进行道路纵断面的设计过程中要充分考虑道路的坡度及长度问题, 因此对汽车制动的性能也要予以充分考虑。汽车制动的性能好坏是保证汽车可以进行安全行驶的重要条件和保证, 所以, 我们必须对汽车制动性能进行详细的了解和分析, 汽车在坡道上进行行驶的过程中制动性能具有这几个特点: (1) 汽车在制动的过程中, 如制动器需要较长的时间或者需要较大强度时, 会因制动器温度的上升, 而导致制动器性能的下降。 (2) 当汽车在高速运行时, 会由于在进行制动过程中轮胎来不及变形, 而产生轮胎与路面附着系数降低的现象发生, 也会影响制动效果。 (3) 当汽车在雨雪天气运行时, 因轮胎与路面接触的面积中存在水、泥等现象, 从而造成轮胎与路面形成水膜, 并产生滑动现象, 这样也会造成附着力下降的现象, 也会影响到汽车的制动效果。 (4) 汽车在经过下坡路段时, 如果采取熄火滑行的话, 也会造成制动性能的下降, 这就要求我们想对下坡路段进行设计时, 需设置相应交通标志。

6 道路排水方面的影响因素

在进行道路纵断面的设计过程中, 必须严格考虑到水对道路的影响问题。在实际工作中我们发现, 由于水的侵蚀作用, 路面比较容易造成早期损坏的现象, 且由于水的润滑作用, 也给道路交通事故的发生提供了不利影响。特别是在雨天, 由于设计或施工不当造成的路面积水问题, 是造成交通事故发生的重要罪魁祸首。

其中, 缓和曲线的超高过渡段前后路面的排水问题一直都没有得以较好的解决, 且一般在这一路段经常会设置路缘石或者拦水带, 这样更加容易发生阻水的现象, 从而导致路面积水严重, 这也是导致车祸频发的重要因素。因此, 我们在这一地段, 需要采取相应的措施对其进行改善。例如, 在对其进行设计时, 尽量不采取极限纵坡0.3%的方式, 并取消在该种类型设计的路段设置阻水带, 并通过对该类型路段设置排水口来进行有效排水工作等都是有效防止车祸发生的重要手段。

7 结束语

作为具有综合设计性的工作, 道路设计工作涉及到道路的很多方面。只有综合考虑各种影响因素, 经过反复的平面定线、纵断面设计、横断面检查、平面调整, 才能设计出经济合理、技术上实用的路线来, 从而确定出最优的设计方案, 从而使道路的使用寿命得到延长, 而建设周期得到缩短, 建设成本得到降低。

参考文献

[1]刘新强, 方紫菀.浅谈道路施工设计中需要注意的问题[J].创新与科技, 2014 (12) .

[2]康建斌, 李欣欣.道路施工设计中存在问题分析[J].科技窗, 2014 (07) .

浅谈改扩建项目中纵断面动态设计 第4篇

河北省石家庄至磁县 (冀豫界) 公路即京港澳高速石家庄至磁县 (冀豫界) 段 (以下两者作同义语使用, 简称“石安高速”) , 该公路是国家高速公路网 (7918网) 中射3线 (国高网编号G4) , 是我国最早规划实施的高速公路干线, 石安高速于1997年12月建成通车, 全长215.809km, 为双向四车道, 路基宽26m, 自通车后交通量急剧增长, 据统计资料, 到2009年末, 石安高速断面平均交通量已达34264pcu/日, 根据本项目《工可》报告, 到2033年石安高速预测路网内分担交通量将达95792 pcu/日, 项目的改扩建迫在眉睫。

本项目于2010年6月25日至8月10日完成项目初测及初勘, 2011年1月10日至2日通过河北省交通运输厅初步设计预审;2011年4月10日至5月14日完成本设计段定测补充测量及初测数据核测工作;2011年8月4日至7日通过国家交通运输部初步设计审查;2012年3月13日至15日通过河北省交通运输厅公路管理局施工图设计审查;2014年12月25日改扩建工程施工完成, 全线正式通车。

通过对本项目大量的设计工作和后期服务, 我们发现改扩建项目的主要特殊性就在于设计过程中其不确定性因素严重, 变更内容十分繁重。因此, 对改扩建项目进行动态设计, 是十分必要的, 也是十分有效的。下边本文就石安高速纵断面动态设计进行简要的论述。

2 数据采集

石安高速改扩建工程是河北省第一条大规模的高速公路改扩建工程, 既有高速公路交通量接近饱和, 在设计过程中为减少测量阶段对行车的干扰、为保证测量精度和减少大量人工上路影响交通安全, 在省内首次引入“车载激光雷达测量”方法, 并在测量开始前对“车载激光雷达测量”方法做了专项研究。

2.1 本项目测量指导书对路面测量数据采集的要求

2.1.1 基本要求

改扩建路段获取地面数据的主要方法为:车载激光雷达测量、人工现场实测。其中人工实测主要用于对激光雷达扫描技术测量成果的补充、核对和检验, 要求人工现场实测校核的路段不低于2~5km。

2.1.2 车载激光雷达测量

工作内容包括:路面测量、构筑物测量、横断面测量。

2.1.3 路面测量点分布、测量方法和精度要求

(1) 主线一般路基每间隔20~25m测量一组数据, 分别布设在中央分隔带边缘和硬路肩外侧边缘 (四条线) , 如图1所示。

(2) 路面点采用车载LIDAR方法进行路面三维数据采集, 内业按里程桩号内插的方法获取。

(3) 路面点测量的精度

平面位置测量点位中误差≤±5cm;高程中误差≤±2cm。

2.2 测量数据控制

京港澳高速公路石安段改扩建工程旧路改扩建段测量内容包括车载激光雷达测量数据和人工现场实测补充校对数据, 测量过程如下:

(1) 完成车载激光雷达的外业采集工作。

(2) 提交车载激光雷达路面“四条线”测量资料, 初步设计据此进行旧路的平纵面拟合设计。

(3) 提交人工实测测量成果 (对激光雷达校核成果及构造物测量成果) 。

(4) 为进一步确认测量精度, 对车载激光雷达按照路线测量3km, 构造物测量30%进行抽核。

(5) 结合实测结果, 要求再次对车载激光雷达测量成果进行校对、修正。

(6) 提交最终整改车载激光雷达测量成果, 用于施工图设计。

2.3 施工阶段高程实测情况

施工过程中收到施工单位对KJ1~KJ5封闭段实测地面线数据后, 逐段进行了数据对比分析, 并对存在误差及影响较大的KJ1标段及KJ3标段控制性桥梁的导线点控制测量及旧路地面线标高进行了复测。复测结果为施工中采用控制点标高测量中误差为5mm, 复测旧路地面线高程数据误差小于6mm。证明施工单位采用的控制点高程和实测的旧路地面线高程数据满足精度要求, 车载激光雷达测量成果局部数据仍存在误差。

3 地面线实测数据与施工图设计数据对比说明

(1) KJ1标段目前断交路段地面线对比范围为K321+190~341+100左半幅路段, 共计19.91km。通过施工单位实地测量数据与原车载雷达测量数据 (施工图设计采用数据) 详细对比分析, 其误差情况为:段落起点K321+190~K322+490与K332+510~K341+100段两数据比较误差满足要求, 共计9.89km;从槐河大桥及南桥头开始, 即K322+490~K332+510, 高程误差从-10cm左右到K332+510高程误差开始逐渐减小, 高程差范围为-3.8~-15.3cm, 两测量数据差异较大段落全长10.02km, 占断交实测数据的50.3%。

(2) KJ2标段目前断交路段地面线对比范围为K341+160~350+600右半幅路段及K350+800~K360+880左半幅路段, 全长共计19.52km。通过施工单位实地测量数据与原车载雷达测量数据 (施工图设计采用数据) 详细对比分析, 其误差情况为:K342+900~K343+700右半幅 (长800m) 、K348+480~K349+740右半幅 (长1600m) 、K357+960~K359+060左半幅 (长1100m) 三段实测数据误差值相差较大, 需进行对比分析。高程差范围分别为-4.3~-10.4cm、-2.7~+8.2cm和+2.8~+7.5cm, 两数据比较差异较大段落全长3080m, 占实测数据15.8%。其他段落施工单位实地测量数据与车载雷达测量数据差异值基本可控。

(3) KJ3标段目前断交路段地面线对比范围为K360+935~373+600右半幅路段及K377+400~K383+000左半幅路段, 全长18.265km。通过施工单位实地测量数据与原车载雷达测量数据 (施工图设计采用数据) 详细对比分析, 其误差情况为:K362+180~K362+800右半幅 (长620m) 、K368+680~K370+260右半幅 (长1580m) 两段实测数据误差值相差较大, 需进行对比分析, 高程差范围分别为+4.2~+9.0cm和+3.1~+9.3cm, 两数据比较差异较大段落全长2200m, 占实测数据12.04%。其他段落施工单位实地测量数据与车载雷达测量数据差异值基本可控。

(4) KJ4标段目前断交路段地面线对比范围为K383+000~401+100左半幅路段, 全长18.1km。通过施工单位实地测量数据与原车载雷达测量数据 (施工图设计采用数据) 详细对比分析, 其误差情况为:K384+450~K384+860段 (长410m) 误差值相差较大, 需进行分析, 高程差范围为-6.5~-10.4cm, 问题段落占实测数据2.27%。其他段落施工单位实地测量数据与车载雷达测量数据基本可控。

(5) KJ5标段目前断交范围为K401+100~K421+980左半幅, 全长20.88km。施工单位实地测量数据与车载雷达测量数据对比, 结合原设计纵断面标高基本可控, 仅对洺河大桥桥头段需结合实测数据, 为减少旧有路面加铺数量进行纵断微调。

4 此次纵断面调整的依据及原则

此次纵断面调整的依据及原则以施工单位已施工的构造物完成情况为纵断面设计控制点, 结合施工单位实测地面线数据在尽可能减少工程投资的基础上进行段落内的纵断面优化。

(1) 结合实测数据, 分析原纵断面是否满足旧路加铺要求, 对影响工程量较大的段落进行优化。

(2) 结合拼宽构造物的现场施工进展情况, 在构造物处理方案可实施的条件下进行纵断面优化。

(3) 纵断面优化设计仍需满足规范要求的坡长和竖曲线半径及长度要求。

(4) 以尽量控制在实测路面高程上加铺10cm为原则, 对于因构造物标高等因素控制路面加铺厚度达不到10cm, 需铣刨原路面路段, 铣刨厚度控制在8cm以内, 以满足旧路加铺后沥青面层总厚度不小于21cm (即4+6+5+6cm) 。

5 路面加铺方案优化的说明

原施工图设计根据路面加铺厚度不同, 分六种情况处理:

V-1:加铺厚度小于1cm, 铣刨13cm, 加铺4cm改性SMA13+5~10cm改性AC-20C;

V-2:加铺厚度大于1cm小于5cm, 铣刨8cm, 加铺4cm改性SMA13+5~9cm改性AC-20C;

V-3:加铺厚度大于5cm小于9cm, 铣刨4cm, 加铺4cm改性SMA13+5~9cm改性AC-20C;

V-4:加铺厚度大于9cm小于13cm, 直接加铺4cm改性SMA13+5~9cm改性AC-20C;

V-5:加铺厚度大于13cm小于17cm, 铣刨4cm, 加铺4cm改性SMA13+6cm改性AC-20C+7~11cm AC-25C;

V-6:加铺厚度大于17cm小于22cm, 直接加铺4cm改性SMA13+6cm改性AC-20C+7~12cm AC-25C。

6动态设计体会

石安高速公路改扩建工程从前期工作到全部施工图设计文件交付, 历时近一年半。我们在本项目的设计和动态设计工作中投入大量的人力、物力。通过这一项目, 我们锻炼了队伍, 人员素质和技术水平得到了极大提高。回顾该项目的工作, 主要有以下几点体会:

(1) 严谨认真的前期工作是成功设计的前提

在本项目的可行性研究阶段, 河北省交通规划设计院成立了项目组, 对建设规模、方案等进行了深入、细致、充分的调查研究、分析比较。河北省交通厅领导对于本项目高度重视, 曾多次针对前期工作中的问题给予批示和指示, 在勘察设计的各阶段亲临现场进行指导。

(2) 全面及时的事先指导为统一设计思想提供了保障

设计单位总结以往高速公路建设经验, 根据石安高速公路的具体特点, 制定了详细的技术方案, 在初测、初步设计、详测、施工图设计等阶段实施前编制了一系列的技术规定, 统一全线的测设深度和要求, 使设计有了明确的指导思想, 技术人员在工作中精心规划、精心设计, 不盲目追求高标准, 切实提高了设计内在质量。

(3) 及时到位的动态设计使设计成果得到进一步完善

石安高速改扩建工程建设伊始, 设计单位即成立了后期服务小组。设计代表深入工地解决各类技术问题、介绍设计思路。一方面使设计思想很好地贯彻到工程当中, 另一方面了解和掌握施工当中出现的新情况、新问题, 并及时通过动态设计给予解决。使设计过程中的技术人员对改扩建项目经验提供了一个很好的锻炼、提高的机会。

参考文献

[1]中华人民共和国交通部.JTG D20-2006公路路线设计规范[S].北京:人民交通出版社, 2006.

[2]刘志明.沈大高速公路改扩建工程技术论文集[C].北京:人民交通出版社, 2006.

[3]陈君朝.高速公路改扩建工程关键技术探索与实践[M].北京:人民交通出版社, 2014.

纵断设计 第5篇

我国铁路从1997年4月1日～2007年4月18日进行了六次铁路大提速,客车旅行速度由最初的50 km/h提高至200 km/h左右,极大地缓解了我国铁路运输紧张局面,产生了良好的社会效益和经济效益。特别是通过胶济、浙赣、郑徐等电气化200 km/h提速改造工程的实践,形成了处于世界领先的中国铁路既有线提速200 km/h技术体系。

2 既有线提速200 km/h平纵断面设计思路及方法

2.1 确定提速区段及速度目标值

2.1.1 确定提速区段

胶济线东起海港城市青岛,途经潍坊、淄博,西至山东省会济南,线路全长384.6 km。胶济线东段的蓝村与我国东部沿海铁路通道相衔接,西端济南与京沪高速铁路相接,是我国铁路网的主骨架之一。根据经济和社会发展需要,为满足人民群众出行快捷、舒适的愿望。在本线设计时采用了即墨—高密和临淄—淄博取直双绕,形成客货分线四线地段,四线地段客线总长68.53 km;在既有线平面条件较差的太保庄—潍坊东和马尚—王村段采用线路双绕取直,共计48.59 km。在此基础上确定了本次电气化改造的提速区段如表1所示。

2.1.2 速度目标值

速度目标值应根据线路在路网中的地位、既有线的条件、沿线地形地质条件、与其他运输方式的竞争力、投资效益等因素确定。一般情况下,大城市之间、大客运量的干线铁路,速度目标值宜定为160 km/h～200 km/h,其他线路宜定为120 km/h～160 km/h,在进入大城市或者枢纽范围时可适当降低速度。

胶济线是连接胶东半岛青岛、潍坊、淄博及济南等城市的纽带,群众对出行快捷、舒适要求迫切。在深入分析本线特征的基础上确定相应速度目标值(见表1)。胶济线电气化改造完成后,动车组全程运行时间2.5 h,比改造前最快旅客列车运行时间减少1.5 h。

2.2 线路设计

2.2.1 平面设计

1)最小曲线半径。

根据推荐的速度目标值确定最小曲线半径,有条件时应成段使用较大曲线半径,以避免频繁加减速,增加能耗及运营成本。同时,应选用较长的缓和曲线。胶济线提速改造完成后,200 km/h动车组、160 km/h及以下速度的普通旅客列车及120 km/h及以下速度的货物列车共线运行,最小曲线半径与客货列车的速度匹配有关,客货车速度差值越大,最小曲线半径就越大。

经过技术经济比选后,胶济线确定最小曲线标准为:200 km/h新建地段最小曲线半径确定为2 800 m,既有线改建地段最小曲线半径采用2 200 m(35个R-2 200 m 和3个R-2 500 m曲线)。

2)线间距。

因列车交会时空气动力学影响,速度目标值越高线间距越大,对线间距不足地段应予以加大。根据2005年4月京秦线客货列车交会试验和2006年7月胶济线动车组与货物列车交会试验的结果,得出在线间距4.4 m,200 km/h～250 km/h等级动车组与各类客货车(除22型客车)交会均是安全的。

胶济线在增建第二线变化线间距是通常采用插入反向曲线的方法进行,由于线间距变化量很小,反向曲线的圆曲线和夹直线长度都很短,对列车运行的平稳性影响较大。因此,在胶济线提速改造时,对既有线类似的反向曲线均进行了取直设计予以取消。

3)车站设置。

一般情况下,设计的列车行车速度越高,站间距越大。但对于客货共线铁路来说,站间距又不宜过长,过长的站间距会损失客运量,降低投资效益;反之过短的站间距会使列车能耗和运输成本增加,同时车站数量增加会导致工程投资大幅增加。

胶济线作为百年老线,共分布有53个车站,平均站间距为7.27 km,站间距过短形成资源浪费、经济效益较差的局面。胶济线电气化改造后,共封闭了大港、女姑口、胶东等20个车站,考虑沿线经济据点分布,新建了昌邑、周村东、章丘3个车站,全线车站共计36个,平均站间距为24.9 km,达到了本线提速改造的生产力专业化、集约化配置要求。

2.2.2 纵断面设计

1)线路最大坡度。

线路最大坡度,在一定自然条件下对线路的走向、长度、工程投资、运营费用、牵引质量及运输能力都有较大影响。在既有线改造中应根据牵引动力计算及各种路段功能情况区别确定最大坡度。

2)最小坡段长度。

最小坡段长度对线路工程和运营影响较大。对于货车来说,最小坡段长度与到发线有效长度有直接关系,最小坡段长度仅需满足相邻竖曲线不重叠即可。同时,一般从工程上说,较短的坡段长度能够更好的适应地形变化,减少工程,节省投资;从运营角度看,较长的坡段长度可以提高列车运行的平顺性,提高旅客舒适度,节约运营费用。胶济线提速改造工程的线路上需同时运营200 km/h～250 km/h动车组、200 km/h以下普通客车及120 km/h货车,因此需更加关注列车运行的平顺性及旅客舒适度要求,应设计为较长坡段。根据2006年7月胶济线综合试验的结果,既有线改建最小坡段长度一般不宜小于600 m,困难条件下经技术经济比选不应小于400 m。为避免产生坡度差大、坡段小且连续密集的地段影响平顺性及旅客舒适度,困难条件下的坡段长度不得连续使用。

3)利用既有线坡度设计。

提速改造中对于利用既有线段落的坡度设计,一般应遵循较既有轨面略微抬高的原则,满足大机整道的需要。同时,特别注意与既有线相关的线路拨接地段、新老线路交叉地段及线路并行地段的标高控制,这些特殊路段应根据实测的轨面标高、路肩标高进行纵断面拉坡设计。

3 结语

1)既有线提速改造工程平纵断面设计必须结合各段具体情况,分段研究,确定速度目标值。2)对大城市间的既有线提速改造应对新建客运专线方案与提速改造方案进行充分比选,确定合理方案。3)合理确定新建地段和既有线改建地段的最小曲线半径。4)通过封闭或整合运量较小的车站,加大站间距,能够有效节约运营成本。

参考文献

[1]何华武.中国铁路既有线200 km/h等级提速技术[M].北京:中国铁道出版社,2007.

[2]铁道科学研究院.胶济线综合实验总报告[R].北京:铁道科学院研究院,2006.

[3]铁建设函(2005)285号,新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定[S].

纵断设计 第6篇

我国幅员辽阔、地大物博, 山地丘陵区面积占到总面积的70%以上, 因此在建设山区高速公路时面临的最大问题是山区独特的地形、地质、水文、生态等自然环境。如何在满足高速公路使用品质的前提下确保高速公路建设与山区自然环境相适应、相协调是山区高速公路勘察设计的关键, 这其中纵断面线形的设计显得尤为重要。

1 纵断面设计要点

1.1 最大纵坡与最小纵坡的选用

最大纵坡是公路纵断面设计的重要控制指标。在山岭地区、纵坡的大小会直接影响到路线的长度、使用质量、运输成本和工程造价。在山岭重丘区修建高速公路多受地形高差的控制, 必须升坡 (或降坡) 以克服地形高差, 才能使公路通达目的地。确定最大纵坡需要考虑三个主要因素:汽车的动力性能、设计速度、自然因素。我国《公路工程技术标准》 (JTG B01-2014) 规定的各级公路的最大纵坡见表1。

由于在我国山区高速公路上交通量以载重汽车为主, 因此最大纵坡的选用应酌情降低, 否则必须设置爬坡车道, 将慢速车辆分流出去, 从而保证主车道的正常通行。

一般来讲, 纵坡设计的小一些, 可以保证车辆行驶的快速和安全。但在挖方路段、设置边沟的低填路段以及横向排水不畅的路段, 最小纵坡不得小于0.3%。否则在雨天, 由于路面积水, 会引起车辆“飘移”, 诱发交通事故。

1.2 坡长限制

最小坡长限制是从汽车行驶平顺性、乘客的舒适性、纵面视距和相邻两竖曲线布置等方面考虑的。坡长过短, 线形呈锯齿状, 路容也不美观。汽车运行中驾驶员会频繁换挡从而增加操作劳动强度。我国综合考虑了设计速度和山区地形条件, 规定了最小坡长见表2。

最大坡长限制主要从汽车动力性能出发, 过长过陡的纵坡对汽车行驶非常不利。如对于设计速度在60Km/h的山区高速公路, 载重汽车在5%的上坡段行驶, 纵坡长度为780m时, 行驶速度只能达到38Km/h, 不符合最低容许速度40Km/h的要求, 只能缩短坡长通过。

1.3 爬坡车道设置

在确定山区高速公路的最大纵坡时, 一般以小客车行驶速度为标准的, 当公路纵坡较大, 载重汽车因爬坡需要克服较大的坡度阻力, 只有低速通过。为了不影响小客车的正常通行, 必须在上坡方向的右侧设置爬坡车道, 将慢速车辆分流出去, 从而保证主车道的正常通行。 (见图1、图2)

1.4 紧急避险车道设置

山区高速公路往往由于坡陡弯急, 加之载重汽车超限运输, 为了确保安全, 在下坡路段的右侧设置紧急避险车道, 防止失控车辆对主线车辆造成干扰。

一条完善的紧急避险车道应当包括:引道、避险车道、服务车道及附属设施, 而国内的许多山区高速公路避险车道都没有设置引道, 容易造成驾驶员的恐慌。

2 平纵组合与景观协调设计

2.1 平纵组合设计

山区高速公路平纵组合设计应满足三个条件:一是平曲线与竖曲线要对应, 并且平曲线应包住竖曲线;二是平竖曲线技术指标要均衡, 竖曲线半径为平曲线半径的15~20倍较合适;三是要选择组合得当的合成坡度, 自然横坡较陡的傍山路段, 合成坡度必须小于8%。

2.2 景观协调设计

山区高速公路作为一种人工构筑物, 对自然景观会产生一定破坏作用, 在路线设计布线时尽量不破坏或少破坏自然景观, 一条好的高速公路除应满足其技术标准外, 要做到为自然景观增色, 使高速公路融入环境。

3 结束语

对于山区高速公路来说, 由于受到复杂地形条件和环境保护要求的限制, 路线设计时需要考虑的因素很多。通过对纵断面设计要点的分析总结和景观协调设计方面探讨, 充分考虑实际情况, 确保公路运营安全, 推动我国山区高速公路建设事业的健康、稳定、高效地发展。

参考文献

[1]姜立初, 李剑宁.山区高速公路越岭路线设计方法[J].甘肃科技纵横, 2011, 2.

[2]尹平, 刘丽华.高速公路路线设计与环境保护[J].公路交通科技, 2010, 5.

纵断设计 第7篇

1 顺接坡道

在站场咽喉区的站线纵断面设计中,站线的最短坡段长度不论是为了满足到发线坡段长度或是满足其他站线最小200m的要求,一般都不容易做到,因为站场出于排水或其他因素的考虑,正线和站线的轨面一般都存在高差,而咽喉区布置一般较紧凑,为解决轨面高差而设置较长的坡段来满足最短坡段长度的要求,既不合理也不经济,为此,《站规》第3.2.25条规定:车站咽喉区两相邻线路有轨面高差时,应根据正线限制坡度、站坪坡度、路基面横向坡度和道床厚度等因素设计咽喉区线路的顺接坡道。顺接坡道的范围宜为道岔岔枕后至警冲标或货物装卸有效长度起点。顺接坡道落差不够时,可将顺接坡道适当伸入线路有效长度范围内予以调整。

由上可知,咽喉区站线的最短坡段长度可不受到发线坡段长度或其他站线最小200m坡段长度的限制,即顺接坡道可以例外,其最短坡段长度可以为50m。从《站规》对顺接坡道的规定可知,以下两种情况可以理解为顺接坡道:

1)道岔岔枕后至警冲标或货物装卸有效长度的起点。在此范围内的坡道为顺接坡道,坡度可以用不大于限制坡度的坡度值,最短坡段长度可以为50m。

2)当道岔终端后普通轨枕至警冲标的距离不足50m,或即使大于50m但顺接坡道的坡段长度不够,不能达到解决岔后两股道轨面高差的目的,顺接坡道可以适当伸入线路有效长度范围内。

下面举例说明上述两种情况。图1为某车站的平面示意图,由于站场需设1%的横向排水坡,使得Ⅰ道轨面比Ⅱ道轨面高0.05m,上行咽喉4号道岔岔枕后至Ⅰ道信号机距离为50.06m,设计为1.5%的坡度,正好达到使Ⅰ道轨面比Ⅱ道轨面高0.05m的目的,此段坡道为上述第一种情况;下行咽喉1号道岔岔枕后至Ⅰ道警冲标距离只有21.23m,顺接坡道长度不足50m,因此顺接坡道需伸入Ⅰ道有效长度范围内,坡段长度设计为50m,坡度为2.6‰,此段坡道为上述第二种情况。

2 站线坡道的划分

下面仍以图为例来说明站线纵断面设计时站线坡道的划分,Ⅰ道到发线的纵断面坡道可以划分为以下几种:

1)道岔顺接坡道:因为在道岔的全长范围内,其直股线路和侧股线路的轨面高程必须保持一致,即此到发线(侧股)的坡度与正线(直股)的坡度必须保持一致。如图1所示,下行咽喉Ⅰ道纵断面的第1个坡段虽然标为21.23m,但实际上这个坡段应该从K 9+900算起,长度为121.23m,因为列车行驶在正线的K 9+900至Ⅰ道的K 10+021.23时坡度是连续不变的,这段坡道即为道岔顺坡坡道。2)顺接坡道:即《站规》对顺接坡道的规定。当正线和到发线不存在轨面高差时,则道岔顺坡坡道与顺接坡道一般合并为一个坡段。3)到发线主坡道:即到发线有效长度范围内的主要坡道,主要坡道一般应设计为1个坡段,如因地形条件或其他因素限制,也可以设计为几个坡段但坡段长度不应小于前文提及的规定长度。

3 道岔顺坡坡道的探讨

如上所述,咽喉区纵断面设计中,关于顺接坡道和到发线主坡道这两种情况的最短坡段长度的规定是很明确的,那么,道岔顺坡坡道的最短坡段长度应该为多少,《站规》对此并没有明确的规定,若按一般理解,除了顺接坡道这一特殊情况的坡段长度可以不满足到发线坡段长度或其他站线最小200m的要求外,其他情况都应该满足。下面仍结合图1,对这一问题进行讨论,如图1所示,两咽喉区的长度为121.23m,上行咽喉的长度为172.47m,按《站规》来理解,很明显这两个坡段都不属于顺接坡道,那么就应该满足到发线最短坡段长度的要求,本例中到发线有效长度为850m,到发线最短坡段长度应为350m,很显然这两段坡道都不能满足要求。若要满足要求,就需要既有线大范围的纵断面调整,新线将增加较多的工程量,而且在设计实践中,尤其在既有线改扩建设计中,类似情况很多,影响很大;且从运营行车方面来说也无此必要,到发线或其他站线之所以对最小坡段长度有较高要求是因为考虑到坡段短且对列车的启动(尤其在到发线上)、行车速度等有较大影响,但是在道岔顺坡坡道一般不停车,不存在列车启动困难的问题,再者列车从正线进入站线,行车速度都有限制。

鉴于以上分析,道岔顺坡坡道一般情况下虽然达不到《站规》对到发线或其他站线最小坡段长度的要求,但从实际情况出发,为了避免既有线大范围的纵断面调整或减少新线设计工程量,在满足行车要求的情况下,站线部分的坡道最小坡段长度可以参照《站规》对顺接坡道的规定来处理。

4 结语

咽喉区的站线纵断面设计包括道岔顺坡坡道和顺接坡道两种情况,顺接坡道的最短坡段长度可按《站规》第3.2.25条的规定处理;道岔顺坡坡道,在一般情况下,应满足到发线坡段长度或其他站线最小200m的要求,困难条件下,其站线部分的坡度可以参照《站规》对顺接坡道的规定来处理。

车站咽喉区最短坡段长度的确定在站场设计中是一个经常遇到的问题,不论是既有线改造还是新线设计,对工程量都有较大影响。故应在设计实践过程中就此问题进行深入研究探讨,做到设计成果经济合理。

参考文献