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地铁线路设计的优化与断面设计
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摘要：1 地铁线路设计的优化 在城市轨道交通线路设计方面分为平面、横断面和纵断面三个部分，三者是统一的整体，需要有机的进行结合，合理地进行线路设计和选择，控制线路的坡长坡度
1 地铁线路设计的优化
在城市轨道交通线路设计方面分为平面、横断面和纵断面三个部分，三者是统一的整体，需要有机的进行结合，合理地进行线路设计和选择，控制线路的坡长坡度。
1.1 线路敷设类型
在地铁线路敷设时，有地面线、地下线、高架线三种，需要依照城市的客流情况和规划要求具体进行分析，合理选择敷设方式，线路敷设方式的选择对工程的造价、周边的环境以及城市的用地量都有相应的影响。在纵断面设计过程中，需要合理地进行线路选型。通常在繁华城市中心区域往往使用地下线。地下线敷设时，不会受地面交通因素的影响，另外也不会对周边环境产生较大影响。此外在线网规划方面，在线路敷设时需要重点对城市的地质条件和地形情况进行考虑，尤其需要对交叉的线网进行分析和考虑，协调好交叉网线之间的换乘和联络。
在线网敷设过程中需要对过渡段位置和形式进行确认，在设计过渡段过程中，需要与当地的地形环境相结合，过渡段不宜过长，也不宜过短。
1.2 线路坡度设计
在线路坡度设计方面，需要满足高程控制和排水的要求，线路坡度需要尽量设计得平缓。与此同时，由于城市轨道交通的运距短重量小，因此坡度设计已经不再是对列车牵引质量产生影响的因素。在设计过程中可以注意在结合运营费用和工程造价进行设计，在对城市轨道交通线路坡度进行设计时，还需要注意隧道的空气阻力、曲线阻力等相关因素。另外，在变坡的位置可以进行竖曲线的设计，这样能够提高车辆运行的平稳性，将折线断面有效地连接起来，一般情况下城市轨道交通的最高运行速度比较小，另外进行圆曲线形的设计更方便进行铺设和养护。
1.3 线路坡段长度要求
在坡段长度设计时，不宜小于远期列车计算长度值，防止变坡点出现频繁变化或者附加力的出现，确保行车的平稳性。另外坡段长度设计过程中需要满足相邻数取线的夹角超过50 米的要求，使线路不相互重叠，具有一定的间隔距离，这样更好的帮助线路维护和列车运行。
2 地铁线路断面设计与优化
2.1 列车运行状态分析
列车运行过程中通常会经历牵引阶段、制动阶段和惰性阶段三个部分。在其中出站时，速度会随着坡度的变化而产生变化，坡度越小，启动速度也越小，如果车辆在曲线行驶状态下，坡度斜率在5%以下时，列车运行过程中就会出现重力势能克服阻力做功的情况，这时就会产生惰性状态。如果坡度斜率在5%以上时，重力势能无法克服阻力做功，这样就会形成牵引状态，通过分析研究发现坡度越大的情况下，牵引距离也会越小。
列车在进站的条件下坡度斜率较大，阻力也会变大，制动距离就会变短，可以让能源的消耗大幅度减少，由此可以发现在列车牵引状态时，要想让列车的牵引距离减小、控制能源消耗，就需要通过下坡的方式让列车的速度提高。如果列车处于制动状态时，可以通过上坡的设计让列车的制动能力增强，这样可以逐步将动能转变为重力势能，有效地控制能源的消耗。
2.2 基于节能以及优化相关工程条件的线路纵断面设计
在断面设计方面，设计人员需要注意在设计车站时合理的选择横断面和纵断面，这样可以帮助列车在进站和出站过程中实现有效的减速和加速。依照专业人员在列车运行线路方面的数据分析，列车在出站时需要注意坡度斜率控制在25%，总长设定在250 米，列车以80 公里每小时的速度驶出。在实际设计运行过程中，需要注意与列车的牵引力和坡度斜率相结合进行分析，在设计过程中具体分析实际加速坡度，这样可以让能源的损耗得到有效控制[1]。
在区间行驶方面坡度平均斜率往往在10%左右，另外区间长度设定在2.4 公里，在设计过程中相关人员需要注意合理地进行加速坡和减速坡的设定，每隔600 米的位置进行排水泵阀和网络通道的设计，这样可以在布设的过程中有效控制成本，保证使用后的安全性，提高设计的合理性。
图1 某地铁在两个车站设计过程中的路线图
区间坡度斜率在10%以下时，线路设计过程中需要对地质条件进行充分的分析，合理地进行通风设备和排水设备的布设。以某城市5 号地铁线为例，该地铁线路所处区域地势较为平坦，区间长度为3.9 公里，依照要求在建设时每隔两公里需要进行一个通风井的设定，但是通风井的深度不宜太深，需要保证空气畅通，在单向坡度1.5 公里外的区域进行排水泵阀的设计。分析实际列车出站加速情况，为了有效保证列车的行驶速度，在区域坡度控制在7%左右，可以有两个方案，一个方案是用w 型坡度，另一个方案是用v 型坡度。对比分析两个坡度，在牵引力计算方面大同小异。然而方案当中w 型坡度和v 型坡度相比优势非常明显，因为w形坡度在通风井方面比v 型的通风井浅14 米，因此可以有效控制成本造价。为了方便区间行车的安全，在区间坡度设计平均斜率超过10%，不能使用这种设计加速坡度的方式，否则会对车辆的正常运行产生影响。在设计过程中需要在区间路面进行单向坡度的设计。在此过程中，具有两种形式，一种为单面坡，另一种为多面坡。单段坡在通风方面效果较好，然而单面坡实际施工时需要与牵引力的大小相结合进行严密计算，而多段坡度在设计过程中牵引力和节能技术之间的关系尚未确定[2]。
文章来源：《云南地质》 网址: http://www.yndzzz.cn/qikandaodu/2021/0708/1743.html