王永東

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司，西安　710043)

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軌道交通與城市道路、高等級公路共線技術研究

王永東

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司，西安710043)

摘要:為了構建綜合交通廊帶，使軌道交通與城市道路或高等級公路在一致的平縱線形條件下組成整體式橫斷面，以節(jié)約用地，美化景觀。根據(jù)現(xiàn)行標準、規(guī)范對軌道交通與城市道路或高等級公路共線技術的可行性進行分析探討，通過對相關規(guī)范中幾何設計技術指標的對比，分析各種可能的共線模式，比選出能同時適應軌道交通與城市道路或高等級公路的“路－軌綜合技術指標值”和“路－軌大斷面”橫斷面組合形式，指出共線技術不僅是必要的而且是可行的，尤其是城際鐵路與城市快速路或一級公路共線模式，在城市規(guī)劃或交通項目前期研究時，應充分研究共線的可能性。

關鍵詞:軌道交通;城市道路;公路;設計;共線

1　概述

長期以來我國軌道交通、高速公路、城市道路的建設歸屬不同的政府部門管理，國鐵干線、客運專線、城際鐵路一般由國務院鐵路主管部門直接管理，高速公路一般由地方交通部門歸口管理，城市道路及城市軌道交通一般由地方城建部門歸口管理，從而導致軌道交通、高速公路及城市道路等不同類型的交通項目很少能在規(guī)劃、設計、建設過程中做到統(tǒng)籌考慮，合理共用空間，科學預留建設條件等。即使是同歸地方城建部門主管的城市道路與城市軌道交通，在項目規(guī)劃、設計、建設過程中也往往是“各行其道”，經(jīng)常出現(xiàn)市政道路剛竣工，軌道交通便開挖，綜合管線大遷改、道路斷面大調(diào)整的情況。目前我國城鎮(zhèn)化進程正處于一個方興未艾的重要階段，許多主城區(qū)與衛(wèi)星城之間同時規(guī)劃了快速路、高速公路、軌道交通等多種交通方式，而建設用地卻日趨緊張，建設綜合交通體系的重要性尤顯突出［1］，本文根據(jù)現(xiàn)行標準、規(guī)范結合工程實例對軌道交通與城市道路或高等級公路共線技術的可行性進行分析探討。

2　現(xiàn)行軌道交通、城市道路、高速等級公路技術標準體系

2.1軌道交通標準體系

根據(jù)服務區(qū)域軌道交通可分為城市間鐵路和城市軌道交通［2］，其中城市間鐵路主要包含普通鐵路、快速鐵路、城際鐵路、高速鐵路;城市軌道交通主要包含地鐵及輕軌等。我國軌道交通已形成的各等級設計速度的成套技術規(guī)范標準見表1。

表1　軌道交通標準

此外，還有基于貨運為主的低等級鐵路的《Ⅲ、Ⅳ級鐵路設計規(guī)范》(GB50012—2012)。

2.2城市道路標準體系

城市道路根據(jù)道路所屬城市路網(wǎng)中的地位、交通及服務功能，可分為快速路、主干路、次干路等?？焖俾窞橹醒敕指?、全部控制出入，并控制出入口間距的道路;主干路為連接城市各主要分區(qū)，以交通功能為主的道路。主要標準見表2。

表2　城市道路標準

2.3高等級公路標準體系

高等級公路主要指高速公路和一級公路，其中高速公路為專供汽車分方向、分車道行駛，全部控制出入的多車道公路，一級公路為可根據(jù)需要控制出入的多車道公路，主要標準見表3。

表3　高等級公路標準

3　速度標準值匹配研究

分析表1～表3，普速鐵路與高等級公路設計速度目標值接近，有共同區(qū)間80～120 km/h;城市軌道交通與城市快速路、一級公路設計速度目標接近，區(qū)間80～100 km/h;高速公路與城際鐵路有相同目標速度值120 km/h;高速公路最高設計速度120 km/h，而高速鐵路最高設計速度達350 km/h，二者相差較大，但速度懸殊并不意味著平、縱線形指標的要求相差也大，因為二者的最高設計速度更多原因是由車輛及行駛方式所決定的［3］。

4　平面線形技術指標匹配研究

無論軌道交通、城市道路還是高等級公路，平面線形主要技術指標均由圓曲線、緩和曲線、夾直線及平曲線與豎曲線搭配等要素和條件決定。從選線的理念來講，軌道交通平面更追求直線，因為直線行駛安全舒適、養(yǎng)護維修方便［4］。曲線尤其是小半徑曲線既不利于車輛磨損，也不利于軌道養(yǎng)護維修。公路選線則更多地追求曲線，對長直線最大值則有一定的控制要求，因為過長的直線容易使駕駛人員產(chǎn)生懈怠及視覺疲勞，從而引發(fā)行車安全問題［5］。軌道交通、城市道路或高等級公路，能否“求同存異”布設在同一個平面走廊帶上，關鍵的控制因素就是圓曲線最小半徑，只要圓曲線最小半徑較為一致，其他如夾直線長度、緩和曲線長度及平豎搭配等問題均可通過優(yōu)化、調(diào)整解決。

4.1軌道交通平面線形技術指標(表4)

表4　軌道交通圓曲線一般最小半徑

4.2城市道路平面線形技術指標(表5)

表5　城市道路圓曲線一般最小半徑

4.3高等級公路平面線形技術指標(表6)

表6　高等級公路圓曲線一般最小半徑

4.4平面線形共線匹配適應性分析

分析表4～表6，時速120 km及以下各類型軌道交通最小圓曲線半徑，軌道交通與城市道路及高等級公路一般平曲線最小半徑值非常接近，R在400～1 200 m區(qū)間，因此對于時速120 km及以下的軌道交通，圓曲線半徑與城市道路及高等級公路具有良好的匹配適應性。時速140～200 km軌道交通圓曲線最小半徑1 500～2 200 m，小于高速公路120 km/h視覺圓曲線最小半徑3 300 m，而視覺值為高等級公路平曲線半徑設計時主要的控制參數(shù)。時速300 km高速鐵路圓曲線最小半徑與時速120 km高速公路不設超高最小圓曲線半徑一致，時速350 km高速鐵路圓曲線最小半徑7 000 m，需要高等級公路具有良好的地形條件。因此可以得出結論:時速120 km各類型軌道交通與城市道路及高等級公路平曲線具有良好的適應匹配性;時速160～200 km軌道交通與時速120 km高速公路平曲線視覺值具有良好的匹配適應性;時速300 km高速鐵路與時速120 km高速公路不設超高曲線半徑匹配;時速350 km高速鐵路最小平曲線半徑7 000 m，需要高速公路建設具有良好的地形條件。

5　縱斷面線形技術標準匹配性研究

軌道交通、城市道路及高等級公路縱斷面設計控制因素主要有最大縱坡、最短坡長、豎曲線最小半徑等［6］。有些類型的軌道交通縱斷面設計涉及坡度折減，而城市道路及高等級公路對于≥3%的縱坡則有最大坡長的限制要求，但縱斷面設計能否共線能否走在同一個高程上，關鍵的控制因素為最大坡度。

5.1軌道交通縱斷面線形技術指標(表7)

表7　軌道交通最大縱坡(一般值)

根據(jù)城際鐵路規(guī)劃及高速鐵路規(guī)范，二者規(guī)定在困難地區(qū)，經(jīng)經(jīng)濟技術比選后，最大縱坡可采用3%。

5.2城市道路縱斷面線形技術指標(表8)

5.3高等級公路縱斷面線形技術指標(表9)

表8　城市道路最大縱坡(一般值)

表9　高等級公路最大縱坡(一般值)

5.4縱斷面線形共線匹配適應性分析

根據(jù)表7～表9，對于普速鐵路由于貨運牽引質(zhì)量的要求，最大坡度較小，控制坡度為0.6%～1.5%，這一限坡對于城市道路及高等級公路來說偏小，只有地形條件非常平坦的區(qū)域方能實現(xiàn);城際鐵路、高速鐵路最大限制坡度2.0%，若城市道路或高等級公路按2.0%限制坡度設計，則可實現(xiàn)縱斷面線形匹配一致;城市軌道交通最大縱坡3.0%，若城市道路或高等級公路按3.0%限制坡度設計，則可實現(xiàn)縱斷面線形匹配一致。

6　“路－軌大斷面”橫斷面組合及敷設方案

根據(jù)軌道交通、道路與自然地面的關系，線路敷設方案總體可分為地下線、地面線和地上線(高架線)。

6.1地下線

在城市主城區(qū)范圍常規(guī)的方案是軌道交通敷設于城市道路之下，我國軌道交通在建筑物密集的城區(qū)范圍多采用這種模式［7］。該種模式通常是城市道路建成在先，軌道交通采用盾構或暗挖施工方案走行于道路地面下，但很少有城市道路在設計時同時考慮將來軌道交通的建設，在軌道交通建設時通常需要對道路地下管線、道路斷面等進行較大規(guī)模的改建，造成不必要的工程重復投資，且軌道交通施工期對道路通行影響較大。對于一些老城區(qū)由于當初城市建設時沒條件考慮軌道交通，但對于一些規(guī)劃新城如甘肅的蘭州新區(qū)、陜西的西咸新區(qū)等，以及一些主城區(qū)外環(huán)線以外的延伸路，城市規(guī)劃時應統(tǒng)籌考慮市政道路和軌道交通，對于將來明確要建設軌道交通的城市道路，在城市道路規(guī)劃設計時應做好預留條件，減少將來的改建工程，如預留合理的道路綠化帶寬度，待軌道交通建設時可采用明挖等簡易施工方法，既可有效減少工程投資，又可以降低軌道交通施工對城市道路的干擾和破壞。

6.2地面線

地面線指軌道交通與城市道路或高等級公路同為路基方案，軌道交通與道路同為地面線的方案適應于用地條件不是特別緊張的主城區(qū)至衛(wèi)星城之間的軌道交通，或高速鐵路、城際鐵路與高等級公路平行走行情況。根據(jù)相互關系軌道交通路基可布設在道路中分帶內(nèi)(圖1)或布設在道路一側(圖2)。其中軌道交通位于道路一側方案實施較為簡單，也可預留條件分期建設，施工期間相互干擾也小。

圖1　地面線軌道交通位于道路中間帶

圖2　地面線軌道交通位于道路側帶

6.3地上線

地上線軌道交通為高架橋，城市道路或高等級公路為路基(圖3)，或者二者同為高架橋梁模式。

圖3　地上線軌道交通位于道路中間帶

7　合理的共線模式及線形“綜合技術指標”

7.1城市軌道交通

城市軌道交通與城市道路共線模式地下線敷設方案在國內(nèi)已有大量實踐，地面線或地上線敷設方案也有所實踐，如上海軌道交通1號線共和新路高架段汶水路站至共富新村站，地面為城市主干路，高架2層為軌道交通，高架3層為城市快速路［8］，一次設計一次建成，是城軌與城市道路共線非常成功的實踐，節(jié)約土地，造型美觀，功能完善。但國內(nèi)更多已建成的城軌地面線或高架線與城市道路的關系是“鄰而不共”，如西安地鐵3號線桃花潭站至新筑站高架段［9］，軌道交通高架橋與城市地面道路平行走行，中間隔離帶寬窄不一，高程起伏步調(diào)不一，跨河橋梁孔跨風格不一，整體造型的美觀性配合不是太好。究其原因是城市道路建成在先，軌道交通建設在后，統(tǒng)一規(guī)劃研究工作先天不足。城軌與城市主干路、快速路速度目標值一致，線形“綜合技術指標”接近，在城市規(guī)劃時應進行綜合交通設計，采用“綜合技術指標”規(guī)劃廊帶線形，平曲線最小半徑400～650 m，最大縱坡3%，合理選擇“路－軌大斷面”組合形式。

7.2城際軌道交通

城際軌道交通根據(jù)其功能定位和運輸需求，采用高密度、公交化運營模式，站間距一般較?。?0］，因此城際軌道交通只有依托城市道路、高等級公路廊帶布設，才能更好地服務及接駁路網(wǎng)客流，實現(xiàn)其建設目的。而在城市群之間如長三角、珠三角城市群，主城與衛(wèi)星城之間如蘭州老城區(qū)與蘭州新區(qū)、銀川與寧東工業(yè)區(qū)等，往往規(guī)劃及建設有城市道路及高等級公路交通網(wǎng)，以組成城市綜合交通體系。而城市群間主干路、快速路以及一級公路線形一般筆直，坡度較緩，規(guī)劃紅線寬度一般較大，綠化帶較寬，集散客流量大，對兩側地塊的開發(fā)利用有明顯的牽引拉動作用，因此城際軌道交通與城市主干路、快速路或一級公路共線模式，不僅幾何設計上容易實現(xiàn)，對于沿線經(jīng)濟的促進，客流的吸引及接駁都具有非常良好的作用，城際鐵路與城市主干路、快速路或一級公路共線模式，是非?？尚泻侠淼?。城際鐵路設計時速120～200 km平曲線最小半徑900～2 200 m，而這一區(qū)間值對于80～120 km/h的城市道路及高等級公路而言非常容易實現(xiàn)的，也是常用的取值半徑，最大縱坡采用2%或3%。因此在城市規(guī)劃時應采用“綜合技術指標”進行線形規(guī)劃，拼接組合為整體式的“路－軌大斷面”形式，是科學和有價值的。

7.3高速軌道交通

高速鐵路及高速公路服務范圍廣，其線位走向一般與城鎮(zhèn)現(xiàn)狀保持一定距離，速度目標值高，線形指標要求高，在地形條件良好的區(qū)域才有可能共線的條件，平曲線綜合線形指標最小平曲線半徑3 500～7 000 m，最大縱坡采用2%或3%。

7.4共線模式及線形“綜合技術指標”(表10)

表10　共線組合模式及線形“綜合技術指標”

8　蘭州至蘭州新區(qū)中快線通道軌道交通與城市快速路共線研究

8.1蘭州至蘭州新區(qū)中快線通道項目概況

國家級新區(qū)蘭州新區(qū)與蘭州市區(qū)規(guī)劃了3條縱向交通廊帶［11］，中快線通道地處中間地帶，是蘭州與蘭州新區(qū)的南北縱向“中軸線”，通道內(nèi)同時規(guī)劃有快速路和輕軌，將輕軌與快速路的功能結合在一起，充分體現(xiàn)“安全、可靠、經(jīng)濟、適用”的建設目標，以節(jié)約投資(圖4)。

圖4　中快線通道項目示意

8.2共線的必要性分析

由于蘭州新區(qū)與蘭州市區(qū)之間為連綿山丘，縱向建設條件良好的天然溝谷較少，中快線通道沿線所經(jīng)地形山高溝窄，為利用好有限的溝谷地形，減少將來輕軌建設難度，設計時必須同時充分考慮城市快速路和軌道交通。。

8.3共線方案研究

規(guī)劃的軌道交通擬采用城市軌道交通模式，設計時速80 km，軌道交通南起蘭州市西客站附近，北至蘭州新區(qū)規(guī)劃的行政中心附近，平面線形指標按時速80 km“路－軌綜合線形指標”選線，采用最小半徑700 m，限制坡度采用3%。城市快速路南起蘭州市西站，與西津西路相通，沿規(guī)劃道路跨過黃河，之后沿溝谷向北，終點至新區(qū)南繞城快速路與經(jīng)七路相接，城市快速路道路全長44.5 km，設計時速100 km，采用最小平曲線半徑700 m，最大縱坡3%，按雙向六車道標準建設。軌道交通設置于快速路中央分隔帶內(nèi)，快速路為地面路基段、軌道交通為橋梁高架段，中央分隔帶寬6 m，橫斷面總寬37 m;快速路與軌道交通同為地面路基段，中央分隔帶寬12 m，橫斷面總寬44 m。

9　存在的問題

軌道交通與城市道路、高速公路共線是一個系統(tǒng)性工程，涉及到系統(tǒng)內(nèi)站前、站后諸多專業(yè)內(nèi)容，僅對線路幾何設計進行了初步探討，提出了可能的共線組合模式及二者兼容的“綜合線路技術指標”。對于道路、公路的互通式立交及服務區(qū)范圍，軌道交通的車站范圍，隧道工程范圍等共線形式需要進一步研究論證。

10　結論

(1)軌道交通與城市道路、高等級公路共線是必要的。目前我國軌道交通建設方興未艾，尤其是城際軌道交通網(wǎng)，國家已經(jīng)批復了環(huán)渤海京津冀地區(qū)、長江三角洲地區(qū)、長株潭、武漢、中原、山東半島、江蘇沿江地區(qū)等城際鐵路規(guī)劃網(wǎng)，成渝、關中、海峽西岸、呼包鄂、北部灣、浙江、皖江城市群等城際軌道網(wǎng)正在規(guī)劃研究之中［12］，這些地區(qū)的城市道路、高等級公路網(wǎng)亦需要加強和完善，而建設用地日趨緊張，因此只有提高我國城鄉(xiāng)規(guī)劃技術水平，規(guī)劃“綜合交通走廊帶”，采用“路－軌大斷面”共線布置，節(jié)省每一寸土地，我國的城鎮(zhèn)化目標才能又快又好地實現(xiàn)。

(2)軌道交通與城市道路、高等級公路共線是可行的。城市軌道交通與城市道路在郊區(qū)范圍、主城與衛(wèi)星城之間采用地面線或地上線共線模式，速度目標一致，平面、縱斷面技術指標接近，共線是完全可行的;城際鐵路與城市道路或高等級公路共線模式，廊帶規(guī)劃時平縱線形指標應采用“綜合技術指標”，平曲線半徑900～2 200 m，最大坡度2%～3%，合理布置橫斷面組合，共線是完全可行的;高速鐵路與高速公路模式，平縱“綜合技術指標”需要的最小平曲線半徑3 500～7 000 m，最大坡度2%～3%，在地形條件良好的區(qū)域是可以實現(xiàn)的。

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Study of Collinear Technology for Rail Transit，City Road and Highway

WANG Yong-dong
(China Railway the First Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.，Xi'an 710043，China)

Abstract:Integrated transport corridor is built to allow rail transit，urban road and highway to form an integrated cross section in the same horizontal and vertical alignment，hence land acquisition can be saved，and landscape glorified.Through the study of the feasibility of collinear technology for rail transit and city road or highway on the basis of the current standards and codes，the comparison of the geometric design indexes from relevant specifications，and the analysis of various collinear models，the cross-section combination of“l(fā)arge road-railway section”and“general road-railway targeted value”which fit rail transit，city road and highway together are selected.This article addresses the necessity and feasibility of the collinear technology especially for the collinear mode of intercity railway，urban expressway and arterial highway，and intensive research should be conducted on the possibility of collinear technology during city planning or project preliminary study.

Key words:Rail transit; City road; Highway; Design; Collineation

作者簡介:王永東(1968—)，男，高級工程師，1992年畢業(yè)于蘭州鐵道學院土木工程系鐵道工程專業(yè)，工學學士，E-mail:524191097@ qq.com。

收稿日期:2015-09-07;修回日期:2015-09-25

文章編號:1004-2954(2016) 03-0029-05

中圖分類號:U212.3

文獻標識碼:A

DOI:10.13238/j.issn.1004－2954.2016.03.007