1、Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 03 期85文章编号：2095-6835（2023）03-0085-02某地地铁出入线列车晃动明显原因分析何 鑫1，于琳茗1，2（1.青岛地铁集团有限公司，山东 青岛 266000；2.青岛市地铁规划设计院有限公司，山东 青岛 266000）摘要：某地铁出入线试运行阶段列车晃动明显，调整轨道超高并降低运行速度后晃动现象基本消除。综合考虑安全性及舒适性要求，推导出未被平衡的横向加速度限速、超高时变率限速、夹直线限速等限速条件的计算公式。利用各限速条件公式分析了列车晃动明显的原因，并在设计阶段提出优化建议
2、。关键词：城市轨道交通；出入段线；曲线参数；未被平衡的横向加速度中图分类号：U231文献标志码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2023.03.025车辆段是地铁系统运用、检修材料和后期保障基地，具有车辆车辆停放及日常保养、车辆的检修、列车救援、系统维修、材料供应等功能1-3。根据系统制式不同，用地面积略有不同，但动辄需要几十公顷的用地。随着城市的快速发展，城市用地日益紧张，而车辆段/停车场这种大宗用地选址更是极为困难。因此，出入线的接轨条件通常较为困难，一般需要限速行驶。线路规划设计过程中，需结合线路条件，合理确定曲线参数。1工程概况某地铁出入线长 780 m，线路采用一组 S
3、 形曲线，线路曲线要素如图 1 所示。轨道超高为 84 mm，设计速度为 85 km/h。试运行阶段，列车由曲线 2 进入曲线1，晃动明显，随后将行车速度调整至 50 km/h，轨道超高调整为 54 mm，列车晃动现象基本消除。图 1原出入线曲线参数取值2线路限速条件分析未被平衡的横向加速度、超高时变率及夹直线长度是控制列车限速的主要因素，也是评价乘客舒适度的主要指标。2.1未被平衡的横向加速度限速根据地铁设计规范，正常情况下，允许未被平衡的加速度为 0.4 m/s2；瞬时情况下，允许短时出现未被平衡的横向加速度为 0.5 m/s2。但列车通过出入线时，通常只有司机在车上，因此对于出入线段，未
4、被平衡的加速度可按 0.5 m/s2取值。列车通过曲线时，产生的离心加速度 aL的公式为：RVa2L6.3=（1）式（1）中：V 为列车通过速度，km/h；R 为圆曲线半径，m。列车自重产生的向心加速度公式为：Shgga=sintang（2）式（2）中：g 为重力加速度，取 9.81 m/s2；h 为超高值，mm；S 为 2 根钢轨轨头中心线之间的距离，取1 500 mm。考虑到未被平衡的横向加速度，则：aLa+ag（3）将式（1）（2）代入式（3）可以得出未被平衡的横向加速度控制的限速值，即：8.119.152RahV）（+（4）式（4）中：a 为未被平衡的加速度，正线段取 0.4 m/s2
5、，出入段线可取 0.5 m/s2。2.2超高时变率限速控制车轮升高速度的超高时变率 f 值是乘客舒适度评价的指标之一，其值主要与列车通过速度、超高值、缓和曲线长度有关4-5。地铁设计规范规定 f 值最大为 40 mm/s，当 f 值大于 40 mm/s 时，列车通过时需要进行限速。超高时变率控制的限速值公式为：LhV/3.6f（5）将 f 值代入式（5）可得：科技与创新Science and Technology&Innovation862023 年 第 03 期VL/0.007h（6）式（5）（6）中：L 为缓和曲线长度，m；h 为超高值，mm。地铁设计规范规定，超高顺坡率不宜大于 2，困难
6、地段不应大于 2.5。对于出入线最大超高顺坡率imax可取 2.5。则超高顺坡率 i 需满足 i=h/Limax。2.3夹直线限速为了保证列车运行平稳安全，两相邻曲线间应有一定长度的直线段，即夹直线。夹直线长度是乘客舒适度评价的指标之一，也是保证列车运营安全的要求之一。2.3.1舒适度要求两相邻曲线间设置夹直线的目的是为了使列车在前一个曲线上产生的振动衰减后再进入第二个曲线，避免 2 个曲线的振动叠加。最小夹直线长度即为振动周期衰减所需要的距离。则夹直线舒适性控制的限速值公式为：Vl/（mT/3.6）（7）式（7）中：l 为夹直线长度，m；m 为振动衰减的振动数；T 为振动周期。令=mT/3.
7、6，则式（7）可简化为：Vl/。地铁设计规范中参考日本地铁标准，取 0.5，市域快速轨道交通设计规范中根据试验结果，取0.40.6。对于客货共线铁路，当速度小于 120 km/h时，一般取 0.6，困难取 0.4。对于出入线可以适当放宽标准，可取 0.4。2.3.2安全性要求为保证行车平稳，正线上一辆车不得跨越 2 种线型，即夹直线长度不小于一辆车长，A 型车长度为25 m，B 型车长度为 20 m。3某地铁出入线列车晃动问题分析结合上述分析，从未被平衡的横向加速度限速、超高时变率限速、夹直线限速等方面对某地铁出入线列车晃动问题进行分析。3.1调整前分析调整前曲线 1 半径为 800 m，缓和
8、曲线长 30 m，轨道超高 84 mm，夹直线长 24 m，设计速度为 80 km/h。未 被 平 衡 的 横 向 加 速 度 控 制 的 限 速 值 为km/h 3.1048.119.152=+RahV）（；超高时变率控制的限速值为 VL/0.007h=51.0 km/h；超高顺坡率为i=h/L=2.82.5，超高顺坡率超过规范规定；夹直线控制的限速值为 Vl/=60.0 km/h。综合上述分析，该段出入线设计主要存在速度目标值取值过大且轨道超高顺坡率超过规范规定的最大值这 2 个问题。3.2调整后分析调整后轨道超高由 84 mm 调整至 54 mm，设计速度由 85 km/h 调整至 50
9、 km/h。未 被 平 衡 的 横 向 加 速 度 控 制 的 限 速 值 为km/h 0.948.119.152=+RahV）（，超高时变率控制的限速值为 VL/0.007h=79.3 km/h，超高顺坡率为i=h/L=1.82.5，夹直线控制的限速值为 Vl/=60.0 km/h。综上分析，调整后线路的最大限速值为 60 km/h，运营时采用的设计速度为 50 km/h，线路条件满足运营需求，因此基本解决运营后列车晃动问题。4设计阶段可采取的优化措施上述分析中，调整后未被平衡的横向加速度控制的限速值为 94.0 km/h，超高时变率控制的限速值为79.3 km/h，夹直线控制的限速值为 6
10、0.0 km/h。设计过程中，应均衡各限速条件，尽量提高设计速度。下文遵循该原则，对该段出入线进行优化设计，使线路条件尽量满足原设计速度 85 km/h 的要求。本次仅对线路半径、缓和曲线长度、夹直线长度、超高值进行调整，不调整原交点位置，以此来介绍出入线限速段曲线参数的取值原则。优化后曲线要素如图 2 所示，轨道超高为 50 mm。图 2优化后出入线曲线参数取值曲线 1、曲线 2 未被平衡的横向加速度控制的限速值为km/h 5.928.119.152=+RahV）（。曲线 1 超高时变率控制的限速值为 VL/0.007h=85.7 km/h，超高顺坡率为 i=h/L=1.72.5；曲线 2
11、超高时变率控制的限速值为 VL/0.007h=100.0 km/h，超高顺坡率为i=h/L=1.42.5，曲线 1、曲线 2 超高顺坡率满足规范规定。夹直线控制的限速值为 Vl/=92.5 km/h，该段出入线总长约 780 m，考虑到列车的起制动距离，列车可达到的最大速度在 85 km/h 左右，曲线 2 的（下转第 89 页）Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 03 期89物品，则金属类型不同，对其厚度要求也存在着一定的差异，其中要求铁板厚度大于 4 mm，铜板厚度大于5 mm，铝板厚度大于 7 mm。3.2.2引下线布设引下线的主
12、要目的在于连接高层建筑物的避雷带与接地装置，确保雷电流之间形成通路。通常情况下，高层建筑物选用墙内主筋或柱当作引下线，并与主体结构相结合进行层层串联，而且还要确保与屋顶避雷线之间进行牢固焊接。每条引下线上主筋的数量 应 在 2 根 以 上，而 且 其 横 截 面 积 应 当 大 于190 mm2（如16 mm 的圆钢），这一方法不仅具有较强的实用性与经济性，还能增强防雷性能。而且橡胶混凝土引下线一般不会与空气中的氧气产生化学反应，进而导致引下线的使用寿命较长。结合建筑物的防雷特点及其类型，适当缩小引下线之间的间距，既能够有效提升分流效果，又能防止出现反击电压。3.2.3接地处理通常情况下，高层
13、建筑物的接地体选用建筑物梁柱或基础桩等结构，既能第一时间疏散雷电产生的雷电流，又能延长其使用寿命。将建筑物地梁主筋、桩筋、一级柱内主筋等相互连接以形成完整的接地系统，再将地梁外圈中的钢筋进行焊接，使其形成闭合的电路回路。建筑物基础钢筋如图 2 所示。4结语近些年来，随着高层建筑物建设规模的显著增加，电气设备的应用也愈加普遍，与此同时雷击概率也只增不减。因此，强化高层建筑电气施工中的防雷技术非常重要，既要采用先进的防雷技术，还要积极汲取国内外高层建筑防雷经验，保障人民生命财产安全，进而推动中国高层建筑行业实现又好又快发展。图 2建筑物基础钢筋图参考文献：1张志科，梁宇航.关于高层建筑雷电防护措施
14、的探讨J.中国科技博览，2016（12）：161-163.2宋春雷.高层建筑电气工程的防雷接地技术探讨J.建材与装饰，2017（47）：33.3窦长德.高层建筑工程电气施工技术要点及质量控制措施分析J.城市建设理论研究（电子版），2020（13）：72.4虞良伟.高层建筑电气防雷接地工程施工探讨J.山西建筑，2019，45（10）：111-112.作者简介：朱琳（1990），女，黑龙江鸡西人，本科，工程师，主要从事雷电防御工作。（编辑：丁琳）（上接第 86 页）曲线参数取值具有较大的富余量，本次优化调整了曲线 2 的半径及缓和曲线长度，延长了夹直线长度，同时合理配置了曲线 1 的超高值。优化后
15、可按最高速度85 km/h 进行运营。5结论出入线平面设计过程中需综合考虑未被平衡的横向加速度限速、超高时变率限速、夹直线限速，合理确定设计速度；结合地铁设计规范对于舒适度、安全性的要求，推导了各限速条件的对应公式，出入线平面设计需满足上述公式要求；设计过程中，应遵循“木桶效应”，均衡各限速条件，尽量提高设计速度，保证乘客舒适度。参考文献：1刘增民.厦门地铁 6 号线一期工程车辆基地布局分析研究J.城市轨道交通研究，2019，22（3）：19-22.2贠虎.地铁车辆段上盖开发相关问题及应对措施J.铁道标准设计，2015，59（7）：165-168.3刘增民.渭河车辆段工艺设计特点分析及优化J.铁道标准设计，2015，59（4）：129-132，136.4中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 501572013S.北京：中国建筑工业出版社，2013.5白宝英.舒适度与缓和曲线关系的探讨J.铁道工程学报，2008（2）：13-16.作者简介：何鑫（1990），男，硕士，工程师，主要从事城市轨道交通研究工作。（编辑：丁琳）