城市轨道交通结构设计与施工3第三章.

上部受流
1 2 3 4 5 6 7 8 车体计算长度 车体最大宽度 车辆最大高度 车辆定距 转向架固定轴距 客室地板面距轨顶面高度 受电弓落弓高度 受电弓最大工作高度 受流器工作点至转向 架中心线水平距离 750V 1500V 750V 1500V mm -mm mm mm mm mm mm mm mm 22100 3000 3800 15700 2500 1130 3810 5410 1417.5 -140 ----
• 定义：限界（Gauge）是指限定车辆运行或轨道周边构筑 物超越的轮廓线,也是列车沿固定的轨道安全运行时所需 要的空间尺寸。 • 制定限界目的：就是要确定一个既能保证列车运行安全， 又不增大桥隧或路基断面的经济空间，以防止车辆在直线 或曲线上运行时与各种建筑物及设备发生接触、碰撞。 • 评价标准：评价轨道交通的限界是否合理，一般以有效面 积比来衡量。
城市轨道交通结构设计与施工
Structural Design and Construction of Urban Rail Transit
主讲：周顺华 教授 同济大学交通运输工程学院
第三章
限界
目录
• • • • • 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 限界的分类 限界制订的原则 制订限界的主要技术参数 设备限界的计算 建筑限界
式中：
X2、X3——分别为计算断面处距缓和曲线起点的长度 （mm）；C=Rl0，l0为缓和曲线长度； αx=sin-1（hx/s），hx为 缓和曲线地段计算断面处的超高值（mm）。
根据车辆所处的不同工况，将建筑限界内外侧加宽量绘制成 图，即常用圆曲线和缓和曲线地段建筑限界加宽量图，这样 可方便使用。
第二节 限界制订原则
（1）限界应保证列车安全、正常运行。 （2）限界应根据车辆的轮廓尺寸和技术参数、轨道特性、 受电方式、设备及管线安装、施工方法等因素，进行 综合分析后由计算确定。 （3）限界一般按平直轨道的条件制定。 （4）设备限界与车辆限界之间的间隙主要为安全预留量， 应全面考虑横向安全留量和竖向安全留量。
曲线地段设备限界坐标值即为直线地段设备限界坐标值加上上 述加宽加高值后得到的坐标值。
第五节 建筑限界
一、区间建筑限界
二、区间曲线段建筑限界 三、道岔区建筑限界 四、车站限界
一、区间建筑限界 轨道交通的区间一般包括地下区间、高架区间、地面 线区间和过渡段。各种区间结构根据不同的施工方法有不同 的限界断面。 1.地下线建筑限界 区间建筑限界分为： 2. 高架线桥面建筑限界
3.竖曲线地段建筑限界 竖曲线地段建筑限界在直线地段上根据公式（3-29）和 （3-30）进行加高。 （1） 凹形竖曲线 l 2 + a2 Δ H1 = （3-29） 8R1 （2） 凸形竖曲线 L2－(l 2 a 2 ) （3-30） H 2 8R2 式中： R1、R2——分别为凹凸形竖曲线的半径（mm）。
（5）建筑限界和设备限界之间应充分考虑建筑物上的设 备和管线安装位置，在宽度方向上设备和管线与设 备限界之间应留出20～50mm安全间隙。
（6）建筑限界中不包括施工误差、测量误差、结构沉降、 变形等因素。
第三节 制定限界的主要技术参数
城市轨道交通车辆基本参数表
车 序号 项目名称 单位 A型车 B1型 B2型 型 B型车
第一节：限界的分类
确定依据：轨道交通的限界是根据车辆外轮廓线及技术参 数、轨道特性、各种误差和变形，并考虑列车的运动状态 等因素，经分析计算确定。
分类：车辆限界、设备限界和建筑限界等
A型车直线地段限界图（隧道内）
B1型车直线地段限界图（隧道内）
（a）A型车直线段车辆轮廓线坐标值（mm）
车辆轮廓线：车辆横断面的外轮廓线，是确定车辆限界和设备限界的依据。
下部受流
19000 2800 3800 12600 2200～2300 1100 3810 5410 1401 1444 160 200 --
9
mm
--
--
10
受流器工作面距走行 轨面高度
第四节 设备限界的计算
一、直线段设备限界的确定 直线段设备限界是在车辆限界的基础上，采用基准坐标系确 定直线段设备限界的坐标。直线地段设备限界坐标计算公式 为：
" ' ' X n X n X Yn i " ' ' ' Yn Yn Yx X n i
（3-1）
式中：
' Xn ,Yn' ——车辆限界坐标值；
∑X
——轨道横向最大可能容许偏差； ∑Yx' ——轨道竖向最大可能容许偏差； i——轨道倾斜度； ε——安全间距。
Δ X ca Δ S a l Δ wq
Δ X ci 1000000 / R Δ Si
式中：
Δ Sa
——曲线外轨磨耗（mm）。与车辆无关，当R≥800m 时为3mm，800>R>200m时为3+300/R）； l——曲线轨道横向弹性变形增量（mm），取1.4 mm；
——车辆一系及二系弹簧横向位移在曲线及直线的差值 Δ wq （mm），车体取9mm，转向架取4mm；
（ ）、 （ ） 、（ ）——曲线地段设备限界控制点 坐标值（mm）； ——设备安装误差和安全间隙（mm）； ——受电弓工作高度（mm）； ——接触网系统高度（mm）； ——轨道结构高度（mm）。
对于缓和曲线地段，一般有图解法和公式法等方法。目前采 用较多的则是图解与公式相结合的方法，将内、外侧加宽分 开计算。 （1）内侧加宽量
（3-16）
（3-17）
Yi YQi
② 车体横向加宽和过超高（或欠超高）偏移方向相反时 曲线外侧：
X a Ta X Qa X ca
Ya YQa
（3-18） （3-19）
曲线内侧：
ΔX i Ti ΔX Qi ΔX ci
（3-20） （3-21）
Yi YQi
二、曲线段设备限界的计算 1. 平面偏移 平曲线地段设备限界应在直线地段设备限界基础上，进行加 宽和加高处理。 （1）车体 2 2 L2 0 (l1 a ) 曲线外侧： （3-2） Ta
8R
曲线内侧： （3-3） （2）转向架 Tba mm a / 2R 曲线外侧： （3-4） Tbi a 2 / 8R 曲线内侧： （3-5） 式中：m——计算断面至相邻轴的距离（mm）。 A型车代入参数后，为Tba=820/R，Tbi=780/R。
X h0 sin Y －h0 (1－cos )
（3-22）
式中：α——轨道超高角度，α=sin-1（h/s）； h0——直线段圆心距轨面高度（mm）； h——轨道超高值（mm）； s——内外轨中心距离（mm），一般取1500mm。
2.矩形隧道
曲线地段矩形隧道建筑限界，应在曲线地段设备限界基础 上，按下列公式计算确定： 曲线地段建筑限界外侧宽度（ ）： （3-23） 曲线建筑限界内侧宽度（ ）： （3-24） 曲线建筑限界高度（ ）应按下式计算确定： （3-25） （3-26） 式中: h——轨道超高值（mm）； ——右侧、左侧设备或支架最大安装宽度值（mm）；
l12 a 2 Ti 8R
2.过（欠）超高引起的设备限界加宽量和加高量的计算 （1）车体横向加宽量 曲线内侧：
X Qi hsc hcp hac h hcs mB g[(Y hcp )· (Y hcs )· sc ](1 S ) 1500 kφ p kφ s
hsc hcp hdc h hcs mB g[(Y hcp )· (Y hcs )· sc ](1 S ) 1500 kφ p kφ s
EHn e pn N hn （3-27） X 2l 2 e pn 8C N hn X n cos x Yn sin x－X n
（2）外侧加宽量
E Hw e pw Whw ( L2－l 2 )(3 X 3 L) （3-28） e pw 24C Whw X w cos x－Yw sin x－X w
（b）A型车直线段车辆限界坐标值（mm）
车辆限界：车辆在平直轨道上按规定速度运行，计及车辆和轨道的公差、磨 耗、弹性变形及振动等正常运行状态下的一条最大动态包络线，是限制车辆 横断面最大允许尺寸的轮廓图形。
（c）A型车直线段设备限界坐标值（mm）
设备限界：车辆在故障运行状态下所形成的动态包络线，用以限制轨道区的设 备安装界限。
对于轨道交通线路而言，由于一般竖曲线半径都比较大 ，根据上述公式计算得出的竖曲线加高值很小，故可以忽略 不计。竖曲线半径很小时，可根据需要进行核算。
三、道岔区建筑限界
60kg/m钢轨9号单开道岔内、外侧加宽量图
四、车站限界
1.地下车站
直线段矩形隧道岛式车站建筑限界
2.高架车站 轨道交通的高架车站根据车站形式的不同，分为侧式车站和 岛式车站。 （1） 侧式车站 A=（a0+站台宽度）×2+l0 （3-31） （2） 岛式车站 A=b0×2+l0 （3-32） 式中： a0——线路中心线至站台边缘距离（mm），A型车为 1600mm； l0——线间距（mm）； b0——线路中心线至护栏柱内侧距离。
对于凹形站台，加宽量:
对于凸形站台，加宽量 :
l12 + a 2 α= 8R
L2 － (l12 + a 2 ) β= 8R
（3-33） （3-34）
式中： l1 ——车辆定距（mm）;
L——车体计算长度（mm）；
a——转向架固定轴距（mm）； R——站台段圆曲线半径； α、β——分别为凹形站台和车辆中部，凸形站台和车辆端 部的间隙增加量，如设导轨超高还需考虑因超高引起的加宽 量。