城市轨道交通高架设计对运营需求的考量

城市轨道交通高架设计对运营需求的考量

何建梅

广州地铁设计研究院股份有限公司

摘要：从地铁全生命周期的角度考虑，在设计阶段不仅考虑初期投资成本，还要考虑运营成本、后期维修，以及更新改造的费用。设计应以运营服务标准作为龙头设计标准，其他设计内容均服从这一标准。城市轨道交通高架线路以其投资经济、建设周期较短、运营成本低、线路适应性强等优点被越来越广泛的被采用。本文结合广州城市轨道交通高架区间实际情况，主要从运营维养的需求，对高架区间提出合理的设计方案。

关键词：城市轨道交通高架区间运营需求

前言

目前北京、上海、广州、南京、武汉、无锡、宁波、成都、重庆、西安等城市都有建成的轨道交通高架线路。城市轨道交通高架线路的大规模修建同时也带来了问题，需从多方面考虑高架线路的运营维养。为更好服务于高架区间的运营维护，在轨道交通高架区间结构设计阶段考量运营维护需求。主要体现在下述几个方面：1）高架结构体系的选择；2）维养通道设计；3）支座检修通道设计；4）桥墩防撞设施设计。

高架结构体系的选择

轨道交通高架区间结构作为城市建筑物，其建筑形式应考虑城市景观的要求。要求整体上与周围环境协调，重视桥梁结构本身外形及各构件细节上的景观处理。高架区间结构应尽可能减少振动、噪声对周边环境的影响。高架区间结构应构造简洁，尽量减少结构类型，力求标准化，制造工厂化、施工机械化，以便控制整体质量，缩短施工周期，减少运营中的维修和养护，必须满足耐久性要求，满足列车安全运行和乘客乘坐舒适度的要求。

常用典型高架的结构体系有以下两种：简支梁、连续刚构。简支梁设计受力简单，施工难度小。连续刚构体系，梁型轻巧、纤细,墩梁直接相连。连续刚构跨度大，空间通透，结构效率高，在“整体连续性、空间透视性、局部雕刻性”方面效果突出，体现现代经典的设计风格，桥梁建筑景观简洁优美。

广州四号线花瓶墩简支梁北京机场线花瓶墩简支梁

广州六号线双薄壁连续刚构广州十四号线单薄壁连续刚构

图1高架区间桥梁结构形式

高架区间推荐采用节段预制拼装技术，减少使用脚手架，绿色环保。采用连续刚构体系，梁型轻巧、纤细，墩梁直接相连。连续刚构采用3跨～4跨一联，标准段最大跨度40m，空间通透。连续刚构无支座体系，可彻底免除了高架区间桥梁运营后期大量支座维养及更换工作，是典型高架发展的趋势。

维养通道设计

高架长大区间给区间维养带来了很多的困难，区间维养巡线工人需一次步行走完全部区间，且在步行的同时还需对轨道、结构、附属等进行检查[1]。

从运营维养的角度考虑，需要在区间中部考虑增设维养通道，原则上在高架区段站间距大于等于4km的区间考虑设置长大区间维修通道。长大区间维修通道用于日常维修人员及应急抢险人员上下高架，下设工具房，并设置摄像头”的需求。维养通道可利用路中绿化带范围设置楼梯间，通过折跑楼梯到达墩顶，然后通过斜梯爬至桥面的方案[2]。

考虑到将维养通道设置道路的路中存在安全隐患，也可以结合横跨道路的人行天桥设置维养通道，维养通道的钢结构梯道从人行天桥桥面上至高架区间桥面，同时保留设置安全门、照明、视频监控、装修等。该方案更好地保障运营维养人员的安全。维养通道不具备紧急疏散的功能。

图2人行天桥上设维养通道效果图

支座检修通道设计

支座是桥梁传递结构上部荷载的重要构件，也是结构体系的重要组成部分。支座的使用年限一般比起桥梁结构的设计使用年限100年要短很多，桥梁全寿命周期中需要多次更换支座。另外广州地铁常年都是高密度发车，支座都是在高负荷下工作，支座会产生很多的病害，例如，支座的脱空、变形过大、老化、开裂等。支座的病害会直接或者间接导致支座的失效，会产生较大的安全隐患，因此需要对所有这些支座进行日常定期的检修。对桥墩支座的检修是保障地铁安全运营的基本要求，它关系到广州地铁的整体形象，更关系到市民的安全出行。

位于路侧段的墩高超过5m的轨道交通高架桥梁，部分桥下无便道，或桥下便道无法完全通车，导致桥检车无法在桥下方进行检测，因此大部分支座检修是通过搭设临时的长梯爬上桥墩完成的，这对检修人员的安全存在较大的隐患，有部分高墩无法利用长梯爬上去，只能通过望远镜目测的方式进行桥墩支座检测，无法正常完成支座的检修和更换工作，给地铁的运营留下了安全隐患。

从桥梁正常使用养护、检修方面考虑，为确保地铁高架段的运营安全，对此类高架桥桥墩增设检修钢爬梯是非常必要的。

图3支座检修通道

采用支座检修通道，可满足高架桥墩检修功能要求；为桥梁正常的检修和支座更换工作提供方便，为地铁的安全运营提供保障；不影响地铁的正常运营；不影响地铁高架段整体美观；环境和谐，低碳节能。

采用钢爬梯方案，钢结构生产、加工、安装、架设都比较方便，而且钢结构施工时对环境影响比较小，耗能低。

桥墩防撞设施设计

轨道交通高架桥梁通常敷设在城市道路的路中绿化带，城市道路车流量大，对于设置在交叉路口或掉头车道边上的桥墩受车辆碰撞的风险比较大，应考虑加设桥墩防撞设施。

图4路中墩柱防撞设计图

位于城市道路人行道上的路侧车站的部分墩柱及高架桥梁桥墩，桥墩距离车行道较近，且一般路缘石高度仅15cm，为降低高架结构受广从路车辆撞击的风险，应考虑设置防撞警示。

图5路侧墩柱防撞设计图

位于掉头车道侧边的路中桥墩设置混凝土防撞墩，具有良好的防撞作用。位于人行道范围内路侧桥墩设置防撞警示设计，具有良好的警示作用。

通过防撞设施的保护，在汽车撞击的作用下仅破坏防撞设施表面，高架区间桥梁仍处于弹性工作状态，为地铁的安全运营提供保障，且不影响地铁高架段整体美观。

结语

在设计阶段不仅需要考虑初期投资成本，还要考虑运营成本、后期维修，以及更新改造的费用。设计应以运营服务标准作为龙头设计标准，其他设计内容均服从这一标准。

参考文献

[1]罗辉.高架长区间设置疏散检修楼梯的必要性分析[R].广州.2010

[2]王光裕.城市轨道交通高架长大区间维护方式研究[R].广州.广州地铁设计研究院有限公司.2016

作者简介：何建梅，工学硕士，高级工程师，主要从事城市轨道交通高架结构设计