轨道交通线路设计质量控制要点探析

徐瑰麟

（中铁第四勘察设计院集团有限公司 城市轨道与地下工程设计研究院，湖北 武汉 430063）

轨道交通线路设计的实质是确定线路的空间定位。轨道交通项目中任何一个影响线站位、车辆基地方案的因素异动，都需要线路专业从全局最优的角度去判断和把控，对线路设计做好相应的优化调整，这样必然影响依附于线路的车站、区间、车辆基地等各个土建及系统专业。线路设计质量直接影响到项目工程总体规模及工程投资，在设计过程中，线路资料开放之时亦是轨道交通项目全专业开展设计之际，因而质量控制的重要性与实时性可见一斑。线路设计质量控制需要对设计全流程实施控制，贯彻预防为主、审查把关相结合的原则，关注项目合规性、合理性、安全可靠性、适应性、经济性[1]等方面涉及的质量控制要点，立足全局，兼顾部分，力求线路设计更优。

1 合规性质量控制要点

轨道交通项目线路基本走向、敷设方式、线站位布局应合规。线站位布局应与城市总体规划、综合交通规划、经济社会发展规划、城市近期建设规划及轨道交通线网规划、轨道交通用地控制规划等上位规划保持一致。线路基本走向、敷设方式应与上位规划或上阶段设计相符，工程可行性研究阶段线路长度、车站数量变化不得超过建设规划批准规模的 15%。如果因城市规划、工程条件等因素影响而发生重大变化，必须有充分的调整依据，并按流程上报规划调整方案，取得相关部门同意。例如，位于长江经济带[2]中心的武汉市，由于城市规划等因素调整，工程可行性研究阶段将原 4 号线西延线与11 号线西段合并为蔡甸线，与已批复的轨道交通第3 期建设规划存在一定调整。在第 3 期轨道交通建设规划中，轨道交通 4 号线由黄金口站西延两站至铁路新汉阳站，11 号线西段由红马嘴站经蔡甸向西止于柏林站[3]，武汉轨道交通 4 号线西延与 11 号线西段走向示意图如图 1 所示。

图 1 武汉轨道交通 4 号线西延与 11 号线西段走向示意图Fig.1 The line route of the western extension of line No.4 and the western section of line No.11 in Wuhan

在工程可行性研究阶段，武汉西站枢纽规划选址调整至黄金口站以南、蔡甸区发展重心东移、国家级中法武汉生态示范城规划发生改变，导致 4 号线西延与 11 号线西段设计边界发生了重大调整。结合轨道交通线网中两线的功能定位，线路起讫点、线路走向及车站分布等因素，原 4 号线西延线与 11 号线西段合并为蔡甸线，与 4 号线贯通运营，由黄金口站起，向西经蔡甸止于柏林站，武汉轨道交通蔡甸线走向示意图如图 2 所示。而 11 号线连接武汉西站，并为支撑中法生态城规划发展预留了一条新的轨道交通廊道。线路调整情况上报相关部门获得同意后，线站位布局才具备合规性。

图 2 武汉轨道交通蔡甸线走向示意图Fig.2 The line route of the Caidian line in Wuhan

2 合理性质量控制要点

2.1 线路技术标准

线路技术标准包括最小曲线半径、最大纵度、最小坡段长度等。项目在综合交通体系、轨道交通线网中的功能定位将确定速度目标值、运营组织等技术标准，设计中应结合工程实际，因地制宜，合理确定线路技术标准，既满足运营需要，又能合理控制工程规模。例如，武汉轨道交通 7 号线连接城市北部组团、中心城区与南部组团，新城区与中心城区之间具有一定的时空距离[4]，属于市域快线，速度目标值确定为 100 km/h。一期工程线路位于主城区，沿线建构筑物密集，工程条件受限，拆迁量大。在确定线路技术标准时，考虑到部分地段站间距较小，实际运行速度为 70 km/h，为减少拆迁，最小曲线半径取值没有教条采用设计速度为 100 km/h 的对应数值，而是补充了“由于工程原因，局部限速地段最小曲线半径采用 350 m”的规定，合理的技术标准在满足运营需求的前提下保证了工程实施的可行性。

2.2 线位及车站设置

线路及车站设置应尽可能与城市现有及规划道路相结合，以减少对城市规划地块的分割，穿越街坊地带应与城市改造和综合开发相结合。车站分布应与轨道交通网、城市道路网及公共交通网相结合，尽量将车站设置在大型客流集散点、主要道路交叉口或与居住区结合较好的位置，以有利于最大限度地吸引客流，减轻地面交通压力，方便乘客出行。

线路起讫点选择应为远期发展预留条件，特别是在轨道交通线网中明确远期将延伸的项目，需要结合运营组织、工程条件等确定合理方案。为减少空车走行距离，车辆基地出入线不宜设置过长，当车辆基地选址用地远离正线时，正线接轨站需要做相应调整。车辆基地设于线路端部的，如果选址用地发生变化，对线路起讫点的稳定也将带来影响。例如，武汉轨道交通 2 号线南延线停车场选址受用地条件限制多次调整，导致终点站设计较难稳定。

2.3 敷设方式选择

轨道交通敷设方式一般分为高架线、地面线及地下线 3 种。线路敷设方式选择应结合城市道路、地形地质条件、沿线管线及建构筑物情况、过渡段设置、周边环境要求、市政综合开发等方面统筹考虑，确定合理方案。因此，应特别关注项目勘察及资料收集阶段，针对目前轨道交通项目勘察和设计分离的现状，设计单位在接收勘察资料时，应做好核查。例如，在武汉第 4 期建设规划研究过程中，由于规划 11 号线、12 号线局部穿越岩溶塌陷区域，为避免出现重大工程风险，研究初期推荐规划 11 号线、12 号线局部采用高架方式。随着对地质钻探资料的收集、研究，线路平面绕避了不良地质区域，敷设方式由高架线改为地下线，避免了城区内沿线建筑物的大量拆迁。

2.4 交叉线路衔接

实施项目将不可避免地与轨道交通线网规划要求的远期线路发生衔接。线路设计应在满足功能要求的前提下，尽量保证换乘便捷性、减小车站工程规模，预留远期工程衔接条件，同时还应具备一定灵活性。换乘线路或相交线路应做相邻三站两区间研究，综合考虑多种因素后，合理确定与交叉衔接线路关系。例如，武汉轨道交通规划 10 号线在解放大道路口呈南北向走行，与东西向走行的规划 14号线形成立交。受此处在建市政高架桥工程限制，规划 10 号线左右正线需按上下重叠方式布局并下穿规划 14 号线，轨道交通形成地下 3 层立交的格局，为将来两线工程实施预留了空间。

2.5 平纵断面设计

线路平面设计应力求顺直，尽量采用较大曲线半径沿城市道路布设，根据项目所处地理位置、工程地质及水文地质条件，地面交通要求等情况，合理选择线路位置及线路埋深，减少地铁施工过程中对沿线建筑及管线的拆迁和城市交通的干扰。地下线应结合区间联络通道、中间风井等分布，利用牵引曲线对区间纵断面尽量按照节能坡进行设计。

例如，武汉轨道交通 5 号线在新生路至三角路站区间线路沿和平大道走行，与既有武汉长江公路隧道立交[5]，5 号线施工期及运营期必须保证公路隧道的安全。另外，武大铁路 (武昌—大冶) 以桥梁方式上跨和平大道，如果线路绕避铁路桥梁则需要增加 5 处曲线，并且下穿已出让地块；如果线路沿路中走行则需要破除铁路桥梁部分桥桩基础同时补充加固措施，但线路顺直。经综合比较，目前武汉轨道交通 5 号线按顺直的线路方案予以实施。

2.6 配线设置

轨道交通线路配线设置应工程规模适当、工程风险可控、运营组织安全方便灵活。线路需设置折返线、停车线、安全线、联络线、车辆基地出入线等配线。结合线路交路设置，折返线设于折返站；停车线设置一般间隔距离 8～10 km，主要用于故障车停留，宜尽量与站后折返线合并设置，由于设有配线的车站工程规模大，数量过多会造价过高，数量过少会引起运营需求得不到保障。例如，天阳路站[6]为武汉轨道交通规划前川线远期小交路折返站，也是规划天河枢纽支线接轨站。为保证线路具备由武汉市区至前川贯通运营的条件，又具备武汉市区与天河枢纽贯通运营，以及前川至天阳路站增设小交路运营的条件，天阳路站研究设为平行双岛式高架车站，前川方向正线与武汉市区方向正线通过单渡线相连接，远期前川客流可以通过同站台换乘天河枢纽方向列车去往武汉市区。天阳路站配线示意图如图 3 所示。该种配线形式设置灵活，满足今后多种行车交路运营要求。

图 3 天阳路站配线示意图Fig.3 The wiring diagram of the Tianyang road station

3 安全可靠性质量控制要点

轨道交通的安全可靠性包括项目在建设期的施工安全及运营期的运营安全，具体到线路设计为工程安全寻求更优的线位、创造良好的线路平纵断面技术条件、选择运营安全可靠的配线形式。

3.1 地质条件

线路在平面及纵断面选线时应贯彻地质选线，尽量绕避不良地质区域及不良地质层，降低工程施工及运营安全风险。例如，武汉轨道交通规划12 号线[7]武昌段局部线路穿越岩溶塌陷区域，为避免重大工程风险，将该段平面线位南移 800 m，绕避了不良地质区域。再如，武汉轨道交通 11 号线[8]东段局部线路穿越溶洞，为避免施工风险，调整了线路纵断面绕避了不良地层，目前工程已顺利实施。

3.2 线路平纵断面技术条件

线路设计应尽量创造良好的平纵断面技术条件，避免小半径大坡率地段相重叠。例如，武汉轨道交通 3 号线在施工过程中出现的险情就发生在平纵断面均最为不利的盾构区间。一般来说受控因素较多的地铁线路车站两端难以避免小半径曲线，而纵断面设计按照“高车站、低区间”的原则设置节能坡，加速坡与平面曲线叠加的几率较大。在这样的情况下，应优先选择改善线路技术条件，牺牲节能效果。良好的线路技术条件不仅有利于施工期安全，也有益于运营期维护。根据地铁运营部门反馈，半径为 450 m 及以上的曲线线路，轮轨磨耗情况明显优于更小半径曲线线路，旅客舒适度也更高。长大坡段对运行不利，应在保证正常情况、车辆出现故障时的各种工况安全运行的前提下才能够采用。

3.3 平行进路及安全线设置

线路设计中，在线路与其他正线或支线共线运行的接轨站，在进站共轨运行方向需设置为平行进路，以保证两线列车无行车干扰，避免站外停车的情况。例如，武汉轨道交通规划前川线天阳路站就为主线及支线设置了平行进路，确保运营安全，天阳路站具体配线如图 3 所示。另外，由支线或车辆基地出入线进入正线前应具备一度停车条件，当出现不能满足信号安全距离、纵断面条件对停车安全不利等情况，均应设置安全线，以确保正线行车安全。

3.4 其他控制要点

除了以上要点，影响工程安全的还有很多因素，如沿线建构筑物情况、地下管线、高压走廊等。线路设计应结合各车站、区间工程风险点要求，创造更好的工程条件，寻求更优设计方案，降低项目整体工程风险。

4 适应性质量控制要点

轨道交通的建设应当与城市的自然条件、社会条件相适应，以达到城市轨道交通的建设适用于城市发展的目的。

4.1 交通衔接

轨道交通与航空、铁路、长途汽车等大型综合交通枢纽之间的衔接，轨道交通之间的换乘及轨道交通与其他交通方式的衔接换乘关系，是轨道交通设计需要重点研究的问题。大型客流集散点各种交通方式之间的换乘距离及便捷性是衡量轨道交通适应性的重要方面。在线路设计中，衔接对外交通枢纽的车站、换乘站的站位确定应经过多方案技术经济比选，慎重选择。例如，在铁路武昌站，规划有轨道交通 4 号线、7 号线、11 号线、12 号线等多条线路，线站位受控因素多，设置较为困难。受武昌站站房及西广场中山路下穿隧道分割，最终确定了4 条轨道交通线换乘站分设东西广场的换乘方案，其中规划 11 号线、12 号线换乘车站设于东广场，4 号线、7 号线换乘车站设于西广场，并分别与铁路武昌站东西站房形成便捷换乘。武昌站所在交通枢纽示意图如图 4 所示。

图 4 武昌站所在交通枢纽示意图Fig.4 The diagram of the transport hub with the Wuchang station

4.2 交通疏解

城市主城区一般具有建筑密度高、交通需求大而道路资源有限的特点。轨道交通站点施工往往会占用城市道路，影响原有的交通秩序，给市民出行带来较大的冲击。轨道交通建设期需要进行交通疏解，把施工期交通影响降至最低程度，适应城市交通需求。线路设计时，在满足车站功能、符合技术标准的前提下，应优先选择有利于交通疏解的设计方案。车站站位尽量避开市政高架桥匝道、市政隧道出入口，能设于半幅道路的不侵占整幅道路，为施工期交通疏解预留条件及实施空间。

4.3 环境保护及文物保护

轨道交通高架线及地面线的建筑结构形式和体量应与城市景观和周围环境相协调，减少对生态环境、文物保护区的影响。在线路设计中，线位应尽量避让环境敏感点、文物保护区，慎重选择敷设方式，地下区间线路必须穿越地面建构筑物与住宅区时，在条件允许的情况下，宜适当增加埋深，以利减振、降噪，减小对地面建筑物的干扰。

例如，昆明轨道交通 5 号线[9]世博园站至龙庆路站原规划为高架线，由于邻近国家 4A 级景区——昆明世博园，建设规划环评批复意见要求敷设方式设置为地下。在线路设计过程中，优化了该项目的线站位及配线方案，此段线路调整为地下线，以减少对周围环境景观影响。受邻近车站站位已锚固的限制，5 号线区间需要下穿国家级文物抗战胜利纪念堂的核心保护区范围，为尽量减少对文物的影响，线路纵断面进行了调整，线路埋深增加至 27 m 以上，邻近车站加深至地下 4 层，此方案获得了相关部门认可。

5 经济性质量控制要点

轨道交通项目的经济性，针对线路设计而言，主要是在工程方案合理的前提下，尽可能控制工程造价，体现在依附于线路的车站、区间、车辆基地等各个土建及系统专业的工程规模可控。在线站位选择时，考虑到因土地价值及房价提升导致的拆迁难度大，成本高问题，应尽量减少拆迁量、减小对地块的切割，以便使轨道交通沿线地块高效利用、协调发展。由于高架线及地面线工程造价较地下线低，有条件时应尽量采用高架线及地面线，可以大幅降低工程造价。另外，通过优化线路设计，研究缩短线路长度、减小配线车站规模、减小地下站车站埋深、缩短联络通道长度等都是线路设计中控制工程造价的重要措施。

6 结束语

在轨道交通设计中，线站位的空间定位控制车站、区间、车辆基地等各个土建及系统专业，直接影响工程项目总体规模、运营效率及工程投资。线路设计走在设计周期最前沿，应从合规性、合理性、安全可靠性、适应性、经济性等方面对线路进行全方位的质量控制和优化，因地制宜地得出最优线路平、纵断面方案，为后续专业优化实施提供保障。在阐述轨道交通线路设计质量控制要点的基础上，以典型工程为例，提出线路设计的基本思路。但是，如何将质量控制要点指标化、系统化，为线路设计质量评价提供依据仍然有待深入研究。

[1] 中华人民共和国国家发展和改革委员会. 国家发展改革委关于加强城市轨道交通规划建设管理的通知：发改基础[2015] 49 号[A]. 北京：中华人民共和国国家发展和改革委员会，2015.

[2] 肖 睿. 长江经济带铁水联运发展对策研究[J]. 铁道货运，2017，35(10)：1-4.XIAO Rui. Study on the Solution for Developing Rail-Water Inter-modal Transportation in the Yangtze River Economic Belt[J]. Railway Freight Transport，2017，35(10)：1-4.

[3] 中铁第四勘察设计院集团有限公司. 武汉市轨道交通蔡甸线工程可行性研究报告[R]. 武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2016.

[4] 郑毛祥. 组团市城市轨道交通线网形态设计及分析[J]. 铁道运输与经济，2017，39(4)：90-94.ZHENG Mao-xiang. Design and Analysis on Line-network Pattern of Organizational Urban Rail Transit[J]. Railway Transport and Economy，2017，39(4)：90-94.

[5] 中铁第四勘察设计院集团有限公司. 武汉市轨道交通 5 号线总体设计[R]. 武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2016.

[6] 中铁第四勘察设计院集团有限公司. 武汉市轨道交通前川线工程可行性研究报告[R]. 武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2016.

[7] 中铁第四勘察设计院集团有限公司. 武汉市轨道交通 12 号线工程可行性研究报告[R]. 武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2017.

[8] 中铁第四勘察设计院集团有限公司. 武汉市轨道交通 11 号线三期工程可行性研究报告[R]. 武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2017.

[9] 中铁第四勘察设计院集团有限公司. 昆明市轨道交通5号线工程可行性研究报告[R]. 武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2015.