摘 要:从我国自主研发的中低速磁浮列车同传统轮轨式 交通 工具相比的不同特点入手, 分析 其对土建设计的不同要求及在昆明世博园磁浮列车 旅游 观光线设计中对此要求所作的技术设计 方法 ,简单阐述中低速磁浮列车线建筑专业设计的特点。关键词:中低速磁浮列车;特点;建筑设计
1 概述
中低速磁悬浮列车轨道交通,是一项高 科技 、高技术含量的轨道交通尖端工程,具有高效率、高性能、高运量、低噪声、低污染、低能耗的先进性,已被国家列入“十一五”规划,具有广阔的 发展 前景。同传统的轮轨式交通工具相比,有其不同的特性,在房建专业并无现成的经验,需投入大量的精力进行深入的 研究 工作。昆明世博园磁浮列车旅游观光线,是 中国 第一条投入客运、具有我国自主知识产权的中低速磁悬浮列车线路。此条线路的设计,对于今后中低速磁悬浮列车线路的设计具有重要的实践和指导价值。
2 磁浮列车同传统轮轨式交通工具相比的不同特点及对土建的相关要求
(1)磁浮列车是要求具有高精确度的运行工具,其在运行和停止时,其车体悬停于轨道上方的净空要求始终保持在8mm,而其运行时速高达80~150km。因此,对于轨道安装的精度要求非常严格,必须采用工厂分段预制、现场安装的施工方式。本项工程中,将轨道每一节加工长度定为1.2m,即要求轨道的支撑结构需每间隔1.2m设置1组。
(2)磁浮列车在停止时的摩擦力极小,如本项目中一节近30t重的车体在悬停时,只需1人即可推动。因此,在车站有效站台范围内,轨道区域的纵向坡度应当为零,以保证在旅客上下车时,车体不会移动。另外,《地铁设计规范》(GB50157—2003)第8·3·8条规定:“站台面应低于空载车辆地板面50~100mm”,是考虑车辆在满载时由于车体相应被压低所设定的安全距离。但由于磁浮列车是依靠磁力来悬浮,在正常运营情况下不需要机械式的减震装置,其满载和空载时几乎没有竖向位移,只是在靠站时存在运营状态的悬浮和简单检修状态下落轨两种情况。因此,设计中应只需考虑8mm的悬浮高差变化,满足车体维修需要及保证车门在两种状态下都能够正常开启的高差即可。
(3)磁浮列车同轮轨式列车最大的不同之处在于它的驱动方式的不同:普通轮轨式列车的驱动装置设置于轨道之上,即轨道应为车体的最低点,下面即为道床,为轨道的支撑结构;而磁浮列车的驱动装置设置于轨道下方,车体是包裹着轨道前进的,具体地讲,就是每一个车厢下部有4个转向架,置于轨道下方,架内的电机同轨道梁间产生磁力,以使磁浮车体悬浮并推动车体前进;另外,车辆的接触轨也分别置于轨道下方两侧。本工程中,轨道面下方的限界高度为1.2m。地上侧式车站直线地段限界如图1所示。3 世博园磁浮车站设计情况
作为轨道交通的一种形式,在 目前 没有既有的设计规范情况下,此条线路设计主要参照了现行的《地铁设计规范》(GB50157—2003)及《建筑设计防火规范》(GBJ16—87);并针对前面的各条分析,本工程设计采取了以下相应措施。
(1)车站建筑的纵向柱网采用6m,是1.2m的倍数,使轨道上的荷载点部分直接置于结构柱上并使荷载均匀地坐落于结构梁上。轨道下面采用H形支墩,结构柱断面400mm×400mm,其横向间隙可以作为升降机的工作空间,而纵向空间可以作为人员通行及疏散空间。
(2)车站站台面采用平坡,其地面排水采用横向向站台外找坡0.5%以配合车体停靠需要,并将站台面设置为只低于车厢地板面20mm,即有效站台高度设定为977mm,以满足车厢下部转向架的上悬式盖板的开启要求;尽量提高站台板下净空减小车内外高差;并利于普通旅客及残疾人上下车。
(3)在总体设计中依旧采用传统地铁设计中设置站厅层、站台层来满足客运流程的作法,而其特殊的 问题 即在于由于轨面下所具有的限界空间使得其站台面以下不同于轮轨式列车车站的空间的利用:轨道下方必须留有空间,是磁浮列车区别于轮轨式列车车站设计的主要特点。站台板下的空间,是同车辆运行的轨行区最为接近的区域,在普通地铁设计中只是将其作为车辆牵引用电电缆的走行空间,净空高度达到1.4m以上,满足电路的维修空间要求即可,上部作活动人孔盖板,没有过多的利用。而在此条专用线的设计中,要求轨距2000mm,线路建筑限界宽度3200mm,双侧式站台,有效站台宽度4m,长度48m,再加上坐落于本站内的12m长车挡,纵向总长为60m;在横向上,为了满足首层商业用房的面积要求和二层站厅的人员集散和设备管理用房的需要,将建筑的进深定为24m,如减去3.2m宽的轨行区,站台板下这一层的面积即为可观的60×(24-3)=1260m2,如采用传统地铁式的车站设计,会造成巨大的浪费。如何充分利用好这部分的建筑空间,对车站建筑设计是否合理至关重要。在本条线路设计中,车辆设计方还要求磁浮列车在停靠站时,能够进行简单的检查和维修。在车辆下方设置升降机,对易损的电机进行简单的检查和更换,并送往检修室。
综合以上因素,设计中干脆将站台板下的空间提高为接近3.5m,即设备夹层楼面高程定为-2.50m,这样一方面充分满足了车辆限界和检修的空间要求,另一方面在站台板下形成静高超过2.5m可利用的空间作为设备及检修办公夹层,由于其最靠近车辆,进行检修等工作也最为便捷。在站台下靠近轨行区两侧收缩进800mm的进深空间,可以作为车辆侧面挡板的开启空间并满足人员通行的要求(图2)。由于比轮轨式车站在站厅、站台层公共区间增加了这一层设备管理用房,在防火设计方面需作更多工作。
首先,其必须同公共区处于不同防火分区,在轨行区两个侧面分别设置防火墙将轨行区和站台板下空间分隔为两个防火分区,并用甲级防火门作为运送人员及设备的通道;而位于公共区的、从站厅到达站台的电扶梯及开敞楼梯都在设备夹层用防火墙围合并且不设门,充分满足上、下车客流同设备夹层彻底分离的内外流线及公共区、设备区防火分隔的要求。
其次,必须解决设备夹层的防火疏散问题。设备夹层被轨行区分隔为南、北两个区域,按照《建筑设计防火规范》的要求,各区均需设置两个疏散楼梯。在本项设计中,将4部封闭楼梯间设置于轨行区的四角,并直通室外及站台,一方面满足防火疏散要求,另一方面,也利于工作人员进出站台等公共区域并不和乘车客流产生交叉干扰(图3)。摘 要:从我国自主研发的中低速磁浮列车同传统轮轨式交通工具相比的不同特点入手,分析其对土建设计的不同要求及在昆明世博园磁浮列车旅游观光线设计中对此要求所作的技术设计方法,简单阐述中低速磁浮列车线建筑专业设计的特点。
关键词:中低速磁浮列车;特点;建筑设计
1 概述
中低速磁悬浮列车轨道交通,是一项高科技、高技术含量的轨道交通尖端工程,具有高效率、高性能、高运量、低噪声、低污染、低能耗的先进性,已被国家列入“十一五”规划,具有广阔的发展前景。同传统的轮轨式交通工具相比,有其不同的特性,在房建专业并无现成的经验,需投入大量的精力进行深入的研究工作。昆明世博园磁浮列车旅游观光线,是中国第一条投入客运、具有我国自主知识产权的中低速磁悬浮列车线路。此条线路的设计,对于今后中低速磁悬浮列车线路的设计具有重要的实践和指导价值。
2 磁浮列车同传统轮轨式交通工具相比的不同特点及对土建的相关要求
(1)磁浮列车是要求具有高精确度的运行工具,其在运行和停止时,其车体悬停于轨道上方的净空要求始终保持在8mm,而其运行时速高达80~150km。因此,对于轨道安装的精度要求非常严格,必须采用工厂分段预制、现场安装的施工方式。本项工程中,将轨道每一节加工长度定为1.2m,即要求轨道的支撑结构需每间隔1.2m设置1组。
(2)磁浮列车在停止时的摩擦力极小,如本项目中一节近30t重的车体在悬停时,只需1人即可推动。因此,在车站有效站台范围内,轨道区域的纵向坡度应当为零,以保证在旅客上下车时,车体不会移动。另外,《地铁设计规范》(GB50157—2003)第8·3·8条规定:“站台面应低于空载车辆地板面50~100mm”,是考虑车辆在满载时由于车体相应被压低所设定的安全距离。但由于磁浮列车是依靠磁力来悬浮,在正常运营情况下不需要机械式的减震装置,其满载和空载时几乎没有竖向位移,只是在靠站时存在运营状态的悬浮和简单检修状态下落轨两种情况。因此,设计中应只需考虑8mm的悬浮高差变化,满足车体维修需要及保证车门在两种状态下都能够正常开启的高差即可。
(3)磁浮列车同轮轨式列车最大的不同之处在于它的驱动方式的不同:普通轮轨式列车的驱动装置设置于轨道之上,即轨道应为车体的最低点,下面即为道床,为轨道的支撑结构;而磁浮列车的驱动装置设置于轨道下方,车体是包裹着轨道前进的,具体地讲,就是每一个车厢下部有4个转向架,置于轨道下方,架内的电机同轨道梁间产生磁力,以使磁浮车体悬浮并推动车体前进;另外,车辆的接触轨也分别置于轨道下方两侧。本工程中,轨道面下方的限界高度为1.2m。地上侧式车站直线地段限界如图1所示。3 世博园磁浮车站设计情况
作为轨道 交通 的一种形式,在 目前 没有既有的设计规范情况下,此条线路设计主要参照了现行的《地铁设计规范》(GB50157—2003)及《建筑设计防火规范》(GBJ16—87);并针对前面的各条 分析 ,本工程设计采取了以下相应措施。
(1)车站建筑的纵向柱网采用6m,是1.2m的倍数,使轨道上的荷载点部分直接置于结构柱上并使荷载均匀地坐落于结构梁上。轨道下面采用H形支墩,结构柱断面400mm×400mm,其横向间隙可以作为升降机的工作空间,而纵向空间可以作为人员通行及疏散空间。
(2)车站站台面采用平坡,其地面排水采用横向向站台外找坡0.5%以配合车体停靠需要,并将站台面设置为只低于车厢地板面20mm,即有效站台高度设定为977mm,以满足车厢下部转向架的上悬式盖板的开启要求;尽量提高站台板下净空减小车内外高差;并利于普通旅客及残疾人上下车。
(3)在总体设计中依旧采用传统地铁设计中设置站厅层、站台层来满足客运流程的作法,而其特殊的 问题 即在于由于轨面下所具有的限界空间使得其站台面以下不同于轮轨式列车车站的空间的利用:轨道下方必须留有空间,是磁浮列车区别于轮轨式列车车站设计的主要特点。站台板下的空间,是同车辆运行的轨行区最为接近的区域,在普通地铁设计中只是将其作为车辆牵引用电电缆的走行空间,净空高度达到1.4m以上,满足电路的维修空间要求即可,上部作活动人孔盖板,没有过多的利用。而在此条专用线的设计中,要求轨距2000mm,线路建筑限界宽度3200mm,双侧式站台,有效站台宽度4m,长度48m,再加上坐落于本站内的12m长车挡,纵向总长为60m;在横向上,为了满足首层商业用房的面积要求和二层站厅的人员集散和设备管理用房的需要,将建筑的进深定为24m,如减去3.2m宽的轨行区,站台板下这一层的面积即为可观的60×(24-3)=1260m2,如采用传统地铁式的车站设计,会造成巨大的浪费。如何充分利用好这部分的建筑空间,对车站建筑设计是否合理至关重要。在本条线路设计中,车辆设计方还要求磁浮列车在停靠站时,能够进行简单的检查和维修。在车辆下方设置升降机,对易损的电机进行简单的检查和更换,并送往检修室。
综合以上因素,设计中干脆将站台板下的空间提高为接近3.5m,即设备夹层楼面高程定为-2.50m,这样一方面充分满足了车辆限界和检修的空间要求,另一方面在站台板下形成静高超过2.5m可利用的空间作为设备及检修办公夹层,由于其最靠近车辆,进行检修等工作也最为便捷。在站台下靠近轨行区两侧收缩进800mm的进深空间,可以作为车辆侧面挡板的开启空间并满足人员通行的要求(图2)。由于比轮轨式车站在站厅、站台层公共区间增加了这一层设备管理用房,在防火设计方面需作更多工作。
首先,其必须同公共区处于不同防火分区,在轨行区两个侧面分别设置防火墙将轨行区和站台板下空间分隔为两个防火分区,并用甲级防火门作为运送人员及设备的通道;而位于公共区的、从站厅到达站台的电扶梯及开敞楼梯都在设备夹层用防火墙围合并且不设门,充分满足上、下车客流同设备夹层彻底分离的内外流线及公共区、设备区防火分隔的要求。
其次,必须解决设备夹层的防火疏散问题。设备夹层被轨行区分隔为南、北两个区域,按照《建筑设计防火规范》的要求,各区均需设置两个疏散楼梯。在本项设计中,将4部封闭楼梯间设置于轨行区的四角,并直通室外及站台,一方面满足防火疏散要求,另一方面,也利于工作人员进出站台等公共区域并不和乘车客流产生交叉干扰(图3)。4 结语
由于磁浮列车车辆的特点,对建筑设计提出很多不同的要求,相应地,建筑设计也要不断地 研究 和摸索,以更加合理地满足这些要求。本文只是针对其部分特点和建筑设计 内容 给予说明随着我国中低速磁浮列车的不断 发展 ,相信建筑设计会更加深入和合理以适应这种需要。
参考 文献 :
[1]施仲衡,等.地下铁道设计与施工[M].陕西:陕西 科学 技术出版社,1997.
[2]GB50157—2003,地铁设计规范[S].
[3]GBJ16—87,建筑设计防火规范[S].
[4]JGJ37—87,民用建筑设计通则[S].
