李大军
北京城建设计发展集团股份有限公司 北京 100037
摘要：现代有轨电车作为一种新型中低运量公共交通系统，国内今年正在广泛推广和运用，本文结合国内几个典型案例，总结并探讨了有轨电车设计过程中与市政系统的融合问题，主要从路权、车道布置、线路指标、交通组织、排水等方面进行分析，以期为有轨电车工程积累设计经验。
关键词：有轨电车；路权选择；车道布置；平纵横设计；交通组织；排水设计
1.引言
我国的轨道交通建设发展至今，无论是线路规模之大、运量规模之高、城市分布之广，还是建设速度之快、规划线网之密，均为世界领先。在城市公共交通领域中，发挥的作用日益显著，广受人们欢迎和青睐。这充分体现了轨道交通建设不仅对缓解城市交通拥堵发挥重要作用，而且对城市用地拓展、旧城改造、土地升值、拉动经济发展也起到十分重要的作用。
现代有轨电车一般敷设在市政道路路中或路侧，由此会带来交通组织与信号控制、横断面布设、平面线形协调、纵断面标高协调、路基路面过渡等诸多问题。
2现代有轨电车与市政道路的融合
2.1路权选择
路权选择不同于传统公交车，现代有轨电车是在特定的轨道上行驶，在建设之初就对其路权、车道等进行了规划。所以，实际中的空间优先大部分是需要结合信号控制系统来实现。
现代有轨电车路权形式可以划分为三种：完全独立路权，半独立路权，混行路权。选择不同的路权形式依据于道路交叉路口的性质和有轨电车的优先级别。现代有轨电车设置专用道是对运营专用路权的革命和创新，它继承了铺设在地面的原则，改变了传统有轨电车的轨道与路面混合运行的模式，虽然仍然将轨面与路面平齐以埋入式铺在道路上，但设置为专用道、拥有专用路权。在有条件的地段进行绿化，成为绿色轨道，这对于运行环境、降低噪声、安全隔离、提高速度等均有一定改善。但在市区交通干道上，由于交通量大、道路资源紧张，所以难以落实，尤其在交叉路口，需设置平交道口，使专用路段的连续性受到制约，对运速度影响较大。
2.1.1完全独立路权
即有轨电车在路段上独享车道，在交叉路口路权立交化，以此来保证现代有轨电车在的高速、安全运行。目前，现代有轨电车线路中完全独立路权的路段很少，一旦采用，其系统制式就接近轻轨的水平。此外，完全独立路权适用于郊区线路和城市快速路。
2.1.2半独立路权
是目前应用最为普遍的，在路段中设置专用的路权，而在交叉路口处采用与道路平交的方式。这种路权形式是在路段上进行严格的隔离，而在交叉路口与其他交通方式混行，因此，需要在交叉路口给有轨电车优先通行的信号措施。
2.1.3混行路权
是指线路上除了现代有轨电车运行之外，其他交通方式也运行于现代有轨电车的车道之上。混行路权适用于线路上其他交通流量较小，沿线有道路公交运营且车站通行能力富足的情况下，在城市次干道、支路，以及商业密集的步行街附近应用得较多。
2.2车道布置
现代有轨电车线路敷设方式通常采用地面线。根据现代有轨电车的车辆技术参数要求，综合国内外建设经验，现代有轨电车在道路断面上的布置方式有三种：中央布置、单侧布置和两侧布置。
中央布置的车道对有轨电车的通行干扰最小，同时也可以简化交叉路口的交通组织和信号控制。单侧布置将双线的有轨电车车道布置于道路的一侧，这样可以简化有轨电车的站台布设和道路改造，但却与同向机动车右转车流形成交织，使得交叉路口信号控制较难处理，也降低了交叉路口的部分通行能力。两侧布置的缺点最为明显，不仅干扰了两侧地块的出入车辆，而且增加了与机动车流的冲突点数，同时转弯半径小、运行不平顺，因此，一般情况下不被采用。
以三亚现代有轨电车、深圳龙华现代有轨电车、上海松江现代有轨电车、沈阳浑南现代有轨电车为例，阐述建设现代有轨电车的同时进行与之相协调两侧配套道路的设计的要点。
四个项目代表了国内目前最具特点的现代有轨电案例，三亚示范线敷设于城市核心区，设置在交通最为繁重路段上；深圳龙华线设置于主城区，随着城市现代化进程，原本是城区与市郊连接线，现以成为区域骨干线；上海松江线服务于郊区组团；沈阳浑南线是国内真正意义上第一条现代有轨电车，并已成网运营，服务于主城区、市郊、新区和机场。
四个项目路权形式分为独立路权和混合路权，敷设形式采用路中式和单侧路侧式。项目规划和设计阶段，充分考虑到对沿线机动车、非机动车和行人的交通组织影响，并根据道路路幅宽度、交通流量分析、相交道路情况、沿线规划及建设情况、出入口数量以及地上地下管线等多种因素综合考虑。
当既有道路沿线小区出入口较多时，道路中央分隔带较宽或拓宽条件充足的路段一般选用路中式布置（见图1）；道路单侧小区出入口较少且有大片绿化用地时，利用单侧绿化用地建设有轨电车，对既有道路无影响，实施简单（见图2）。上述四个案例除部分路段采用单侧路侧式（见图2）布置之外，其余路段均采用路中式布置。
规划、设计阶段考虑到当道路两侧出入口均较少且有绿化用地时，备选采用双侧布置（见图3），但实际实施并未使用。
2.3有轨电车与道路设计指标的融合
2.3.1平面线形协调
有轨电车的设计标准需要与市政道路（公路）设计标准融合统一。
市政道路在缓和曲线的取值上应满足不设置缓和曲线或满足一定长度的要求，而这往往使其比有轨电车的缓和曲线长度要长。市政道路允许采用复曲线但不允许有较小的夹直线，而有轨电车圆曲线之间必须设置夹直线，即后者的要求低于前者的要求。虽然两者在标准上有差异，但设计时应相互配合相互协调，如果能做到两者平面线形的统一则不仅能使线形美观还能大大减少工作量。
如果确实无法统一，应首先满足有轨电车的线形和限界要求，市政道路则在限界外修正道路线形，这样会带来两者桩号不统一，也会使道路宽度有略微调整。在既有道路上建设有轨电车，应综合考虑有轨电车与市政道路的线型、交通、路基路面和整体舒适性等问题，使有轨电车与市政道路在同一水平面建设，应尽量保持线形的协调统一。
以三亚现代有轨电车为例，其设计最大速度为70km/h的有轨电车，当曲线半径小于2500m时，应设置缓和曲线，不同设计时速，对应的缓和曲线设置长度。对于设计时速为50km/h的市政道路而言，当圆曲线半径小于700m时，应设置缓和曲线，最小缓和曲线长度为45m，不同设计时速对应的缓和曲线最小长度。
具体说，为满足有轨电车设设置缓和曲线要求，使有轨电车与市政道路线形一致，当曲线半径大于700m、小于2500m时，缓和曲线设置长度应满足市政道路最小缓和曲线要求，取为45m；而当曲线半径小于700m时，缓和曲线长度应满足有轨电车的线形要求，在设计道路中线时，设置的缓和曲线长度应满足有轨电车最小缓和曲线长度要求；对于交叉口混行区，有轨电车以小曲线半径通过时，由于车速较低，通常不设置缓和曲线。
2.3.2纵断面线形协调
有轨电车区间正线应根据车辆类型、道路条件和工程难易程度等因素进行综合确定，最大坡度一般不大于50‰，困难条件下不超过60‰，最小纵坡在满足排水情况下，可不受限制；市政道路方面根据不同的设计时速有相应的最大纵坡要求，如下表。此外，对于非机动车道而言，最大纵坡不应大于2.5%，困难时不应大于3.5%，特大桥、大桥、中桥的桥面纵坡不宜大于4%。市政道路为满足路面排水需求，最小纵坡不应小于0.3%。
有轨电车线路竖曲线半径正线为2500m，车站端部为1200m，联络线、站场线等为1000m。。市政道路对于不同设计时速的道路竖曲线半径要求不同，当设计时速为50km/h时，凸曲线最小半径一般值为1350m，极限值900m；凹曲线最小半径一般值1050m，极限值700m。当设计时速为60km/h时，凸曲线最小半径一般值为1800m，极限值为1200m；凹曲线最小半径一般值为1500m，极限值为1000m。此外，道路竖曲线还应满足竖曲线最小长度要求，有轨电车无此要求。
综合比较，对于设计时速小于等于60km/h的城市主干路，敷设有轨电车时纵断竖曲线应以有轨电车设计标准为主，即首先应满足有轨电车设计要求。而竖曲线长度应满足市政道路竖曲线最小长度要求。1.3.3道路横断面布置
无论有轨电车布置在道路路中还是路侧，应向市政道路设计单位提供限界边线处的标高或者轨道横坡规律，以便于道路横断面标高与其顺接。以松江有轨电车荣乐路部分路段的横断面设计为例（图4），有轨电车外轨标高与中心线标高基本持平为土0.00，限界边线与外轨之间 1.1765 m 范围内可与道路横坡一致，限界之外的道路按照道路标准设计。
图4 道路标准横断面设计图（单位：m）
2.4有轨电车与道路交通协调
现代有轨电车一般站间距较小，平交道口较多，车辆由人工驾驶，过交叉道口受信号管制，因存在车辆等待信号和起停时间，使旅行速度受到制约。为此提出平交道口信号优先的措施，以在专用道基础上进一步提高旅行速度。但不是所有路口都可以设置“信号优先”，要根据路口交通饱和程度，有条件的才设置。
现代有轨电车与市政道路交通组织的协调主要体现在以下3个方面：
（1）区域路网、路段及交叉口。线路会对区域路网造成一定冲突和干扰，占用一定道路资源，对路段中掉头车辆产生影响，交叉路口需重新设置信号灯，重新对各种交通方式进行配时，调整信号灯相位及周期或采取封闭、禁左、绕行等措施。有轨电车信号是否优先，采取绝对优先、相对优先或不优先等信号控制方式应与市政道路交通信号一起实施智能控制，以体现有轨电车公共交通方式快捷且二者相对平衡的状态。
（2）沿线单位出入口。以现代有轨电车布设在路中为例，为避免有轨电车与沿线出入口频繁交通冲突，沿线单位出入口则需采取右进右出的方式进入市政道 路，并根据交通需求，在确保交通安全的情况下，在邻近交叉口进行掉头。
（3）行人过街。因有轨电车车站设置在道路中央，乘客上下车集散均需要穿越道路，同时，原来无中央绿化带的路段，有轨电车建设后，对行人过街造成一定影响，需要综合考虑客流量及行人过街需求，预留路段行人过街斑马线和立体过街设施。在站台及道路两侧设置一定的物理隔离措施，并加大宣传和教育力度，减少行人过街的随意性，保证行人安全。
3 现代有轨电车与市政排水系统融合
现代有轨电车无砟轨道的排水设计直接影响有轨电车的行车安全和设备设施的有效性，它与普通铁路排水设计存在差别，与市政道路排水系统既相似又有不同之处。
根据现代有轨电车的安全行车要求，轨行区的积水不能淹没轨面，有轨电车范围内的绿植在长时间的积水浸泡下不易存活，长时间的积水对供电通信的耐久性产生很大的影响，这就要求现代有轨电车工程的排水设施必须设计合理、安全有效。结合北京现代有轨电车西郊线工程、沈阳市浑南新区现代有轨电车工程的排水设计经验，对有轨电车排水设计进行论述。
3.1排水设计
目前，国内的现代有轨电车一般采用无砟轨道结构形式，钢轨一般采用槽型轨，结合沿线景观需求或交通需求，在有轨电车范围内的轨行区两侧一般进行硬 化（沥青铺面、混凝土铺面、砖板铺面）或绿化（植草、种树）铺装，铺装的顶面与轨面基本平齐，排水根据不同的铺装形式，分为硬化段排水及绿化段排水。
硬化段在有轨电车范围内进行硬质铺装，以满足有轨电车与社会车辆、人流的混行要求。同时，硬质铺装起到封层的作用，可有效地防止地表雨水的下渗，硬化段排水主要是排除地表径流雨水及槽型轨轨槽内的雨水。根据有轨电车与相邻市政道路的位置关系，当有轨电车位于市政道路路中时，其一般位于市政道路横坡的最高点，有轨电车范围内的雨水一般可以顺畅地排至相邻的市政道路路面，再通过路面散排水至道路两侧的雨水系统内，此时市政道路排水设施需考虑对有轨电车范围内的雨水进行收集与排泄。当有轨电车位于市政道路一侧时，可采用盖板明沟或集水口收集地表雨水，将雨水收集后再引至相邻的市政道路排水系统，此时市政道路排水设施需考虑对有轨电车范围 内的雨水进行排泄。硬化段采用收水盒排除槽型轨轨槽内的雨水，收水盒固定在钢轨上，雨水通过轨槽内的打孔流入收水盒，轨槽开孔一般为长圆孔，尺寸为10cm×1cm（长×宽）。局部线路纵坡较大，在线路纵坡的低点，为避免地表雨水形成汇流，可垂直于线路设置横截沟以加快排除地表雨水的速度。
绿化段在有轨电车的车道范围内进行，以协调有轨电车与周围的景观。绿化段内雨水地表径流速度相对较慢，径流系数为0.1-0.2，使部分雨水产生下渗。有轨电车绿化段排水设计需同时考虑地表雨水及下渗雨水的排除。排水设施主要有地下排水沟管、收水盒、横截沟等。地下排水沟管可采用碎石盲沟或盲沟管，兼作下渗雨水的收集及地表雨水排除的纵向通道，排水沟管的纵向布置数量受雨水量大小及轨道道床对横断面的分隔控制，当轨道道床将横断面分隔为几个相对封闭的区域时，不同区域的下渗雨水不能统一收集，每个区域需单独设置地下排水沟管，或通过排水设施将相对 封闭的区域连通后统一收集。有轨电车绿化段同样采用收水盒排除轨槽内的雨水。横截沟布置在路口处、线路纵坡较大的地段及纵坡的最低点，以及时排除地表雨水，防止雨水汇集。横截沟垂直于线路布置，其顶面与绿化种植土的顶面基本平齐，受钢轨的影响横截沟可分段设置，采用轨下埋管连通（图5）。
图5 地下排水沟管、横截沟及雨水井的连接
案例：沈阳市浑南新区现代有轨电车，绿化区段位于市政道路路面的路中，采用路缘石与相邻道路进行分隔，具有专有路权，形成一个相对封闭的汇水区域，防止了外来雨水汇向有轨电车范围。排水计算主要有雨水量的计算、地下沟管的尺寸选取。
3.1.1排水设计重现期
现代有轨电车一般临近市政道路，或位于市政道路范围内，有轨电车的雨水收集后一般引至相邻的市政排水系统，形成通畅的排水体系。排水设计时应充 分了解相邻的市政排水系统情况及设计标准，市政道路的暴雨重现期一般为1～3年，重要干道、重要地区为3～5年。受市政道路暴雨重现期的设计影响，有轨电车的暴雨设计重现期在一般地段与相邻的市政道路一致或略高，局部节点适当提高标准。当相邻的市政排水系统设计标准不能满足有轨电车的需求时，还需对其进行改造。
3.1.2地下排水管的管径选取
沟管主要用于轨行区绿化的地段，兼作下渗雨水的收集及雨水排除的纵向通道。一般受有轨电车用地狭小的影响，盲沟很难设置成反坡或在零坡地段设置 单独的纵坡，盲沟的坡度一般与线路纵坡相一致。一般在线路纵坡的最低点或根据计算在局部节点，通过设置雨水井完成盲沟与市政雨水的相接，将有轨电车范围内的雨水引至市政雨水系统。
有轨电车排水系统决定了后期运营的安全以及设备设施的有效，有轨电车设计时应注重排水的设计，建立完善通畅的排水系统，同时合理利用沿线市政道路的排水系统，以节省投资、缩短工期。
排水沟管一般采取与线路纵坡相一致的排水坡度，尽可能避免反坡，局部平坡地段一般可 按困难情况进行适当找坡。具有专有路权时，有轨电车的轨面高程应高于相邻道路的路面高程，可在与市政道路之间的硬隔离设置开槽，在瞬时暴雨的情况下，将地表径流雨水散排至相邻市政道路，以减轻有轨电车排水系统的负荷。
4结语
有轨电车工程的设计工作是项复杂的系统工程，具有轨道交通及道路交通的双重属性，本文基于有轨电车与市政道路交通的设计特点，探讨了两者的兼容性设计问题，主要得出以下结论：
（1）路权的确定首先确定有轨电车的目标时间，结合城市道路交通现状及远期规划，或地面或高架或地下。
（2）车道布置需根据道路两侧地块的开口情况，评估有轨电车对道路两侧地块的交通影响，选择路中、单侧路侧或双侧路侧的敷设方式。
（3）有轨电车平、纵、横指标的选取需同时满足市政道路（公路）的指标要求，二者融合统一。
（4）交通组织根据交通量、交通影响情况选择合理的有轨电车信号优先策略，有轨电车信号系统应接入市政交通系统，并由市政信号系统统一控制，市政交通系统通过三级架构控制保障有轨电车沿线及区域路口安全、有序、高效运行。
（5）有轨电车排水系统需纳入城市排水管网，重现期指标一般采用市政道路的较高标准，在实施过程中，需对城市管网能力进行复核。
论文作者:李大军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/8
标签：有轨电车论文; 雨水论文; 曲线论文; 道路论文; 市政道路论文; 交通论文; 路段论文; 《防护工程》2018年第14期论文;