第三节　限界

一、限界含义及其制定原则

“限界”是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证地铁列车安全运行所必需的空间。

隧道的大小和桥梁的宽窄，都是根据限界确定的，限界越大，行车安全度越高，但工程量和工程投资也随着增加。所以，要确定一个既能保证列车运行安全，又不增大桥隧空间的经济、合理的断面是制定限界的任务和目的。

地下铁道的限界分为车辆限界、设备限界、建筑限界和受电弓或受流器限界。接触轨限界属于受电弓限界的辅助限界。它们是根据车辆外轮廓尺寸及技术参数、轨道特性、各种误差及变形，并考虑列车在运动中的状态等因素，经科学分析计算确定的。

限界确定是否合理，一般是以有效面积比来衡量的。其值由隧道断面积除以车辆断面积求得。当比值为2～3时，认为该限界是比较经济合理的。

（1）限界是确定行车轨道周围构筑物净空大小的依据，是管线和设备安装位置的依据，是各专业间共同遵守的技术规定，它应经济、合理、安全可靠。

（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、施工方法、设备安装等综合因素进行分析计算确定。

（3）限界一般是按平直线路的条件进行确定。而曲线和道岔区的限界应在直线地段限界的基础上根据车辆的有关尺寸以及不同曲线半径、超高，不同的道岔类型分别进行加宽和加高。

（4）在制定限界时，对结构施工、测量、变形误差，设备制造和安装误差，设计、施工、运营过程中难于预计的其他因素在内的安全留量等，都应分别进行研究确定。

二、限界基本内容

1.限界的坐标系

限界的坐标系是二维直角坐标，将车辆横断面的垂直中心线与平直轨道横断面的垂直中心线相重合设为纵坐标轴Y。将平直轨道轨顶连线设为横坐标X，两轴相垂的交点为坐标的原点O。

2.车辆轮廓线

（1）车辆轮廓线的含义。车辆横断面外轮廓线作为确定车辆限界及设备限界的依据，是车辆设计和制造的基本数据。

（2）车体外轮廓尺寸。目前，我国地铁车辆采用标准车型和宽体车型两种类型。上海、广州、南京采用宽体车型，北京、天津和其他拟新建地铁的城市均采用标准车型。尽管车型不同，但其制定限界的内容和方法是相同的。《地铁设计规范》将其分为A型及B型，各型车辆基本参数见表2-3-1。

3.车辆限界

车辆限界是车辆在直线上正常运行状态下所形成的最大动态包络线，用以限制车辆设计和制造、以及制定站台和屏蔽门（安全门）限界。按隧道内外，分为隧道内车辆限界和隧道外车辆限界；按列车运行区域，分为区间车辆限界、计算长度内站台车辆限界和车辆基地内车辆限界。车辆限界应根据车辆的轮廓尺寸和技术参数，并考虑其静态和动态情况下所能达到的横向和竖向偏移量，按可能产生的最不利情况进行组合确定。

4.设备限界

设备限界是指线路上各种设备不得侵入的轮廓线，它是在车辆限界的基础上再计入轨道出现最大允许误差时，引起的车辆偏移和倾斜等附加偏移量，以及在设计、施工、运营中难于预计的因素在内的安全预留量。所有固定设备及土木工程（接触轨及站台边缘除外）的任何部分都不得侵入此轮廓线内。因此对设备选型和安装都应分别考虑其制造和安装误差，才能满足设备限界的要求。

《地铁设计规范》的附录中有A型、B1型及B2型车限界图，包括隧道内、地面及高架直线地段的上部和下部受电车辆的轮廓线、车辆限界、设备限界与坐标值。

隧道内直线地段接触网受流车辆限界如图2-3-1所示，相应的设备限界坐标值见表2-3-2

5.建筑限界

（1）建筑限界的含义。建筑限界是在设备限界基础上，满足设备和管线安装尺寸后的最小有效断面。建筑限界中不包括测量误差、施工误差、结构沉降和位移变形等因素。在建筑限界以内、设备限界以外的空间，应能满足固定设备和管线安装的需要。建筑限界分为隧道建筑限界、高架建筑限界、地面建筑限界。隧道建筑限界按工法分为矩形隧道建筑限界、马蹄形隧道建筑限界和圆形隧道建筑限界。

在设计隧道及高架桥等结构物断面时，必须分别考虑其他误差、测量误差、结构变形等因素，才能保证竣工后的隧道及高架桥等结构物的有效净空满足建筑限界的要求，以保证列车安全高速运行。

（2）盾构施工的圆形隧道和矿山法施工的马蹄形以及拱形隧道，在列车顶部控制点范围内，建筑限界与设备限界之间的空间宜不小于150mm，以满足电缆管线横穿的需要。

（3）在高架桥上以及隧道内可以设置侧向人行道，也可以不设置，但各国的地铁及轻轨多数都设有侧向便道。若设置便道，高架桥的桥面建筑限界及隧道建筑限界都需要留出其具体位置。一般高架桥侧向便道的宽度以600～700mm为宜。

《地铁设计规范》规定了制定建筑限界的若干原则，设计时应该遵守。

三、区间直线段隧道建筑限界

（1）区间隧道的建筑限界是根据已定的车辆类型、受电方式、施工方法及地质条件等按不同结构形式进行确定的。

（2）区间直线段矩形隧道建筑限界。明挖施工的矩形隧道，其单洞单线隧道建筑限界宽度为4100mm，高度为4500mm，见图2-3-2。

（3）圆形隧道建筑限界。盾构施工的圆形隧道，不论在直线或曲线地段，只能采用同一直径的盾构（要想把直线和不同曲线半径的地段分别采用不同直径的盾构进行施工，是不可能的），所以要按最小曲线半径选用盾构直径进行施工，才能满足圆形隧道的建筑限界要求。如线路最小平面曲线半径R=300m，圆形隧道建筑限界的直径宜为5200mm，见图2-3-3。

（4）马蹄形隧道建筑限界。马蹄形隧道断面需根据围岩条件来确定其形式，当围岩条件较好时，可采用拱形直墙式；在围岩条件较差时，要增设仰拱。仰拱曲率可根据围岩条件、隧道埋深及其宽度、轨道构造高度、排水沟深度等条件去确定。马蹄形隧道内部净空尺寸，应考虑施工误差才能满足建筑限界的要求，一般在建筑限界的两侧及顶部各增加100mm。

矿山法施工的浅埋暗挖隧道，多采用马蹄形断面，其建筑限界最大宽度可定为4820mm，最大高度为5160mm，见图2-3-4。

四、区间曲线段及道岔区建筑限界

1.区间曲线地段建筑限界的加宽和加高

车辆在曲线轨道上运行时，由于车辆纵向中心线是直线，而轨道中心线是曲线，因此两者不能吻合，故车辆产生平面偏移。另外，曲线地段的轨道，一般都设超高，这也引起车辆的竖向中心线偏移轨道的竖向中心线。由于车辆对轨道而言，在平面和立面上都能产生一定的偏移量，故曲线的建筑限界应进行加宽。

（1）矩形和马蹄形隧道建筑限界，应按直线地段的建筑限界分别进行加宽和加高，计算公式如下：

式中　l1——车辆定距（mm）；

L0——车体长度（mm）；

α——车辆固定轴距（mm）；

R——圆曲线半径（mm）；

h——超高值（mm）；

s——内外轨中心距离（mm）；

（X1，Y1），（X4，Y4），（X8，Y8）——计算加宽和加高的控制点坐标值。

（2）采用盾构法施工的圆形隧道。

采用盾构法施工的圆形隧道，其建筑限界应按全线最小曲线半径来确定。盾构法施工的圆形隧道和矿山法施工的马蹄形以及拱形隧道，在建筑限界与设备限界之间的空间宜不小于150mm，以满足电缆管线横穿的需要。

2.道岔区建筑限界的加宽

道岔区的建筑限界，应在直线地段建筑限界的基础上，根据不同类型的道岔和车辆技术参数，分别按欠超高和曲线轨道参数计算合成后进行加宽。

五、车站限界

1.隧道内直线车站限界

（1）直线地段站台面的建筑限界高度，应由车厢地板面至轨顶的垂直距离所控制，站台面不应高于车厢地板面，一般站台面低于车厢地板面50～100mm较为合适。《地铁设计规范》规定，站台面高度（距轨顶面）：A型车为1080mm±5mm；B型车为1050mm±5mm。

（2）计算长度内的站台边缘至轨道中心线的距离，应按不侵入车辆限界确定。站台边缘与车辆轮廓线之间的间隙：当车辆采用塞拉门时采用；当车辆采用滑动门时采用。

（3）车站设置屏蔽门（安全门）时，屏蔽门（安全门）安装尺寸按车辆限界另加25mm安全间隙确定。屏蔽门（安全门）至车辆轮廓线（未开门）之间的净距：当车辆采用塞拉门时采用；当车辆采用滑动门时采用。

（4）计算长度站台外的站台边缘至轨道中心线距离，宜按设备限界另加不小于50mm安全间隙确定。

（5）车站建筑限界的高度，一般与区间相同就能满足设备限界的要求。但由于建筑装修和有些设备及管线安装的需要，因此车站建筑限界的高度都比区间大。

车站隧道断面多为矩形和直墙拱形，其限界见图2-3-5。

2.曲线地段车站限界

在曲线地段的隧道内车站，都应在直线地段车站的各有关尺寸基础上，根据所选用车辆的有关尺寸以及平面曲线半径和是否超高进行加宽。