2.4.3线路纵剖面设计
1．设计原则及标准 (1)一般原则
①纵剖面设计应保证列车运行的安全、平稳及乘客舒适坡段应尽量长。 高架线路时还要注意城市景观
②线路纵剖面要结合不同的地形、地质、水文条件，线路敷设方式与埋深要求，隧道施工方法，地上地下建筑物与基础情况，线路平面条件等，进行合理设计，A求方便乘客使用和降低工程造价。必要时，可建议变更线路平面及施工方法。
③尽量设计成符合列车运行规律的节能型坡道。车站一般位于纵剖面的高处，区间位于纵剖面的低处。除车站两瑞的节能坡道外，区间一般宜用缓坡，避免列车交替使用制动和给电牵引。
(2)最大坡度 ①区间线路。
地下铁道线路在纵剖面的最大坡度值，不包含曲线阻力、隧道内空气阻力等附加当量坡度，与我国现实铁路设计中的限制坡度值有区别。
地铁列车为了适应小站问的频繁启动、制动，具有良好的动力性能，一般采用全动轴或2／3动轴列车，启动加速度要求到达lm／s2及以上，这就意味着列车可以爬100‰及以上的当量坡度。地铁由于高密度行车和大运量，为保证行车安全与准点，设计原则要求列车在失去部分(最大可以达到一半)牵引动力的条件下，仍能用另一部分牵引动力，将列车从最大坡度上启动，因此最大坡度阻力及各种附加阻力之和，不宜大于列车牵引力的一半。我国地铁设计规范规定，正线上最大坡度不宜大于30‰，困难地段可采用35‰，均不考虑各种坡度折减值。
原苏联的地下铁道设计规范(1981年7月1日起执行)规定的地下线段以及隐蔽地面线段的坡度不大于40‰，而敞开的地面线段的纵坡度则不大于35‰。法国巴黎市区地铁线路最大坡度为40‰，地区快车线最大坡度为30‰，因难地段的坡度还可大一些。香港地铁用英国技术于20世纪70年代建成，线路最大坡度为30‰，个别地段允许超过。可见我国地铁设计规范规定的最大坡度值．大致与世界地铁一致。
②车站线路。车站乘降站台范围内的线路坡度最好为平坡。但地下车站要考虑纵向排水沟坡度，《地铁设计规范》规定宜采用2‰，因难条件下不宜大于3‰。地面和高架桥上的车站在困难条件下最大坡度为3‰。
③其他线路。折返线或存车线的坡度最好为平坡，但地下折返线为解决排水以达到2‰，并朝车挡方向为下坡。
联络线及车辆段出入线路，《地铁设计规范》规定最大坡度值不宜大于40‰。 (3)最小坡度
对于最小坡度，由于排水的需要，《地铁设计规范》规定不宜小于3‰，困难地段在保
证排水的条件下，可采用小于3‰的坡度。
(4)坡段长度
《地铁设计规范》规定，线路纵向坡段长度不宜小于远期列车长度，同时应满足两相邻坚曲线间的夹直线坡段长度不宜小于50m的要求。
(5)坡段连接及竖曲线
《地铁设计规范》规定，两相邻坡段的坡度代数差等于或大于2‰时，应设圆曲线形的竖曲线连接，此要求比市郊铁路高，因为地下铁道的道床多为混凝土整体道床，其弹性变形量比碎石道床小得多。
对两相邻坡段的坡度值，《地铁设计规范》没有最大值的限制。但在北京地铁一期工程线路设计中，规定两相反方向的坡段连接时，其中一个方向的坡度值不应大于5‰，在二期线路设计中，放宽至10‰。在香港地铁的线路设计中，两相反方向的最大坡度值可直接相连。
《地铁设计规范》规定竖曲线半径如表2.4.3所示。
表2.4.3竖曲线半径
竖曲线不得进入车站乘降站台范围及道岔范围，并且离开道岔端部距离不应小于5m。 对于竖曲线与平面缓和曲线之间的关系，《地铁设计规范》末做出限制。在北京地铁一、二期工程中，允许竖曲线与缓和曲线重叠，经长期运行，未暴露出有问题。从必要性上考虑，为了节能和降低工程造价，竖曲线紧临站台端最为有利。若不允许缓和曲线与竖曲线重叠，可能失去变坡点的最佳位置，甚至失去节能型坡段设计条件。从施工养护方面考虑，地下铁道一般为混凝土整体道床，有量测轨道方向及标高的永久性铺轨基标，施工及养护困难较少。设置碎石道床的地面线，竖曲线与缓和曲线不应重叠。
2．影响纵副面设计的因素．
纵剖面设计除考虑设计原则与标淮、埋设方式、线路平面条件、结构类型外，下列因素也影响纵剖面设计，而且须在设计过程中逐一考虑。
(1)覆土厚度
在浅埋地下线中，往往希望隧道结构尽量贴近地面，但受各种因素限制，因此需要确定最小覆土厚度。地铁隧道结构顶板顶(防水保护层外)至地面间的最小厚度，除应考虑通过地下的管道及建筑物的要求外，还应根据下列因家来确定：
①当地下线位于道路下方时应考虑道路路面铺装的最小厚度要求，可与城市规划及市政部门协商．一般为0.2~0.7m。
②当地下线位于城市公园绿地内时，考虑植被的最小厚度要求，可与城市规划及园林部
门协商，一般草坪0.2~0.5m，灌木久0.5~1.0m，乔木1.5~2.5m。
③在寒冷地带应考虑保温层最小厚度要求，可与通风采暖专业人员协商。
④当地下线位于经常水位下方时，可与隧道专业协商隔水层厚度要求，一般为1m左右。 ⑤在地下铁道作为战时人防工程时，应考虑防空工程的最小覆土要求。 (2)地下管线及建筑物
一般以改移地下管线较为适宜。工作中可与市政有关部门协商。下水管线与地下线纵剖面设计矛盾最突出，是纵剖设计的重点。
地扶车站(包括车站出入口、通风道等)上方的地下管线，其横越管线宜改至车站两端区间，平行管线宜平移出车站范围，减小车站埋深。即使改移管线在经济上不太合算，也宜改移管线，以方便乘客出入和节省运营费。只有地下管线无法改移时，才考虑地铁车站加大埋深或移动站位。
地下隧道结构以明挖法通过地下管线或地下构筑物时，隧道与管道(构筑物)之间是否留土层，应根据地铁隧道结构受力要求确定，若无要求，可以不留土层，甚至两者共用结构。但对下水管线应有严格防水措施，严防污水渗入地铁结构内。对于大型管线或地下构筑物，应考虑隧道结构施工及管道悬吊施工操作之需要。
地下隧道以暗挖法通过地下构筑物、楼房基础(包括基础粧)时，两结构物之间皮保持必要的土层厚度，其最小厚度在上海地铁按2m考虑。
(3)地质条件
当地下线路遇到不良地质条件时(主要是淤泥质巍土及流砂土层)，应尽量考虑躲避，若躲避有困难时、应采取工程措施。
(4)施工方法
地下线采用明挖法时，为减少土方开挖量，车站与区间线路埋深越浅越节省工程造价，线路纵剖面主要坡型是车站位于低位，区间位于高位，即所谓凹形坡。当采用暗挖法时，一般应选择较深的好地层，线路纵剖面主要是凸形坡，车站位于纵剖面高处。
(5)排水站位置
地下线徘水站主要是排除隧道结构渗漏水和冲洗水，设于线路纵剖面的最低点，困难条件下，允许偏离不超过10m。排水站位置受很多因素制约，区间排水站要选择出水口的位置，为了检修，往往要求与区间通风道结合在一起；车站端部排水站受夺站平面位置制约，至车站中心的距离往往是定数，因此纵剖面设计要考虑排水站的设置位置。
(6)桥下净高
当地铁为高架线时，桥下净高最小值受通行的车船高度控制，应按铁路、道路、航运有关规范执行。铁路限界规定，电气化铁路最小净高为6.55m，其他铁路最小净高为5.5m，道路规范规定最小净高如表2.4.4所示。
表2.4.4最小净高
(7)防洪水位
在有洪水威胁的城市中修建地铁时，纵剖面设计要满足防洪要求。地面线路基、地下线的各种出地面口部，应按100年一遇的洪水位设计，若城市防洪能力已达到100年一遇的标准时，可以不考虑。但地下线的各种出口，尚应考虑紧急防洪措施，以抵御更高的洪水位，确保地下线不受洪水淹没。
2.5地铁规划实例
2.5.1北京地铁
北京地铁是中国第一条地下铁道，1969年10月北京地铁第一期工程投入试运营，目前，北京地下铁道现总长41.6公里，30个运营车站，客运量日平均125万人次，北京地铁的满载率和单车运行均居世界第一。（2007年） 北京市轨道交通线网规划远景规划年限为2050年，轨道交通规划网由16条地铁M线和6条轻轨L线组成，总长693km设车站404座。
1号线(一线)
北京地铁1号线北京地铁1号线，又称一线，全长30.44千米，设53#站(101)、52#站(102)、苹果园站(103)、古城站(104)、八角游乐园站(105)、八宝山站(106)、玉泉路站(107)、五棵松站(108)、万寿路站(109)、公主坟站(110)、军事博物馆站(111)、木樨地站(112)、南礼士路站(113)、复兴门站(114)、西单站(115)、天安门西站(116)、天安门东站(117)、王府井站(118)、东单站(119)、建国门站(120)、永安里站(121)、国贸站(122)、大望路站(123)、四惠站(124)、四惠东站(125)共25座车站。(52#、 53#站不运营)。地铁1号线和地铁八通线顺利贯通后，这条轨道线路成为世界上最长的城市铁道。
2号线(环线)
北京地铁2号线，又称环线，全长23.1千米。
2号线的线路图呈较规则的矩形。线路东段、北段、西段的走向与北京二环路重叠，线路南段沿长椿街-前门-建国门行驶。
2号线设西直门站(201)、车公庄站(202)、阜成门站(203)、复兴门站(204)、长椿街站(205)、宣武门站(206)、和平门站(207)、前门站(208)、崇文门站(209)、北京站(210)、建国门站(211)、朝阳门站(212)、东四十条站(213)、东直门站(214)、雍和宫站(215)、安定门站(216)、鼓楼大街站(217)、积水潭站(218)共18座车站。
13号线
北京地铁13号线，全长40.5千米，设西直门站(1301)、大钟寺站(1302)、知春路站(1303)、五道口站(1304)、上地站(1305)、西二旗站(1306)、龙泽站(1307)、回龙观站(1308)、霍营站(1309)、立水桥站(1310)、北苑站(1311)、望京西站(1312)、芍药居站(1313)、光熙门站(1314)、柳芳站(1315)、东直门站(1316)共16座车站。全线除西二旗到龙泽、柳芳到东直门部分区间(约3千米)为地下段外，均为地面或高架铁路。
八通线
北京地铁八通线是北京地铁1号线的东段延长线，全长18.964千米，设四惠站(BT01)、四惠东站(BT02)、高碑店站(BT03)、广播学院站(BT04)、双桥站(BT05)、管庄站(BT06)、八里桥站(BT07)、通州北苑站(BT08)、果园站(BT09)、九棵树站(BT10)、梨园站(BT11)、临河里站(BT12)、土桥站(BT13)共13座车站。全线均为地面或高架线路。
地铁八通线的主要线路沿京通快速路修建，它将距离北京城市中心区相对较远的通州区和北京城八区之一的朝阳区联系起来。为加快东部地区的发展，北京市政府将地铁1号线和地铁八通线贯通。
4号线
地铁4号线线路全长28.14公里，共设有24座车站，正线全部为地下线，于2007年年底建成通车。地铁4号线南起南四环路北侧马家楼，向北沿马家堡西路、菜市口大街、宣武门外大街、宣武门内大街、西四南大街、西四北大街、新街口南大街至新街口，由新街口向西，沿西直门内大街、西直门外大街至首都体育馆后转向北，然后沿中关村大街至清华西门，之后再次折向西，经圆明园、颐和园，终点至龙背村。
5号线
地铁5号线自北向南依此设有：太平庄北站、太平庄站、天通苑站、立水桥北站、立水桥站、北苑西站、大屯东站、惠新西桥站、北土城东路站、和平西桥站、和平里北街站、雍和宫站、北新桥站、张自忠路站、东四站、灯市口站、东单站、崇文门站、磁器口站、天坛东门站、蒲黄榆站、刘家窑站、宋家庄站。全长27.6公里，全线投资约120亿元。地铁5号线于2003年12月27日正式开工建设，2005年年内5号线将基本实现隧道贯通，铺轨工作预计在2006年七八月完成。于2007年通车。
在规划中，地铁5号线将向南延长：沿宋庄路穿四环，经大兴庑殿村、旧宫镇、通州区马驹桥镇、最后穿六环抵达亦庄开发区的影视城主题公园。
10号线
地铁10号线由西北至东南呈倒“L”形，10号线分一、二两期，一期西起海淀区万柳公园，沿元代土城径直向东，在芍药居和亮马河之间转了90度的大弯，然后向南经东三环路直到劲松站。再向西南方向延伸，经过松榆南路、分钟寺、铁匠营路、成寿寺路，最终与5号线交会于宋家庄站并进行换乘。一期2008年完工。二期开工再向西再延伸一站地，到达蓝靛厂路。整条线路全长32.9公里，共设车站28座。
奥运支线(8号线)
奥运支线与十号线以双联络线在安定路站接轨，奥运支线沿中轴路向北经奥林匹克公园地区到北部森林公园。8号线规划向南经中轴路绕行故宫东侧至永定门。
L1线(机场线)
L1线(机场线)是从东直门至北京首都国际机场的路线，全长27.3公里，共设置东直门、麦子店西路、2号航站楼和3号航站楼4座车站和1个车辆段，其中东直门可换乘2号线和13号线，麦子店西路可换乘10号线。东直门至麦子店西为地下轨道，约4公里长；之后为地上轨道，约23公里长。