《城市轨道交通》PPT课件.ppt

交通运输系 李 杰,城市轨道交通,一、城市轨道交通的含义 城市轨道交通系统是指服务于城市旅客运输,通常以电力为驱动,轮轨运输方式为特征的车辆或列车与轨道等各种相关设施的总和. 或者说,一般将城市中使用车辆在固定导轨上运行并主要用于城市客运的交通系统称之为城市轨道交通,二、城市轨道交通世纪回眸,1.城市公共交通的先驱无轨马车 B.Pascal于1662年在巴黎首创无轨公共马车“5毛钱的马车”，有固定的路线和班次，城市公共交通从此诞生。,2.世界上第一条城市轨道公共马车 1827年出现在纽约百老汇大街上，法国工程师 E.Loubat 在1853年把它引进巴黎，由于比无轨公共马车更有效率、更舒适，因而大受欢迎。到1879年大巴黎区已有38条公共有轨马车路线。,马拉轨道交通（法国里昂，1884年）,20世纪的城市发展与地铁的发展密不可分。1900 年世界上只有6条地铁线路，到2000年增加到106条，百年建了百条。,3.城市轨道交通20世纪回眸,20世纪地铁发展简表,3.城市轨道交通百年回眸3-1 有轨电车汽车地铁、轻轨,1）有轨电车 1881年德国柏林工业博览会期间，展示了一列三辆编组的小有轨电车，只能乘坐6人，在400米长的跑道上演示。世界上第一个投入商业运行的是1888年美国弗吉尼亚州里士满市的有轨电车系统。 到20世纪20年代，美国有轨电车线路总长达25 000 km。,1）有轨电车 1908年我国第一条有轨电车在上海建成通车，1909年大连市也建成了有轨电车，随后北京、天津、沈阳、哈尔滨、长春等城市都相继修建了有轨电车线路，在当时的城市公共交通中发挥了骨干作用。,2）有轨电车 汽车 随着汽车工业的迅速发展，大量汽车拥上街头，城市道路面积明显不够用，因此从20世纪50年代开始，世界上各大城市都纷纷拆除有轨电车线路，这股风也波及到中国。到50年代末，仅剩下大连、长春个别城市没有拆光，并一直保留至今。,3）有轨电车-汽车-地铁 20世纪是经济发达国家的地铁大发展时期。据日本地铁协会统计，到1999年全世界已有125个城市建成地铁，线路总长度超过 7000 km, 其中约有5600 km 是战后建成的，占80%。发达国家的主要大城市纽约、芝加哥、伦敦、巴黎、柏林、东京、莫斯科等已经完成了地铁网络的建设。,3-2 城市轨道交通的系统集成 严格地讲，地铁是一个历史名词，如今其内涵与外延均已有相当大的扩展，并不局限于在地下隧道中运行这一种形式，而是泛指高峰小时单向运输能力在30000-60000人左右，地下、地面、高架运行线路三者结合的大容量快速轨道交通系统。这种轨道交通系统通常的建设规律是在市中心为隧道线，市区以外为地面线或架空线。,城市轨道交通系统 城市铁路（市郊铁路） 地铁 轻轨 钢轮钢轨系统新型有轨电车（LRT） 线性电机小型地铁（Mini-Subway） 橡胶轮系统独轨、新交通系统、VAL系统 磁悬浮列车 图1 城市轨道交通系统结构,3-2 城市轨道交通的系统集成(1) 市郊铁路 市郊铁路是连接城市市区与郊区，以及连接城市周围几十公里甚至更大范围的卫星城镇或城市圈的铁路随着城市化程度的不断提高，市郊铁路在铁路运输发达的国家，业已成为铁路旅客运输的主要组成部分。欧洲、日本铁路旅客运输的平均运距仅30-60km,国民平均每人每年乘车12-20次，日本达70次。而中国由于国情的不同（地域辽阔）以及体制方面的原因（条块分割），目前只承担中长度运输，客运平均运距达440km,每人每年乘车只有1次。,（2）地铁：修建在地下隧道中的铁路美国地铁 纽约在在1868年开始修建地铁，虽比伦敦晚了5年，但后来居上，目前总长度已达432.4km，名列世界第一。日客流量为2000万人次，占该市各种交通工具运量的60%。 旧金山的第一条地铁线，1972年投入运营，列车运行速度高达128km/h，为世界地铁高速之冠。,东京地铁 东京第一条地铁建于1927年，上野至浅草，长2.4km。创始人为早川德次，被誉为“日本地铁之父”1977年11月30日其铜像在银座车站揭幕，以纪念地铁运行50周年。 目前东京地铁总长164.7km,日客运量为800万人次。 1953年3月，丸之内地铁线的坍陷事故，引起震动。,（3）轻轨车辆对轨道施加的载荷而言，轻轨车辆与市郊列车或地下铁道车辆相比，相对较轻运输特性是其灵活性 线路可以为地面、地下和高架混合型。一般与地面道路完全隔离，采用路堤、路堑等半封闭或全封闭专用车道。在通过交叉路口处，采用立体交叉形式，保证车辆以较高速度运行；在采用平面交叉时，保证轻轨车辆优先通过。,轻轨（LRT）系统从20世纪80年代中期开始，在西欧、北美已成为新一轮城市公共交通投资的主流。它的最大特点在于成本低廉。一般而言，行驶于专用车道的轻轨系统拥有90%以上地铁的速度和可靠度，却只需要1/3以下的建设成本和运营成本。施工容易，工期较短。运量也不低。还认为它是最尊重集体利益、最公平的交通形式。,斯特拉斯堡的轻轨 1994年11月23日通车,（4）独轨 一般采用跨座式，运输能力为5000 -20000人次/h，轨道梁、转辙机、转向架是独轨系统的关键技术。由于采用橡胶轮胎，因而车体结构必须轻量化，轨道梁和支座材料的耐温、耐潮湿、耐酸性要求也较高。当前掌握独轨技术的只有日本的两家公司,跨座式独轨（日本北九州小仓线）,悬挂式独轨,（6）中低速磁悬浮系统 与轮轨列车的区别：由于不受轮轨粘着极限速度的限制，其运行速度可以达到500km/h以上；由于不存在轮轨间的摩擦与冲击振动，因此不会带来滚动和冲击噪音，当磁悬浮列车以每小时300公里行驶时，是火车每小时行驶160公里所发出噪音的一半。磁悬浮列车也无废气污染。至于电磁污染，采用磁屏蔽的方法，能使车内磁场强度降低到接近地球磁场水平，人体健康不会受到影响。,（6）中低速磁悬浮系统,磁悬浮列车的爬坡能力允许10%的坡度；而铁路的允许坡度为4%；磁悬浮列车的加速能力强，可以在2分钟内行驶5公里，将速度从零上升到每小时300公里；由于磁浮运输系统采用导轨结构，所以不会发生脱轨、颠覆事故，安全性好。,（6）中低速磁悬浮系统 磁悬浮列车没有钢轨、车轮、接触导线、受流器等摩擦部件，可免除这方面的维修工作；由于无磨损，其运营和维修成本可望降低；并可实现完全自动化运行；由于磁悬浮线路是分段供电等原因，在相同运行速度条件下，磁悬浮列车每个座席、每公里所消耗的能源为飞机的1/3，高速火车的2/3。,磁悬浮技术分为常导和超导两种 德国的TR型和日本的HSST型采用的 “常导”磁悬浮技术；日本的MLU型则是利用浸入低温（-268.8）槽内的超导材料制成电磁线圈，由于此时电阻为零，可产生更大磁场，然后依靠两大电磁铁之间的斥力使列车浮起，所以称为“超导”磁悬浮技术；美国有专家在研究相对高温超导的新技术，这种超导磁悬浮技术可望在10年后进入实用化阶段。,高速磁悬浮与中低速磁悬浮的区别,日本HSST试验样车1978年,德国TR07常导长定子磁浮列车 TR08在上海浦东进行商业试运行,日本MLX01号超导长定子高速磁浮列车 试验速度: 553.5 km/m, 会车试验速度1000.0 km/h,悬浮高度 100mm,山梨试验线,复习知识点,1、概念 2、几种常见的城市轨道交通方式,悬挂式独轨,城市轨道交通的特点,重庆轨道交通二号线东起区商业中心较场口，西至大渡口区钢铁基地新山村全长39公里，设18座车站，一次规划设计，分二期建设实施。一期工程较场口至大堰村段14.35公里，设14座车站、两座主变电站、1座控制中心，初期配车84辆，采用高架跨座式单轨交通方式。一期工程投资概算35.51亿元，建设工期4年半，于2004年建成通车。二期工程设4座高架车站，1座车场，于2005年建成通车。,修建特点,1、多为地下或高架线路 2、路权专用 3、站间距离短 4、自动化程度高,运营特点,系统的联运性 时空关联性 调度指挥的特殊性和集中性 管理的严格性 服务的短暂性和高频率性,优点： 速度快 运量大 安全 正点率高 服务好 污染少,缺点： 建设费用大 建设难度大、工序多、工期长 运营成本大,基础设施,信号系统,供电系统,机车,车辆,列车运行系统,城市轨道交通运营设备,客运服务系统,检修保障系统,线路 信号与通信设备 站台 站厅、通道和升降设备 售检票设备 作业或设备用房,AFC（自动售检票系统）,AFC（自动售检票系统）,城市轨道交通运营组织,、客流预测与分析 客流：在单位时间内，线路上乘客流动人数和流动方向的总称。 客流预测的三种模式： “四阶段”预测模式； 趋势外推法 以车站确定的吸引区域来计算各站点、断面、线路的客流量。,预测结果包括：站间方向别到发客流量、全日和高峰小时的客流量、总客流量、各站乘降量，以及总客流量占全市总运量的比重等。,、客流调查 客流是动态变化的，但它的变化是有规律的。 3、客流分析,运输计划,客流计划：是运输计划期间轨道交通线路客流的计划。 全日行车计划：营业时间内各个小时开行的开车对数计划。 车辆配备计划：车辆保有数安排计划 列车交路计划：规定列车的运行区段、折返车站和按不同列车交路运行的列车对数。,列车运行图,列车运行图是用以表示列车在轨道交通线路的区间运行及在车站到发或通过时刻的技术文件 各次列车占用区间的程序 列车在每个车站的到达和出发（或通过）时刻 列车区间的运行时间 列车在车站的停站时间 机车交路、列车重量和长度等 列车运行图是轨道交通系统组织列车运行的基础。,列车越行过程,停站时间,区间运行时分,S/里程(车站名称),t/时间,运行线,列车运行图是实现列车安全、正点运行和经济有效地组织运输的列车运行生产计划 线路、站场、机车、车辆等设备的运用 行车各有关部门的工作 通过列车运行图把整个轨道交通网络的运输生产活动联系成一个统一的整体，严格地按照一定的程序有条不紊地进行工作，保证列车按运行图运行 是轨道交通系统运输生产的一个综合性计划,列车运行图又是轨道交通运输企业向社会提供运输供应能力的一种有效形式。 供社会使用的旅客列车时刻表及货运列车运行计划，实际上就是轨道交通运输服务能力目录 列车运行图质量直接影响了安全、效益和能力,轨道交通系统由于运输生产过程受到各种因素的影响，轨道交通系统的日常运输工作经常会偏离月度运输计划或列车运行图的规定。 为了将日常运输生产控制在正常状态，有序组织日常运输工作和对日常运输生产进行统一指挥、有效监控，轨道交通系统必须实行集中领导、统一指挥，设立运输调度机构，并根据运输生产活动的性质设置不同的调度工种，实行分工管理。,运输调度指挥系统,运输调度指挥系统,上海(地铁调度室),城市轨道交通的列车运行调度指挥采用了先进的行车指挥自动化系统，即利用电子计算机控制调度集中设备，指挥列车运行的一种自动远程遥控设备系统。 行车指挥自动化包括控制中心ATS设备、车站ATS设备和车载ATS设备三部分。控制中心ATS是一个实时控制系统，由调度控制和数据传输计算机、工作站、显示盘和绘图仪等构成，计算机按双机备份配置。车站ATS由列车与地面间数据传输设备和电气集中联锁或微机联锁设备等构成。车载ATS由列车与地面间数据传输设备等构成。,ATC（城市轨道交通中的列车自动控制系统）,ATC,ATO,ATP,ATS,ATC 列车自动控制系统 ATO 列车自动驾驶系统 ATP 列车超速仿护系统 ATS 列车自动监控系统,行车指挥自动化系统的主要功能有：由基本列车运行图或计划列车运行图生成使用列车运行图；自动或人工控制管辖范围内各车站的发车表示器、道岔以及排列列车进路；跟踪正线列车运行，显示各车站发车表示器开闭、进路占用和列车车次、列车运行状态等；自动或人工进行列车运行调整；自动绘制实绩列车运行图和生成运营统计报告。,接发开车工作 车站行车值班员的职责是在车站控制台上监视进路办理、信号开放是否正确、列车状态是否正常。 列车运行调整 列车等级顺序：专运列车、旅客列车、调试列车、回空列车、其他列车。,城际轨道交通,城市与城市之间的轨道交通形式。 跨度较小、客流结构以“一日交流圈”为主、一次出行一般不超过2小时就可以到达，当里可以返回。,