城市轨道交通概论

城市轨道交通车辆,中南大学 2012年,目录,第1章 城市轨道交通概论 第2章 城市轨道交通车辆总体 第3章 牵引与传动 第4章 转向架 第5章 制动系统 第6章 车体结构及车辆装备 第7章 车体接连装置 第8章 列车运行控制系统,主要参考书目,城市轨道交通. 毛保华等. 科学出版社. 2001 城市轨道交通车辆概论 吕刚. 北京交大出版社. 2011 城市轨道交通车辆. 曾青中. 西南交大出版社. 2006 城市轨道交通车辆构造. 连苏宁.机械工业出版社. 2011 城市轨道交通车辆工程. 王伯铭. 西南交大出版社. 2007 城轨车辆技术与应用.北车集团, 中国铁道出版社. 2005 城市轨道交通车辆. 张振淼. 中国铁道出版社. 1998,第1章 城市轨道交通概论,城市轨道交通系统是指服务于城市客运交通，具有固定线路、铺设固定轨道、配备运输车辆以及服务设施等的公共交通设施。 城市轨道交通系统通常以电力为动力，以轮轨运行方式为特征。,市郊铁路 地下铁道 城市轻轨交通 单轨交通 自动化导向交通系统 磁悬浮列车,一、城市轨道交通系统的类型,市郊铁路又称为通勤铁路，是连接城市市区与郊区以及连接城市周围几十千米甚至更大范围的卫星城镇或城市圈的铁路，服务于上下班乘客，一般站距较长。 它往往又是连接大中城市干线铁路的一部分，一般和干线铁路设有联络线，设备与干线铁路相同。线路大多建在地面，其运行特点接近干线铁路。 与城市轨道交通系统中的地下铁道等其他类型不同，在市郊铁路上通常是市郊旅客列车、干线旅客列车和货物列车混合运行。,1.市郊铁路,市郊铁路的运行速度最大可达100120km/h，运量最高每小时可达6000080000人次，对于客流量巨大的城市来说发展市郊铁路是明显优于发展小汽车的。 市郊铁路在能源消耗、投资费用等方面的指标也明显优于其他交通方式。根据日本的研究资料，市郊铁路的投资大概是地铁的1/101/5。每千米的能源消耗是汽车的1/7，是一种十分经济可行的交通方式。,日本JR山手线,2. 地 铁,地下铁道是城市轨道交通的主要形式，是指线路建设在地下隧道的轨道交通。部分路段也可建在地面或高架。,地下铁道的特点 单向运能最高可达6万8万人次/h，速度可达100km/h，旅行速度可达40km/h左右，可3辆10辆编组。车辆运行最小间隔可低于1.5min。 驱动方式有直流电机、交流电机、直线电机等。 地下铁道有造价昂贵，建设周期长的弊端。,正在隧道中行驶的北京地铁,地铁车辆车内布置,3. 轻 轨,轻轨交通是在传统的有轨电车基础上发展起来的电气牵引、轮轨导向、车辆编组运行在专用行车道上的中运量型城市轨道交通系统。 英文称为Light Rail Transit（简称：LRT）。当享有专用路权时称为轻轨快速交通（Light Rail rapid Transit），与有轨电车（不享有专用路权）做区分。,有轨电车是最早发展的城市轨道交通之一，一般在城市中心穿街走巷运行，具有上下车方便的特点，通常单节。 早期有轨电车一般采用直流电机驱动，单向小时运能在5000人次左右，速度在1020km/h。由于运能、挤占道路、噪声等问题，后来一些城市相继拆除，规模缩小。,早期的有轨电车,20世纪70年代开始，采用线路隔离、自动化信号调度、开发高性能车辆等措施对传统有轨电车进行改造，在速度、能耗、噪声、运载能力等方面得到很大提高。,轻轨交通的特点 钢轨一般为轻型的，车辆是小型的。 轻轨交通一般采用地面和高架相结合的方法建设。线路可从市区通往郊区。 车辆设置灵活，列车编组3辆6辆，电气牵引，常用铰接式车体。最高速度可达60km/h，旅行速度3035km/h，单向运能2万人次/h4万人次/h。 能通过小半径曲线和大坡度地段，适应能力强。 投资省，建设周期短，运能高，灵活。,武汉市的轻轨列车,国外现代化的轻轨,2006年底，天津滨海新区开通了法国引进的胶轮电车Translohr，是中国大陆境内第一个使用胶轮电车的城市。 2009年，上海浦东新区张江地区也开通了胶轮有轨电车。,与早期有轨电车相比，当今的有轨电车是高科技的结晶，使用先进的牵引、制动设备。它一般为两节车厢编组，可容纳180人至190人，是普通单节公交车的两倍。 新型有轨电车平均时速20公里，比城市中公交车平均时速快30；同时，有轨电车普遍使用长钢轨，基本没有接头，行驶中车轮与钢轨的摩擦噪声较低。 但天津、上海两城市的胶轮有轨电车严格来讲并非有轨电车，因为其钢轨和钢轮仅仅起导向的作用，而不起承重和行走的作用。,4. 单轨（独轨）交通,单轨交通是采用一条大断面轨道并全部高架的轨道交通。其类型分为跨座式和悬挂式两种。,跨座式：车辆骑跨在轨道上，其轨道由预应力混凝土制作，车辆运行时走行轮在轨道上平面滚动，导向轮在轨道侧面滚动导向。 悬挂式：车辆在轨道的下方。吊挂在轨道上，轨道多由箱形断面钢梁制作。走行轮沿轨道走行面滚动，导向轮沿轨道导向面滚动导向。,单轨交通的特点,单轨交通的车辆采用橡胶轮，电气牵引，速度可达80 km/h，旅行速度3035km/h，列车可4辆 6辆编组，单向运能为1万2.5万人次/h。 单轨交通的优点是占地少，结构简单，投资费用低，噪声低，因而便于穿行在高楼大厦之间，能在大坡度（60）和小曲线半径（50m）安全运行。 单轨交通也存在能耗大，道岔结构复杂，车辆走行装置复杂，出现事故救援困难等缺点。,国外的跨座式独轨,重庆的跨座式独轨车辆,重庆的跨座式独轨列车,5. 新交通系统,广义新交通系统概念：新交通系统（new transport system）是新开发的具有高速、准点、舒适和污染小的交通方式及其运行服务系统的总体，是20世纪60年代出现的不同于传统运输方式的新型交通工具，为克服现有交通方式在环境和经营上的缺陷，或为满足现有运输方式难以适应的运输需求而开发的新交通方式和新运营服务的总称。,广义新交通系统分类,自动化导轨交通系统 新型无轨交通系统或复合交通系统 步行者援助系统 公共汽车运营自动控制系统,狭义新交通系统概念：即自动化导轨交通系统(Automated Guide way Transit，简称AGT），也称为APM（Automated People Mover systems）。一般指以无 人驾驶的车辆在专用路权及自动化控制条件下运行的新型轨道交通系统。 车辆通常采用胶轮车辆，由电气牵引，具有特殊导向、操纵和转折方式的，可单车或数辆编组运行。,自动化导轨交通系统分类,AGT系统可依其服务容量与路径型式分成下列三种： 穿梭环路式捷运（ShuttleLoop Transit，SLT） 群体捷运（Group Rapid Transit，GRT） 个人捷运（Personal Rapid Transit，PRT）,1）穿梭/环路式捷运(SLT),这是AGT系统中最简单的一种，分穿梭与环路两种。 穿梭式使用较大型车厢（容量约100人），通常具有站位，沿著固定路线行驶；从甲地驶到乙地，再从乙地驶回甲地，如此来回输运，其作用如同高楼中的自动电梯，故又称水平电梯。除可作两点间直接输运外，中途亦可设站。 环路式则沿环状路径绕圈行驶，中途设站停留。,穿梭/环路式捷运(SLT)在技术应用层面上较简单，可提供机场或都市特定区内的环流交通功能，也可以在各种活动中心（如购物中心、运输中心、娱乐园区等）间作串联式的连络服务，因此其运载容量不但高于群体捷运(GRT)与个人捷运(PRT)，且可以单节或联挂成列车方式，应用在中运量系统范围内的旅运需求。,2）群体捷运(GRT),这种系统的主要服务对象为具相同出发地点与目的地的群体乘客，通常使用载运量为12至70 人之中型车厢，故可视为一种自动行驶的公共汽车(Automated Bus)。 其与SLT不同处，因容量较小，除可有较密的班次外，还可设置分岔路线，以便选择性地绕行主线，收集支线的乘客。运行班次间隔可从3秒至1分钟，服务方式可分定时排班或中途不停留的区间捷运。 一九七四年一月启用的德州达拉斯机场的AIRTRANS以及一九七五年通车的西维京尼亚大学摩根镇(Morgantown)运人系统均属GRT的应用例子。,3）个人捷运(PRT),其主要特色为使用具2至6人容量的小型车厢，在精密电脑自动化控制系统管制下，在复杂的路网中运行，并经由道岔 (Switch)转出/进主干线运载乘客。,新交通系统车辆结构的特点,新交通系统车辆与其他城市轨道交通车辆最基本的区别就是其走行装置。这种被称之为导轨式电动车是运行在混凝土专用轨道上、使用橡胶车轮的自动运行公共交通工具。 电动车由走行车轮和导向车轮承担载荷， 沿导轨运行，导向系统有设置在轨道侧面的，也有设置在轨道中央的。 日本新交通系统车辆车体采用普通钢、铝合金和不锈钢三种材料。目前新造的车体大部分采用轻量化不锈钢，,日本神户自动轨道运输系统线路,日本神户的无人驾驶列车,首都机场APM线,首都机场在T3航站楼A座，B座和C座之间修建了APM，该系统采用加拿大庞巴迪公司的设计方案。,广州APM线,广州APM，世界第一条全程地下的城市捷运系统。与广州地铁3号线南北平行，与广州地铁1号线、5号线东西交汇。,6. 城市磁悬浮交通,磁悬浮交通就是利用电磁力将车辆悬浮在轨道之上，并采用直线电机牵引的轨道交通系统。 磁悬浮交通一般分为： 高速超导型，最高速度550km/h； 中速常导型，最高速度在250km/h左右； 低速常导型，最高速度在100120km/h。 城市磁悬浮交通多采用低速常导型。,德国的磁浮列车,日本的磁浮列车,上海的磁浮列车,二、城市轨道交通主要技术特性,1.有较大的运输能力 城市轨道交通由于高密度运转，列车行车时间间隔短，行车速度高，列车编组辆数多，因而具有较大的运输能力，单向高峰每小时的运输能力地铁达到4万6万人次，轻轨1万4万人次，运输能力远远超过公共汽车。 2. 城市轨道交通具有较高的准时性 城市轨道交通由于在专用行车道上运行，不受其它交通工具干扰，不产生线路堵塞现象，并且不受气候影响，是全天候的交通工具，列车能按运行图运行，具有可信赖的准时性。,3. 城市轨道交通具有较高的速达性 与常规公共交通相比城市轨道交通，车辆有较高的运行速度，有较高的启、制动加速度，列车停站时间短，上下车迅速方便，而且换乘方便，从而可以使乘客较快的达到目的地，缩短了出行时间 4. 城市轨通交通具有较高的舒适性 与常规公共交通相比，城市轨道车辆具有较好的运行特性，车辆、车站等装有空调、引导装置、自动售票等直接为乘客服务的设备，城市轨道交通其有较好的乘车条件，其舒适性优于公共车、汽车。,5. 城市轨道交通具有较高的安全性 城市轨道交通由于运行在专用轨道上，没有平交道口，并且有先进的通讯信号设备，极少发生交通事故。 6. 城市轨道交通能充分利用地下和地上空间 城市轨道交通由于充分利用了地下和地上空间的开发，不占用地面街道，能有效缓解道路拥挤、堵塞现象。,7. 城市轨道交通的系统运营费用较低 城市轨道交通由于主要采用电气牵引，而且轮轨摩擦阻力较小，与公共车、汽车相比节省能源，运营费用较低。 8. 城市轨道交通对环境低污染 城市轨道交通由于采用电气牵引，与公共册、汽车相比，不产生排气污染。由于在线路和车辆上采用了各种降噪措施，一般不会对城市环境产生严重的噪声污染,城市轨道交通的特点： 准点 速度快 客运量大 污染小 能耗低,三、城市轨道交通发展历史,马车铁道：1832年，美国纽约；1855年扩大规模。 1863年1月，世界上第一条地下铁道在英国伦敦建成投入运营，开始时是采用蒸汽牵引，到1890年时改为电力牵引。 目前世界上已有40多个国家和地区的147座城市都建造了地下铁道，累计地铁线路总长度超过6000km，年客运总量约为280亿人次。,19世纪上半叶 欧美出现有轨公共马车 1825年 英国建成第一条商用铁路 1863年 伦敦建成第一条地铁 1870年 纽约建成高架轨道交通线 1881年 柏林建成第一条电气化铁路 1888年 美国建成第一条有轨电车系统 20世纪初 地铁和有轨电车第一次大发展 二战以后 地铁在世界范围内迅速发展， 各种类型的城轨交通工具出现,城市中的有轨公共马车,早期的有轨电车,早期纽约的地铁,现代纽约的地铁,我国城市轨道交通发展史,1906年 天津建成国内第一条有轨电车 1908年 上海建成第一条有轨电车 1909年 大连建成第一条有轨电车 1969年 北京建成国内第一条地铁 1984年 天津建成第一条地铁 1995年 上海建成第一条地铁 1996年 广州建成第一条地铁 最近十年 我国城市轨道交通跨越式地大发展,我国清末民初的有轨马车,1907年（清光绪三十三年）10月18日，由中日商办奉天马车铁道股份有限公司建立。1908年（清光绪三十四年）1月4日，由火车站（今沈阳老道口桥南侧）至小西门段首先建成通车，后由小西边门至小西城门段相继建成通车，运营线路长4.03公里。1922年11月停运。,天津早期的有轨电车,早期的北京地铁,1965年7月1日，北京地下铁道一期工程在玉泉路举行了开工典礼。 1969年10月1日，北京地下铁道一期工程建成通车试运行。从北京站至古城路站共设16座车站及一座地面车辆段古城车辆段，运营线长21公里。 1971年1月15日，北京地铁一期工程线路开始试运营，实行内部售票，接待参观群众。售票办法，凭单位介绍信，在各车站购票，单程票价为一角。 1981年9月15日，北京地下铁道一期工程验收正式交付使用。,早期的北京地铁,上世纪九十年代我国地铁建设,1984年12月，天津地铁建成通车，全长7.4公里，沿途共设8个车站。 1989年12月29日，北京地铁二期工程正式交付运营。 1993年5月28日，上海地铁第一条线路一号线南段建成通车。 1996年12月28日，广州地铁一号线通车。,我国第一个拥有地铁的城市：北京 北京地铁于1969年10月建成通车，线路长度为23.6km ；第二条环线于1984年9月建成通车，全长19.9km。 我国第一个拥有现代化地铁的城市：上海 地铁1号线工程于1995年5月建成通车，线路总长为21km ，引进德国西门子技术，属国际上80年代先进水平。 我国国内最昂贵的地铁：广州地铁 1999年6月28日开通的广州地铁一号线 世界上赢利最好的地铁：香港地铁 香港第一条线路于1977年建成通车，初期是由政府经营的地铁公司，现已私有化。,我国内地已开通地铁、轻轨的城市,北京、天津、上海、南京、广州、深圳、重庆、武汉、长春 、大连、沈阳、成都、西安,我国内地将开通地铁、轻轨的城市,已经批准、在建： 杭州、哈尔滨、长沙、郑州、福州、昆明、南昌、合肥、南宁 苏州、东莞、宁波、无锡、大连、贵阳 上报待批： 石家庄、太原、济南、乌鲁木齐、兰州,上海、北京、广州线路及里程,上海 11条线路 总里程424公里 北京 14条线路 总里程336公里 广州 8条线路 总里程222公里,四、 城市轨道交通构成,城市轨道交通系统通常由轨道线路、车辆、通讯信号、供变电、车站、维护检修基地、指挥控制中心等组成。,四.1 线路,线路是城市轨道交通的基础组成部分。 地铁线路的走向一般选择易于施工和客流相对比较集中的地区。 轨道交通线路按其在运营中的地位和作用分为正线、辅助线和车场线。,一、正线 正线是贯穿所有车站、区间，供车辆载客运营的线路。 正线行车速度高、密度大，要保证行车安全和乘坐舒适，线路标准要求高。 城市轨道交通一般按双线设计，采用右侧行车制；大多数线路为全封闭；与其他交通线路相交处，一般采用立体交叉。,二、辅助线 辅助线是为了保证正线运营，合理调度列车，为空载列车提供折返、停放、检查、转线及出入段作业而配置的线路。辅助线速度要求低，最高运行速度限制在35km/h，标准也低。 辅助线包括折返线、临时停车线、渡线、车辆段出入线、联络线等。,1折返线 城市轨道交通线路一般都比较长，全线的客流分布可能会不太均匀，这时可组织区段运营。 区段运营是指列车根据运行交路的要求，在端点站与中间车站、或中间站与中间站之间进行列车折返。因此，在这些提供折返作业的中间站上，需要为列车设置折返线，专供到车折返掉头。 折返线形式很多，有环行折线、尽端折线等。,2临时停车线及渡线 城市轨道交通线路由于运输量大，列车运行问隔一般较密。而在运营过程中，在线运营列车可能会发生故障。为不影响后续列车运行，设计上应能使故障列车及时退出运营正线。 一般说来，在轨道交通线路沿线每隔35个车站的站端应加设渡线或车辆停放线。渡线的作用是使离开车辆段的故障列车能及时调头返回车辆段停车线的作用则是临时停放事故列车。用道岔将上行线、下行线及折返线连接起来的线路。,3车辆段出入线 为保证运行列车的停放和检修，在轨道交通沿线适当的位置应设置车辆段，车辆段与正线连接的线路为车辆段出入线，是车辆段与正线之间的联络通道。 出入线可以设计为双线或单线。,4联络线 联络线是为沟通两条单独运营线路而设置的连接线，为两线车辆过线服务。 另外，为方便车辆及大型设备的运输，有条件的地方应设置地面铁路专用线。下图为联络通道的实例，它将存车线与联络线合并布置。,三、车场线 车场线是车辆检修作业用的线路，行车速度较低，线路标准只要满足场区作业要求即可。,四.2 轨道,轨道一般由钢轨、扣件、轨枕、道床、道岔及附属设施等组成。轨道以连接件和扣件固定在轨枕上，轨枕埋设在道床内，道床直接铺设在路基上。 轨道承受列车传递的复杂多变的静、动力荷载。,城市轨道交通线路在城市地域内，在设计轨道结构时，比城市之间的大铁路需要更多地考虑以下问题： 1、轨道结构应采取减振措施，最大限度地减轻振动和噪声的不良影响。 2、一般应采用较强的轨道结构，以减少维修。 3、钢轨与轨下基础要有较高的绝缘性能，以减少轨道电路的电流漏泄。 4、受空间位置限制，城市轨道交通线路中曲线区段占很大比例，曲线钢轨的磨耗相对较大，故应采用耐磨性能好的钢轨，运营时钢轨还应涂抹润滑油，以减少钢轨的磨耗。,我国国家铁路的钢轨主要有43 kg、50 kg、60kg和75 kg四种类型。 我国地铁和轻轨目前一般采用60 kg/m的重型钢轨，而车场线供空车运行，速度又低，所以选用仅50 kg/m或者43 kg/m的轻型钢轨。香港轨道交通采用45.60 kg/m的钢轨。,一、钢轨,二、轨枕 轨枕是轨道的基础部件，其功能是支撑钢轨，保持轨距和方向，并将钢轨对它的各向压力传递到道床上。使用扣件把轨枕和钢轨连在一起形成“轨道框架”。,轨枕类型随轨距、道床种类、使用处所不同而异。 地下铁道正线隧道内线路一般采用短轨枕或无轨枕的整体钢筋混凝土道床，车场线采用普通钢筋预应力混凝土轨枕，在道岔范围内少数区段采用木枕。 高架轻轨线宜采用新型轨下基础，这种新型的轨枕结构不同于传统的道碴道床上铺设木枕或混凝土的轨下基础，而是以混凝土道床为主的构造形式，如上海明珠轻轨高架线采用承轨台、支撑块整体式道床。因为轻轨车辆轴重小，可以直接采用常规铁路强度最低的预应力混凝土枕，如91型或J1型轨枕。,扣件 扣件是联结钢轨与轨枕间的零件，其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距并阻止钢轨的横向和纵向移动，防止钢轨倾斜，并能提供适当的弹性，将钢轨承受的力传递给轨枕或道床承轨台。 扣件必须具有足够的强度、耐久性和良好的弹性，能有效地保持钢轨与轨枕的可靠联结；结构力求简单，便于安装及拆卸；应具有良好的绝缘性能，以减少迷流。 扣件由钢轨扣压件和轨下垫层两部分组成。,城市轨道交通使用的扣件有很多，各有特点。 我国地铁线路使用的扣件为DT系列，其中主要有DT、DT、DT、DT、DT、DT和DT等型号； 轻轨线路常用扣件可分为轻轨型扣件和轻轨型扣件。,道床,道床是指路基之上、轨枕之下的部分，一般分为碎石道床和整体道床两大类。 1碎石轨枕道床 碎石道床的优点是结构简单，容易施工，减振、减噪性能较好，造价低。但其轨道建筑高度大，由此造成结构底板下降，隧道的净空加大，排水设施复杂，养护工作频繁，更换轨枕困难等缺点；为此，城市轨道交通的隧道内不采用碎石道床，而采用整体道床。 高架混凝土桥面上的轻轨线也不采用碎石轨枕道床，而采用新型的道床形式以减轻桥面荷载，减少维修工作量，同时还可避免列车运行时的偶然石子飞落桥面伤害行人等事故的发生。只有地面线及车场线遭岔才采用木枕或钢筋混凝土枕的碎石道床。,2整体式道床 整体式道床是无碴轨道的一种结构形式，它不设传统的道碴层，而是在坚实的基础之上用混凝土或者钢筋混凝土浇筑形成整体道床。 整体式道床的优点是整体性好，坚固、稳定、耐久；轨道建筑高度小，由此减少隧道净空，节省投资；轨道维修量小，适应城市轨道交通运营时间长、维修时间短的特点。,四.3 车辆,车辆是直接为乘客提供服务的设备。 现代城轨车辆大多按动车组设计。车辆可按有无动力分为动车、拖车两类，也可按有无驾驶室分为带可机室和不带可机室车辆两类。 在一组动车组中，动车、拖车与驾驶室的分布是一个有机的整体，它不能随意拆卸。例如，北京地铁1线、环线按全动车设计，4辆、6辆为一固定编组；复八线为两辆车一单元，列车可以按2、4、6辆编组。,四.4 车辆段,车辆段是城市轨道交通系统中对车辆进行运营管理、停放及维修保养的场所。 一般地，1条线路可设1个车辆段。线路长度超过20km时，可以考虑设1个车辆段、1个停车场。,车辆修程可根据车辆的质量及管理水平确定。目前国内各城市的地铁采用的修程基本上分4级，厂修、架修、定修、月修。但各城市所采用的检修周期不同。如北京地铁车辆达到90万km时进行厂修，而上海地铁车辆需达到100万km才进行厂修。,车辆段的设施主要有： 入段(场)线：车辆段或停车场与正线的结合部，是段(场)与正线的过渡线路，供列车出入场使用。其有效长度至少保证一列车的停放。 停车库线：停车库线要满足线路所有运用车辆的停放需要，线路长度根据车辆编组的需求进行设计，一般为列车长加8m，可设计为一线一列位或一线二列位，线路间隔通常为3.8m，通常设检修坑道。 维修线：是指用于车辆各种不同修程的专用线路，包括架大修线、定修线、临修线、静调线等。,试车线：用作列车调试、项目试验的线路，有效长度应保证列车最高时速和全制动的需求。试车线一般为平直线路。 交接线或联络线：是一条运营线路与另一条运营线路或运营线路与国铁连接的专用线路，主要用于车辆与生产物资的周转、调送。 洗车库：一般安装自动洗车机，用于车辆自动清洗，列车以低于5km/h的速度通过洗车设备，完成车体清洗作业。目前较高级洗车设备有喷淋、去污、上蜡、吹干等功能，减少了人工作业。,四.5 车站,轨道交通系统车站的选址、布置、规模等对运营效果具有决定性的意义。,上海地铁车站,城市中心区的轨道交通车站一般采用地下型式。 进行地铁车站的总体设计时，应妥善处理与城市规划、城市交通、地面建筑、地下管线、地下建筑物之间的关系。同时，地铁车站设计要保证乘客使用安全、方便，并具有良好的内部和外部环境条件。车站建筑设计应简洁、明快、大方，易于识别，并体现现代交通建筑的特点。 在市中心区以外的地点，轨道交通车站可以考虑采用地面或高架型式。,城市轨道交通车站的特点,车站是供使用轨道交通的乘客候车、上下车以及换乘的场所。 由于城市轨道交通自身的特点，使得其车站也有以下特点： 1、车站站台长度较长（与列车编组长度相匹配），并且采用高地板站台。 2、车站一般不设专门的候车场地，大多通过自动扶梯和楼梯， 由多个通道直接通向站台。 3、对应地下线、地面线、高架线，车站分为地下站、地面站和高架站几种形式。,4、车站建筑和出入口的设置要便于快速疏散聚集的人群，并保障安全。 5、要设置良好的通风、照明、卫生和防灾设备，为乘客提供舒适、清洁的环境。 6、车站必须容纳保障列车运行的技术设备和运营管理系统，以保证列车安全运行。 7、车站及其周边要有明显的标志以引导乘客。,轨道交通系统车站类型,轨道交通系统车站按结构型式可分为地面站、高架站和地下站； 根据运营性质，可分为中间站、换乘站、中间折返站和尽端折返站； 按站台型式，可分为岛式站台、侧式站台和岛侧混台站台，,岛式站台,侧式站台,四.6 供电,电能是城市轨道车辆电力牵引系统必需的能源。电动车辆以及运营服务的机电设备，包括通风、空调、照明、通讯、信号、给排水、防灾报警、电梯、电动扶梯等，也都依赖电能。 城市轨道交通供电电源一般取自城市电阚，通过城市电网一次电力系统和轨道交通供电系统实现输送相变换，最后以适当的电流形成(直流电或交流电和电压等级)供给用电设备。,城市轨道交通的供电系统负责提供车辆及设备运行的动力能源，一般包括高压供电系统、牵引供电系统和动力照明供电系统。 高压供电系统是城市电网对轨道交通系统内部的变电所的供电方式，一般视备城市内情况而定。 牵引供电系统供给电动车辆运行的电能，它是由牵引变电所和牵引网组成的。 动力照明供电系统提供车站和区间各类照明、扶梯、风机、水泵等动力机械设备电源和通信、信号、自动化等设备电源，它是由降压变电所和动力照明配电线路组成的。,一、供电方式,城市轨道交通的供电方式主要有集中式供电、分散式供电和混合式供电3种。 1集中式供电 沿城市轨道交通线路，根据用电容量和线路的长短设置专用的主变电所，主变电所一般为110 kV，由主变电所变压为内部供电系统所需的电压级，一般为10 kV或35 kV，这种供电方案为集中式供电。主变电所应有两路独立的110 kV电源。 上海、广州。、香港地铁即为此种供电方式。,2分散式供电 沿城市轨道交通线路沿线直接由城市电网引入多路电源，电源电压等级一般为10 kV，供给各牵引变电所，这种方式为分散式供电。 分散式供电应保证每座牵引变电所和降压变电所皆能获得双路电源。 。,3混合式供电 即前两种供电方式的结合，以集中式供电为主，个别地段引入城市电网电源作为集中式供电的补充，使供电系统更加完善和可靠。 北京地铁1号线和环线即为此种供电方式,集中式供电有利于轨道交通供电的管理，并提高了检修作业的独立性，一般来说投资比分散式供电要大，但可提高轨道交通自身供电的可靠性和灵活性，故在客流量大的情况下采用集中式供电较为合适。 而沿轨道交通线路由城市电网分散式供电，则要求供电部门的变电所留有足够的备用存量才能保证电源的可靠备用。再者，轨道交通供电与企业供电不同，它是对沿线所有负荷通过沿线各变电所供电的一个完整供电网络，沿线变电所数量较多，尤其在中压分散供电的情况下，供电部门要满足每个变电所两路专用电源比较困难。而轨道交通自身可以通过一个较完整的系统来提高整个系统供电的可靠程度。,二、牵引供电系统,1牵引供电系统组成 电网一次电力系统由国家电力部门建造与管理，以110kV或220 kV的高压，通过三相传输线将电能输送到区域变电所。 在区域变电所中，电能先经过降压变压器降低电压等级(如10 kV或35 kV)，再经过三相输电线输送给各区域内的牵引变电所和降压变电所，并再降为轨道交通所需的电压等级(如1500 V或380 V)。,三、动力照明供电系统,动力照明供电系统由降压变电所及动力照明组成。 每个车站应设降压变电所，地下车站因负荷较大，一般将降压变电所设于站台两端，其中一端可以和牵引变电所合建为混合变电所；地面车站因负荷较小，可设一个降压变电所。 车站动力照明采用380V/220V三相五线制系统配电。,四.7 通信,轨道交通的通信系统是指挥列车运行、组织运输生产及进行公务联络的重要手段。 轨道交通的特点是客流密集、运输繁忙，为了保证行车安全和实现快速、高效、准时的优质服务，必须设置功能完善、可靠的内部专用通信系统。 轨道交通的通信系统包括光纤数字传输系统、电话交换系统、闭路电视监控系统、无线通信系统及车站广播系统等部分。它们共同为轨道交通系统的列车运行调度指挥、无线通信、公务通信、旅客信息广播、系统运行状况监视等提供手段。,1. 调度指挥通信系统 调度指挥通信系统包括： (1)有线调度电话 一般设置3种调度电话系统：列车调度电话，电力调度电话，防灾环控调度电话。 系统由中心设备、车站设备和传输通道部分构成。中心设备设于调度中心。车站设备设于各车站、变电所、环控(防灾)值班室、车场值班员处。传输通道是介于中心设备和车站设备之间的传输媒介，由光缆系统提供。,(2)站间行车电话 站间行车电话又称闭塞电话，是相邻车站值班员问行车业务用的直通电话。 系统由专用电话总机、分机及传输通道3部分组成。总机设于车站值班员处。分机设于站长室、公安值班室、变电所值班室、环控(防灾)值班室，站台两德的室外电话箱内等处。 (3)区间电话 它是供区间列车司机和维修人员与相邻行车值班员及相关部门紧急联系或通话使用。 系统由电话机箱、便携式电话机和传输线路组成。,2. 无线通信系统 城市轨道交通无线通信系统按其工作区域不同分为： (1)运行线上的调度无线通信系统 系统由位于调度中心的控制设备(包括控制台、PC计算机、录音设备等)和基地台，以及列车上设置的列车台、维修人员使用的携带台，加上有线传输网络和自动电话或专用电话组成。,(2) 车辆段内的无线通信系统 满足车辆段值班员、列车台司机、携带台流动人员二者之间的通话。 系统由位于车辆段值班室的控制设备和基地台，以及列车设置的列车台、流动人员使用的携带台3部分组成。,3) 公务通信系统 为轨道交通系统内部工作人员以及内部对外部的公务联络提供通信手段，并为逐步建成能传输浯言、文字、数据、图像各种信息的综合数字通信网创造条件。 公务通信系统一般可以采用数字式程控用户交换机系统，系统内部也可构成独立的用户电话交换体系。,4) 广播系统 其用途和服务范围包括：向旅客预报列车信息；对上下车旅客进行安全提示和向导；对车站工作人员播发通知或公开广播会议；发生故障、灾害等紧急情况时，发出警报、指挥救援和疏导乘客。 广播信息可以由中心广播控制台发出，也可由车站值班室发出。相应地，广播系统由中心广播控制设备、车站广播设备以及传输通道3部分组成。 5) 电视监视系统 电视监视系统的作用是向与行车及安全有关的工作人员提供城市轨道交通系统车站各部位的动态、实时、图像信息，包括列车在关键点的运行、列车在车站的停靠与起动、车门开闭、站台客流分布情况等，以便监视系统运行状况，保证行车安全，方便运输调整。,四.8 信 号,信号系统的作用是确保行车安全，提高运输效率，改善行车有关人员的劳动条件。 铁路发展初期，同一股道上同方向的后行车按照时间间隔隔离。 1837年电报发明后，开始采用空间间隔法，即后行车需要等待前行车行进到前方某一定距离后才能使用当前的线路。 空间间隔法是现代铁路信号实践的基础，该间隔又称为闭塞区间(Block Section)。,四.9 环境控制,城市轨道交通的地下车站和地下区间隧道除出入口等极少部分与外界相连通外，基本上与外界隔绝，只有用人工气候环境才能满足乘客的需求。,1. 通风与空调系统 通风、空调的任务是采用人工的方法，创造和满足一定要求的空气环境。它包括空气的温度、湿度、空气流动速度和空气质量。当列车阻塞在区间隧道时，能维持车厢内乘客短时间能接受的环境条件；当发生火灾事故时，能提供有效的排烟手段，给乘客和消防人员输送足够的新鲜空气，形成一定的风速，引导乘客迅速撤离现场。,地下车站及区间的通风空调系统一般分为开式系统、闭式系统和屏蔽门式系统。 根据使用场所不同、标准不同，又分为车站通风空调系统、区间隧道通风系统和车站设备管理用房通风空调系统。,(1)开式系统 开式系统即应用机械或“活塞效应”的原理使轨道交通内部与外界交换空气，利用外界空气冷却车站和隧道。这种系统多用于当地最热月份的平均温度低于25且运量较少的轨道交通系统。,a) 活塞通风 当列车的正面与隧道断面面积之比(称为阻塞比)大于0.4时，由于列车在隧道中高速行驶如同活塞作用。使列车正面的空气受压形成正压，列车后面的空气稀薄，形成负压，由此产生空气流动。利用这种原理通风称之为“活塞效应”通风。 活塞风量的大小与列车在隧道内的阻塞比、列车行驶速度、列车行驶空气阻力系数、空气流经隧道的阻力等因素有关。 利用活塞风来冷却隧道，需与外界进行有效的空气交换，因此需要设置较密的风井，以满足有效换气量的设计要求。,b) 机械通风 当活塞通风小能满足要求时，要设置机械通风系统，可采用活塞通风与机械通风的联合系统。 一般情况下车站与区间分别设置独立的通风系统。车站通风采用横向的送排风系统，区间用纵向的送排风系统，这些系统应同时具备排烟功能。,(2)闭式系统 闭式系统即轨道交通内部基本上与大气隔断，仅供给满足乘客所需的新鲜空气量的系统。 车站一般采用空调系统，而区间隧道的冷却是借助于列车运行的“活塞效应”携带一部分车站空调冷风来实现。 这种系统多用于当地最热月份的月甲均气温高于25，且运量较大、高峰时间内每小时的列车运行对数和每列车车辆数的乘积大于180的轨道交通系统。,(3) 屏蔽门式系统 即在车站的站台与行车隧道间安装屏蔽门，将其分隔开，车站安装空调系统，隧道用通风系统(机械通风或活塞通风，或两者兼用)。,2. 防排烟系统 轨道交通系统地下车站及区间对外连通的出口相对来说比较少，一日发生火灾，浓烟很难自然排除，必须设置机械排烟系统。 排烟系统按车站站台、站厅、区间隧道及设备管理用房分开设置。,四.10 结构工程,1 地下结构类型及施工方法 轨道交通地下工程的结构类型及施工方法应根据区间隧道及车站的规模、工程地质及水文地质条件和周围环境条件进行技术经济比较确定。 一般常用的结构类型和施工方法有明挖法和暗挖法两种，特殊情况下还可采用一些其他方法。,(1) 明挖法 当地下铁道线路在地下几米深时，可采用明挖法(Excavation，OpenCut Method)。 明挖法采用敞开口开挖或以工字钢桩、钢板桩、地下连续墙、钻孔桩等为护壁施工。 明挖隧道或车站一般为现浇整体式矩形钢筋混凝上框架结构。根据运营需要可做成单跨、双跨或多跨结构，单层、双层或多层结构。 为减少明挖旎工对城市的干扰，必要时可采用桩、梁、板等构件，将施工基槽部分或全部覆盖；或者对以地下连续护壁的明挖隧道，采用逆作法尽快完成结构顶板。,(2) 暗挖法 暗挖法可分为盾构法和矿山法。 1) 盾构法。 在松软含水地层或地下线路等设施埋深达到10m或更深时，可以采用盾构法(Shield Method)。 盾构既是一种施工机具，也是一种强有力的临时支撑结构。 盾构外形上看是一个大的钢管机，较隧道部分略大。它是设计用来抵挡外向水压和地层压力的。它包括3部分：前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾。,2) 矿山法。 矿山法分传统矿山法和新矿山法。新矿山法又称为新奥法或浅埋暗挖法。 矿山法施工的隧道一般采用拱形结构。,“钻爆开挖” “钢木支撑”,传统矿山法,新奥法,“钻爆开挖” “锚喷支护”,传统矿山法 是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成形后，逐步将临时支撑拆换下来，而代之以整体式厚衬砌作为永久性支护的施工方法。 新矿山法 以锚杆和喷射混凝土作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形,2. 高架桥,高架桥一般可以用混凝土或钢建造。近年来，城市铁路高架桥采用混凝土结构的趋势看好，因为钢结构在列车经过时噪声较大。 混凝土桥有3种类型：拱形桥、梁形桥和刚性框架桥。,拱形桥由一系列拱组成。不同场合可以采用不同的拱幅，一般情况下，拱幅宽10m、高7m，可以用石头或混凝土制作。这种类型的桥不能建造在软土地区，桥下土地也无法利用。这类拱桥早期采用过，目前已经很少见。 梁形桥由安装在一系列混凝土立柱上的一组梁组成，立柱的间隔一般在10m左右。混凝土梁之间的互相连接形成了一个连续的梁，最终形成了高架桥。 刚性框架桥是由单个建造的梁和立柱构成，彼此互相独立。刚性框架桥的造价较梁形桥的造价高，在日本较为常见。,梁形桥,框架桥,高架桥梁主要是由梁、墩台、基础3部分组成。 1)粱。 目前在城市轨道交通高架桥上应用较多的梁的型式有以下几种： 预应力混凝土槽形梁，它是一种下承式桥梁，由车道板、主梁和端横梁3部分组成； 预应力混凝土板梁，包括窄心板梁和低高度板梁。板梁结构建筑高度小，缺点足刚度较小，对抵抗列车偏载不利； 预应力混凝土T型梁，T梁设计、施工经验成熟，多采用预制，缺点是桥形不美观，施工时需大型吊装机具； 2)墩台与基础。 适于城市高架桥的桥墩型式有T型墩、双柱墩、V形墩和Y形墩。T形墩美观，双柱墩承载能力和稳定性较强，V形墩和Y形墩重量轻，占地面积小，但构造复杂。,