(精品)城市轨道交通第2章轨道交通类型与形式

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,城市轨道交通,第二章 轨道交通,类型与形式,第一节 分类,第二节 技术制式,第三节 制式选择,城市交通系统,地铁,轻轨铁路,轨道交通 市郊铁路,公共交通 有轨电车,公共汽车 巴士,城市交通 导向巴士,准公共交通 出租车,出租机动三轮,非公共交通 私家车,自行车（非机动运输）,步行 （非机动运输）,第一节 城市轨道交通分类,一、分类,1,、按运能分：,高运量、大运量、中运量,三个类型，四个等级。具体技术特征见,P51,表,2-1,。,2,、按运行区域分：,“市郊铁路”,、,“城市轨道交通系统”,、,“小区域轨道输送系统”,等三个类型。,从单列运量来看，则,市郊铁路,最大，,小区域轨道输送系统,最小。,3,、按路权分：,独有路权,：完全隔离、不受平交道、人车的干扰,地铁（高运量、大运量）,半独立路权,：有专用隧道或高架，在地面采用路堑、路堤、隔离栅等方式，但在交叉口仍与横向道路的人车平交混行，受信号灯控制；（中运量）,共有路权,：有轨电车,4,、敷设方式：,地下隧道,高架,地面,5,、车辆和轮轨形式类型：,钢轮钢轨：地铁、轻轨、有轨电车,橡胶轮独轨：橡胶轮地铁、独轨、无人驾驶的自动导向系统,磁浮系统（中间状态：线形电机车辆）,6,、技术特征：,市郊铁路、地铁、轻轨、单轨、线形电机系统、自动导向系统、有轨电车等,值得注意的是：任何一个成功的轨道交通系统中，,市郊铁路,都占有较大比重。,二、市郊铁路,1,发展背景,城市扩大的必然选择,国外的大城市，规模扩大了以后，新旧市镇与,downtown,之间的联系，很多就采用了以前铁路大发展时代留下来的铁路用作市郊铁路，如旧金山、洛杉矶、芝加哥等城市。,我国的城市建设，在以往很长的一段历史时期内，处于,以集聚为主,的城市化发展阶段。城市建设大都把注意力贯注在,缓解中心城区交通,繁忙的事务里。近几年来，城市经济的快速发展，已经导致中心城区人满为患，交通拥堵难以排解。,例如,:,上海市内环线以内的常住人口密度为每平方公里,3.39,万人，外环线以外为每平方公里,0.14,万人，两者差距高达,24,倍。,最实际的做法是将城市轨道交通中的干线，向客流明显增大的郊区延伸，再在适当的近郊部位设置环行城市轨道交通换乘点，总体形成“,纵横贯通、环行联络、四通八达,”的城市轨道交通格局 。,2,市郊铁路的技术特征,市郊铁路的技术特征是由,市郊居民通勤出行的客流特征和接驳城际客货运的运量,决定的。,发达国家大城市的市郊铁路多数是利用铁路大发展时期遗留下来的,旧有铁路,，开行城市郊区客车，成为市郊铁路；也有将原先的,市镇间的旧铁路,，发展成大城市的市郊铁路。,线路种类,线路性质,服务范围,列车编组,(,节,),站间距离,(,Km,),平均时速,Km,/,h,发车间隔,城市轨道交通,地铁,/,轻轨,客运专线,城市区域内,4,或,6,0.6,1.0,30,45,短,市郊轨道交通,客运专线,客货共线,中、短途,市域范围,6,或,8,2.2,3.9,45,55,高峰时短,平时较长,干线铁路,传统铁路,客货共线,全国范围,客运：,14,20,货运：,35,50,8,20,客运：,120,160,货运：,50,80,长,高速铁路,客运专线,中、长、超长途,大、中城市间,10,左右,25,50,200,320,长,城际铁路,客运专线,中、长途,大、中城市间,8,14,5,20,80,100,长,注：表中市郊轨道交通的技术参数取自法国巴黎市郊铁路。,3,、市郊铁路的特点,（,1,）可承担的客运量大,市郊铁路占城市轨道交通总客运量的比例：,巴黎,67%,，东京,64%,，伦敦,70%,等,（,2,）运行速度较快：站间距大,（,3,）装备专门化，并且不断更新：,电气化，先进的通信信号设备，电动车组等,（,4,）不同轨道交通方式之间的共轨运营,共轨运营：通过列车改造或线路改造，使不同定位、不同制式的列车能在同一线路上运营。,共线运营：同一技术制式，线路不同的列车载同一线路上运行,（,5,）运营组织形式多样：线路大都在地面上,一般情况下，控股者是国家铁路部门，成为铁路；,控股者是地方政府，成为城市轨道交通。,市郊铁路是个特例，控股者是国家铁路部门但从功能上市郊铁路属于城市轨道交通的范畴。,4,、发展市郊铁路的建设方案,国外：对于,100,多年来，铁路建设已经非常发达的美国、英国、法国、日本等国家来说，这些国家在大城市郊区已经有铁路线存在，,所谓市郊铁路，无非是编组一定数量的市郊列车来运营，就能发挥市郊铁路的作用。,或者修建、扩建部分市郊铁路车站，以满足旅客换乘的需要就可以。,国内：城市轨道交通系统还在起步规划阶段，其建设方案有三种基本的选择：,1,利用和改造城际铁路经过的市郊乡镇车站，加开市郊列车来缓解市郊客流。这种办法最节省。但目前城际铁路的运能已趋于饱和，再增加市郊短途客运列车的运行空间很小；,2,新建市郊铁路。这个方案虽然看起来不错，但线路及市郊换乘车站的建设都需要大笔建设资金。目前城市的市政建设经费，承担市内轨道交通建设已经不堪重负，更难以承担巨大的市郊铁路的建设经费；,3,将市内轨道交通干线延伸到市郊,。这个方案基建费用相对较小，而且可以分阶段陆续建设。从经济角度来看，比较可行。,第二节 城市轨道交通的技术制式,一、城市轨道交通的一般类型,地铁系统、轻轨系统、单轨系统、磁浮系统、自动导向系统、市域快速轨道系统、索轨系统,（一）地铁（“,Subway”,、”,Metro”,）和轻轨“,Light Rail Transit”,特征：线路网都有,独立的路权,。,1,、地铁,钢轮钢轨，条件允许时，可穿出地面在地上或高架上运行。,A,、,B,型车 直线电机,B,型车,优点： 优点：,应用范围广、技术成熟 运量较大；,运量大，超载能力强,加减速快、转弯半径小，,爬坡能力强；,运行速度较快 振动、噪声小；,国产化程度高,工程造价相对较小，,人员及维修成本较低；,良好的编组灵活性和运营适应性。,缺点： 缺点：,性能受黏着条件限制；,磁浮技术不如钢轮钢轨成熟；,噪声、振动大； 运营能耗大；,转弯半径较大； 国产化水平低，造价高。,投资大，建设周期长；,地下区段救援难度大。 适用范围：,适用范围：,1,、客流较大，构筑物密集、线路,1,、客流较大，中心城地下线路； 转弯半径小，坡度大，环境要求,2,、客流较大，环境条件要求宽松的 高的中心城地下或高架线路；,外围与市中心联络地下线路,2,、客流较大，线路条件差、联络,外围与市中心的地下或高架线路。,2,、轻轨,基本车型：准地铁,C,型车、直线电机,C,型车、现代有轨电车。,“地铁”与“轻轨”的主要,差别,也是最基本的差别就是,运量不同,。,在我国的规范中，每小时客运量,3,8,万人次的轨道交通系统，称为“地铁”；每小时客运量,1,3,万人次的轨道交通系统，称为“轻轨”。,而且“轻轨”的走行形式可以是,钢轮钢轨的双轨,也可以是,胶轮独轨,。,（二）有轨电车,城市“有轨电车”，则与地铁、轻轨的差别就比较大。 其最主要的,差别,是,没有独立的路权,，钢轨面与地面持平，与地面其他车辆是共同使用同样的道路、与横向道路也是平面交叉。因此，除了在轨道上行驶这一特点外，有轨电车更雷同于一般的公共交通车辆。,适用范围,线路较短、客流较小、线路条件较好、交通干扰较小、环境要求较高的城市外围区域，新城内部的地面线路，以及观光旅游等具有特殊服务需求的线路。,（三）缆车,轨道式缆车（,CABLE CAR,）,轨道式缆车是以电动机为动力（最早的城市,Cable Car,是以蒸汽机为动力的），以钢缆绳为传力工具来牵引车辆在轨道上运动。现有的城市轨道缆车，采用绞车牵引系统来运送坡道上的乘客。牵引的车辆一般有两节、三节（也有单节的），视牵引力的需求与绞车功率的大小而定。,1,、优点：,工程结构简单、施工速度快；,能够适应各种复杂地形；,工程造价低；,对城市环境影响小；,优化城市景观；,灵活性大，易于扩建和迁移,2,、缺点：,速度低；,乘客有颠簸感觉；,大风、雷电影响运行；,发生事故时救援困难；,车厢弃物和配件松脱危及地面安全,道岔结构较复杂，转换时间长。,Cable Car,Cable Cars power,今天的,Cable Car,今天,的,Cable Car Power House,（四）城市独轨,(Monorail),交通系统,独轨交通系统仍属于轮轨运行模式。但与传统的钢轮钢轨、双轨线路有了很大的区别。占用的空间比传统的双轨线路要小。,就技术上的定义而言，独轨,(Monorail),系统是指以,单一轨道,来支承或悬挂车厢并提供导向作用而运行的轨道交通系统。,我国第一条独轨交通于,2000,年在重庆开始修建。全线长,17.54,公里。,1,、分类,跨座型独轨,悬挂式独轨,重庆独轨轨道,跨座型独轨,日本千叶独轨系统,悬挂式独轨,2,独轨交通系统车站,城市独轨系统车站的站距一般为,500m,至,1km,。站台型式可依旅客使用、出入数量及用地大小建造成岛式或侧式站台。站台长度通常随车厢的尺寸（大型、中型或标准型）以及列车编组数量而定。一般以,6,节大型车厢组成的列车计算，约需,100m,的站台长度。站台宽度主要取决于出入的旅客数量。一般如采用岛式站台，最小宽度为,3m,，上下行线分开的侧式站台则需,2m,。,3,独轨交通系统的综合特点,1,）占用土地少,;,2,）运量相当于轻轨,;,3,）适应复杂地形要求,;,4,）建设工期相对地铁、轻轨为短、施工简便、造价低,;,5,）运输安全性好、事故率很低,;,6,）噪声低、无废气污染等公害,;,7,）乘坐舒适。,4,、适用范围,1,）中运量城市客运交通,2,）低运量短途客运交通,市区通向机场、码头等对外交通枢纽的专用线，范围较大的机场内部线,大型游乐场所、博览会等内部客运专线,（五） 磁悬浮运输系统,1,、背景,铁路列车之所以能往前推进，主要是因钢轨与列车的钢轮间具有,粘着力,（或摩擦力），藉由机车动力加速产生的向前牵引力克服阻力而前进；列车速度越快，车轮与钢轨间的,粘着力,越小，列车加速所能造成的牵引力便越小，同时速度愈快，空气阻力愈大。当列车速度超过牵引力而等于阻力时，列车的车轮便呈现空转现象，速度便无法再提高。如果想再提速就要,放弃使用车轮,，减少空气阻力。,2,、基本原理,磁悬浮,(Magnetic Levitation,，简称,Maglev),的理论由德国人赫尔曼,肯佩尔提出，名称为无轮磁浮列车。,磁浮列车的基本原理系应用,磁铁同性相斥，异性相吸,的特性发展而成，因此列车悬浮的方式又分为,排斥力悬浮,及,吸引力悬浮,两种。,德国的磁浮系统使用吸引式悬浮，轨道梁支撑结构呈,“,T”,字型，在轨道的下方，由一个三相定子片（,Stator,）的线圈连接成一排，组成电机定子，并固定在轨道梁上藉以推动车辆。,上海运行的高速磁悬浮列车,上海浦东机场与目前地铁二号线的龙阳路站之间的磁悬浮列车是引进德国技术建造的世界上第一条商业运营线路，称为“,Maglev,”,。全长,31km,运行,8,分钟，最高时速,436km,日本发展的,Maglev,磁浮系统采排斥力悬浮的方式，轨道从倒,T,型到改成,U,型，凹陷的底槽,上方和两侧,各有线圈，其底部和两侧设置超导体磁石，电流通过线圈时产生磁场，操控磁场的互斥磁性，车厢便悬浮在轨道梁上，而利用排斥力与吸引力的交互变换拉推，使列车悬浮前进。,U,型,日本磁悬浮系统,（六） 自动导轨运输系统,自动导轨运输系统（,Automated,Guideway,Transit,，简称,AGT,），一般泛指以无人驾驶的车厢在专用路权及自动化控制条件下运行的新型运输系统。,1,AGT,系统概述,AGT,系统无论是轮轨运行还是“水平电梯”运行，其共同的特点是始终沿着一条固定的轨道自动运行。运行的速度视运距的远近有快有慢。整个系统无人值守，由电脑自动控制运行。,1,穿梭环路式捷运（,Shuttle,LoopTransit,，,SLT,）系统,2,群体捷运（,GroupRapidTransit,，,GRT,）系统,3,个人捷运（,PersonalRapidTransit,，,PRT,）,这种系统在美国地区早期称为“水平电梯”（,Horizontal Elevators,），“空中巴士”（,Sky Bus,）或“捷运快道”（,Transit Expressway,），近年来则统称为“运人系统”（,People Mover System,）。,法国与日本将,AGT,技术进一步发展并应用于城市地区的中等运量的大众运输，在法国称为,Vehicule,Automatique,Leger,，简称,VAL,；,日本则以“新交通系统”统称,AGT,技术类型的中运量捷运系统。,我国北京、上海等大城市的航空机场水平客运自动电梯，属于这种“,AGT”,系统；上海外滩的人行过江隧道从定义来看也是属于,AGT,范畴。,（七） 城际高速轨道交通,1,概述,在运输的领域里，每一种运输方式,(Mode),均有其技术特色，以及最适用的范围。,城际地面运输，传统上以钢轮行驶在钢轨上的铁路运输系统（亦称为轮轨运输系统）为主，因此城际高速运输系统的发展是从列车高速化开始的。经过多年的研究与发展，以法国、日本与德国最具成效，分别发展了,TGV,、新干线及,ICE,等高速铁路系统。,2,日本新干线,世界高速铁路起源于日本。,1959,年,4,月日本国铁开始兴建东京至大阪间的高速铁路，于,1964,年,10,月,1,日开通,，全长,515,公里，,时速,210,公里,，称为东海道新干线。,随后向西延伸，于,1972,年,3,月,15,日开通至冈山，,1975,年,3,月,15,日抵达终点站博多。此大阪至博多间路段称为山阳新干线。自东京至博多间全长,1,069,公里。,1982,年,6,月,23,日大宫至盛冈间,465,公里的东北新干线开通。同年,11,月,15,日大宫至新泻间,269.5,公里的上越新干线亦开始营运。大宫至东京都内的上野间的,28,公里连结线则于,1985,年,3,月完成，同时使新干线的最高运营速度提升至,240km/h,。,3,法国,TGV,（高速列车）,TGV,（ “高速列车”）的发展，代表了法国列车高速化及高速铁路演化的整个过程。,法国自,1967,年开始时速,200,公里的高速列车营运,，正式进入高速铁路时代。,自,1981,年,9,月巴黎,/,里昂间的第一条,TGV,高速铁路正式营运迄今，已载运约二亿余人次，但由于,它便捷地与法铁其他路网结合,。很容易令人忽略它是世界上最快速的铁路列车。漆着橘黄色彩的流线型车厢以每小时,260,公里的速度在巴黎与里昂间的城镇外缘地区新建的专用铁路运行，而趋进中心城市时却又能运用现有铁路设施与一般铁路列车共轨到达市区。,4,德国,ICE,德国的高速铁路是,“客货混流”,的。,ICE,是德国高速铁路的名称，在,1985,年至,1990,年的实验期间，它是“,InterCityExperimental,”,的缩称，,1990,年以後进入营运阶段，则是“,InterCityExpress,”,的代号。,ICE,列车由分别位在列车首尾的两部高性能机车头及十四节中间车厢组成，共提供约,800,个座位。车上的基本设备包括餐车、会议车厢、无线电话及传真、资料处理通讯设备等。,德国高速铁路,ICE,具有抗风压的特性，可减除列车在隧道中交会时，因高速行驶而产生的气压冲击。列车的编组采用机动式，随着旅客数量而加、减挂车厢，车辆挂接时电源及传输信息的光纤电缆自动接上。运营时速,200,公里左右，系以飞机的设计理念来制造，故有“在地上跑的飞机”之称。,5,我国的高速铁路,改革开放、走向市场经济发展的道路以来，从上一世纪,90,年代开始，中国开始了铁路高速化的艰难历程。,1994,年,12,月,22,日，广深段（广州至深圳罗湖桥）开始运营了时速,160km/h,（时称准高速）,的客运列车、,70km/h,的货运列车。,秦沈客运专线是我国第一条专门运行旅客快速列车的线路，也是为修建我国高速铁路做准备的试验线路。,2002,年,12,月,27,日，于山海关至绥中北,DK50km,左右，由,中华之星,（,3,动,2,拖）列车实现了,321.6km/h,的高速试验速度。,京津城际铁路,胶济客运专线,京沪高速铁路,第三节 制式选择,1,、基本原则：满足客流需求、引导城市合理发展的基础上，尽可能节约投资,2,、考虑因素,线路功能定位,线路工程条件,经济性,技术可靠性,网络资源共享,国产化水平,节能环保,