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1、城市軌道交通車輛,中南大學 2012年,目錄,第1章 城市軌道交通概論 第2章 城市軌道交通車輛總體 第3章 牽引與傳動 第4章 轉向架 第5章 制動系統(tǒng) 第6章 車體結構及車輛裝備 第7章 車體接連裝置 第8章 列車運行控制系統(tǒng),主要參考書目,城市軌道交通. 毛保華等. 科學出版社. 2001 城市軌道交通車輛概論 呂剛. 北京交大出版社. 2011 城市軌道交通車輛. 曾青中. 西南交大出版社. 2006 城市軌道交通車輛構造. 連蘇寧.機械工業(yè)出版社. 2011 城市軌道交通車輛工程. 王伯銘. 西南交大出版社. 2007 城軌車輛技術與應用.北車集團, 中國鐵道出版社. 2005 城市

2、軌道交通車輛. 張振淼. 中國鐵道出版社. 1998,第1章 城市軌道交通概論,城市軌道交通系統(tǒng)是指服務于城市客運交通，具有固定線路、鋪設固定軌道、配備運輸車輛以及服務設施等的公共交通設施。 城市軌道交通系統(tǒng)通常以電力為動力，以輪軌運行方式為特征。,市郊鐵路 地下鐵道 城市輕軌交通 單軌交通 自動化導向交通系統(tǒng) 磁懸浮列車,一、城市軌道交通系統(tǒng)的類型,市郊鐵路又稱為通勤鐵路，是連接城市市區(qū)與郊區(qū)以及連接城市周圍幾十千米甚至更大范圍的衛(wèi)星城鎮(zhèn)或城市圈的鐵路，服務于上下班乘客，一般站距較長。 它往往又是連接大中城市干線鐵路的一部分，一般和干線鐵路設有聯(lián)絡線，設備與干線鐵路相同。線路大多建在地面，其

3、運行特點接近干線鐵路。 與城市軌道交通系統(tǒng)中的地下鐵道等其他類型不同，在市郊鐵路上通常是市郊旅客列車、干線旅客列車和貨物列車混合運行。,1.市郊鐵路,市郊鐵路的運行速度最大可達100120km/h，運量最高每小時可達6000080000人次，對于客流量巨大的城市來說發(fā)展市郊鐵路是明顯優(yōu)于發(fā)展小汽車的。 市郊鐵路在能源消耗、投資費用等方面的指標也明顯優(yōu)于其他交通方式。根據(jù)日本的研究資料，市郊鐵路的投資大概是地鐵的1/101/5。每千米的能源消耗是汽車的1/7，是一種十分經(jīng)濟可行的交通方式。,日本JR山手線,2. 地 鐵,地下鐵道是城市軌道交通的主要形式，是指線路建設在地下隧道的軌道交通。部分路段

4、也可建在地面或高架。,地下鐵道的特點 單向運能最高可達6萬8萬人次/h，速度可達100km/h，旅行速度可達40km/h左右，可3輛10輛編組。車輛運行最小間隔可低于1.5min。 驅動方式有直流電機、交流電機、直線電機等。 地下鐵道有造價昂貴，建設周期長的弊端。,正在隧道中行駛的北京地鐵,地鐵車輛車內布置,3. 輕 軌,輕軌交通是在傳統(tǒng)的有軌電車基礎上發(fā)展起來的電氣牽引、輪軌導向、車輛編組運行在專用行車道上的中運量型城市軌道交通系統(tǒng)。 英文稱為Light Rail Transit（簡稱：LRT）。當享有專用路權時稱為輕軌快速交通（Light Rail rapid Transit），與有軌電

5、車（不享有專用路權）做區(qū)分。,有軌電車是最早發(fā)展的城市軌道交通之一，一般在城市中心穿街走巷運行，具有上下車方便的特點，通常單節(jié)。 早期有軌電車一般采用直流電機驅動，單向小時運能在5000人次左右，速度在1020km/h。由于運能、擠占道路、噪聲等問題，后來一些城市相繼拆除，規(guī)模縮小。,早期的有軌電車,20世紀70年代開始，采用線路隔離、自動化信號調度、開發(fā)高性能車輛等措施對傳統(tǒng)有軌電車進行改造，在速度、能耗、噪聲、運載能力等方面得到很大提高。,輕軌交通的特點 鋼軌一般為輕型的，車輛是小型的。 輕軌交通一般采用地面和高架相結合的方法建設。線路可從市區(qū)通往郊區(qū)。 車輛設置靈活，列車編組3輛6輛，電

6、氣牽引，常用鉸接式車體。最高速度可達60km/h，旅行速度3035km/h，單向運能2萬人次/h4萬人次/h。 能通過小半徑曲線和大坡度地段，適應能力強。 投資省，建設周期短，運能高，靈活。,武漢市的輕軌列車,國外現(xiàn)代化的輕軌,2006年底，天津濱海新區(qū)開通了法國引進的膠輪電車Translohr，是中國大陸境內第一個使用膠輪電車的城市。 2009年，上海浦東新區(qū)張江地區(qū)也開通了膠輪有軌電車。,與早期有軌電車相比，當今的有軌電車是高科技的結晶，使用先進的牽引、制動設備。它一般為兩節(jié)車廂編組，可容納180人至190人，是普通單節(jié)公交車的兩倍。 新型有軌電車平均時速20公里，比城市中公交車平均時速快

7、30；同時，有軌電車普遍使用長鋼軌，基本沒有接頭，行駛中車輪與鋼軌的摩擦噪聲較低。 但天津、上海兩城市的膠輪有軌電車嚴格來講并非有軌電車，因為其鋼軌和鋼輪僅僅起導向的作用，而不起承重和行走的作用。,4. 單軌（獨軌）交通,單軌交通是采用一條大斷面軌道并全部高架的軌道交通。其類型分為跨座式和懸掛式兩種。,跨座式：車輛騎跨在軌道上，其軌道由預應力混凝土制作，車輛運行時走行輪在軌道上平面滾動，導向輪在軌道側面滾動導向。 懸掛式：車輛在軌道的下方。吊掛在軌道上，軌道多由箱形斷面鋼梁制作。走行輪沿軌道走行面滾動，導向輪沿軌道導向面滾動導向。,單軌交通的特點,單軌交通的車輛采用橡膠輪，電氣牽引，速度可達8

8、0 km/h，旅行速度3035km/h，列車可4輛 6輛編組，單向運能為1萬2.5萬人次/h。 單軌交通的優(yōu)點是占地少，結構簡單，投資費用低，噪聲低，因而便于穿行在高樓大廈之間，能在大坡度（60）和小曲線半徑（50m）安全運行。 單軌交通也存在能耗大，道岔結構復雜，車輛走行裝置復雜，出現(xiàn)事故救援困難等缺點。,國外的跨座式獨軌,重慶的跨座式獨軌車輛,重慶的跨座式獨軌列車,5. 新交通系統(tǒng),廣義新交通系統(tǒng)概念：新交通系統(tǒng)（new transport system）是新開發(fā)的具有高速、準點、舒適和污染小的交通方式及其運行服務系統(tǒng)的總體，是20世紀60年代出現(xiàn)的不同于傳統(tǒng)運輸方式的新型交通工具，為克服

9、現(xiàn)有交通方式在環(huán)境和經(jīng)營上的缺陷，或為滿足現(xiàn)有運輸方式難以適應的運輸需求而開發(fā)的新交通方式和新運營服務的總稱。,廣義新交通系統(tǒng)分類,自動化導軌交通系統(tǒng) 新型無軌交通系統(tǒng)或復合交通系統(tǒng) 步行者援助系統(tǒng) 公共汽車運營自動控制系統(tǒng),狹義新交通系統(tǒng)概念：即自動化導軌交通系統(tǒng)(Automated Guide way Transit，簡稱AGT），也稱為APM（Automated People Mover systems）。一般指以無 人駕駛的車輛在專用路權及自動化控制條件下運行的新型軌道交通系統(tǒng)。 車輛通常采用膠輪車輛，由電氣牽引，具有特殊導向、操縱和轉折方式的，可單車或數(shù)輛編組運行。,自動化導軌交通系

10、統(tǒng)分類,AGT系統(tǒng)可依其服務容量與路徑型式分成下列三種： 穿梭環(huán)路式捷運（ShuttleLoop Transit，SLT） 群體捷運（Group Rapid Transit，GRT） 個人捷運（Personal Rapid Transit，PRT）,1）穿梭/環(huán)路式捷運(SLT),這是AGT系統(tǒng)中最簡單的一種，分穿梭與環(huán)路兩種。 穿梭式使用較大型車廂（容量約100人），通常具有站位，沿著固定路線行駛；從甲地駛到乙地，再從乙地駛回甲地，如此來回輸運，其作用如同高樓中的自動電梯，故又稱水平電梯。除可作兩點間直接輸運外，中途亦可設站。 環(huán)路式則沿環(huán)狀路徑繞圈行駛，中途設站停留。,穿梭/環(huán)路式捷運(S

11、LT)在技術應用層面上較簡單，可提供機場或都市特定區(qū)內的環(huán)流交通功能，也可以在各種活動中心（如購物中心、運輸中心、娛樂園區(qū)等）間作串聯(lián)式的連絡服務，因此其運載容量不但高于群體捷運(GRT)與個人捷運(PRT)，且可以單節(jié)或聯(lián)掛成列車方式，應用在中運量系統(tǒng)范圍內的旅運需求。,2）群體捷運(GRT),這種系統(tǒng)的主要服務對象為具相同出發(fā)地點與目的地的群體乘客，通常使用載運量為12至70 人之中型車廂，故可視為一種自動行駛的公共汽車(Automated Bus)。 其與SLT不同處，因容量較小，除可有較密的班次外，還可設置分岔路線，以便選擇性地繞行主線，收集支線的乘客。運行班次間隔可從3秒至1分鐘，服

12、務方式可分定時排班或中途不停留的區(qū)間捷運。 一九七四年一月啟用的德州達拉斯機場的AIRTRANS以及一九七五年通車的西維京尼亞大學摩根鎮(zhèn)(Morgantown)運人系統(tǒng)均屬GRT的應用例子。,3）個人捷運(PRT),其主要特色為使用具2至6人容量的小型車廂，在精密電腦自動化控制系統(tǒng)管制下，在復雜的路網(wǎng)中運行，并經(jīng)由道岔 (Switch)轉出/進主干線運載乘客。,新交通系統(tǒng)車輛結構的特點,新交通系統(tǒng)車輛與其他城市軌道交通車輛最基本的區(qū)別就是其走行裝置。這種被稱之為導軌式電動車是運行在混凝土專用軌道上、使用橡膠車輪的自動運行公共交通工具。 電動車由走行車輪和導向車輪承擔載荷， 沿導軌運行，導向系統(tǒng)

13、有設置在軌道側面的，也有設置在軌道中央的。 日本新交通系統(tǒng)車輛車體采用普通鋼、鋁合金和不銹鋼三種材料。目前新造的車體大部分采用輕量化不銹鋼，,日本神戶自動軌道運輸系統(tǒng)線路,日本神戶的無人駕駛列車,首都機場APM線,首都機場在T3航站樓A座，B座和C座之間修建了APM，該系統(tǒng)采用加拿大龐巴迪公司的設計方案。,廣州APM線,廣州APM，世界第一條全程地下的城市捷運系統(tǒng)。與廣州地鐵3號線南北平行，與廣州地鐵1號線、5號線東西交匯。,,6. 城市磁懸浮交通,磁懸浮交通就是利用電磁力將車輛懸浮在軌道之上，并采用直線電機牽引的軌道交通系統(tǒng)。 磁懸浮交通一般分為： 高速超導型，最高速度550km/h； 中速

14、常導型，最高速度在250km/h左右； 低速常導型，最高速度在100120km/h。 城市磁懸浮交通多采用低速常導型。,德國的磁浮列車,日本的磁浮列車,上海的磁浮列車,二、城市軌道交通主要技術特性,1.有較大的運輸能力 城市軌道交通由于高密度運轉，列車行車時間間隔短，行車速度高，列車編組輛數(shù)多，因而具有較大的運輸能力，單向高峰每小時的運輸能力地鐵達到4萬6萬人次，輕軌1萬4萬人次，運輸能力遠遠超過公共汽車。 2. 城市軌道交通具有較高的準時性 城市軌道交通由于在專用行車道上運行，不受其它交通工具干擾，不產(chǎn)生線路堵塞現(xiàn)象，并且不受氣候影響，是全天候的交通工具，列車能按運行圖運行，具有可信賴的準時

15、性。,3. 城市軌道交通具有較高的速達性 與常規(guī)公共交通相比城市軌道交通，車輛有較高的運行速度，有較高的啟、制動加速度，列車停站時間短，上下車迅速方便，而且換乘方便，從而可以使乘客較快的達到目的地，縮短了出行時間 4. 城市軌通交通具有較高的舒適性 與常規(guī)公共交通相比，城市軌道車輛具有較好的運行特性，車輛、車站等裝有空調、引導裝置、自動售票等直接為乘客服務的設備，城市軌道交通其有較好的乘車條件，其舒適性優(yōu)于公共車、汽車。,5. 城市軌道交通具有較高的安全性 城市軌道交通由于運行在專用軌道上，沒有平交道口，并且有先進的通訊信號設備，極少發(fā)生交通事故。 6. 城市軌道交通能充分利用地下和地上空間

16、城市軌道交通由于充分利用了地下和地上空間的開發(fā)，不占用地面街道，能有效緩解道路擁擠、堵塞現(xiàn)象。,7. 城市軌道交通的系統(tǒng)運營費用較低 城市軌道交通由于主要采用電氣牽引，而且輪軌摩擦阻力較小，與公共車、汽車相比節(jié)省能源，運營費用較低。 8. 城市軌道交通對環(huán)境低污染 城市軌道交通由于采用電氣牽引，與公共冊、汽車相比，不產(chǎn)生排氣污染。由于在線路和車輛上采用了各種降噪措施，一般不會對城市環(huán)境產(chǎn)生嚴重的噪聲污染,城市軌道交通的特點： 準點 速度快 客運量大 污染小 能耗低,三、城市軌道交通發(fā)展歷史,馬車鐵道：1832年，美國紐約；1855年擴大規(guī)模。 1863年1月，世界上第一條地下鐵道在英國倫敦建成

17、投入運營，開始時是采用蒸汽牽引，到1890年時改為電力牽引。 目前世界上已有40多個國家和地區(qū)的147座城市都建造了地下鐵道，累計地鐵線路總長度超過6000km，年客運總量約為280億人次。,19世紀上半葉 歐美出現(xiàn)有軌公共馬車 1825年 英國建成第一條商用鐵路 1863年 倫敦建成第一條地鐵 1870年 紐約建成高架軌道交通線 1881年 柏林建成第一條電氣化鐵路 1888年 美國建成第一條有軌電車系統(tǒng) 20世紀初 地鐵和有軌電車第一次大發(fā)展 二戰(zhàn)以后 地鐵在世界范圍內迅速發(fā)展， 各種類型的城軌交通工具出現(xiàn),城市中的有軌公共馬車,早期的有軌電車,,早期紐約的地鐵,,現(xiàn)代

18、紐約的地鐵,,我國城市軌道交通發(fā)展史,1906年 天津建成國內第一條有軌電車 1908年 上海建成第一條有軌電車 1909年 大連建成第一條有軌電車 1969年 北京建成國內第一條地鐵 1984年 天津建成第一條地鐵 1995年 上海建成第一條地鐵 1996年 廣州建成第一條地鐵 最近十年 我國城市軌道交通跨越式地大發(fā)展,我國清末民初的有軌馬車,1907年（清光緒三十三年）10月18日，由中日商辦奉天馬車鐵道股份有限公司建立。1908年（清光緒三十四年）1月4日，由火車站（今沈陽老道口橋南側）至小西門段首先建成通車，后由小西邊門至小西城門段相繼建成通車，運營線路長4.03公里。1922年11月

19、停運。,天津早期的有軌電車,早期的北京地鐵,1965年7月1日，北京地下鐵道一期工程在玉泉路舉行了開工典禮。 1969年10月1日，北京地下鐵道一期工程建成通車試運行。從北京站至古城路站共設16座車站及一座地面車輛段古城車輛段，運營線長21公里。 1971年1月15日，北京地鐵一期工程線路開始試運營，實行內部售票，接待參觀群眾。售票辦法，憑單位介紹信，在各車站購票，單程票價為一角。 1981年9月15日，北京地下鐵道一期工程驗收正式交付使用。,早期的北京地鐵,上世紀九十年代我國地鐵建設,1984年12月，天津地鐵建成通車，全長7.4公里，沿途共設8個車站。 1989年12月29日，北京地鐵二期

20、工程正式交付運營。 1993年5月28日，上海地鐵第一條線路一號線南段建成通車。 1996年12月28日，廣州地鐵一號線通車。,我國第一個擁有地鐵的城市：北京 北京地鐵于1969年10月建成通車，線路長度為23.6km ；第二條環(huán)線于1984年9月建成通車，全長19.9km。 我國第一個擁有現(xiàn)代化地鐵的城市：上海 地鐵1號線工程于1995年5月建成通車，線路總長為21km ，引進德國西門子技術，屬國際上80年代先進水平。 我國國內最昂貴的地鐵：廣州地鐵 1999年6月28日開通的廣州地鐵一號線 世界上贏利最好的地鐵：香港地鐵 香港第一條線路于1977年建成通車，初期是由政府經(jīng)營的地鐵公司，現(xiàn)

21、已私有化。,我國內地已開通地鐵、輕軌的城市,北京、天津、上海、南京、廣州、深圳、重慶、武漢、長春 、大連、沈陽、成都、西安,我國內地將開通地鐵、輕軌的城市,已經(jīng)批準、在建： 杭州、哈爾濱、長沙、鄭州、福州、昆明、南昌、合肥、南寧 蘇州、東莞、寧波、無錫、大連、貴陽 上報待批： 石家莊、太原、濟南、烏魯木齊、蘭州,上海、北京、廣州線路及里程,上海 11條線路 總里程424公里 北京 14條線路 總里程336公里 廣州 8條線路 總里程222公里,四、 城市軌道交通構成,城市軌道交通系統(tǒng)通常由軌道線路、車輛、通訊信號、供變電、車站、維護檢修基地、指揮控制中心等組成。,四.1 線路,線路是城市軌道交

22、通的基礎組成部分。 地鐵線路的走向一般選擇易于施工和客流相對比較集中的地區(qū)。 軌道交通線路按其在運營中的地位和作用分為正線、輔助線和車場線。,一、正線 正線是貫穿所有車站、區(qū)間，供車輛載客運營的線路。 正線行車速度高、密度大，要保證行車安全和乘坐舒適，線路標準要求高。 城市軌道交通一般按雙線設計，采用右側行車制；大多數(shù)線路為全封閉；與其他交通線路相交處，一般采用立體交叉。,二、輔助線 輔助線是為了保證正線運營，合理調度列車，為空載列車提供折返、停放、檢查、轉線及出入段作業(yè)而配置的線路。輔助線速度要求低，最高運行速度限制在35km/h，標準也低。 輔助線包括折返線、臨時停車線、渡線、車輛段出入線

23、、聯(lián)絡線等。,1折返線 城市軌道交通線路一般都比較長，全線的客流分布可能會不太均勻，這時可組織區(qū)段運營。 區(qū)段運營是指列車根據(jù)運行交路的要求，在端點站與中間車站、或中間站與中間站之間進行列車折返。因此，在這些提供折返作業(yè)的中間站上，需要為列車設置折返線，專供到車折返掉頭。 折返線形式很多，有環(huán)行折線、盡端折線等。,2臨時停車線及渡線 城市軌道交通線路由于運輸量大，列車運行問隔一般較密。而在運營過程中，在線運營列車可能會發(fā)生故障。為不影響后續(xù)列車運行，設計上應能使故障列車及時退出運營正線。 一般說來，在軌道交通線路沿線每隔35個車站的站端應加設渡線或車輛停放線。渡線的作用是使離開車輛段的故障列車

24、能及時調頭返回車輛段停車線的作用則是臨時停放事故列車。用道岔將上行線、下行線及折返線連接起來的線路。,3車輛段出入線 為保證運行列車的停放和檢修，在軌道交通沿線適當?shù)奈恢脩O置車輛段，車輛段與正線連接的線路為車輛段出入線，是車輛段與正線之間的聯(lián)絡通道。 出入線可以設計為雙線或單線。,4聯(lián)絡線 聯(lián)絡線是為溝通兩條單獨運營線路而設置的連接線，為兩線車輛過線服務。 另外，為方便車輛及大型設備的運輸，有條件的地方應設置地面鐵路專用線。下圖為聯(lián)絡通道的實例，它將存車線與聯(lián)絡線合并布置。,三、車場線 車場線是車輛檢修作業(yè)用的線路，行車速度較低，線路標準只要滿足場區(qū)作業(yè)要求即可。,四.2 軌道,軌道一般由鋼

25、軌、扣件、軌枕、道床、道岔及附屬設施等組成。軌道以連接件和扣件固定在軌枕上，軌枕埋設在道床內，道床直接鋪設在路基上。 軌道承受列車傳遞的復雜多變的靜、動力荷載。,城市軌道交通線路在城市地域內，在設計軌道結構時，比城市之間的大鐵路需要更多地考慮以下問題： 1、軌道結構應采取減振措施，最大限度地減輕振動和噪聲的不良影響。 2、一般應采用較強的軌道結構，以減少維修。 3、鋼軌與軌下基礎要有較高的絕緣性能，以減少軌道電路的電流漏泄。 4、受空間位置限制，城市軌道交通線路中曲線區(qū)段占很大比例，曲線鋼軌的磨耗相對較大，故應采用耐磨性能好的鋼軌，運營時鋼軌還應涂抹潤滑油，以減少鋼軌的磨耗。,我國國家

26、鐵路的鋼軌主要有43 kg、50 kg、60kg和75 kg四種類型。 我國地鐵和輕軌目前一般采用60 kg/m的重型鋼軌，而車場線供空車運行，速度又低，所以選用僅50 kg/m或者43 kg/m的輕型鋼軌。香港軌道交通采用45.60 kg/m的鋼軌。,一、鋼軌,二、軌枕 軌枕是軌道的基礎部件，其功能是支撐鋼軌，保持軌距和方向，并將鋼軌對它的各向壓力傳遞到道床上。使用扣件把軌枕和鋼軌連在一起形成“軌道框架”。,軌枕類型隨軌距、道床種類、使用處所不同而異。 地下鐵道正線隧道內線路一般采用短軌枕或無軌枕的整體鋼筋混凝土道床，車場線采用普通鋼筋預應力混凝土軌枕，在道岔范圍內少數(shù)區(qū)段采用木枕。 高架輕

27、軌線宜采用新型軌下基礎，這種新型的軌枕結構不同于傳統(tǒng)的道碴道床上鋪設木枕或混凝土的軌下基礎，而是以混凝土道床為主的構造形式，如上海明珠輕軌高架線采用承軌臺、支撐塊整體式道床。因為輕軌車輛軸重小，可以直接采用常規(guī)鐵路強度最低的預應力混凝土枕，如91型或J1型軌枕。,扣件 扣件是聯(lián)結鋼軌與軌枕間的零件，其作用是將鋼軌固定在軌枕上，保持軌距并阻止鋼軌的橫向和縱向移動，防止鋼軌傾斜，并能提供適當?shù)膹椥?，將鋼軌承受的力傳遞給軌枕或道床承軌臺。 扣件必須具有足夠的強度、耐久性和良好的彈性，能有效地保持鋼軌與軌枕的可靠聯(lián)結；結構力求簡單，便于安裝及拆卸；應具有良好的絕緣性能，以減少迷流。 扣件由鋼軌扣壓件和

28、軌下墊層兩部分組成。,城市軌道交通使用的扣件有很多，各有特點。 我國地鐵線路使用的扣件為DT系列，其中主要有DT、DT、DT、DT、DT、DT和DT等型號； 輕軌線路常用扣件可分為輕軌型扣件和輕軌型扣件。,道床,道床是指路基之上、軌枕之下的部分，一般分為碎石道床和整體道床兩大類。 1碎石軌枕道床 碎石道床的優(yōu)點是結構簡單，容易施工，減振、減噪性能較好，造價低。但其軌道建筑高度大，由此造成結構底板下降，隧道的凈空加大，排水設施復雜，養(yǎng)護工作頻繁，更換軌枕困難等缺點；為此，城市軌道交通的隧道內不采用碎石道床，而采用整體道床。 高架混凝土橋面上的輕軌線也不采用碎石軌枕道床，而采用新型的道床形式以減輕

29、橋面荷載，減少維修工作量，同時還可避免列車運行時的偶然石子飛落橋面?zhèn)π腥说仁鹿实陌l(fā)生。只有地面線及車場線遭岔才采用木枕或鋼筋混凝土枕的碎石道床。,2整體式道床 整體式道床是無碴軌道的一種結構形式，它不設傳統(tǒng)的道碴層，而是在堅實的基礎之上用混凝土或者鋼筋混凝土澆筑形成整體道床。 整體式道床的優(yōu)點是整體性好，堅固、穩(wěn)定、耐久；軌道建筑高度小，由此減少隧道凈空，節(jié)省投資；軌道維修量小，適應城市軌道交通運營時間長、維修時間短的特點。,四.3 車輛,車輛是直接為乘客提供服務的設備。 現(xiàn)代城軌車輛大多按動車組設計。車輛可按有無動力分為動車、拖車兩類，也可按有無駕駛室分為帶可機室和不帶可機室車輛兩類。 在

30、一組動車組中，動車、拖車與駕駛室的分布是一個有機的整體，它不能隨意拆卸。例如，北京地鐵1線、環(huán)線按全動車設計，4輛、6輛為一固定編組；復八線為兩輛車一單元，列車可以按2、4、6輛編組。,四.4 車輛段,車輛段是城市軌道交通系統(tǒng)中對車輛進行運營管理、停放及維修保養(yǎng)的場所。 一般地，1條線路可設1個車輛段。線路長度超過20km時，可以考慮設1個車輛段、1個停車場。,車輛修程可根據(jù)車輛的質量及管理水平確定。目前國內各城市的地鐵采用的修程基本上分4級，廠修、架修、定修、月修。但各城市所采用的檢修周期不同。如北京地鐵車輛達到90萬km時進行廠修，而上海地鐵車輛需達到100萬km才進行廠修。,車輛段的設施

31、主要有： 入段(場)線：車輛段或停車場與正線的結合部，是段(場)與正線的過渡線路，供列車出入場使用。其有效長度至少保證一列車的停放。 停車庫線：停車庫線要滿足線路所有運用車輛的停放需要，線路長度根據(jù)車輛編組的需求進行設計，一般為列車長加8m，可設計為一線一列位或一線二列位，線路間隔通常為3.8m，通常設檢修坑道。 維修線：是指用于車輛各種不同修程的專用線路，包括架大修線、定修線、臨修線、靜調線等。,試車線：用作列車調試、項目試驗的線路，有效長度應保證列車最高時速和全制動的需求。試車線一般為平直線路。 交接線或聯(lián)絡線：是一條運營線路與另一條運營線路或運營線路與國鐵連接的專用線路，主要用于車輛與生

32、產(chǎn)物資的周轉、調送。 洗車庫：一般安裝自動洗車機，用于車輛自動清洗，列車以低于5km/h的速度通過洗車設備，完成車體清洗作業(yè)。目前較高級洗車設備有噴淋、去污、上蠟、吹干等功能，減少了人工作業(yè)。,,四.5 車站,軌道交通系統(tǒng)車站的選址、布置、規(guī)模等對運營效果具有決定性的意義。,上海地鐵車站,城市中心區(qū)的軌道交通車站一般采用地下型式。 進行地鐵車站的總體設計時，應妥善處理與城市規(guī)劃、城市交通、地面建筑、地下管線、地下建筑物之間的關系。同時，地鐵車站設計要保證乘客使用安全、方便，并具有良好的內部和外部環(huán)境條件。車站建筑設計應簡潔、明快、大方，易于識別，并體現(xiàn)現(xiàn)代交通建筑的特點。 在市中心區(qū)以外的地點

33、，軌道交通車站可以考慮采用地面或高架型式。,城市軌道交通車站的特點,車站是供使用軌道交通的乘客候車、上下車以及換乘的場所。 由于城市軌道交通自身的特點，使得其車站也有以下特點： 1、車站站臺長度較長（與列車編組長度相匹配），并且采用高地板站臺。 2、車站一般不設專門的候車場地，大多通過自動扶梯和樓梯， 由多個通道直接通向站臺。 3、對應地下線、地面線、高架線，車站分為地下站、地面站和高架站幾種形式。,4、車站建筑和出入口的設置要便于快速疏散聚集的人群，并保障安全。 5、要設置良好的通風、照明、衛(wèi)生和防災設備，為乘客提供舒適、清潔的環(huán)境。 6、車站必須容納保障列車運行的技

34、術設備和運營管理系統(tǒng)，以保證列車安全運行。 7、車站及其周邊要有明顯的標志以引導乘客。,軌道交通系統(tǒng)車站類型,軌道交通系統(tǒng)車站按結構型式可分為地面站、高架站和地下站； 根據(jù)運營性質，可分為中間站、換乘站、中間折返站和盡端折返站； 按站臺型式，可分為島式站臺、側式站臺和島側混臺站臺，,,島式站臺,側式站臺,四.6 供電,電能是城市軌道車輛電力牽引系統(tǒng)必需的能源。電動車輛以及運營服務的機電設備，包括通風、空調、照明、通訊、信號、給排水、防災報警、電梯、電動扶梯等，也都依賴電能。 城市軌道交通供電電源一般取自城市電闞，通過城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和軌道交通供電系統(tǒng)實現(xiàn)輸送相變換，最后以適當?shù)碾娏餍纬?/p>

35、(直流電或交流電和電壓等級)供給用電設備。,城市軌道交通的供電系統(tǒng)負責提供車輛及設備運行的動力能源，一般包括高壓供電系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)和動力照明供電系統(tǒng)。 高壓供電系統(tǒng)是城市電網(wǎng)對軌道交通系統(tǒng)內部的變電所的供電方式，一般視備城市內情況而定。 牽引供電系統(tǒng)供給電動車輛運行的電能，它是由牽引變電所和牽引網(wǎng)組成的。 動力照明供電系統(tǒng)提供車站和區(qū)間各類照明、扶梯、風機、水泵等動力機械設備電源和通信、信號、自動化等設備電源，它是由降壓變電所和動力照明配電線路組成的。,一、供電方式,城市軌道交通的供電方式主要有集中式供電、分散式供電和混合式供電3種。 1集中式供電 沿城市軌道交通線路，根據(jù)用電容量和線路的

36、長短設置專用的主變電所，主變電所一般為110 kV，由主變電所變壓為內部供電系統(tǒng)所需的電壓級，一般為10 kV或35 kV，這種供電方案為集中式供電。主變電所應有兩路獨立的110 kV電源。 上海、廣州。、香港地鐵即為此種供電方式。,2分散式供電 沿城市軌道交通線路沿線直接由城市電網(wǎng)引入多路電源，電源電壓等級一般為10 kV，供給各牽引變電所，這種方式為分散式供電。 分散式供電應保證每座牽引變電所和降壓變電所皆能獲得雙路電源。 。,3混合式供電 即前兩種供電方式的結合，以集中式供電為主，個別地段引入城市電網(wǎng)電源作為集中式供電的補充，使供電系統(tǒng)更加完善和可靠。 北京地鐵1號線和環(huán)線即為此種供電方

37、式,集中式供電有利于軌道交通供電的管理，并提高了檢修作業(yè)的獨立性，一般來說投資比分散式供電要大，但可提高軌道交通自身供電的可靠性和靈活性，故在客流量大的情況下采用集中式供電較為合適。 而沿軌道交通線路由城市電網(wǎng)分散式供電，則要求供電部門的變電所留有足夠的備用存量才能保證電源的可靠備用。再者，軌道交通供電與企業(yè)供電不同，它是對沿線所有負荷通過沿線各變電所供電的一個完整供電網(wǎng)絡，沿線變電所數(shù)量較多，尤其在中壓分散供電的情況下，供電部門要滿足每個變電所兩路專用電源比較困難。而軌道交通自身可以通過一個較完整的系統(tǒng)來提高整個系統(tǒng)供電的可靠程度。,二、牽引供電系統(tǒng),1牽引供電系統(tǒng)組成 電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)由國

38、家電力部門建造與管理，以110kV或220 kV的高壓，通過三相傳輸線將電能輸送到區(qū)域變電所。 在區(qū)域變電所中，電能先經(jīng)過降壓變壓器降低電壓等級(如10 kV或35 kV)，再經(jīng)過三相輸電線輸送給各區(qū)域內的牽引變電所和降壓變電所，并再降為軌道交通所需的電壓等級(如1500 V或380 V)。,三、動力照明供電系統(tǒng),動力照明供電系統(tǒng)由降壓變電所及動力照明組成。 每個車站應設降壓變電所，地下車站因負荷較大，一般將降壓變電所設于站臺兩端，其中一端可以和牽引變電所合建為混合變電所；地面車站因負荷較小，可設一個降壓變電所。 車站動力照明采用380V/220V三相五線制系統(tǒng)配電。,四.7 通信,軌道交通的

39、通信系統(tǒng)是指揮列車運行、組織運輸生產(chǎn)及進行公務聯(lián)絡的重要手段。 軌道交通的特點是客流密集、運輸繁忙，為了保證行車安全和實現(xiàn)快速、高效、準時的優(yōu)質服務，必須設置功能完善、可靠的內部專用通信系統(tǒng)。 軌道交通的通信系統(tǒng)包括光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)、電話交換系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)及車站廣播系統(tǒng)等部分。它們共同為軌道交通系統(tǒng)的列車運行調度指揮、無線通信、公務通信、旅客信息廣播、系統(tǒng)運行狀況監(jiān)視等提供手段。,1. 調度指揮通信系統(tǒng) 調度指揮通信系統(tǒng)包括： (1)有線調度電話 一般設置3種調度電話系統(tǒng)：列車調度電話，電力調度電話，防災環(huán)控調度電話。 系統(tǒng)由中心設備、車站設備和傳輸通道部分構成。中心設

40、備設于調度中心。車站設備設于各車站、變電所、環(huán)控(防災)值班室、車場值班員處。傳輸通道是介于中心設備和車站設備之間的傳輸媒介，由光纜系統(tǒng)提供。,(2)站間行車電話 站間行車電話又稱閉塞電話，是相鄰車站值班員問行車業(yè)務用的直通電話。 系統(tǒng)由專用電話總機、分機及傳輸通道3部分組成?？倷C設于車站值班員處。分機設于站長室、公安值班室、變電所值班室、環(huán)控(防災)值班室，站臺兩德的室外電話箱內等處。 (3)區(qū)間電話 它是供區(qū)間列車司機和維修人員與相鄰行車值班員及相關部門緊急聯(lián)系或通話使用。 系統(tǒng)由電話機箱、便攜式電話機和傳輸線路組成。,2. 無線通信系統(tǒng) 城市軌道交通無線通信系統(tǒng)按其工作區(qū)域不同分為： (

41、1)運行線上的調度無線通信系統(tǒng) 系統(tǒng)由位于調度中心的控制設備(包括控制臺、PC計算機、錄音設備等)和基地臺，以及列車上設置的列車臺、維修人員使用的攜帶臺，加上有線傳輸網(wǎng)絡和自動電話或專用電話組成。,(2) 車輛段內的無線通信系統(tǒng) 滿足車輛段值班員、列車臺司機、攜帶臺流動人員二者之間的通話。 系統(tǒng)由位于車輛段值班室的控制設備和基地臺，以及列車設置的列車臺、流動人員使用的攜帶臺3部分組成。,3) 公務通信系統(tǒng) 為軌道交通系統(tǒng)內部工作人員以及內部對外部的公務聯(lián)絡提供通信手段，并為逐步建成能傳輸浯言、文字、數(shù)據(jù)、圖像各種信息的綜合數(shù)字通信網(wǎng)創(chuàng)造條件。 公務通信系統(tǒng)一般可以采用數(shù)字式程控用戶交換機系統(tǒng)，

42、系統(tǒng)內部也可構成獨立的用戶電話交換體系。,4) 廣播系統(tǒng) 其用途和服務范圍包括：向旅客預報列車信息；對上下車旅客進行安全提示和向導；對車站工作人員播發(fā)通知或公開廣播會議；發(fā)生故障、災害等緊急情況時，發(fā)出警報、指揮救援和疏導乘客。 廣播信息可以由中心廣播控制臺發(fā)出，也可由車站值班室發(fā)出。相應地，廣播系統(tǒng)由中心廣播控制設備、車站廣播設備以及傳輸通道3部分組成。 5) 電視監(jiān)視系統(tǒng) 電視監(jiān)視系統(tǒng)的作用是向與行車及安全有關的工作人員提供城市軌道交通系統(tǒng)車站各部位的動態(tài)、實時、圖像信息，包括列車在關鍵點的運行、列車在車站的?？颗c起動、車門開閉、站臺客流分布情況等，以便監(jiān)視系統(tǒng)運行狀況，保證行車安全，方便

43、運輸調整。,四.8 信 號,信號系統(tǒng)的作用是確保行車安全，提高運輸效率，改善行車有關人員的勞動條件。 鐵路發(fā)展初期，同一股道上同方向的后行車按照時間間隔隔離。 1837年電報發(fā)明后，開始采用空間間隔法，即后行車需要等待前行車行進到前方某一定距離后才能使用當前的線路。 空間間隔法是現(xiàn)代鐵路信號實踐的基礎，該間隔又稱為閉塞區(qū)間(Block Section)。,四.9 環(huán)境控制,城市軌道交通的地下車站和地下區(qū)間隧道除出入口等極少部分與外界相連通外，基本上與外界隔絕，只有用人工氣候環(huán)境才能滿足乘客的需求。,1. 通風與空調系統(tǒng) 通風、空調的任務是采用人工的方法，創(chuàng)造和滿足一定要求的空氣環(huán)境。它包括空氣

44、的溫度、濕度、空氣流動速度和空氣質量。當列車阻塞在區(qū)間隧道時，能維持車廂內乘客短時間能接受的環(huán)境條件；當發(fā)生火災事故時，能提供有效的排煙手段，給乘客和消防人員輸送足夠的新鮮空氣，形成一定的風速，引導乘客迅速撤離現(xiàn)場。,地下車站及區(qū)間的通風空調系統(tǒng)一般分為開式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)和屏蔽門式系統(tǒng)。 根據(jù)使用場所不同、標準不同，又分為車站通風空調系統(tǒng)、區(qū)間隧道通風系統(tǒng)和車站設備管理用房通風空調系統(tǒng)。,(1)開式系統(tǒng) 開式系統(tǒng)即應用機械或“活塞效應”的原理使軌道交通內部與外界交換空氣，利用外界空氣冷卻車站和隧道。這種系統(tǒng)多用于當?shù)刈顭嵩路莸钠骄鶞囟鹊陀?5且運量較少的軌道交通系統(tǒng)。,a) 活塞通風 當列車的

45、正面與隧道斷面面積之比(稱為阻塞比)大于0.4時，由于列車在隧道中高速行駛如同活塞作用。使列車正面的空氣受壓形成正壓，列車后面的空氣稀薄，形成負壓，由此產(chǎn)生空氣流動。利用這種原理通風稱之為“活塞效應”通風。 活塞風量的大小與列車在隧道內的阻塞比、列車行駛速度、列車行駛空氣阻力系數(shù)、空氣流經(jīng)隧道的阻力等因素有關。 利用活塞風來冷卻隧道，需與外界進行有效的空氣交換，因此需要設置較密的風井，以滿足有效換氣量的設計要求。,b) 機械通風 當活塞通風小能滿足要求時，要設置機械通風系統(tǒng)，可采用活塞通風與機械通風的聯(lián)合系統(tǒng)。 一般情況下車站與區(qū)間分別設置獨立的通風系統(tǒng)。車站通風采用橫向的送排風系統(tǒng)，區(qū)間用縱

46、向的送排風系統(tǒng)，這些系統(tǒng)應同時具備排煙功能。,(2)閉式系統(tǒng) 閉式系統(tǒng)即軌道交通內部基本上與大氣隔斷，僅供給滿足乘客所需的新鮮空氣量的系統(tǒng)。 車站一般采用空調系統(tǒng)，而區(qū)間隧道的冷卻是借助于列車運行的“活塞效應”攜帶一部分車站空調冷風來實現(xiàn)。 這種系統(tǒng)多用于當?shù)刈顭嵩路莸脑录拙鶜鉁馗哂?5，且運量較大、高峰時間內每小時的列車運行對數(shù)和每列車車輛數(shù)的乘積大于180的軌道交通系統(tǒng)。,(3) 屏蔽門式系統(tǒng) 即在車站的站臺與行車隧道間安裝屏蔽門，將其分隔開，車站安裝空調系統(tǒng)，隧道用通風系統(tǒng)(機械通風或活塞通風，或兩者兼用)。,2. 防排煙系統(tǒng) 軌道交通系統(tǒng)地下車站及區(qū)間對外連通的出口相對來說比較少，一日

47、發(fā)生火災，濃煙很難自然排除，必須設置機械排煙系統(tǒng)。 排煙系統(tǒng)按車站站臺、站廳、區(qū)間隧道及設備管理用房分開設置。,四.10 結構工程,1 地下結構類型及施工方法 軌道交通地下工程的結構類型及施工方法應根據(jù)區(qū)間隧道及車站的規(guī)模、工程地質及水文地質條件和周圍環(huán)境條件進行技術經(jīng)濟比較確定。 一般常用的結構類型和施工方法有明挖法和暗挖法兩種，特殊情況下還可采用一些其他方法。,(1) 明挖法 當?shù)叵妈F道線路在地下幾米深時，可采用明挖法(Excavation，OpenCut Method)。 明挖法采用敞開口開挖或以工字鋼樁、鋼板樁、地下連續(xù)墻、鉆孔樁等為護壁施工。 明挖隧道或車站一般為現(xiàn)澆整體式矩形鋼筋混

48、凝上框架結構。根據(jù)運營需要可做成單跨、雙跨或多跨結構，單層、雙層或多層結構。 為減少明挖旎工對城市的干擾，必要時可采用樁、梁、板等構件，將施工基槽部分或全部覆蓋；或者對以地下連續(xù)護壁的明挖隧道，采用逆作法盡快完成結構頂板。,(2) 暗挖法 暗挖法可分為盾構法和礦山法。 1) 盾構法。 在松軟含水地層或地下線路等設施埋深達到10m或更深時，可以采用盾構法(Shield Method)。 盾構既是一種施工機具，也是一種強有力的臨時支撐結構。 盾構外形上看是一個大的鋼管機，較隧道部分略大。它是設計用來抵擋外向水壓和地層壓力的。它包括3部分：前部的切口環(huán)、中部的支撐環(huán)以及后部的盾尾。,,2) 礦山法。

49、 礦山法分傳統(tǒng)礦山法和新礦山法。新礦山法又稱為新奧法或淺埋暗挖法。 礦山法施工的隧道一般采用拱形結構。,“鉆爆開挖” “鋼木支撐”,,傳統(tǒng)礦山法,新奧法,“鉆爆開挖” “錨噴支護”,,傳統(tǒng)礦山法 是以木或鋼構件作為臨時支撐，待隧道開挖成形后，逐步將臨時支撐拆換下來，而代之以整體式厚襯砌作為永久性支護的施工方法。 新礦山法 以錨桿和噴射混凝土作為主要支護手段，通過監(jiān)測控制圍巖的變形,2. 高架橋,高架橋一般可以用混凝土或鋼建造。近年來，城市鐵路高架橋采用混凝土結構的趨勢看好，因為鋼結構在列車經(jīng)過時噪聲較大。 混凝土橋有3種類型：拱形橋、梁形橋和剛性框架橋。,拱形橋由一系列拱組成。不同場合可以采用

50、不同的拱幅，一般情況下，拱幅寬10m、高7m，可以用石頭或混凝土制作。這種類型的橋不能建造在軟土地區(qū)，橋下土地也無法利用。這類拱橋早期采用過，目前已經(jīng)很少見。 梁形橋由安裝在一系列混凝土立柱上的一組梁組成，立柱的間隔一般在10m左右?；炷亮褐g的互相連接形成了一個連續(xù)的梁，最終形成了高架橋。 剛性框架橋是由單個建造的梁和立柱構成，彼此互相獨立。剛性框架橋的造價較梁形橋的造價高，在日本較為常見。,梁形橋,框架橋,高架橋梁主要是由梁、墩臺、基礎3部分組成。 1)粱。 目前在城市軌道交通高架橋上應用較多的梁的型式有以下幾種： 預應力混凝土槽形梁，它是一種下承式橋梁，由車道板、主梁和端橫梁3部分組成； 預應力混凝土板梁，包括窄心板梁和低高度板梁。板梁結構建筑高度小，缺點足剛度較小，對抵抗列車偏載不利； 預應力混凝土T型梁，T梁設計、施工經(jīng)驗成熟，多采用預制，缺點是橋形不美觀，施工時需大型吊裝機具； 2)墩臺與基礎。 適于城市高架橋的橋墩型式有T型墩、雙柱墩、V形墩和Y形墩。T形墩美觀，雙柱墩承載能力和穩(wěn)定性較強，V形墩和Y形墩重量輕，占地面積小，但構造復雜。,