（管理科学与工程专业论文）重庆轨道交通适应性及施工安全性评价研究.pdf

摘要 摘要 随着城市的发展，交通的拥堵问题越来越严重，而城市轨道交通是城市公共 交通的重要组成部分，对于促进城市经济建设，改善日益紧张的城市交通拥塞状 况，改善居民出行条件，改善城市环境有着至关重要的作用。发展城市轨道交通 要与城市的自然环境和社会环境相适应，在轨道交通形式的选择上要做到因地制 宜，根据城市的发展方向选取合适的轨道交通形式。 本文通过对城市轨道交通的发展研究，对各种轨道交通形式的技术经济特点 分析，并结合重庆市所处的地理位置、社会经济发展水平、城市地形、城市交通 现状和城市发展几个方面的研究，通过定性分析比较跨座式单轨交通与传统钢轮 地铁轨道形式的适用范围、技术经济特点、工程造价、对地形的适应性、对周边 环境和景观的影响、能耗等方面的研究，并对这些指标进行量化比较，利用层次 分析法进行适应性的定量分析，综合论证了跨座式单轨交通在重庆市发展城市轨 道交通的适应性。 城市轨道交通土建工程是一项涉及多专业、多工种协同施工的大型基础设施 建设工程，因此在土建施工过程中存在各种各样复杂多变的安全风险。 本文通过研究单轨交通基础设施的构成，对单轨交通的土建工程生产流动性 强、生产周期长、地下和露天作业多、地理位置特殊、与地质环境关系密切的施 工特点及可能存在自然和人为的安全风险源进行了分析，并提出运用事故树分析 方法对安全风险进行辨识和评估，并以重庆的较新线为依托，选取一个典型工程 案例证明了该方法科学性、有效性和可操作性。 关键词：城市轨道交通；跨座式单轨交通；适应性；施工过程；安全评价 a b s t r a c ti i a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ec i t y , t h et r a f f i cj a mb e c o m e sm o r ea n dm o r es e r i o u s ， a n dt h eu r b a nr a i lt r a n s p o r t a t i o na st h ei m p o r t a n tc o m p o n e n to ft h eu r b a np u b l i c t r a n s p o r tp l a y sav i t a lr u l e i np r o m o t i n gt h ee c o n o m i cc o n s t r u c t i o no ft h ec i t y , i m p r o v i n gr e s i d e n t s c o n d i t i o no fg o i n go u t ，i m p r o v i n gt h eu r b a ne n v i r o n m e n t a d v a n c i n gt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to f t h ec i t yt r a f f i ca n dp r o m o t i n gt h ee c o n o m i c c o n s t r u c t i o no ft h ec i t y d e v e l o p i n gu r b a nr a i lt r a n s p o r t a t i o ns h o u l ds u i tw i t ht h e n a t u r a le n v i r o n m e n ta n ds o c i a le n v i r o n m e n to ft h ec i t y , a n dt h ec h o i c eo ft h er a i l t r a n s p o r t a t i o nf o r ms h o u l db es u i t a b l et ot h ed e v e l o p i n gd i r e c t i o no ft h ec i t y i nt h i s t e x t ，t h ed e v e l o p m e n to ft h eu r b a nr a i lt r a n s p o r t a t i o n ,a n dt h e t e c h n o l o g y & e c o n o m i c c h a r a c t e r i s t i co ft h e a n y r a i l t r a n s p o r t a t i o n f o r m sa r e a n a l y z e d c o m b i n et h er e s e a r c ho fs e v e r a lr e s p e c t so fg e o g r a p h i c a lp o s i t i o n ，s o c i a l e c o n o m i cd e v e l o p m e n tl e v e l ，u r b a nt o p o g r a p h y ，c i t yt r a f f i cc u r r e n ts i t u a t i o na n dc i t y s d e v e l o p m e n to fc h o n g q i n g ，t h es t r a d d l em o n o r a i lt r a n s i tw a sc o m p a r e dw i t ht h e t r a d i t i o n a ls u b w a yo nt h ea p p l i c a b l es c o p e ，t e c h n o l o g y & e c o n o m i cc h a r a c t e r i s t i c ， p r o j e c tc o s t ，a d a p t a b i l i t yt ot h et e e r a i n ，i m p a c to ns u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t ，v i e wa n d e n e r g yc o n s u m p t i o ne t c t h e s ei n d e xa r eq u a n t i z e da n dc o m p a r e d ，u t i l i z et h ea h p m e t h o d ，t h ea d a p t a b i l i t y i s q u a n t i t a t i v ea n a l y s i s e d a t l a s tt h es t r a d d l em o n o r a i l t r a n s i ta d a p t i v i t yt oc h o n g q i n gw a ss y n t h e s i z e dp r o v e d a tp r e s e n t ，o u rc o u n t r yi ss t i l la ti n i t i a ls t a g eo fd e v e l o p m e n to fu r b a nr a i l t r a n s p o r t a t i o n ，a n dt h eu r b a nr a i lt r a n s p o r t a t i o nc i v i lw o r ki s t h a to n ei n v o l v e s l a r g e s c a l ei n f r a s t r u c t u r ec o n s t r u c t i o np r o j e c tt h a tm u l t i - s p e c i a l i z e d ，m a n yw o r kp o s t c o n s t r u c t si nc o o r d i n a t i o n s ot h e r ea r ev a r i o u sc o m p l i c a t e da n dc h a n g e a b l es e c u r i t y r i s k si nt h ec o u r s eo fc o n s t r u c t i n gt h eu r b a nr a i lt r a n s i t s oi ti sv e r ye s s e n t i a lt oc a r r y o nt h ea p p r a i s a lo fs e c u r i t yw h i c hf o r m st h eb u i l d i n gc o n s t r u c t i o np r o j e c tm a d eu po f i n f r a s t r u c t u r eo fs t r a d d l em o n o r a i lt r a n s i t b a s e do nt h es t r a d d l em o n o r a i li n f r a s t r u c t u r ec o m p o n e n t ，al o n gp r o d u c t i o n c y c l e ，u n d e r g r o u n da n do p e no p e r a t i o n sm o r e ，u n i q u eg e o g r a p h i cp o s i t i o n ，a n d g e o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so f t h ee n v i r o n m e n ti sc l o s e l yr e l a t e dt ot h ec o n s t r u c t i o na n d t h ep o s s i b l ee x i s t e n c eo fn a t u r a la n dm a n m a d es o u r c eo fs e c u r i t yr i s k sa r ea n a l y s i s e d f a u l tt r e ea n a l y s i sm e t h o dw a su s e df o rs e c u r i t yi d e n t i f i c a t i o na n da s s e s s m e n to f a b s t r a c t r i s k s ，r e l y i n go nt h ej i a o x i nr o u t eo fc h o n g q i n g ，s e l e c t i n gat y p i c a lc a s ep r o v e dt h e m e t h o ds c i e n t i f i c ，e f f e c t i v e n e s sa n dm a n e u v e r a b i l i t y k e yw o r d s ：u r b a nr a i l t r a n s i t ；s t r a d d l em o n o r a i lt r a n s i t ；s u i t a b i l i t y ；w o r k p r o g r e s s ；s a f e t ye v a l u a t i o n 重庆交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：粼也 日期：硎g 年 f 月6 日 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重 庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文作者签名：犰姥递 指导教师签名： 日期：8 年u 月6 日 叫乏 日期：阳哆年4 月6 日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 选题背景 社会与经济的发展，使世界城市化水平不断提高，城市规模不断扩大。据联 合国统计，2 0 世纪5 0 年代，全球人口只有2 5 2 亿，城市人口为6 7 亿；到2 0 0 0 年底，世界人口达到6 0 6 亿，城市人口达到2 1 8 亿；预计到2 0 3 0 年世界人口可 达到8 1 1 亿，而城市人口将达到4 0 8 亿，其中发展中国家城市人口为3 8 8 亿。 我国作为一个发展中国家，百万以上人口的大城市在2 0 世纪8 0 年代末时只有2 8 个，到2 0 0 4 年达到3 7 个，3 0 0 万以上人口的特大城市达到1 5 个，而5 0 - - - 1 0 0 万 人口之间的城市也达到4 3 个，因此城市化的进程使城市交通受到很大的冲击。但 我国的这些大城市的交通仍主要依靠传统的公共汽车和无轨电车，远远不能适应 城市发展的需要。严重落后的交通造成了一系列恶劣后果，比如，城市中心区交 通拥挤，空气质量和出行速度下降，停车场地缺乏等。为了从根本上解决这些“大 城市病 ，发展以城市轨道交通为主动脉、其他公交系统为毛细血管的有机的、高 效的交通网络，成为解决城市交通的根本出路乜1 。在轨道交通的发展中，我国已 经有上海、天津、北京、广州等城市建设了地铁，极大地缓解了交通拥挤的状况。 在我国的“十一五综合交通体系发展规划的思路中，明确指出，在“十一五” 期间，将重视城市轨道交通建设。根据建设部出台的建设事业“十一五”规划 纲要，要完善城市路网结构，支持特大城市和大城市因地制宜发展新型、节能、 环保的大运量快速公共交通，建立现代化的城市公共交通体系，有序发展城市轨 道交通。到2 0 5 0 年，城市轨道交通运营线路网长度达到20 0 0 公里。 目前，中国城市轨道交通建设步入了快速发展的阶段，已经开通城市轨道交 通的有北京、上海、天津、广州、长春、大连、深圳、武汉、南京等9 个城市。 截至2 0 0 5 年2 月，中国投入运营的城市轨道交通线路里程超过4 0 0 公里，其中地 铁线路运营里程约为2 9 3 公里。据资料显示，“十五”计划期间，中国地铁建设投 资达20 0 0 亿元，建成总长度4 5 0 公里左右的城市轨道交通线路。“十一五 期间 预计各城市在轨道交通建设方面还将投资2 0 0 0 多亿元。2 0 2 0 年中国将有超过5 5 0 公里的地铁线；2 0 5 0 年，轻轨和地铁线路( 总长度) 将达20 0 0 公里，承担5 0 8 0 的城市交通客流量。 轨道交通的优点如下n 1 ： 一是运载量大，轨道交通输送能力是公共汽车的几倍，单向输送能力每小时 可达3 万人；二是速度快，公共汽车平均时速仅为1 4 公里到1 6 公里，轨道交通 平均时速可达2 5 公里到3 5 公里，最高可达8 0 公里，为公共汽车平均时速的2 倍 第一章绪论 2 到3 倍。同时，轨道交通一般处于封闭或半封闭状态，有自己的专用车道和专用 信号，不受市内道路交通的干扰，可以准点运行；三是污染轻，因为轨道交通以 电力组为动力，电能是一种清洁的能源，不像燃气机那样有废油、废气产生，也 不像汽车那样产生尾气，所以是一种清洁的运输方式，是一种绿色的交通工具； 四是能耗低，占地比较少，人均能耗为道路交通的1 5 至u4 0 ，而日本的轨道交通 占地不足道路交通占地的1 3 。 因此，在轨道交通快速发展的今天，采用何种形式的轨道交通系统，轨道交 通系统形式与城市的适应性，对于城市的公共交通发展，乃至对城市经济的发展 起着至关重要的作用，在进行轨道交通选择时应考虑哪些因素都是要研究和解决 的问题。 轨道交通建设在我国方兴未艾，城市轨道交通已成为城市缓解交通问题的首 选方案，但近年来全球地铁事故不断发生，我国的北京、上海、广州等城市地铁也 先后发生事故，造成了重大经济损失。而且城市轨道交通工程是一项巨大的市政 工程，根据建设特点可以划分为土建工程和设备安装工程两部分，其中土建工程 具有以下特点：地理位置特殊；质量和安全要求高；涉及工程专业多；工 程量巨大；地下和露天作业多；工程与周边环境关系密切；生产的流动性； 生产的单件性；生产周期长等。这些特点决定了城市轨道交通土建工程施工 过程中的不确定因素较多，可能发生的事故种类多、损失重。例如：2 0 0 3 年7 月 1 日，上海地铁4 号线黄浦江隧道口工地发生地面沉降，随后引致中山南路一幢8 层高楼严重倾斜，董家渡路口一段长3 0 米的防汛墙崩堤，成为上海市首次江堤倒 塌事故。2 0 0 3 年9 月8 日，北京地铁五号线崇文门工地发生钢架倒塌致事故，造 成3 死1 伤。 城市轨道交通的安全也越来越多的关注。因此要分析城市轨道交通在建设、 运营中存在的安全影响因素。而且，城市轨道交通系统是一个庞大复杂的系统工 程，从其建设施工到正式运营各个环节都伴随着巨大的风险，而轨道建设时期的 基础设施的安全性对以后的轨道交通的运营有很大的制约，因此对于轨道建设期 间，轨道交通的基础设施的安全性研究首当其冲。 1 2 国内外研究状况分析n 。1 叩 通过查阅相关资料，各国根据不同城市特点、为满足多样化的交通需求而研 制出不同类型的城市轨道交通方式，国内外在轨道交通领域对轨道交通的分类主 要有以下几种： 按基本技术特征分类：市郊铁路、地下铁道、轻轨铁路、独轨铁路、自动 导向交通系统。 第一章绪论 3 按路权及列车运行控制方式分类：路权专用、按信号指挥运行类型；路权 专用、按视线可见距离运行类型；路权专用、按可视距离运行类型。 按高峰小时单向运输能力分类：高运量城市轨道交通系统、中运量城市轨 道交通系统、低运量城市轨道交通系统。 日本则将轨道交通分为了有轨电车型、市郊有轨电车型、地下铁道型、铁路 电车型和新交通系统型等5 种形式。 对于在轨道交通施工安全方面，国内外都有很多介绍，多集中在对于施工安 全风险管理方面，在轨道交通建设领域中，由于各国的情况不同，因此对于各种 形式的轨道交通的施工安全的研究不同，多集中于对于地铁方面的施工安全性研 究，比如像隧道施工安全风险的研究，对于地下车站建设安全风险辨识及风险管 理、安全评价的研究等。 1 3 本文研究的目的及意义 本文将依托重庆市轨道交通的形式，针对重庆市的地理特点、经济发展情况 以及现在的城市交通发展概况，结合轨道交通的不同形式，不同的应用范围，进 行经济、技术方面的比较，做出适合重庆市发展的轨道交通形式的适应性分析， 为现在实行的轨道交通形式做出评价。 通过对重庆市轻轨二号线施工过程的总结，找出施工过程中存在的安全隐患， 存在的安全风险，进行风险的识别、风险的评价，通过利用相关的数学模型，从 而确定影响基础设施施工过程中的主要安全风险，对轻轨基础设施的安全性做出 评价。对于今后的轻轨建设项目的基础设施的施工起到一定的借鉴作用。 1 4 本文研究思路 本文共分为六章内容，具体结构如下： 第一章绪论 4 图1 1 本文研究思路 f i 9 1 1f r a m e w o r ko f t h et h e s i s 第一部分导言，包括第一章。主要介绍了重庆轨道交通形式适应性及基础设 施安全性评价研究的选题背景，国内外的研究状况，本文的研究目的与意义，本 文的研究思路、结构安排和主要内容。 第二部分为重庆市轨道交通形式适应性分析，包括第二章和第三章。第二章 对轨道交通发展进行概述，主要包括：轨道交通的产生、轨道交通的发展概况、 轨道交通的类型及特点。 第三章，首先介绍单轨交通的产生、发展简况及单轨交通特点，然后根据重 庆市的经济发展情况、以及公共交通的发展情况，对重庆采用跨座式单轨交通这 种形式的适应性进行分析。 第三部分为基础设施安全性评价，包括第四章和第五章。第四章介绍跨座式 单轨交通基础设施的组成，单轨交通土建工程的特点与风险，以及单轨交通土建 工程安全风险评估、评价方法。 第五章为案例分析，选择重庆市单轨交通土建过程中典型工程进行案例分析。 第四部分是结束语，包括第六章结论。主要是对本文的研究成果进行总结， 第一章绪论 5 指出有待进一步研究的问题，并为这些问题提出初步设想。 1 5 研究方法 本文通过对国内外轨道交通形式的研究，分析各种形式的特点，结合重庆 市本身的城市特点，包括：地理位置、经济、社会发展情况、公共交通发展情况， 以及城市的规划等方面综合考虑、分析、评价重庆市轨道交通形式的适应性。 本文充分体现系统分析的思想和观点，将引起施工安全风险的复杂因素， 分解成比较简单的、容易被识别的基本单元，从错综复杂的关系中找出因素间本 质的联系，在众多的因素中抓住主要因素，并考虑其相互影响，即风险因素相关 时的风险评估，使风险评估方法具有可靠性和实用性。 对于基础设施安全性评价方面，紧紧围绕城市轨道交通土建工程施工安全 风险管理这一主题，进行周密、系统的分析和研究，通过对城市轨道交通施工安 全风险的管理模式和管理方法两个方面的研究，从宏观和微观上得出促进施工过 程中事故率的降低。 在基础设施安全性评价方面，本文采用实证方法，选取有代表意义的典型 工程进行实证分析。 1 6 小结 本章主要介绍了选题背景。本文从世界城市发展，对公共交通的需求出发， 介绍了我国轨道交通的规划，进一步提出轨道交通的形式，以及关于轨道交通基 础设施建设，从而提出了本文重庆市轨道交通形式适应性分析和基础设施安全性 评价研究的必要性和迫切性。 本章介绍了国内外的研究状况。不同的国家对轨道交通的形式划分不同， 不同国家对于基础设施安全性评价研究的方向也不同。 介绍了本文的研究目的与意义。 介绍了本文的总体框架。概括了论文的总体结构，简述了论文的逻辑思路、 结构安排和主要内容。 介绍了研究的系统方法。充分体现系统分析的研究思想，定性研究与定量 研究结合，突出论文研究重点。 第二章轨道交通发展概述 6 第二章轨道交通发展概述 2 1 轨道交通的产生盟1 轨道交通的产生源于将列车引入城市中心的构想。1 8 0 4 年，英国人特雷维西 克试制了第一台行驶于轨道上的蒸汽机车；1 8 2 5 年，英国在达林顿到斯托克顿间 修建了2 1 k m 的世界第一条铁路。1 8 2 9 年巴黎引入由马驱动的公共马车，纽约1 8 3 1 年也引入这种车辆。马车运输迅速增长，但其缓慢颠簸、不舒适，且容易造成街 道的车辆拥挤和阻塞。后来把马车放在钢轨上行驶，形成了轨道公共马车，这就 是城市轨道交通的雏形。1 8 3 2 年，世界上第一条马拉的城市街道铁路在美国纽约 的第四大街开始运营；1 8 5 5 年，这种有轨道的马车安装成本下降，轨道与街道上 无轨车辆交通的相互干扰问题也得到协调，轨道马车才开始大规模地替代公共马 车，有轨马车在美国及欧洲迅速扩展，1 8 9 0 年总的轨道里程达到99 0 0 k m 。虽然 轨道马车比道路马车有了很大改进，但随着城市人口及车辆的增加，在平交道口 出现了交通阻塞。因此人们考虑采用机车代替马车来牵引，以提高运营速度。 1 8 4 3 年，英国人皮尔逊提出修建地下铁道的建议，1 8 6 0 年开始修建，采用明 挖法施工，为单拱砖砌结构。1 8 6 3 年1 月1 0f = i 建成通车，线路长6 4 k m ，用蒸汽 机车牵引，这是世界上第一条地铁线路。此后，地铁作为新型的城市公共交通方 式不断发展；1 8 7 4 年，在伦敦首次采用盾构法施工，于1 8 9 0 年1 2 月1 8 同建成了 另一条约5 2 k m 的地铁线路，并首次采用电力机车牵引。从此，轨道技术被大量 用来解决人们在城市内的出行。 2 2 轨道交通的发展概况叫鲫 2 2 1 国外轨道交通发展概况 1 8 6 3 年1 月1 0 日，用明挖法施工的世界上第一条地铁在伦敦建成通车，列车 用蒸汽机车牵引，线路全长约6 4 k m 。1 8 9 2 年6 月6 日，芝加哥建成世界上第二 条蒸汽机驱动地铁，1 8 9 5 年5 月6 日建成世界上第二条电气化地铁；1 8 9 6 年5 月 8 日，布达佩斯建成世界上第三条、欧洲大陆第一条电气化地铁；1 8 9 7 年9 月1 日，波士顿建成世界上第四条电气化地铁：1 8 9 8 年5 月9 日维也纳也建成蒸汽机 驱动地铁。1 9 0 0 年7 月9 日，巴黎建成世界上第六条、欧洲第二条电气化地铁； 1 9 0 1 年1 2 月1 0 日，纽约建成第七条蒸汽驱动地铁，该条线路直到1 9 0 4 年1 0 月 2 7 日才实现电气化；1 9 0 2 年2 月1 8 日柏林建成世界上第八条、欧洲大陆第三条 电气化地铁。2 0 世纪上半叶，东京、莫斯科等几座城市相继修建了地铁。 城市轨道交通的发展经历了一个曲折的过程，大致分为以下几个阶段： 第二章轨道交通发展概述7 初步发展阶段( 1 8 6 3 - - - 1 9 2 4 年) ：世界第一条地下铁道的诞生，为人口密集的 大都市如何发展公共交通取得了宝贵的经验。特别是到1 8 7 9 年电力驱动机车的研 究成功，大大改善了地下铁道的环境，免除了污染环境的顾虑。事实上，城市轨 道交通由此步入了连续发展时期。在这一阶段，欧美的城市轨道交通发展较快。 停滞萎缩阶段( 1 9 2 4 - - - - 1 9 4 9 年) ：这个阶段发生的战争以及汽车工业的发展， 造成了城市轨道交通的停滞和萎缩。汽车的灵活、便捷及可达性，使其得到了飞 速发展。城市轨道交通因投资大，建设周期长，一度失宠。这一阶段只有五个城 市发展了城市地铁，有轨电车则停滞不前，有些线路被拆除。美国1 9 1 2 年已有3 7 0 个城市建有有轨电车，到了1 9 3 0 年受拆除风的影响，只剩下了8 个城市保留有轨 电车。 由于地下空间对于战火的特殊防护作用，部分处于战争状态中的国家反而加 速进行地铁的建设，如日本的东京、大阪和前苏联的莫斯科等。特别是莫斯科， 第一条地铁于1 9 3 5 年建成通车后，二战期问建设速度反而更快了。 再发展阶段( 1 9 4 9 - - - 1 9 6 9 年) ：汽车过度增加，使城市道路异常堵塞，行车速 度下降，严重时还会导致交通瘫痪，加之空气污染，噪声严重，大量耗费石油资 源，市区汽车有时甚至难以找到停车之处。人们重新认识到，解决城市客运交通 必须依靠电力驱动的城市轨道交通。这期间，城市轨道交通从欧美扩展到亚洲的 日本、中国、韩国、巴西、伊朗、埃及等国家，这期间有1 7 个城市新建了地铁， 平均每年发展0 8 5 个城市。 高速发展阶段( 1 9 7 0 年至今) ：世界各国城市化的趋势，导致人口高度集中， 要求城市轨道交通高速发展以适应日益增加的客流运输，科学技术的进步也为城 市轨道交通奠定了良好的基础。很多国家都确立了发展城市轨道交通的方针，立 法解决建设城市轨道交通的资金来源。城市轨道交通从欧、美、亚洲又扩展到大 洋洲的澳大利亚，从发达国家扩展到发展中国家。这一阶段，地铁以每年1 4 个 城市的速度增长。 1 9 9 9 年的统计表明，世界上已有1 1 5 个城市建成了地下铁路，线路总长度超 过了70 0 0 k m ；同时产生了其他多种形式的城市轨道交通，如新交通系统( 简称 a g t ) 、磁悬浮列车等。当今世界的大城市和特大城市中，城市轨道交通已在公共 交通系统中处于骨干地位，我国城市轨道交通的发展仍处于初级阶段。 2 2 2 国内轨道交通发展概况 在我国，北京作为我国第一座拥有城市轨道交通的城市，第一条地铁线路于 1 9 6 9 年1 0 月开通。到现在，据国家计委资料显示，在过去的“十五 计划期间， 中国城市交通投资达到80 0 0 亿元人民币，其中有20 0 0 亿元将用于轨道交通建设。 从中国建设部地铁与轻轨研究中心传出的消息，今后5 年中国城市轨道交通将有 第二章轨道交通发展概述8 大发展，将建成总长度4 5 0 公里左右的城市轨道交通线路。有关专家表示，轨道 交通建设将会在较长时间里，成为中国基础建设投资的重点之一。 目前在中国人口过百万的3 4 个城市中，有2 0 个超大城市和特大城市正在建 设和筹建自己的轨道交通。其中，北京、上海、广州在续建地铁。北京现有地铁 一线、环线和复八线，总长5 4 公里，已全部贯通运营。北京市地铁五号线工程已 于2 0 0 7 年1 0 月完工，并开始试运营，全长2 7 7 公罩。 上海目前已有三条地铁线投入营运，“十五”期间将建设包括磁悬浮、轻轨、 地铁在内的十条轨道交通线路，全长超过2 0 0 公里。 广州全长1 8 4 8 公里的地铁一号线已在年1 9 9 6 年6 月通车，全长2 3 公里的地 铁二号线工程也在2 0 0 3 年底通车；三号线、四号线和五号线也在规划中，争取到 2 0 1 0 年建成全长近1 3 0 公里的广州轨道交通网络。 此外，深圳、南京己在动工兴建地铁，西安、成都、大连、青岛、郑州、天 津、长春、重庆、武汉、哈尔滨等城市已在拟建地铁及轻轨交通。在我国的“十 一五 综合交通体系发展规划的思路中，明确指出，在十一五期间，将重视城市 轨道交通建设。根据建设部出台的建设事业“十一五”规划纲要，要完善城市 路网结构，支持特大城市和大城市因地制宜发展新型、节能、环保的大运量快速 公共交通，建立现代化的城市公共交通体系，有序发展城市轨道交通。到2 0 5 0 年， 城市轨道交通运营线路网长度达到20 0 0 公里。 目前，中国城市轨道交通建设步人了快速发展的阶段，已经开通城市轨道交 通的有北京、上海、天津、广州、长春、大连、深圳、武汉、南京等9 个城市。 截至2 0 0 5 年2 月，中国投入运营的城市轨道交通线路里程超过4 0 0 公里，其中地 铁线路运营罩程约为2 9 3 公里。据资料显示，“十一五”期间预计各城市在轨道交 通建设方面还将投资2 0 0 0 多亿元。2 0 2 0 年中国将有超过5 5 0 公里的地铁线；2 0 5 0 年，轻轨和地铁线路( 总长度) 将达20 0 0 公里，承担5 0 8 0 的城市交通客流量。 2 0 0 5 年1 0 月在上海开幕的“2 0 0 5 中国国际城市轨道交通展览会”和“2 0 0 5 中国国际 隧道与地下空间展览会”上公布的一份研究报告指出，中国已经成为世界上最大的 城市轨道交通市场。目前，中国各大城市对轨道交通项目的建设需求强劲，正在 积极发展。 2 3 轨道交通的分类卜7 1 2 3 1 轨道交通的分类 城市轨道交通系统是指服务于城市客运交通，通常以电力为动力、轮轨运行 方式为特征的车辆或列车与轨道等各种相关设施的总和。它具有运能大、速度快、 安全准时、成本低、节约能源以及能缓解地面交通拥挤和有利于环境保护等特点。 第二章轨道交通发展概述 9 按基本技术特征分类 根据城市轨道交通系统系统基本技术特征的不同，城市轨道交通系统主要有 市郊铁路、地下铁道、轻轨交通、独轨交通和自动导向交通系统等类型。 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，但它往往又是连接大中城市干线铁路 的一部分，因此它具有干线铁路的技术特征，如轨道通常是重型的。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与干 线旅客列车和货物列车混跑。 2 ) 地下铁道顾名思义，地下铁道是修建在地下隧道中的铁路。这样理解， 也许在地下铁道修建的初期没有什么不妥，但现在定义一个系统为地下铁道，并 不要求该系统的线路必须全部修建在地下隧道内。对世界各国地下铁道系统进行 分类研究可知，地下铁道可分为重型地铁、轻型地铁与微型地铁三种类型。重型 地铁就是传统的普通地铁，轨道基本采用干线铁路技术标准，线路以地下隧道和 高架线路为主，仅在郊区地段采用地面线路，路权专用，运量最大。轻型地铁是 一种在轻轨线路、车辆等技术设备工艺基础上发展起来的地铁类型，路权专用， 运量较大，通常采用高站台。微型地铁，又称小断面地铁，隧道断面、车辆轮径 和电动机尺寸均小于普通地铁，路权专用，运量中等，行车自动化程度较高。 3 ) 轻轨铁路轻轨的涵义是指就车辆对轨道施加的荷载而言，轻轨车辆与市 郊列车或地下铁道车辆比较相对较轻。轻轨是从旧式有轨电车系统发展演变而来 的，早期的轻轨系统一般是直接对旧式有轨电车系统改建而成，2 0 世纪7 0 年代后 期一些国家开始修建全新的现代轻轨系统。现代轻轨系统与旧式有轨电车系统相 比，具有行车速度快、乘坐舒适、噪音较低等优点。同样，对世界各国轻轨系统 进行分类研究，轻轨也存在多种技术标准并存发展的情况，高技术标准的轻轨接 近于轻型地铁，而低技术标准的轻轨则接近于有轨电车。 4 ) 独轨铁路独轨是车辆或列车在单一轨道梁上运行的城市客运交通系统。 独轨的线路采用高架结构，车辆则大多采用橡胶轮胎。从构造型式上可分为跨骑 式独轨与悬挂式独轨两种。跨骑式独轨是列车跨坐在轨道梁上运行的型式，而悬 挂式独轨则是列车悬挂在轨道梁下运行的型式。 5 ) 自动导向交通系统自动导向交通系统在一些文献资料中称为新交通系 统，当然是指狭义的新交通系统。这种交通系统的主要技术特征是轨道采用混凝 土道床、车辆采用橡胶轮胎，有一组导向轮引导车辆运行，列车运行自动控制， 可实现无人驾驶等。 按路权及列车运行控制方式分类 根据城市轨道交通系统是否专用、列车运行控制方式的不同，城市轨道交通 第二章轨道交通发展概述1 0 系统可分为路权专用、按信号指挥运行，路权专用、按视线可见距离运行和路权 混用、按视线可见距离运行等类型。 1 ) 路权专用、按信号指挥运行类型 该类型系统的特点是线路专用，与其他 城市交通线路没有平面交叉。由于路权专用及按信号指挥运行，行车速度高且行 车安全性好。属于该种类型的轨道交通系统包括市郊铁路、地下铁道、高技术标 准的轻轨和自动导向交通系统等。 2 ) 路权专用、按视线可见距离运行类型该类型系统的特点是线路专用，与 其他城市交通线路没有平面交叉，行车安全性较好。但由于无信号、按可视距离 间隔运行，行车速度稍低。属于该种类型的轨道交通系统主要是中等技术标准的 轻轨。 3 ) 路权混用、按可视距离运行类型该类型系统的特点是线路与其他运输车 辆和行人共用，与其他城市交通线路有平面交叉。除在交叉口设置信号控制外， 其余线路段按可视距离间隔运行，行车速度与行车安全稍差。属于该种类型的轨 道交通系统主要是低技术标准的轻轨和有轨电车。 按高峰小时单向运输能力分类 根据城市轨道交通系统高峰小时单向运输能力的大小，城市轨道交通系统可 分为高运量、中运量和低运量等类型。 1 ) 高运量城市轨道交通系统该类型系统的高峰小时单向运输能力达到3 0 0 0 0 人以上，属于该种类型的城市轨道交通系统主要有重型地铁和轻型地铁等。 2 ) 中运量城市轨道交通系统该类型系统的高峰小时单向运输能力为1 5 0 0 0 - - 3 00 0 0 人，属于该种类型的城市轨道交通系统主要有微型地铁、高技术标准 的轻轨和独轨铁路。 3 ) 低运量城市轨道交通系统该类型系统的高峰小时单向运输能力为50 0 0 1 50 0 0 人，属于该种类型的城市轨道交通系统主要有低技术标准的轻轨、自动导 向交通系统和有轨电车。 应当指出，以上根据城市轨道交通系统的基本技术特征，路权是否专用、列 车运行控制方式的不同以及高峰小时单向运输能力的大小进行的分类并不是绝对 的。事实上，在一些不同类型城市轨道交通系统之间并没有明确的、清晰的界限。 专业文献资料表明，国外对同一种城市轨道交通系统有轻型地铁和轻轨等不同称 呼的情况。此外，一种城市轨道交通系统归入何种运量类型也是有条件的，因为 计算城市轨道交通系统高峰小时单向运输能力的基本参数是列车间隔时间、车辆 定员人数和列车编组辆数等，即使是同一城市轨道交通系统，这些参数也可能是 多值的，这里进行分类的基本依据是根据某种城市轨道交通系统有关参数的常用 取值。 第二章轨道交通发展概述 2 3 2 轨道交通各种类型的特点n 。1 9 1 地下铁道技术经济特征 地下铁道通常都是专用线路，没有平面交叉。地铁线路除修建在地下隧道外， 也有部分是修建在地面或高架桥上。地铁线路一般是双线，个别城市也有四线地 铁情况。设计最大坡度一般为3 ，最小曲线半径一般为3 0 0 , - - 一4 0 0 m 。轨道较多采 用焊接长钢轨，混凝土整体道床。 地铁车站按其运营功能划分有终点站、中间站和换乘站。车站山出入口、站厅、 通道、楼梯、自动扶梯、站台、售票房、行车作业用房和机电设备用房等组成。 车站设备的通过能力根据远期高峰客流数以及考虑留有余地进行确定。车站的站 台设计为高站台，有侧式、岛式和混合式等型式。早期地铁多为侧式站台，现在 较多选择的是岛式站台，但高架中间站的站台宜采用侧式站台。站台长度应满足 远期列车编组长度的需要。 地铁车辆宽度在2 8 3 m 左右。车辆设计除具有大容量的特点外，在牵引控制、 调速制动以及故障诊断等方面广泛采用了各种先进技术，具有自动化程度较高的 特点。车辆座席在纵向和横向两种布置。车辆定员为2 0 0 一- - 3 2 0 人。车辆的最高速 度可达8 0 一- 1 0 0 k m h ，运营速度约为3 5 4 0 k m h 。 地铁列车在信号系统控制下运行。控制方式主要有采用色灯信号、自动闭塞设 备、调度集中控制和采用列车自动控制系统、计算机集中控制两种类型。列车自 动控制系统( a t c ) 由列车运行自动防护( a t p ) 、列车运行自动驾驶( a t o ) 和 列车运行自动监控( a t s ) 三个子系统组成。地铁列车的编组辆数通常为4 - - 8 辆， 但也有1 0 辆编组的情况。列车运行的最小间隔时间可达到7 5 s 。 单向小时最大运输能力在3 00 0 0 - - - 6 00 0 0 人之间。地下铁道其他的技术经济特 点还包括安全准点、节约土地、节省能源、环境污染小、影响城市景观小以及综 合造价高、修建周期长等。 轻轨铁路技术经济特征 轻轨线路的设计方案较多，没有固定的模式。线路修建往往是因地制宜，既 可修建在市区街道上，也可修建在地下隧道或高架桥上。地面轻轨线路可分为： 无平面交叉的专用行车线路、有平面交叉的专用行车线路和与其他机动车辆共用 行车线路3 种类型。轻轨线路大多是双线，但支线、短程区间或道路用地较为紧 张的地段也有设计为单线的情况。线路最大坡度可达8 ，最小曲线半径可达3 0 m 。 轻轨铁路车站按其运营功能划分有终点站、中间站和换乘站。终点站和位于 中心商业区的中间站应具备集散较大客流的能力。换乘站是指位于同一或不同交 通系统线路交汇点的车站，它应具备满足各种客流性质和不同客流方向的旅客进 行换乘的能力和便利性。车站的站台大多设计为低站台，有侧式、岛式和混合式 第二章轨道交通发展概述1 2 等布置。侧式站台又有横列式、纵列式和单列式几种形式。 轻轨车辆是由老式有轨电车发展而来，旧式轻轨车辆宽度在2 2 - - 2 4 m 左右， 新式轻轨车辆为适应客运量增加的需求，有向长和宽发展的趋势，宽度在2 5 2 6 m 左右。车辆设计除采用大容量外，还有轻型化、铰接式、低地板和宽敞舒适 等特点。车辆座席有纵向和横向两种布置。横向又分两边双人座、两边单人座和 一边双人座一边单人座等布置形式。近年来各国制造的新型轻轨车辆有4 轴车、6 轴单铰接车和8 轴双铰接车3 种车型，车辆定员在1 3 0 - - , 2 7 0 人之间，而旧型轻轨 车辆定员一般在1 0 0 人左右。轻轨车辆的最高速度可达6 0 - - - 8 0 k m h ，运营速度约 为2 0 - - 一3 5 k m h 。 轻轨列车的运行控制有人工视觉控制、在a t p 监控下的人工驾驶和列车运行 自动控制三种类型。 轻轨列车的编组辆数为1 - - 6 辆，但通常小于4 辆。列车运行的最小间隔时间 通常为2 m i n ，最短为9 0 s 。 单向小时最大运输能力在80 0 0 - - - - 4 00 0 0 人之间。 轻轨铁路其他的技术经济特点还包括修建周期短，工程投资少，运营成本低， 运行噪音小，能适应陡坡急弯，旅客乘坐舒适等。 独轨铁路技术经济特征 国外已建成城市独轨铁路的长度通常为l o k m 左右，单、双线都有，以单线为 主。最大坡度可达6 ，最小曲线半径为6 0 米。 轨道由轨道梁、支柱与道岔三部分组成。轨道梁为预应力钢筋混凝土结构，起 承载、运行、导向及稳定车辆的作用。独轨铁路有跨骑式和悬挂式两种，跨骑式 独轨的轨道梁顶面是列车的运行轨道。支柱的主要形式为t 型。 跨骑式与悬挂式两类独轨车辆形式是不同的，跨骑式独轨车辆为采用橡胶轮 行驶的电动车，其车体较宽，约为3 m ；悬挂式独轨车辆有用橡胶轮的，也有用钢 轮的，车体宽度约为2 6 m 。就车辆定员而言，跨骑式为1 4 0 一- - 1 9 0 人，悬挂式为 1 0 0 - - - 1 6 0 人。车辆的最高速度可达8 0 k m h ，运营速度约为3 0 k m h 。 独轨列车通常为4 节编组，单向每小时的最大运能为50 0 0 - - 2 00 0 0 人。 独轨铁路的线路工程造价低，占地面积少，但能耗大，速度低。 自动导向交通系统技术经济特征 线路长度通常在5 1 5 k m 间，以双线为主，但也有环形单线和网状线路。最 大坡度可达7 l o ，最小曲线半径可达l o - - - 一3 0 m 。 轨道多为混凝土高架结构，车辆在导轨上行驶，导向方式有中央凸型导向、 中央内侧导向和两侧侧面导向三种。 车站分终点站、中间站和管理站，站间距较短。有的中间站性铺设侧钱。管 第二章轨道交通发展概述 1 3 理站有停留备用车、空车以及紧急待避等设施。 车辆为轻小型，车体宽度在2 m 左右，长度多为4 , 8 m 。电力驱动，动力从侧 面供给，交、直流均可以。车轮采用橡胶轮胎。车辆定员在2 0 - - - - 8 0 人左右。最高 速度在6 0 k m h 左右，运营速度在3 0 4 0 k