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地铁基础知识简介 目录 地铁的概念地铁的建设地铁的运营 一地铁的概念 地铁的定义地铁的发展地铁的建设特征 地铁的概念 地铁是一个系统性工程 技术复杂 投资大 工期长 影响广 具有明显的系统待征 地铁的概念 地铁的定义 地铁的名称地铁 全称地下铁道 亦称轨道交通 狭义上专指在地下运行为主的城市铁路系统 广义上涵盖了城市各种地下与地面上的高密度交通运输系统 英文名称根据各城市类似系统的发展起源与使用习惯不同而略有区别 包括 metro或mrt新加坡 台北 高雄等mtr特指香港subway美国及周边地区tube或underground特指伦敦overground railway地上轨道 地铁的发展 地铁的历史世界上首条地下铁路系统是在1863年开通的伦敦大都会铁路 metropolitanrailway 是为了解决当时伦敦的交通堵塞问题而建 我国正处于快速城市化 机动化的背景下 交通拥堵 能耗 污染加剧 根据国内外大城市的实践 优先发展公共交通 形成以轨道交通为骨干的城市综合交通体系 是解决大城市交通问题的必由之路 地铁的概念 地铁的定义 地铁的功能地铁是城市公共交通的重要组成部分 主要用来运载市内通勤乘客 是城市解决交通堵塞问题的最有效方法 地铁也被作为展示城市在经济实力 社会文化 服务水平的指标 地铁的特点1 运量大 快速 准点 安全 是大城市居民出行的首选交通工具 2 资源节约 环境友好 符合我国能源战略和环境保护的要求 地铁的概念 国外各大城市中心区居民出行方式比较 不同类型公交比较表 城市轨道交通工程的层次划分 1 运量等级 以 高运量 大运量 和 中运量 三组等级划分 2 列车长度 按185 140 100 60m分为4级 3 封闭方式 按全封闭和部分封闭为分两种 4 车辆轴重 以16 14 11t作区分 5 适应速度 以最高速度100 80 60km h范围 注 1 a b型车 为钢轮钢轨旋转电机车辆 2 l型车 为直线电机车辆 3 c型车 为高地板轻轨车辆 4 d型车 为低地板铰接车辆 城市轨道交通工程项目建设标准 对运量等级划分 按照运量将城市轨道交通系统分类示意 8 城市公共交通投资综合指标分析 地铁的发展 地铁的概念 我国地铁的建设现状目前我国已建成运营的城市有17座 运营线路70条 运营里程2064km 年客运量87亿人次 在建 将建和已规划修建地铁和轨道交通的城市已有40多个 规划的总长度超过7000km 地铁的概念 我国地铁的建设现状 城市性 做城市设计特点 地铁建设与城市规划和建设息息相关 要求 地铁选线与城市总体规划保持一致 车站功能与城市公共设施衔接和配合 完善城市综合服务功能 车站环境设计与周边土地的城市建筑 交通 功能融为一体 地铁的概念 地铁的建设特征 地铁的概念 地铁的建设特征 服务性 体现服务水平特点 地铁是 为人服务 的交通工程 要求 以 以人为本 为宗旨 服务水平高 安全 运量 间隔 速度 换乘 方便 统一 环境等交通枢纽衔接 长途汽车站 公交枢纽 火车站 机场等与城公共建筑的结合 商场 写字楼 居民区 过街通道等等 地铁的概念 综合性 总体协调性特点 地铁是特大型的 整体性的 综合性的系统工程 要求 通过综合筹划 有序推进 协调实施 才能按时 安全地建成一条投资合理 功能优越的地铁线 地铁的建设特征 地铁的概念 工程性 施工安全 减少干扰特点 难度大 拆迁难 工期紧 安全风险大 环境干扰大 管线及地质复杂 不可预见因素多 要求 深入研究 选择合理的施工方法 地铁的建设特征 地铁的概念 经济性 造价与成本分析特点 建设投资高 运营成本大要求 细化造价与成本分析 建设节约型工程 体现项目的社会效益 地铁的建设特征 二地铁的建设 前期研究设计与施工调试与验收 地铁的建设 地铁的建设涉及到多个阶段 多项环节 多级审批 是一个相对漫长 充满施工风险与技术挑战的过程 规划阶段 项目立项阶段 工可研究阶段 城市总体规划 城市综合交通规划 轨道交通线网规划 建设规划 代项目建议书 工程可行性研究报告 纳入总体规划审批 国务院审批 省发改委审批 市政府审批 国务院审批 前期研究 工作流程 地铁的建设 地铁的建设 工作内容 在城市总体规划和城市综合交通规划的基础上 编制城市轨道交通线网规划 确定线网规模 线网构架 线路定位及主要路由 系统制式选择 线路建设时序 场段设施选址等 工作重点 提出相对稳定的城市轨道交通线网远景方案 作为相关规划控制的基础 前期研究 规划阶段 地铁的建设 工作内容 建设规划的主要工作内容是论证近期建设规模 线路方案 建设必要性 主要技术方案 资金来源 实施保障措施等 工作重点 结合交通需求论证建设必要性 结合城市财力论证经济可行性 结合各项技术方案论证技术合理性 前期研究 项目立项阶段 地铁的建设 工作内容 分线路论证线路建设的必要性 迫切性 车辆选型 行车组织 线路 轨道 建筑 结构 各设备系统 工程实施筹划等工程技术方案的合理性 工程投资 经济效益评价等经济可行性 工作重点 工可阶段需要重点论证并稳定的内容包括车辆系统选型 行车组织方案 线路站位及敷设方式 主要设施选址 工程投资规模等 前期研究 工程可行性研究阶段 地铁的建设 总体设计 初步设计 施工图设计 总体设计 总体院主编 初步设计总说明 总体院初步设计文件 工点院 系统调试与工程验收 初步设计专家评审 总体设计专家评审 设计与施工 招标设计 专项审查 消防审查人防审查概算审查 土建招标设计 工点院设备用户需求书 总体院 施工图设计 工点院 施工图强制性审查 工作流程 地铁的建设 地铁的构成 控制中心车站区间隧道轨道车辆段与综合基地机电系统车辆通信 信号供电通风空调给排水 消防自动售检票综合监控等 设计与施工 工作内容 地铁的建设 基本特征 是承担地铁运行 乘客集散的主要设施车站的选址 布置 规模等对地铁运营效果具有决定性的意义车站是连接其它交通设施的枢纽或接口 对城市发展有促进作用车站是未来周边地区发展的核心车站分类 可根据线路敷设形式 运营功能 结构形式 换乘形式等进行分类 设计与施工 车站 地铁的建设 车站类型 按线路敷设形式分类可分为地下站 地面站 高架站 按车站站台形式可分为岛式 侧式 岛侧结合式等 设计与施工 车站 高架车站横剖面图 地面车站横剖面图 地下车站横剖面图 地铁的建设 车站类型 按运营功能进行分类 可分为中间站 中间折返站 尽端折返站 换乘站 设计与施工 车站 节点换乘 节点换乘 节点换乘 平行换乘 平行换乘 地铁的建设 车站类型 地下车站按结构形式可分为明挖站 明暗挖结合站和全暗挖站 浅埋车站多采用明挖结构形式 一般为矩形断面 可设计为单层 双层或多层等形式 其中岛式两层站运用最为普遍 设计与施工 车站 站厅层平面图 站厅层中间为公共区 两端为设备管理用房部分 公共区分为付费区和非付费区 付费区布置了两组楼扶梯和一部垂直电梯加一部扶梯联系站台层 站台层中间为公共区 两端为设备管理用房部分 公共区分为付费区和非付费区 设备区 非付费区 付费区 侧式站台车站 地铁的建设 车站类型 高架车站按结构形式可分为单双墩t型箱梁结构 单双墩槽型梁结构等 按与桥梁的组合方式可分为桥梁分离 桥建部分分离 桥建合一等方式 设计与施工 车站 附属设施 出入口 风亭 电梯井 采光井 室外设备等 地铁的建设 设计与施工 车站 地铁的建设 空间扩展 综合开发 交通枢纽 区域连接等 设计与施工 车站 地铁的建设 功能完善 室内装修 地面景观 高架造型等 设计与施工 车站 地铁的建设 基本功能 列车停放及日常保养车辆检修列车救援设备维修材料供应行政管理 技术管理 行车公寓 员工培训 车辆检修周期表 设置要求 每条线设一个定修车辆段 当车辆段跟终点超过20km时 增设停车场 占地面积 600 1000m2 车 设计与施工 车辆段与综合基地 地铁的建设 停车列检库 棚 任务 列车停放 列车检查 列车洗刷清扫等 设置 根据不同地域的气候特点可设置成库房或棚 库房内一半轨道下部设置检查地沟 基本功能 列车停放及日常保养车辆检修列车救援设备维修材料供应行政管理 技术管理 行车公寓 员工培训 设计与施工 车辆段与综合基地 地铁的建设 车辆检修库任务 列车的定 临修 大 架修等 设置 根据车辆各检修修程设置合理的检修工艺流线 并配备相应的检修设施 设备 基本功能 列车停放及日常保养车辆检修列车救援设备维修材料供应行政管理 技术管理 行车公寓 员工培训 设计与施工 车辆段与综合基地 地铁的建设 物资总库任务 包括车辆检修 线路轨道 构筑物 房建 机电设备维修等物资供应 设置 设置自动化立体仓库 大件物品存放区 材料堆场 材料装卸轨道等 基本功能 列车停放及日常保养车辆检修列车救援设备维修材料供应行政管理 技术管理 行车公寓 员工培训 设计与施工 车辆段与综合基地 地铁的建设 基本功能 列车停放及日常保养车辆维修列车救援设备维修材料供应行政管理 技术管理 行车公寓 员工培训 综合楼任务 包括行政 技术管理功能 设备维修人员办公设施配置 行车公寓 员工餐厅设置等 设置 满足人员办公的环境 功能要求 满足设备设施配置的场地要求 满足视觉景观要求 设计与施工 车辆段与综合基地 地铁的建设 总平面布局 并列式 倒装式 贯通式 形式 将停车部分与检修部分并列平行设置 咽喉区呈扇形同向与出入段线连接 特点 整体布局紧凑 咽喉区占地面积大 设计与施工 车辆段与综合基地 地铁的建设 总平面布局 并列式 倒装式 贯通式 形式 停车部分与检修部分逆向设置 利用段内联络线将两部分连接 特点 分解咽喉区 便于土地利用 检修与出入段线方向不顺 调车工作量较大 设计与施工 车辆段与综合基地 地铁的建设 总平面布局 并列式 倒装式 贯通式 形式 运用部分两端均与正线相连 特点 两端设咽喉区 列车出入段方便 占地规模较大 设计与施工 车辆段与综合基地 地铁的建设 分类 根据其监控区域范围及建设模式的不同 一般可为分散式 区域式和集中式三类 建议 对中等线网规划规模的城市一般推荐采用集中式 与地铁大厦合并建设 同期考虑其它线网设施 包括线网的应急指挥中心 控制中心 线网票务中心 清分中心 乘客信息编播中心 综合管理中心 研发中心 信息中心及档案资料管理中心等 控制中心 设计与施工 地铁的建设 广州三号线控制中心 区域式 成都一号线控制中心 集中式 宁波一号线控制中心 集中式 控制中心 设计与施工 区间隧道结构包括 行车隧道渡线折返线存车线联络线其它附属建筑物 地铁的建设 设计与施工 区间隧道 区间分类 区间隧道结构工法包括 明挖法矿山法 也叫钻爆法 新奥法 盾构法其它特殊方法 如沉管法等 特点 优点 作业面多 速度快 工期短 造价低等 缺点 往往涉及大量的征地拆迁和地下管线迁改 分类 按主体结构的施作顺序可分为明挖顺作法 盖挖顺作法 盖挖逆作法 盖挖半逆作法等 地铁的建设 设计与施工 区间隧道 明挖法 适用场合 线路浅埋 地面交通和环境条件允许 结合物业开发 结合旧城改造 结构形式 由主体结构和围护结构共同组成的现浇混凝土结构或拼装式结构 地铁的建设 设计与施工 区间隧道 明挖法 定义 盾构工法以盾构机为核心施工机械 在盾构机保护下完成土体开挖 土渣外运 整机推进和隧道衬砌拼装的一种机械化施工方法 应用 目前在城市隧道工程中应用非常广泛 地铁的建设 设计与施工 区间隧道 盾构法 优点 工程地质和水文地质适用条件广泛 安全 快速 环保 质量优良缺点 前期设备投资大 工作井准备时间长 施工方案对盾构机的依赖性强 地铁的建设 盾构越江隧道 公铁两用双层盾构隧道 设计与施工 区间隧道 盾构法 土压平衡式盾构机 泥水式盾构机 地铁的建设 发展 初期 布鲁诺尔盾构第二代 机械式 气压式 tbm为代表第三代 闭胸式盾构 泥水式 土压式 第四代 安全 高速 环保 大直径 大深度 长距离 断面形式多样化分类 当今闭胸盾构为主流盾构 主要分为 1 土压式闭胸盾构 2 泥水式闭胸盾构 设计与施工 区间隧道 盾构法 随着地下空间开发的进一步拓展 社会对盾构工法的断面形式提出了更高的要求 机械工业的进步也为这种进步提供了技术支持 各种异形断面盾构得以诞生和发展 地铁的建设 设计与施工 区间隧道 盾构法 地铁的建设 特点 利用围岩的自承受能力和开挖面的空间约束作用 通过必要的支护 加固 测量 监控等措施进行施工的方法 优点 可多工作面开展 容易控制工期 造价较高 缺点 工艺流程多 工艺复杂 施工难度大 风险较大 质量难保证 设计与施工 区间隧道 矿山法 地铁的建设 适用场合 不适合明挖及盾构施工情况下 例如隧道交叉地段 断面不规则 受地面交通和地面环境制约不允许采用明挖法 结构形式 由初期支护和二衬组成的复合式结构 并根据地层情况采取一些必要的辅助工程措施 设计与施工 区间隧道 矿山法 优点 投资省 建设速度快 缺点 对城市景观的影响 以及噪音对周围环境的影响 地铁的建设 设计与施工 区间隧道 高架结构 施工方法 现浇法 预制法 节段拼装 整孔架设 地铁的建设 高架工法特点分析表 设计与施工 区间隧道 高架结构 地铁的建设 设计与施工 系统组成 轨道是负责车辆承重与运行导向的重要系统 包括钢轨 扣件及连接部件 轨枕 道床 道岔及转换设备等 设计特点 轨道结构应确保营运安全 平顺 稳定 设计应标准化 系列化 并结合国内外的经验和新技术进行优化设计 钢轨 正线采用60kg m钢轨 车辆段采用50kg m 道岔 单开道岔 三开道岔 对称道岔 轨道 地铁的建设 设计与施工 扣件减振 轨道减振器扣件 lord扣件 vanguard扣件 轨道 道床 无碴轨道整体道床1 无枕式整体道床2 短枕式整体道床3 长枕埋入式整体道床4 双块式整体道床5 板式整体道床 道床减振 1 弹性短轨枕整体道床2 橡胶浮置板轨道3 框架式浮置枕轨道4 钢弹簧浮置板轨道 地铁的建设 设计与施工 支撑一条地铁线路正常运行的机电系统主要包括 车辆 通信 信号 供电 通风空调 给排水消防 综合监控 自动售检票 电扶梯 屏蔽门 防淹门等 各系统协同运行 不可或缺 机电系统 车辆 通信 信号 供电 综合自动化控制系统 环境控制系统等 车站设备 设计与施工 车辆是运送乘客的载体 地铁车辆根据运能和外尺寸主要分为a b c型车 车辆 机电系统 车辆技术参数表 地铁的建设 系统概况 通信系统是地铁工程运营管理 信息传递的网络平台 是可传递语音 数据 图像等内容的综合业务数字通信网 系统组成 1 专用通信系统2 民用通信系统3 公安通信系统 设计与施工 通信 机电系统 地铁的建设 设计与施工 通信 机电系统 atp ato联锁通信 轨旁层 atp ato计算机微机联锁数据传输通道 车载计算机和人机界面mmi以及传感器 atp ato车载设备通信 车载层 数据传输单元空闲检测 信号空闲检测通信 轨道层 自动列车监控系统 ats 中央层 地铁的建设 系统概况 atc 列车自动控制系统 由atp ato ats组成 atp 列车超速保护ato 列车自动驾驶ats 列车自动监控 设计与施工 信号 机电系统 地铁的建设 atc系统组成示意图 设计与施工 信号 机电系统 地铁的建设 关键技术 信号系统的关键技术包括 atc系统制式选型 基于无线通信的移动闭塞列车自动控制系统 cbtc 是信号atc系统的发展趋势 设计要点 cbtc系统车 地通信方式的选择 正线atc系统设备集中站的配置 正线atc系统降级和后备控制模式的配置 不同线路之间的互联互通的实现 注意事项 信号数据传输系统无线传输与pis系统无线传输的同频干扰的处理 正线atc系统设备国产化率的提高 设计与施工 信号 机电系统 固定闭塞atc信号系统 固定闭塞系统是基于轨道电路或计轴技术的atc系统由牵引计算来确定闭塞分区长度 列车以闭塞分区长度为行车间隔按闭塞分区间隔指挥列车运行 以闭塞分区为保护区段采用阶梯式速度控制方式 与前车防护间隔 2个闭塞分区 车长 地铁的建设 设计与施工 信号 机电系统 闭塞制式 1 固定闭塞2 准移动闭塞3 移动闭塞 准移动闭塞atc信号系统 基于数字轨道电路技术atc系统 通过钢轨 列车单方向发送报文信息由牵引计算来确定轨道区段长度 列车以前车所占用区段边界为目标点采用速度 距离控制曲线 与前车防护间隔 1个轨道区段 车长 保护距离 地铁的建设 设计与施工 信号 机电系统 闭塞制式 1 固定闭塞2 准移动闭塞3 移动闭塞 闭塞制式 1 固定闭塞2 准移动闭塞3 移动闭塞 基于通信技术移动闭塞atc信号系统 cbtc 基于通信技术的atc系统 通过wlan网络 实现地面 列车双向数据传输不需要设置轨道区段 与钢轨无关联 列车以前车尾部包络线为目标点采用连续式速度 距离控制曲线 与前车防护间隔 保护距离 前车尾部包络线 地铁的建设 设计与施工 信号 机电系统 地铁的建设 车地通信方式 1 固定闭塞点式通信2 移动闭塞连续通信3 点式 连续通信混合运行 设计与施工 信号 机电系统 移动闭塞车地通信设置 1 感应环线2 无线电台3 裂缝波导管4 漏泄电缆 地铁的建设 设计与施工 信号 机电系统 地铁的建设 系统概况功能 为列车 车站及区间提供电能 组成 外部电源及主变电站 牵引供电 动力照明 电力监控杂散电流防护及接地系统 电压等级车辆 直流牵引 交流传动电源 集中式110 35 33 kv两级环网 牵引 动力照明共用35 33 kv牵引 dc1500v授电 走行轨回流 设计与施工 供电 机电系统 地铁的建设 外部电源及主变电站 从城市电网中引入110kv电源 作为地铁供电系统的外部电源 并设置专用的主变电站 设计与施工 供电 机电系统 地铁的建设 牵引供电系统制式 dc1500v dc750v组成 dc1500v整流机组 牵引网 钢轨回流系统 设计与施工 供电 机电系统 地铁的建设 接触网 柔性架空接触网刚性架空接触网刚性接触轨 设计与施工 供电 机电系统 车站隧道通风系统 区间隧道通风系统 运行模式 正常 阻塞 火灾 地铁的建设 车站通风空调系统 大 小 水 设计与施工 通风空调 机电系统 地铁的建设 隧道通风系统计算方法 数值模拟软件 ses 方案比较 单活塞 双活塞车站 区间系统是否合并 双活塞 单活塞 设计与施工 通风空调 机电系统 地铁的建设 节能运行依据 环控系统电耗大客流的峰谷现象明显策略 tef变风量 空调系统变风量 变水量 采用屏蔽门 蓄冷等新技术 设计与施工 通风空调 机电系统 地铁的建设 系统概况外部水源 两路市政进水管内部布置 1 生产生活用水支状布置2 车站消防用水环状布置3 区间消防用水环状布置4 重要电气设备用房设置自动灭火系统排水处理 分类收集 集中排放 生产生活给水及消防给水系统原理图 地下区间消火栓系统示意图 设计与施工 给排水 消防 机电系统 地铁的建设 关键技术 1 自动灭火系统的选型 2 给排水及消防系统的设备集成化与一体化 一体化污水提升装置 气体自动灭火系统 高压细水雾灭火系统 设计与施工 给排水 消防 机电系统 设计与施工 自动售检票 机电系统 地铁的建设 五层系统架构图 设计与施工 自动售检票 机电系统 地铁的建设 典型车站设备布置 地铁的建设 设计与施工 自动售检票 机电系统 地铁的建设 系统概况综合监控系统 iscs 建立各子系统的数字信息共享平台 提高地铁运营的综合自动化水平 系统组成控制中心 中央级综合监控系统 系统仿真测试平台车站 车站级综合监控系统车辆段 车辆段综合监控系统 培训管理系统 维护管理系统等骨干传输网络 可利用通信的传输系统 设计与施工 综合监控 机电系统 地铁的建设 关键技术 综合监控系统的关键技术包括 系统集成平台的选择系统集成互联的范围系统接入方式的选择系统服务器的配置系统骨干传输网的建设设计要点 与相关系统的接口设计监控点数的估算骨干传输网络带宽的估算系统联动控制方案的确定 设计与施工 综合监控 机电系统 地铁的建设 综合监控系统组成示意图 设计与施工 综合监控 机电系统 地铁的建设 系统概况自动扶梯 设置在车站内和出入口 服务于乘客的进出站 电梯 楼梯升降机 主要为行动不方便的乘客提供进出站的无障碍通道 关键技术 1 选用交通重载型自动扶梯 变频节能控制 2 选用无机房电梯 透明井道设计 设计与施工 车站设备 电扶梯 机电系统 地铁的建设 系统概况 地铁车站采用屏蔽门 安全门 具备安全性 环保性 与轨行区环境隔离 节能性 关键技术 1 与信号ato的联动与同步 2 屏蔽门系统的绝缘与等电位连接 设计与施工 车站设备 屏蔽门 机电系统 地铁的建设 系统概况 越江隧道紧急情况下隧道与水系统的隔离设施 关键技术 与信号系统的联锁控制 设计与施工 车站设备 防淹门 机电系统 地铁的建设 调试阶段 验收 单机调试系统大联调 分部 子项单位工程验收人防验收消防验收卫生学验收 试运行开通 试运营 前评估 项目业主各政府主管部门 系统 设备供货商 机电系统工程承包商项目业主 调试与验收 地铁的运营 试运营 一年后 政府验收环境保护工程验收 项目业主各政府主管部门 三地铁的运营 运输组织车站管理维修管理安全及质量监测成本分析 地铁的运营 地铁的运营涉及多专业 多环节 多工种 多工序 是一项长期的 持久的 可持续改进的过程 地铁的运营 运输组织 地铁运营管理是庞大的系统工程 运营组织实行集中调度 统一指挥 按图行车 确保地铁设施与机电系统状态良好 运行可靠 实现合理的行车组织 保证行车间隔和服务水平 地铁的运营 根据客流需求 车站布设 列车数量 制定行车计划 编制对应的列车运营时刻表 确保行车与客流匹配 实现列车高效 安全的运营 运输策划 运输组织 地铁的运营 主体 行车调度 列车司机 站务设施 控制中心 车站车控室 列车的信号 综合自动化等系统及通讯设备任务 按照行车计划组织客运列车 调试列车 工程机车的开行 以及区间隧道内的维修施工等 紧急情况下启动应急预案 组织合