城市轨道交通概论(劳动社会报站出版社)1.doc

快捷、准时、舒适、运量大、能耗低、污染小、占地少等优点世界上第一条地铁于1863年在伦敦开通，全长6.2km。20世纪50年代以来，世界各国都在大力发展城市轨道交通。据有关文献初步统计，截至2005年，世界上已有51个国家和156个城市修建了地铁或轻轨，总运营里程近9000km。其中运营里程总长前三位的城市分别是：美国纽约，总长约421km，其中地下隧道258km，共设27条线路、476座车站，年客运总量已突破10亿人次，占城市公交运输总量的80%；英国伦敦，总长约410km，其中地下隧道171km，共设12条线路、275座车站，年客运总量已突破8亿人次，占城市公交运输总量的70%；日本东京，总长约286km，其中地下隧道258km，共设14条线路、261座车站，年客运总量高达100亿人次，占城市公交运输总量的86%。综合世界城市轨道交通的发展历史，可分为3个阶段：第一阶段：以战备防空为主，兼顾城市交通。第二阶段：主要用于改善和解决城市交通压力。第三阶段：引领城市规划，改善城市交通，以适应城市的可持续性发展。线路及设施线路是机车车辆和列车运行的基础。必须加强线路设备的检查、维修与保养，确保线路设备始终保持良好状态，才能保证列车按规定速度、安全、平稳、不间断地运行，较好地完成运营任务。城市轨道交通线路按其在运营中的作用分为正线、辅助线（含折返线、停车线、渡线、联络线、安全线及车辆段出入线等）和车场线。城市轨道交通线路在城市中心地区宜设在地下，在其他地区，条件许可时可设在高架桥或地面上。正线设计为双线且列车单向右侧行车。由于行车速度高、密度大，对线路标准要求较高，要求以60kg/m以上类型钢轨铺设。辅助线是为保证正线运营而配置的不载客列车运行的线路，如车辆段试车线、区间折返线等。车场线是车辆段内厂区作业与停放列车的线路。此外，为了城市轨道交通建设、运营和战略需要，还应设置与国家铁路相衔接的专用线。城市轨道交通线路的平面和纵断面城市轨道交通线路在空间的位置是用线路的中心线来表示的。线路中心线在水平面上的投影称做线路的平面，线路的平面可以反映出线路的曲直方向变化；线路中心线在垂直面上的投影称做线路的纵断面，线路纵断面可以反映线路的坡度变化。一、线路平面及其组成要素城市轨道交通线路的平面由于受地形地物的影响，不可能全线设计为直线，必要时需改变线路方向，因此直线与曲线就组成了线路平面要素。当列车通过曲线时，由于离心力的作用，外侧车轮轮缘紧压外轨，摩擦增大；同时由于内侧车轮与外侧车轮的滚动长度不同，车轮存在较大滑行，给列车造成曲线附加阻力，并且曲线半径越小曲线附加阻力越大，大大增加了车轮与钢轨的侧面磨耗，加大了维修养护工作量，所以小半径曲线地段需要适当限速运行。综上所述，为了使列车按设计速度安全平稳的运行，线路平面曲线半径应根据车辆类型、列车设计运行速度和工程难易程度经比选确定。曲线半径最小值是城市轨道交通主要技术标准之一，根据国家标准地铁设计规范（GB 50157-2003），线路平面最小曲线半径应符合表1-1所列。表1-1 线路平面最小曲线半径线路一般情况（m）困难情况（m）A型车B型车A型车B型车正线v80km/h35030030025080km/hv100km/h550500450400联络线、出入线250200150车场线150110110注：除同心圆曲线外，曲线半径应以10m倍数取值。列车在曲线上运行时产生的离心力还会使列车外倾，造成外侧钢轨受压增大，加剧外轨作用边磨耗；同时影响乘客舒适度，严重时还可能引起列车倾覆。为此，将曲线外侧钢轨比内侧钢轨抬高一定的高度以平衡离心力，抬高的高度即为曲线超高。曲线超高一经设定便不能任意调整，地铁设计规范规定最大超高为120mm。混凝土整体道床的曲线超高采取外轨抬高超高值一半、内轨降低超高值一半的办法设置；地面线与高架线路的曲线超高采取外轨抬高超高值的办法设置。地铁设计规范还规定：正线与辅助线的圆曲线最小长度，A型车不宜小于25m，B型车不宜小于20m，在困难情况下不得小于一个车辆的全轴距。当列车从直线驶入曲线或由曲线驶出都会不可避免地突然产生或消失离心力，使行车发生振动，由于曲线上设置了外轨超高，部分线路还可能设置了轨距加宽，而直线则没有，这就需要在直线与圆曲线之间插入一段逐渐缓和过渡的曲线，称为缓和曲线。由于缓和曲线的半径与超高由所衔接的直线一端起，半径由无穷大渐变到它所衔接的圆曲线半径R、超高由0渐变到它所衔接的超高H，所以列车从直线到曲线过渡时离心力也将逐渐变化，因而不会发生运行列车突然变化的强烈冲击，这对于改善运营条件、保证行车安全和平顺都有很大的作用。地铁设计规范规定缓和曲线长度为2075m，即不短于一节车辆全轴距长。由于列车连续通过缓和曲线起、终点时所产生的冲击振动频率与车辆自振频率相吻合时会发生振动的叠加或共振，为了保证运营安全，提供平稳的行车条件，线路不宜连续设置多个曲线、曲线之间必须保证足够长度的夹直线（连接两个不同曲线之间的直线段）。地铁设计规范规定：正线与辅助线上夹直线长度（不含超高顺坡及轨距递减段的长度），A型车不宜小于25m，B型车不宜小于20m，在困难情况下不得小于一个车辆的全轴距，在车场线上夹直线长度不应小于3m。二、线路纵断面及其组成要素城市轨道交通线路的纵断面由于受车站埋深、地下管线、地下结构以及地质条件和技术条件等各种因素的影响，不可能全线设计为平道，需设置一定的坡道，因此平道与坡道就成了线路纵断面的主要组成要素。城市轨道交通线路应尽可能采用较平缓的坡度，最大坡度的确定，必须考虑各类车辆在最大坡道上停车时的起动与防溜，同时考虑必要的安全系数。最大坡度也是城市轨道交通的主要技术标准之一，地铁设计规范规定：正线的最大坡度不宜超过30，困难地段可采用35，辅助线的最大坡度不宜超过40（均不考虑各种坡度折减值）。隧道内和路堑地段的正线最小坡度不宜小于3，困难地段在确保排水的条件下，可采用小于3的坡度。地面和高架桥上正线最小坡度在采取了排水措施后不受限制。地下车站站台计算长度段线路坡度宜采用2，在困难条件下，可设在不大于3的坡道上。地面和高架桥上的车站站台计算长度段线路宜设在平坡道上，在困难地段可设在不大于3的坡道上。为了保证列车运行的平顺与安全，当相邻两坡段的坡度代数差大于2时，应设圆曲线型的竖曲线连接，并要求线路纵向坡段长度不宜小于远期列车计算长度，同时应满足相邻竖曲线间的夹直线长度的要求，其夹直线长度不宜小于50m。竖曲线就是纵断面上的圆曲线，竖曲线的曲线半径见表1-2.表1-2 竖曲线的曲线半径线路一般情况（m）困难情况（m）正线区间50003000车站端部30002000辅助线2000车场线2000地铁设计规范还规定：车站站台计算长度内和道岔范围内不得设置竖曲线，竖曲线距离道岔端部的距离不应小于5m。在曲线地段，由于离心力的作用，将使运行中的列车向外侧倾斜，使外轨承受较大的压力，造成两股钢轨的不均匀磨耗，同时降低旅客舒适度，严重时可能破坏轨道、造成出轨、翻车事故。因此，曲线地段外股钢轨按标准设置超高，可克服离心力的作用。城市轨道交通圆曲线的最大超高值为120mm，并要求在缓和曲线内或在直线段设置超高的过渡。二、车站建筑车站是城市轨道交通的重要组成部分之一，它必须具有供乘客乘降、换乘的功能，某些车站还必须提供折返、停车检修、临时待避与存放车辆的功能。因此，要求车站能安全、迅速、方便地组织乘客进出，能全面、可靠、机动地满足运营需求，同时具备良好的通风、除湿、照明、防灾、清洁卫生、减噪减振条件，以及内部装修统一和谐、外部建筑景观协调。车站在规划设计、设备配置、结构形式、施工方法等方面都是最复杂的一种建筑物，因而在城市轨道交通基建投资中所占的比重最大。车站按位置分有地下车站、地面站、高架站，按运营功能分有中间站、换乘站、区域站、终点站。1.车站的规模、组成与布置车站的规模应按该站远期超高峰客流量确定，超高峰客流量为该站高峰小时客流量乘以1.21.4。车站的规模还应对车站所在位置的重要性以及城市发展规划等因素综合考虑，寻求最佳方案。一般车站由地面出入口、站厅、站台、通道、设备与管理用房等部分组成。车站的平面布置应贯彻紧凑、合理与使用的原则，能置于地面的辅助用房和设备尽量不放入地下，以利于工作人员的健康和节约投资。车站的站厅、站台、出入口楼梯和通道、自动电扶梯、售票口（机）、检票口（机）等部位的通过能力应该相互适应。车站作为重要的公共建筑物应实现无障碍设计，这是进一步改善现代城市公共交通条件、关爱残疾人士的具体表现。2.车站出入口与站厅（1）出入口。车站出入口应设在醒目位置，并设有城市轨道交通明显特征的统一标志。根据城市规划要求，应把车站出入口及站厅与街道人行道、绿地的规划有机地结合起来，其建筑形式应根据当地气候条件和具体位置确定，可做成独立式或合建式。当车站出入口与地面建筑物合建时，在出入口与地面建筑物之间应采取防火措施。一个车站出入口通过能力的总和应该大于该站远期超高峰的客流量，出入口的分布应满足主客流量方向的实际需要，客流量大的方向应多设出入口，避免平均分配的做法。（2）站厅。车站站厅的功能主要是集散客流兼客运服务，站厅应合理布局售检票与出入闸机位置，以方便快速地满足客流的需要。站厅的位置首先要考虑将进、出站人流路线及换乘人流路线分开，避免相互干扰造成堵塞，以致影响通过能力。同时站厅两端还设有管理与设备用房。站厅规模大小、建筑特征要根据城市规划与交通的要求，既与地面建筑相协调，又要各具特色，富于时代感。3.站台 地铁车站的站台形式可采用岛式站台、侧式站台、以及岛侧混合式站台，如图1-3所示。其中岛式站台与侧式站台的优缺点比较见表1-4。表1-4 岛式站台、侧式站台的优缺点比较项目岛式侧式特点优点：站台利用率高，可起到分散人流的作用，在相反方向列车不同时到达时可互相调节缺点：在相反方向列车同时到达时容易交错混乱，甚至乘错方向优点：两站台可分别利用，相对方向的人流不交叉，不致乘错车缺点：站台利用率低，对乘客不能起到调节作用管理优点：管理上集中、方便，乘客中途折返较方便缺点：管理分散、不方便，乘客中途折返不方