第6章城市地下铁道

6 1地下铁道的特点及发展 6 2地下铁道线路网的规划设计 6 3地下铁道隧道及区间设备段 6 4地下铁道车站总体设计 6 5地下铁道车站建筑设计 6 6地铁车站附属用房 第6章城市地下铁道 一 地下铁道的主要特点 第一节地下铁道的特点及发展 地面公共交通主要问题 人流 车流交叉 拥挤 道路饱和 车行难 车速慢 目前许多城市的平均车速下降到20km h以下 地面环境噪音太大 污染严重 机动车交叉路口堵车现象十分严重 车流 人流混杂 交通事故增加 结国家 个人造成很大的损失 由于车行慢 给运输带来困难 过往车辆不能及时通过 延误乘客时间 北京市严重堵车路段1993年为27处1994年为36处1995年为55处1999年为99处2003年仍达87处 堵塞在增加 车速在放缓1994年为45km h1995年为33km h1996年为20km h2003年为12km h左右 有的道路时速不到7km h 引起城市交通拥挤的原因 1 道路及其基础设施滞后于车辆数量的发展最近几年来 北京城市道路年增长速度是3 车辆增长速度为15 车流量年增长速度已达18 2 人口密集 客流量大 缺乏科学管理近年来我国城市化步伐加快 百万人口以上的城市已达40座之多 50 100万人口之间的城市也超过44座 按照国际标准 城市人口密度大于每平方公里2万人 属于拥挤情况 百万人口以上的城市已达40多座 按照国际标准 城市人口密度大于2万人 km2 属于拥挤情况 我国城市人口平均为4万 km2 局部地区有16万 km2 北京市内的4个区平均2 7万人 km2 我国许多大城市交通主干道的高峰每小时客流量均超过3万人次 有的高达8 9万人次 低运输量的公共交通运输工具很难适应客流增长的需要 路网规划不尽合理 各种交通工具换乘联运不便 现有的道路 高架 地铁使用效率不高 目前北京市轨道交通总量不过70km 而日本东京拥有2000多km 北京地铁承担出行量不足5 不同公共客运方式间的换乘也很不便利 目前公交车站平均站距500m 乘客换乘一次公交车平均要步行332m 其中有16 的乘客换乘距离甚至超过了1000m 3 解决城市公共交通问题的途径快速轨道交通 简称快轨交通 是服务于城市客运交通的运量大 速度快 安全可靠 准点舒适的快速公共运输系统 它可以位于地下 高架或地面 资料表明 在进入伦敦 纽约 巴黎 东京核心地区的交通结构中 公共交通占67 87 居绝对主导地位 公共交通中又以轨道交通为主体 占58 86 小汽车交通 包括出租车 只占12 32 快速轨道交通是城市地下铁道 单轨交通 新交通 磁悬浮交通和市郊客运铁路等城市轨道交通系统的通称 一条交通线路单方向每小时的乘客通过量称为交通容量 5万 8万人 h 特大交通容量 市郊铁路 3万 5万人 h 大交通容量 地铁 1万 3万人 h 中交通容量 轻轨 小于1万 h 小交通容量 有轨电车 每小时单向输送能力 公共汽车 2000 5000人轻轨 5000 40000人地铁 30000 70000人地铁年客运量可达4亿人次 可吸引城区客流的21 减少地面交通压力50 较大程度地缓解沿线区域交通紧张的矛盾 时速 公共汽车 10 20km轻轨 20 40km地铁 40 50km 可达70 80km轻轨和地铁的速度是公共汽车的2 4倍 地铁按时间发车 每个车站只停车40秒 而且中途没有红绿灯 还决不会出现塞车等状况 这些都能够有效的节约时间 轨道交通工具的事故率大大低于道路交通 安全性好 地铁每年将减少50多吨的一氧化碳 40多吨碳氢化合物的排放 可降低城市污染 综合占地仅为道路交通地1 3左右 地铁运输优点 运量大 对地面无太大影响 噪音小 无振动 不妨害城市景观 全立交 不存在人车混流现象 没有复杂交通组织问题 容易保证运送的安全性 高速性和定时性 省时 地面的30 50 节约地面空间 极大降低交通事故 改善大气环境 对于人为灾害 战争等 自然灾害 地震 火灾等 具有设防能力 地铁解决大中城市交通矛盾有效途径 地铁站 线路规划设计对城市规划影响大 地铁须同其他地下空间建设统一 地铁投资额大 地铁车站需十几亿 每公里达2亿元人民币以上 地铁建造根据经济状况决定 地铁建设表现非盈利性 具有显著社会效益 人口超过100万的城市城市地下空间的合理利用 修建条件 地铁与轻轨的异同点 1 钢轨承受荷重区别 地铁一般60kg m 轻轨一般50kg m 2 运输量区别 地铁为特大容量公交工具 单向高峰小时可载运30000 90000人次 轻轨为大容量交通工具 其单向高峰小时载运10000 30000人次 3 地铁线以地下线为主 在市郊结合部或郊区才考虑地面和高架线路 轻轨以地面和高架线路为主 在繁华市区不得已才采用地下线路 4 地铁正线最小曲率半径为300 600m 最大坡度30 轻轨最小曲率半径为100m 最大坡度可达30 5 地铁列车最高速度120m h 运营速度30 40km h 轻轨最大行驶速度45m h 运营速度25 30km h 6 地铁车身长达23m 车身重 编组一般为6 8节 轻轨车身短为7 5m 车身轻 爬坡快 编组一般为1 4节 相同点 地铁和轻轨都是利用轨道作为车辆导向运输方式 以钢轮和钢轨为走行系统的交通方式 地铁和轻轨交通客运量大 速度快 安全 正点 污染小 低能耗 方便舒适 世界上又称之为 绿色交通 不同点 二 国内外地下铁道发展状况 世界第1条地铁是1863年1月10日在英国伦敦建成 明挖法施工 蒸汽机车牵引 线路长度约6 4km 1890年12月18日伦敦建成电气机车牵引的地铁 盾构法施工 线路长5 2km 1985年全世界地铁线路全长4767km 我国地铁起步1965年7月 北京地铁一期工程22 17km 1971年竣工 到2020年达561km 到2015年北京轨道交通日均客运量1000万人次以上 占公共交通总量50 以上 1995年至2008年12年我国轨道交通城市从2个增加到10个 投资以每年100多亿元推进 已有10个城市开通了31条城市轨道交通线 运营里程达835 5公里 2009年国务院已批复22个城市地铁建设规划 总投资8820 03亿元 中国各城市轨道交通发展规划图显示 至2016年我国将新建轨道交通线路89条 总建设里程为2500公里 投资规模达9937 3亿元 目前相当多百万以上人口城市正修建或筹建地铁或轻轨交通 表5 1 1地下铁道的特点及发展 到1999年全世界已有115个城市建成了地下铁道 线路总长度超过了7000km 国外地铁的发展 1863年1月10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 4km 1890年12月8日伦敦首次用盾构法施工 建成用电气机车牵引5 2km的另一条线路 从此 城市交通进入轨道交通时代 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 1 初步发展阶段 1863年 1924年 2 停滞萎缩阶段 1924年 1949年 3 再发展阶段 1949年 1969年 4 高速发展阶段 1970年至今 莫斯科地铁是世界上最豪华的地铁 有欧洲 地下宫殿 之称 纽约是当今世界运行线路最长的城市 其线路37条 全长432 4km 车站多达498个 巴黎地铁是世界上最方便的地铁 每天发出4960列车 在主要车站的出人口 均设电脑显示应乘的线路 换乘的地点等 巴黎地铁也是世界上层次最多的地铁 包括地面大厅共有6层 一般为2 3层 法国里尔地铁是当今世界最先进的地铁 全部由微机控制 无人驾驶 轻便 省钱 省电 车辆行驶中噪声振动都很小 高峰时每小时通过60列车 为世界上行车间隔最短的全自动化地铁 美国旧金山地铁是当今世界地铁列车速度之冠 香港地铁是世界上唯一可以创利的地铁 新加坡地铁车站和线路清洁明亮 一尘不染 是世界上最安全 最清洁 管理最好的地铁 表5 1世界主要国家地铁修建概况 1988年 1地下铁道的特点及发展 08年世界十大城市地铁概况 1 伦敦地铁启运时间1863年1月10日 全长408公里 11条线路 268个站点 2 纽约地铁启运时间1904年10月27日 全长370公里 26条线路 468个站点 3 东京地铁启运时间1927年12月30日 全长304 1公里 13条线路 285个站点 4 莫斯科地铁启运时间1935年5月15日 全长292 2公里 12条线路 176个站点 5 首尔地铁启运时间1974年8月15日 全长286 9公里 10条线路 266个站点 6 马德里地铁启运时间1919年10月17日 全长284公里 13条线路 280个站点 7 上海地铁启运时间1995年4月10日 全长234公里 8条线路 161站 8 巴黎地铁启运时间1900年7月19日 全长215公里 16条线路 384站 9 墨西哥城地铁启运时间1969年9月4日 全长201 38公里 11条线路 175站 10 北京地铁启运时间1971年1月15日 全长200公里 8条线路 123站 中国地铁的发展 1 北京市我国于1965年7月在北京开始修建第一条地铁线 第一期工程全长22 17km 于1971年投入运营 到2000年北京地铁已约有55km投入正式运营 2 上海市上海地铁1号线一期16 4km于1995年建成通车 向南延伸至莘庄站 现在通车里程约20km 于2000年底 地铁2号线14 6km和明珠轻轨线22 14km均将建成通车 上海快速轨道交通可达到57 0km 3 天津市未来的天津市区快速轨道交通主要为以环线 放射线形成路网的格局 由3条穿越市中心的放射线和一条环线组成 路网总长177km 其中地下铁路长106km 天津地铁1号线长约l0km 1970年动工 1980年建成通车 4 广州市按照1998年广州市政府批准的 广州市快速轨道交通路网规划 全市共规划7条线 总长206 5km 其中地铁1号线是广州市地铁规划网的东西干线 地铁1号线总长18 47km 沿线共设16座车站 车辆段控制中心和2座主变电站 已于1999年建成通车 地铁2号线为广州市快速轨道交通系统中客流量最大的基本骨干线 是新线路网中的南北轴线 全长46 5km 已于1998年7月28日海珠广场站率先开工 中国地铁的发展 5 深圳市深圳市整个客运轨道交通规划网络系由 一主 三重 五辐射 共9条线组成 整个轨道交通网总里程约254km 总站数105个 总投资为785亿人民币 深圳地铁一期工程由1号线 罗湖站至香密湖站 和4号线 皇岗站至水晶岛站 组成 全长14 825km 于1999年10月全线开工 6 沈阳市 沈阳市城市交通体系规划概括为 三环 四轨 五快 和 十四射 即建立一个以快速轨道交通为中心 公共交通为主体 快速道路交通为骨干 交通系统立体化 客运管理现代化 有足够容量和应变能力的综合交通体系 全长160 7km 其中高架线长66km 地下线长95km 7 南京市南京市的地铁及快速轨道交通网 主要承担主城区客运交通及主城区至城市圈范围外围城镇间的快速客运走廊的客流运输 主城区地铁路网有四条线组成 2005年南京地铁1号线一期开通 8 青岛市青岛市地下铁路网初步规划由南北线 东西线和环线组成 总长48km 地铁1号线即将竣工通车 主城区与外围城镇的轨道交通由3条轻轨线和1条市效线组成 国内部分城市地铁建设现状 北京 截止2011年上半年 北京地铁运营里程接近340公里 2012年规划实现400公里通车里程 2015年 将有26条线路运营 总里程达到560多公里 2010年 北京GDP为13777亿元 人口为2100万 上海 截止2011年上半年 上海地铁有12条线路运营 运营里程接近460多公里 全球第三 2012年规划实现500多公里运营 通车里程全球第一 到2020年 计划实现总里程970多公里 2010年 上海人口1660万 GDP为16872亿元 人均GDP接近1万元人民币 广州 2011年 广州地铁有8条线路运营 运营里程接近260多公里 2012年计划实现300多公里里程的运营 远期规划中 计划实现600多公里通车里程 2010年 广州人口1270万 GDP为10604亿元 深圳 2011年 深圳地铁有5条线路运营 运营里程150多公里 未来2012 2016年间将有多条线路建成运营 远期规划中 计划实现600多公里通车里程 2010年 深圳人口1035万 GDP为9510亿元 人均GDP为9000元人民币左右 天津 2011年 天津地铁有2条线路运营 运营里程70多公里 2011 2012年间将有多条线路建成运营 达到通车里程130多公里目标 远期规划中 计划实现600多公里通车里程 2010年 天津人口1299万 GDP为9224亿元 人均GDP为8000元人民币左右 南京 2011年 南京地铁有2条线路运营 运营里程80多公里 十二五期间将有多条线路进入建设序列 到2030年 全市计划实现670多公里通车里程目标 2010年 南京人口800万 GDP为5080亿元 人均GDP为6000元人民币左右 成都 目前成都地铁有1条线路运营 运营里程30多公里 十二五期间将有多条线路进入建设序列 未来的十年间 全市计划实现240公里通车里程目标 2010年 成都人口1404万 GDP为5500亿元 人均GDP为3500元人民币左右 沈阳 目前沈阳地铁有1条线路运营 运营里程28公里 2011年9月底将有2号线开通 通车里程达到50多公里 十二五期间将有多条线路进入建设序列 未来计划实现220公里通车里程目标 2010年 沈阳人口810万 GDP为5015亿元 人均GDP为8000元人民币左右 西安 目前西安地铁尚无线路投入运营 年底将有2号线通车 里程为20多公里 西安计划于2012 2016期间 建设完成其余六条线 总通车里程达到230多公里 2010年 西安人口846万 GDP为3240亿元 人均GDP为4000元人民币左右 武汉 目前武汉仅有1号线轻轨段投入运营 其余路段地铁尚在建设过程中 在武汉市远期规划中 全市将建设完成540多公里的线路 2010年 武汉人口978万 GDP为5565亿元 人均GDP为6000元人民币左右 三 地下铁道是城市的重要运输设施 140多年来地铁同城市的其他地下功能组合 逐渐形成 地下城市 主要特点 1 地铁同地下街 地下车库相结合 2 地铁同地面轻轨 高架轨道结合 形成地下 地面高架桥的立体交通系统 3 地铁建设按总体规划分期完成 由城市中心扩散至卫星城 城市远区 4 地铁按时速分类 低速30 40km h 中速70 80km h 高速100km h以上 5 地铁运营管理更先进 方便 清洁 无污染 将是21C城区主要交通工具 6 地铁具有防灾功能 是疏散人员重要交通工具 1地下铁道的特点及发展 地铁造价很高 研究表明 人口超过l00万的城市及在人均年产值大于500美元的经济条件下 可进入开发地下的起动阶段 地下空间开发应伴随城市的发展规模及经济上的实力才成为可能 四 地铁建设的必需性 1 城市人口建设地铁的必要前提条件 两种评估标准 人口超过100万的城市 符合已建成地铁的城市 地铁建设的宏观前提 人口超过300万的城市 世界上78个已有地铁的城市 超过100万人的城市61个 占3 4 50 100万人的城市13个 少于50万人的仅4个 1地下铁道的特点及发展 2 交通流量分析城市交通干道是否存在单向客流量超过2万人次 包括现状 近期预测 是判断是否需建地铁的 分水岭 上海市地铁1号线 初期高峰小时客流量2万人次 20C末4万人次 远期6万人次 地面 高架和地下轨道交通将金山 宝山工业基地和卫星城 市区紧密联系 3 城市地面 上部空间开发动态交通的可能性国外发达城市 城市中心区土地的超强度开发 建筑 商业 业务容量过份膨胀 使得原有道路框架不胜重负 地面 上部空间已充分开发 调整余地不大 我国城市 中心区地面 上部空间并未充分开发 地面存在很大改造调整余地 我国许多城市可通过调整城市路网 用地结构 妥善解决城市交通矛盾 建设地铁缺乏必要性 地铁建设在能获得足够经济可行性外 均不应予以支持 国务院批准地铁建设有3项指标 城市人口超300万 GDP超1000亿元 地方财政一般预算收入超100亿元 目前全国有近50个城市达标 一 地铁线路网的规划原则 第二节地下铁道线路网的规划设计 1 地铁规划同城市规划相结合 必须考虑近期 远期地铁线路网的布置及同道路 人口密度的总体关系 地铁设计年限分近 远期 近期为交付运营后第10年 远期不宜小于交付运营后第25年 2 地铁规划充分利用地面交通道路网 贯穿城市的人口集散 繁华 交通流量大的地段 考虑到至少应有一个车辆段设置连接地面的铁路专用线 3 地铁规划考虑地面轻轨 高架轻轨及整体系统交通网络 研究相应布局 规模 设备容量及车辆段应按远期客流量和通过能力确定 分期建设的工程和设备应考虑分期扩建和增设 4 地铁建设应同其他地下建筑相连接 如地下街 下沉式广场 地下停车场 防护疏散通道等 5 地铁建设必须周密考虑车站位置及形式 设备 埋深 施工方法 特殊地段 地面建筑及地下管线设施等 6 地铁线路规划要根据现时及远期财力 施工及技术水平 考虑可能出现的各种困难 7 考虑地铁防护防灾的效果及应急状态运输 疏散及与其他防灾的联系 8 地铁线路远期最大通过能力为每小时不应少于30对列车 线路为右侧行车双线线路 采用1435mm标准轨距 二 地铁线路网的形式 地铁线路网覆盖整个城区并向城外郊区辐射 1 单线式 一条轨道组成的地铁线路 用于人口不多 运输量不大的中小城市 图5 1意大利罗马地铁线路网 2地下铁道线路网的规划设计 2 单环式 线路闭合形成环路 减少折返设备 用于人口不多 运输量不大的中小城市 图5 2英国格拉斯哥地铁环形线路网 3 放射式 又称辐射式 将单线式地铁网汇集在多个中心 通过换乘站从一条线换乘到另一条线 规划在呈放射状布局的城市街道下 图5 3美国波士顿地铁线路网 图5 4伦敦地铁线路网 4 蛛网式 由放射式和环式组成 运输能力大 是多数大城市地铁建造的主要形式 通常是分期完成 图5 5莫斯科地铁线路网 2地下铁道线路网的规划设计 5 棋盘式 由数条纵横交错布置的线路网组成 大多与城市道路走向相吻合 特点是客流量分散 增加换乘次数 车站设备复杂 图5 6美国纽约地铁线路网 北京地铁规划 三 地铁线路网的规划设计 1 准备工作 1 规划地段地形图 城市规划图 规划红线位置宽度 道路及建筑规划模式 2 掌握地段内的地下状况 主要是附近建筑的基础资料 地下管网资料 电 水 煤气等的位置 标高等 已建地下建筑状况 性质 形式及标高等 3 准备工程水文地质资料 如土质状况 地下水深度 土的物理力学性质等 4 了解当地自然气候 如风力 风向 雨雪分布 地震烈度及洪水等 5 准备其他资料 如河床 坡谷 重要保护性建筑 古文物 古树等 6 获取地铁线路的防护等级 基本要求 防火等级等资料 7 调查预测近期和远期列车编组的车辆数 由近 远期客流量和车辆定员数确定 车辆定员数为座位数加空余面积站立乘客数 按6人 m2计算 2地下铁道线路网的规划设计 2 线路规划设计内容 1 线路形式及各期要完成的线段 如放射形 蛛网形 分期完成时间 2 线路的平面位置及埋置深度 即线路网平面形式与地面街道关系 最小曲线半径 缓和曲线半径的确定 尽可能用直线或曲率大的环形线 埋置深度与工程水文地质 地面和地下空间现状及施工法的关系 是否同地面接轨等影响较大 3 线路纵断面设计图 包括线路的坡度 竖曲线半径等 2地下铁道线路网的规划设计 4 线路标志与轨道类型 线路标志是引导列车运行的信号 轨道形式包括轨枕 道床 轨距 道岔 回转及停车等 5 机车类型 厂家 牵引方式等 6 车站的位置 数量 距离 形式 如岛式 侧式 混合式 车站位置选择原则 一定范围内吸引足够客流量进入地铁 保持合理站距提高运行速度 换乘站方便地面公交车站换乘 人口密集市中心区站距较小 以使大量客流进入地铁 日本市区内地铁站距700 900米 最小仅400m 7 设备间的位置 通风 上下水及电力形式 布局等 8 线路内障碍物状况及解决办法 如管线影响 改造方案 协调管理措施等 9 总体说明 如城市状况 建造地铁意义 上级主管意见 建设规模及设计施工方案等 10 技术经济比较论证 如筹建 技术 经济可行性论证 社会经济效益等 影响地铁造价因素 线路形式 占地面积 地质条件 车站位置 数量和站台长度 结构形式 断面尺寸 施工法等 针对不同条件下主要因素降低造价 地铁造价的项目有土地费 土建费 车辆费和电气等设备费 土建费为主要部分 3 线路设计的一般技术线路设计 地铁线路网的调查 勘测 规划 设计等工作 保证解决主要的技术问题及基本规则 地铁线路按运营中的作用分为正线 辅助线和车场线 2地下铁道线路网的规划设计 正线 列车载客高速运行的线路 辅助线 为保证正线运营而配置的非载客状态下低速行驶的线路 车场线 列车非运营的场区作业线路 线路设计 一般分为四个阶段 即可行性研究阶段 总体设计阶段 初步设计阶段 施工设计阶段 1 所需资料2 线路方向及路由选择 1 线路方向及路由选择要考虑的主要因素 线路的作用a 为城市居民的生产 生活提供交通服务 b 其它 包括为战备 物资运输 安装电缆等服务 客流分布与客流方向 城市道路路网分布状况 隧道主体结构施工方法 城市经济实力 一 线路选线线路选线包括线路走向 线路分布 线路路由 车站分布 线路交叉形式 线路敷设方式等的选择 2 通过特大型客流集散点的路由选择对地铁产生3万上下车人次 小时或20万人次 日及以上客流量的 称之为特大型客流集散点 路由绕向特大型客流集散点 采用支路连接 延长地铁车站出入口通道 并设自动步道 调整地铁路网部分线路走向 调整特大型客流集散点 3 路由方案比选路由方案比选的主要内容 吸引客流条件 线路条件 施工条件 施工干扰 对城市的影响 工程造价 运营效益等 吸引客流条件包括客流量大小 吸引范围内居住及工作人口多少 照顾客流量集散点的多少 乘客便利条件及与其它交通工具换乘条件等 线路条件包括线路长度 曲线半径大小及曲线总转角大小 车站数目 车站设置条件等 施工条件包括施工方法 施工场地安排 施工运输道路以及施工难易条件之评价 施工干扰包括房屋 地下地上管线等拆迁量大小 对道路交通的影响 对商业经营的影响等 对城市的影响 主要是评价地铁路由与城市改造发展规划的一致性及结合程度 3 车站分布 1 影响车站分布的因素 大型客流集散点 城市规模大小城区面积越大 人口越多 线路上客流量大 乘距长时 车站分布宜稀一些 反之 车站分布宜密一些 城区人口密度人口密度大 同样吸引范围内 发生的交通客流量大 因此车站分布宜密一些 线路长度不同的线路长度 车站的疏密宜有所不同 短线路宜多设站 长线路宜少设站 城市地貌及建筑物布局 地铁路网及城市道路网状况 人们对站间距离的要求在地下铁道设计规范中规定 车站间的距离应根据实际需要确定 在市区宜为1km左右 在郊区不宜大于2km 除上述各因素外 线路平面 纵剖面 车站站位的地形条件 城市公交车线路网及车站位置 也会对地铁车站分布数目造成一定影响 2 车站分布对市民出行的影响车站数目的多少 直接影响市民乘地铁的出行时间 车站多 市民步行到站距离短 节省步行时间 可以增加短程乘客的吸引量 车站少 则恰恰相反 提高了交通速度 减少乘客在车内的时间 可以增加线路两端乘客的吸引量 3 车站分布比选车站分布应根据上述内容经科学地综合分析 进行详细的方案比选后确定 地铁车站分布对建设费用 运营成本 施工等都有很大的影响 必须充分对客流吸引量与乘客出行时间等进行具体分析计算 进行经济效益的比较 4 辅助线分布 1 辅助线分类及用途辅助线按其性质可以分为折返线 存车线 渡线 联络线 车辆段 车场 出入线 折返线 存车线折返线为供运营列车往返运行时的调头转线及夜间存车的 存车线供故障列车停放及夜间存车 折返线a 双折返线 可设于列车的区段折返站上或端部折返站上 折返能力可大于30对 时 当折返列车对数少时 可以留出一条线作为存车线 b 单折返线 折返能力和灵活性稍差 折返与存车不能兼顾 一般多单独用作存车线 c 渡线折返线 作为正常列车运行的折返线 只适用于终端站上 若采用站后折返 车站可用侧式站台 渡线短 节省折返时间 若采用站前折返 车站一般采用岛式站台 方便乘客乘车 d 侧线折返线 是区段列车折返线形式 主要用在高架线上 需要折返的列车运用正线折返 后续前进列车在高峰时间内 可以通过侧线越行 在平常时间内 后续列车仍可沿正线运行 e 环线折返线 折返能力可与正线匹配一致 并可使列车来回换边 避免车轮偏磨 但是折返距离长 增加运营列车数量 需要适合的地形条件 f 综合折返线 综合折返线是集折返 乘客上下车 列车越行 列车出入场以及列车转线联络等功能中的两项至多项的折返线形式 联络线为沟通两条独立运营路线而设置的连接线 为两线车辆过线服务 联络线一般采用单线 设置地点由路网规划研究统一安排 设置位置 即设在两交叉线的哪一象限 应根据工程简单 施工干扰小 拆迁量少等原则选择 车辆段 车场 出入线是正线与车辆段间的连接线 是车辆段与正线间的联络通道 a 与正线平面交叉形式 连接简单 渡线短 工程造价低 主要缺点是平面有敌对交路 车辆段向正线取送列车的能力低 因此采用该出入线时要验算通过能力 b 与正线立体交叉形式 出入段列车与正线列车没有敌对交路 取送列车能力大 使用灵活 通常将出入线与折返线合并设置 则使用更为方便 只是工程较复杂 造价较高 2 折返线 存车线 渡线分布地点选择线路起终点或每期工程的起终点站 必须设置折返线或渡线 在靠近车辆段端 一般可不设折返线而设渡线 利用正线折返 当线路上客流断面发生变化时 应该设置区段折返线 每隔3 5个车站应设置存车线 当两折返线 存车线 之间相距5个车站 且工程不复杂时 宜在中间端再设一单渡线 二 线路平面设计1 设计原则及标准 1 指导思想及一般原则 地铁线路与城市发展规划相结合 双线右侧行车制 线路最高运行速度地铁线路的最高运行速度一般规定为80km h 连接市中心区与周边卫星城的线路及开行大站快车的线路其最高运行速度应大于80km h 2 主要技术标准 曲线半径最大半径一般很少超过3000m 地下铁道设计规范 规定最小半径如表所示 线路有较大转角 大于45 时 一般视为困难情况 当采用宽体车辆时 最小曲线半径宜采用300m 选用标准车辆时 最小曲线半径可选250m 车站乘降站台范围内一般不应设置曲线 困难条件下 其曲线半径不应小于800m 曲线连接在正线上当曲线半径等于或小于2000m时 圆曲线与直线间应根据曲线半径及行车速度设置缓和曲线 复曲线上两圆曲线的曲率差大于1 2000时 应设置中间缓和曲线 其长度应根据计算确定 但不应小于20m 缓和曲线采用三次抛物线 辅助线上是否设缓和曲线 无严格要求 联络线及车辆段出入线 一般应设缓和曲线 车场线上不设缓和曲线 正线及辅助线上两缓和曲线尾端的圆曲线 不设缓和曲线的圆曲线 最小长度一般不应小于20m 困难条件下 不得小于一个车辆的全轴距 正线及辅助线上 两相邻曲线间的夹直线段长度 不应小于20m 车场线上两相邻曲线间的夹直线长度不应小于3m 2 线路平面位置选择 1 地下线平面位置 位于道路规划红线范围内地铁线路居道路中心 对两侧建筑物影响较小 地下管网拆迁较少 有利于减少曲线数量 并能适应较窄的道路红线宽度 缺点是当采用明挖法施工时 破坏了现有道路路面 对城市交通干扰较大 地铁线路位于慢车道和人行道下方 能减少对城市交通的干扰和对机动车路面的破坏 地铁线路位于待拆的已有建筑物下方 对现有道路及交通基本上无破坏和干扰 地下管网也较少 位于道路范围以外在有利的条件下 地下线置于道路范围之外 可以到达缩短线路长度 减少拆迁 降低工程造价之目的 这些条件是 a 地质条件好 基岩埋深很浅 隧道可以用矿山法在建筑物下方施工 b 城市非建成区或广场 公园绿地 耕地 c 老的街坊改造区 可以同步规划设计 并能按合理施工顺序施工 2 高架线路平面位置选择道路红线宽度宜大于40m 位于道路中心线上对道路景观较为有利 噪声对两侧房屋的影响相对较小 路口交叉处 对拐弯机动车影响小 但是 在无中间分隔带的道路上敷设时 改建道路工程量大 位于快慢车分隔带上 充分利用道路隔离带 减少高架桥柱对道路宽度的占用和改建 一般偏房屋的非主要朝向面 即东西街道的南侧和南北街道的东侧 缺点是噪声对一侧市民的影响较大 3 地面线平面位置地面线位于道路中心带上 带宽一般为20m左右 地面线设于该分隔带上 不阻隔两侧建筑物内的车辆按右行方向出入 不需设置辅路 有利于城市景观及减少地铁噪声的干扰 其不足处是乘客需通过地道或天桥进入地铁 地面线位于快车道一侧 带宽一般为20m左右 该位置可以减少道路改移量 其缺点是在快车道另一侧需要建辅路 增加道路交通管理的复杂性 4 地铁与地面建筑物的安全距离 地下线与地面建筑物之间的安全距离 高架线与建筑物间的安全距离 地面线与道路及建筑物最小安全距离目前规范未作出规定 建议暂按下列值考虑 a 地铁围护栏外缘至机动车道道牙内缘最小净距1 0m 无防护挡墙 或0 5m 有防护挡墙 b 地铁围护栏外缘至非机动车道道牙内缘最小净距0 25m c 地铁围护栏外缘至建筑物外缘最小净距5 0m 无机动车出入 或10m 有机动车出入 5 线路位置比选比选内容为 线路条件比选 房屋拆迁比较 管线拆迁比较 改移道路及交通便道面积比较 其他拆迁物比较 地铁主体结构施工方法比较 3 车站站位选择 1 站位选择原则 方便乘客使用 与城市道路网及公共交通网密切结合 与旧城房屋改造和新区土地开发结合 方便施工 减少拆迁 降低造价 兼顾各车站间距离的均匀性 2 一般站位选择一般车站按纵向位置分为跨路口 偏路口一侧 两路口之间三种 按横向位置分为道路红线内外两种位置选择 3 大型客流集散点站位车站出入口离开体育场出入口应在300m以上 突发客流强度越大 距离越应大些 4 大型商业区站位地铁站位距商业区中心不超过500m距离即可 4 左右线关系及线间距过渡 1 左右线的几种常见关系常见的地下线的几种形式 a 左右线等高并列平行 线间距离一般为3 6 5 0m 适用于区间矩形隧道结构 敞口明挖方施工或顶管法施工的线路上 b 左右线等高并列平行 线间距离一般在11m及以上 适用于车站矩形框架隧道结构 c 左右线上下重叠 明 暗挖法施工均可采用 适用于狭窄的街道下方布置线路 d 左右线分开 线间距离宜大于2D D为隧道开挖直径 困难情况下 采取土壤加固措施后 最大可降至1 4D 适用于单线单洞圆形或马蹄形隧道结构 盾构法施工或矿山法施工的线路上 e 左右线分开 左线对右线在平面 高度之间均保持一定距离的并列 采用暗挖法施工 适用于较窄的街道下方布置线路 2 喇叭口曲线形式喇叭口依其形式分对称喇叭口 单偏喇叭口 不规则喇叭口和缩短喇叭口等 a 对称喇叭口 车站与区间的隧道中线为一直线 左右线对称设曲线 b 单偏喇叭口左线 右线 为一直线 仅右线 左线 设曲线 c 非对称喇叭口 车站与区间隧道中线有平移 左右线上的曲线不对称 d 不规则喇叭口 隧道中线在车站一端有小转角 左右线曲线头与车站站位不协调 需用不同的反向曲线调整曲线位置 e 缩短喇叭口 车站外端有大转角曲线 可以设置缩短喇叭口 减少单线隧道结构长度 以降低工程造价 图中虚线为原喇叭口及车站站位 三 线路纵剖面设计 1 设计原则及标准 1 一般原则 纵剖面设计应保证列车运行的安全 平稳及乘客舒适 高架线路要注意城市景观 坡段应尽量长 线路纵剖面要结合不同的地形 地质 水文条件 线路敷设方式与埋深要求 隧道施工方法 地上地下建筑物与基础情况 线路平面条件等 进行合理设计 力求方便乘客使用和降低工程造价 尽量设计成符合列车运行规律的节能型坡道 2 最大坡度 区间线路 我国 正线上一般采用30 困难地段为35 原苏联 地下以及隐蔽地面线段不大于40 而敞开的地面线段不大于35 法国巴黎 市区地铁线路最大坡度为40 地区快车线最大坡度为30 困难地段的坡度还可大一些 香港地铁 线路最大坡度为30 个别地段允许超过 车站线路 最大坡度一般为3 困难条件下为5 其他线路 最大坡度可以达到2 并朝车挡方向为下坡 3 最小坡度对于地下线 不宜小于3 4 坡段长度线路纵向坡段长度不宜小于远期列车长度 同时应满足两相邻竖曲线间的夹直线坡段长度不宜小于50m的要求 5 坡段连接及竖曲线两相邻坡段的坡度代数差等于或大于2 时 应设竖曲线 地下铁道设计规范 规定竖曲线半径如表所示 竖曲线不得进入车站乘降站台范围及道岔范围 并且离开道岔端部距离不应小于5m 2 影响纵剖面设计的因素 1 覆土厚度 位于道路下方的地下线 一般为0 2 0 7m 位于城市公园绿地内的地下线 一般草坪0 2 0 5m 灌木0 5 1 0m 乔木1 5 2 5m 在寒冷地带应考虑保温层最小厚度要求 当地下线位于常水面下方时 一般为1m左右 在地下铁道作为战时人防工程时 应考虑防空工程的最小覆土要求 2 地下管线及建筑物 3 地质条件 4 施工方法 5 排水站位置 6 桥下净高 7 防洪水位 线路设计中的几个重要技术参数 最小曲线半径 列车 平衡速度 是通过曲线时保证列车安全 稳定运行的圆曲线半径最低限值 有 5 1 Rmin 满足欠超高要求的最小曲线半径 m v 设计速度 km h hmax 最大超高 120mm hqy 允许欠超高 hqy 153 a a 当速度要超过设置最大超高值产生的未被平衡离心加速度 规范取0 40m s2 列车曲线运行的离心力常设置超高h 11 8v2 R产生的向心力来平衡 规定hmax 120mm 当车速超过hmax时 就产生a 则允许欠超高值hqy 153 0 4 61 2mm我国取Rmin 300m 困难条件下取Rmin 250m 则列车速度能达到表5 2 此值是根据北京一 二期地铁运营中对钢轨磨耗现象确定 表5 2地下铁道列车运行速度值 目前国内外城市地铁最小曲线半径有差别 表5 3 表5 3某些城市 地区及国家地下铁道最小曲线半径 2地下铁道线路网的规划设计 缓和曲线 地铁线路中直线与圆曲线相交处的曲线 图5 7 目的是为满足曲率过渡 轨距加宽和超高过渡 缓和曲线的半径由无穷大逐渐变化到连接圆曲线半径 R 我国铁路采用三次抛物线型的缓和曲线方程 5 2 C 缓和曲线的半径变化率 R 曲线半径 m S 两股钢轨轨顶中线间距 1500mm v 设计速度 km h a 圆曲线上未被平衡的离心加速度 m s2 g 重力加速度 i 超高顺坡 相应于缓和曲线长度为L处的曲率半径 m L 缓和曲线上某一点至起始点的长度 m l 缓和曲线全长 m 2地下铁道线路网的规划设计 缓和曲线长度 a 按超高顺坡率计算 i 2 困难地段i 3 L1 缓和曲线长度 m h 圆曲线实设超高 m b 按限制超高时变率保证乘客舒适度计算 5 3 5 4 L2 缓和曲线长度 m v 设计速度 km h f 允许超高时变率 实测 f 40mm s时 有 5 5 最大超高hmax 120mm代入 得 5 6 c 从限制未被平衡的离心加速度时变率保证乘客舒适计算 5 7 5 8 5 9 5 10 a 圆曲线上未被平衡离心加速度 0 4m s2 L3 缓和曲线长度 m 离心加速度时变率 规范 取 0 3m s3 2地下铁道线路网的规划设计 a按 值逐步实现 不能突然产生或消失 否则乘客感到不舒适 地面铁路 0 29 0 34m s3 英国实测 0 4m s3时乘客舒适度接近感觉到的边缘 对缓和曲线长度不起控制作用 缓和曲线长度应满足式 5 3 5 5 要求 即 缓和曲线长度 正线上当曲线半径 2000m时 圆曲线与直线间的缓和曲线根据曲线半径 行车速度按表5 4查取 表5 4缓和曲线长度 注 R 曲线半径 m v 设计速度 km h L 缓和曲线长度 m 当v 50km h时 缓和曲线长度 当50km h v 70km h时 缓和曲线长度 当70km h v 3 2m h时 缓和曲线长度 2地下铁道线路网的规划设计 按不短于一节车厢的全轴距确定缓和曲线的最小长度20m 当曲线半径 R 时变率 0 3m s3时 设置缓和曲线 若不设缓和曲线的曲线半径应按允许的未被平衡的离心加速度时变率计算确定 即 5 11 L 车辆长度 19m 未被平衡离心加速度时变串 0 3m s3 i 超高顺坡率 2 3 g 重力加速度 9 81m s2 v 设计速度 km h 以v 90km h i 2 L 19m代入式 5 11 得R 1774 5m 所以曲线半径R 2000m时应设缓和曲线 对于线路中的平面圆曲线 正线及辅助线 最小长度不宜小于20m 困难情况不得小于一个车辆的全轴距 两个圆滑曲线 正线及辅助线 间夹直线长度不小于20m 车场线上的夹直线长度不得小于3m 通常不得采用复曲线 车站站台应设在曲线段 困难地段车站必须设在曲线段时 曲线半径不应小于800m 2 线路设计中的纵断面设计要求 坡度 地铁纵向线路坡度按表5 5中规定设计 表5 5线路坡度 2地下铁道线路网的规划设计 竖曲线半径 为保证车辆安全运行 相邻坡段的坡度代数差 2 时 应设竖曲线连接 竖曲线半径 Rv 符合表5 6规定 表5 6竖曲线的半径 Rv与v av的关系 5 12 av 列车变坡点产生的附加加速度 m s2 一般av 0 1m s2 困难av 0 17m s2 v 行车速度 km h 同时规定车站站台及道岔不得设竖曲线 竖曲线离开道岔端部的距离 5m 竖曲线夹直线长度应大于50m 3 线路轨道 主要要求足够强度 稳定性 弹性与耐久性 符合绝缘 减振 防锈等 保证列车安全平稳 快速运行 钢轨 正线 辅助线50kg m以上 车场线43kg m 轨距 轨道上两根钢轨头部内侧间在线路中心线垂直方向上距离 标准轨距是两钢轨内侧顶面下16mm测量 为l435mm 轨距变化率 30 小半径曲线地段 R 200m 为使列车顺利通过 轨距按标准轨距加宽 表5 7 表5 7辅助线 车场线曲线轨距加宽值 2地下铁道线路网的规划设计 圆曲线 最大超高值120mm 超高值与道床材料有关 混凝土整体道床曲线超高按内轨降低一半 外轨抬高一半的方式设置 碎石道床的曲线超高采取外轨抬高超高值的方式设置 混凝土整体道床 轨道建筑高度 矩形隧道不宜小于500mm 圆形隧道不宜小于700mm 宜C30 需加强地段应增设钢筋 道床面应有小于3 横向排水坡 道床面至轨台面的距离宜30 40mm 轨枕铺设数量在正线及辅助线的直线段和半径 400m的曲线地段 铺设短轨枕数1680对 小于400m以下的曲线地段和大坡道上 铺设1760对 4 地铁规划实例 1 哈尔滨轨道交通规划 未来20年内拟规划地铁5条线路 其中1号线利用原有的地下隧道工程 全线总长24 6km 24座车站 贯穿城市南北 2号线由香坊区至松花江畔 贯穿城市东西同l号线相交 3号线为环城线 4 5号线解决了市区与郊区的联系 该规划特点是顺应城市主要交通道路走向布局 近期为单线式 中期为单线与单环式组合 远期规划将可能形成蛛网式规划 图5 8为哈尔滨1 2号线规划示意图 2地下铁道线路网的规划设计 哈尔滨轨道交通规划 始建于2008年 总体规划有5条线和2条支线 总里程143公里 计划用20年建成 估算总投资800亿元 其中地铁1号线1期工程计划投资83 6亿元 2期工程计划投资16 4亿元 截至2009年底1期工程已累计完成投资33亿元 是哈尔滨市历史上最大的城市基础设施项目 二十年后将新增线路 哈尔滨地铁总规模可达7条线和3条支线 2 上海市轨道交通规划 21世纪主要由11条 375km 地铁 10条 177km 轻轨组成 地铁1 2号线已投入运营 2号线为高架 在2020年前上海将初步形成500km左右的地铁线路 路网密度与莫斯科 柏林等城市相当 将极大促进城市可持续发展 到2010年轨道交通线日均客流量达600万人次 占全市公交客流总量的35 左右 地铁规划类似蛛网式 线路规划较密集 甚至穿越上部隧道 防汛堤 地面建筑基础 施工难度较大 建设中重视先进技术的应用 在盾构法隧道设计与施工技术上解决了诸多技术难题 图5 9为上海市地铁规划示意图 21世纪主要由11条 375km 地铁 10条 177km 轻轨组成 目前地铁1 2号线已投入运营 2号线为高架 2020年前上海将初步形成500km左右的地铁线路 规划类似蛛网式 3 国外城市轨道交通规划 图5 10 a 为日本东京地铁线路图 图5 10 b 为法国巴黎地铁线路规划实例 图5 10 c 为莫斯科地铁规划 规模很大 大多为环路与放射线相组合并一直延伸至市郊 线路规划基本与城市主要道路及原城市规划格式相吻合 在市中心较密集区放射至市区边缘 第三节地下铁道隧道及区间设备段 地下铁道设计三部分 地铁隧道 区间设备段 车站 图5 11 a 为浅埋 车站布置在纵向坡底 图5 ll b 为深埋 车站布置在纵坡变坡点顶部 一 地铁隧道 地铁隧道 断面规格 排风 给排水 通讯 信号 照明 线路 1 限界限界 确定地下铁道与行车构筑物之间净空大小 是确定运行和设备相互位置的依据 保证机车平稳安全运行 有车辆限界 设备限界 建筑限界 接触轨和接触网限界 它们是根据车辆外轮廓尺寸及技术参数 轨道特性 各种误差及变形 并考虑列车在运动中的状态等因素 经科学地分析计算确定 一 限界含义及其制定原则 1 限界是确定行车轨道周围构筑物净空的大小 是管线和设备安装相互位置的依据 是专业间共同遵守的技术规定 它应经济 合理 安全可靠 2 限界应根据车辆的轮廓尺寸和技术参数 轨道特性 受电方式 施工方法 设备安装等综合因素进行分析计算确定 3 限界一般是按平直线路的条件进行确定 4 在制定限界时 对结构施工 测量 变形误差 设备制造和安装误差 设计 施工 运营过程中难于预计的其他因素在内的安全留量等 都应分别进行研究确定 二 限界基本内容 1 限界的坐标系 X OXY Y 2 车辆轮廓线 1 车辆轮廓线的含义 2 车体外轮廓尺寸我国地铁车辆采用标准车型和宽体车型两种 将其分为A型及B型 各型车辆基本参数 标准车型宽体车型车长19000mm22100mm宽2800mm3000mm高3800mm3800mm车辆定距15700mm12600mm 图5 12为电动机车应符合的尺寸规定 3 车辆限界车辆限界是指车辆最外轮廓线的限界尺寸 应根据车辆的轮廓尺寸和技术参数 并考虑其静态和动态情况下所能达到的横向和竖向偏移量 按可能产生的最不利情况进行组合确定 4 设备限界设备限界是指线路上各种设备不得侵入的轮廓线 是在车辆限界的基础上再计入轨道出现最大允许误差时 引起车辆的偏移和倾斜等附加偏移量 以及在设计 施工 运营中难于预计的因素在内的安全预留量 5 接触轨限界设在设备限界范围内 用以控制接触轨的固