中南大学－城市轨道交通－第二章轨道交通系统的构成

了解 城市轨道交通系统中车辆 车辆段 限界 轨道 车站建筑 结构工程概念 车辆主要技术参数 车辆段任务 各种类型轨道结构 供电系统作用 组成 电压等级 通信系统概念 组成 信号系统作用 环控系统概念 作用 给水与排水系统组成 作用等 理解 车辆段设计原则 限界种类 轨道构成 类型 各种结构类型及施工方法特点 供电系统方式 环控系统组成 分类 掌握 车辆构成及各部分作用 城市轨道交通系统综合维修基地的功能及其设置原理 各种限界特点 传统信号系统组成及各自功能 现代信号系统组成及各自功能 第二章轨道交通系统的构成 学习要求 第二章轨道交通系统的构成 主要内容 2 1线路2 2车辆与车辆段2 3限界2 4轨道2 5车站建筑2 6结构工程2 7供电系统2 8通信系统2 9信号系统2 10环控系统2 11给水与排水系统 轨道交通运营线路由区间结构 车站 轨道等组成 线路设计分为两大阶段 第一阶段 规划选线阶段 规划方案确定和可行性研究第二阶段 详细设计阶段 初步设计和施工设计等按在运营中的作业 线路可分为正线 辅助线和车场线 1 正线和车站正线是指供载客列车运行的线路 包括区间正线 支线 车站正线 正线一般按双线设计 右侧行车 全封闭 立交 城市轨道交通车站是旅客乘降的场所 一般设置在客流量大的集散点以及与其它线路交会的地方 车站间距 0 5 2km 2 1线路 2 辅助线辅助线是为空载列车提供折返 停放 检查 转线及出入段作业所需的线路 它包括折返线 临时停车线 渡线 车辆段出入线 联络线 折返线 用于在端点站与中间站或中间站和中间站之间组织区段运行而进行列车折返的线路 概念 什么是区段运营 临时停车线及渡线 停车线是临时停放事故列车的线路 渡线是使列车掉头由一股进入另一股线路的轨道 一般每隔3 5个车站的站端设置 车辆段出入线 为保证运行列车的停放和检修 在轨道交通沿线适当的位置应设置车辆段 车辆段出入线指车辆段与正线连接的线路 可根据线路的预期通过能力设计为单 双线 联络线 连接不同城轨交通网的线路 2 1线路 城市轨道车辆的基本要求 城市轨道车辆应具有先进性 可靠性和实用性 满足容量大 安全 快速 舒适 美观和节能的要求 城市轨道车辆的简单分类 按是否有动力分为 动车和拖车两类 按有无驾驶室分为 带司机室和不带司机室两类 为了提高效率 现代车辆大多按动车组 单元 设计 在一组动车组内 动车 拖车及驾驶室的分布是一个有机的整体 不能随意拆卸 例 北京地铁1线 环线按全动车设计 4 6辆为一固定编组 复八线为两辆车一单元 列车编成可以按2 4 6辆编挂 上海地铁分为带司机室的拖车 A型 带受电弓无司机室的动车 B型 和无受电弓无司机室的动车 C型 3种 6节时可按A B C C B A编组 各节车辆之间均互相贯通 以方便旅客流通 2 2车辆与车辆段 1 车辆的一般概念 城市轻轨车辆的动车一般有3种型式 四轴动车 六轴单铰接车 八轴双铰接车 一般城市轨道交通车辆的构成包括7个部分 1 车体 包括地架 端墙 侧墙及车顶等部分 是容纳乘客和司机 如有司机室 的地方 多采用整体承载的钢结构 轻金属结构或复合材料结构 特点 座位少 车门多且开度大 内部服务于乘客的设备较简单 重量的限制较严格 特别是高架轻轨车和独轨车 要求轴重小 以降低线路的工程投资 为使车体轻量化 车体承载结构和其他辅助设施尽量采用轻型化材料 对车体的防火要求严格 在车体的结构及选材上采用防火设计和阻燃处理 对车辆的隔音和减噪有严格要求 由于用于市内交通 对车辆的外观造型和色彩都有美化和与城市景观相协调的要求 车门 一般采用压缩空气为动力的风动门 也有采用电气驱动的车门 由于车辆运载客流量大 乘客上下车频繁 一般车体每侧车门开度较大 数量也较多 例如 上海地铁车每侧设有5扇内藏嵌入式对开拉门1900mm 1300mm 高 宽 2 2车辆与车辆段 2 转向架 装设于车辆与轨道之间 是车辆的走形部分 可分动力转向架和非动力转向架 动力转向架装设有牵引电机 减速箱以及集电器 受电靴 装置等 3 牵引缓冲装置 车辆的连接是通过车钩实现的 车钩后部一般需要装设缓冲装置 以缓和列车运动中的冲击力 4 制动装置 是保证列车运行安全的装置 无论动车或拖车均需设摩擦制动装置 常见的制动型式 摩擦制动 包括闸瓦制动和盘式制动 电气制动 包括电阻制动和再生制动 电磁制动 包括磁轨制动和涡流制动 磁轨制动是将电磁铁落在钢轨上 并接通激磁电流将电磁铁吸附在钢轨上 通过磨耗板与轨面摩擦产生制动力 涡流制动是将电磁铁落至距轨面7 10mm处 电磁铁与钢轨间的相对运动引起电涡流作用形成制动力 电磁制动的最大优点是所产生的制动力不受轮轨间的粘着条件限制 城市轨道交通车辆一般均采用再生制动与电阻制动相结合的电制动优先 空电联合制动方式 保证在制动系统允许的条件下得到尽可能大的制动减速度 2 2车辆与车辆段 5 受流装置 从接触导线 接触网 或导电轨 第三轨 将电流引入动车的装置 也称为受流器 一般有杆形受流器 多用于城市无轨电车 弓形受流器 多用于城市有轨电车 侧面受流器 多用于矿山货车 轨道式受流器 第三轨受流 受电弓受流器 适用于高速干线 6 内部设备 服务于乘客的车体内部固定附属装置 如车灯 广播 空调 座椅等 和服务于车辆运行的设备装置 如蓄电池箱 继电器箱 主控制箱 风缸 电源变压器等 7 电器系统 各种电气设备及其控制电路 包括 主电路系统 辅助电路系统 电子控制电路系统 城市轨道交通车辆的电气部分主要是按功能和系统以屏 柜及箱体的形式安装在车厢内及悬挂固定在车体底部车架上 为了使车厢用于载客部分的空间尽量多 电气箱柜绝大部分安装在车体底下的空间 2 2车辆与车辆段 车辆的主要技术参数一般包括9个方面参数 1 车辆自重 载重 容积 2 车辆构造速度 按安全及结构强度所允许的车辆最高行驶速度 3 轴重 4 通过最小曲线半径 与转向架类型及设计有关 5 最大启动 平均启动和最大制动加速度 6 制动型式 7 轴配置或轴列数 B B B 2 B 8 供电电压 最大网电流 牵引电机功率 9 席座数及每平方米地板面积站立人数 与车辆尺寸和设计的服务水平相关 服务水平分 A 自由流动122cm B 个人舒适107cm C 无接触91cm D 局部接触46cm 66cm E 重叠状态 2 2车辆与车辆段 车辆设计中考虑的主要尺寸 车辆的最大宽度与高度即限界的问题 车体长度 高度 宽度 I O 车钩高度 BJ66 10cm SH72cm 常铁88cm 地板面高度 指新造空车高度 BJ110cm SH113cm 车辆定距 1 轻轨车辆 有轨电车车辆 有轨电车行驶线路曲线半径小 旧式有轨电车车辆长度一般在12m 宽度一般在2 2 4米 一般编组1 2节 70年代以后的有轨电车采用新技术 故现代有轨电车与轻轨车辆已无多大差别 如四轴车车辆长度不超过20米 每侧不少于3个车门 六轴车不超过25米 每侧至少4个车门 八轴车不超过30米 每侧至少5个车门 轻轨车辆 轻轨车辆的优点是因地制宜 如供电方式有600V 750V 1500V 车辆宽度在2 4 2 65米 长度也有较大差异 基本参数 2 地铁车辆 目前我国虽然也能生产地铁车辆 但质量性能仍不如国外发达国家 部分地铁车辆仍依靠进口 例如广州地铁采用的是德国阿德朗兹 Adtranz 公司生产的车辆 主要参数 上海地铁车辆主要来源于德国四门子 法国阿尔斯通等厂家 2 2车辆与车辆段 2 我国车辆标准 广州地铁车辆 广州地铁车辆 车辆 21列126节列车编组6辆A T B M C M C B A车辆宽度3米高度3 8米电压1500VDC初始加速度1 0m s 最大减速度1 3m s 最大速度80km h车辆自重 33T A 36T B C 每节车每侧设内插式车门5对净开宽度1 4米额定载客 6人 米 310人 节9人 米 432人 节6节列车总长度 140米电机额定功率 190千瓦常用制动 再生制动紧急制动 电阻制动生产厂家 德国Adtranz公司平均价格 180万美元 广州地铁车辆主要参数 上海地铁车辆 上海地铁车辆 车辆 21列126节车钩连接面间长度 24140mm 拖 22800mm 动车 最大宽度 3000mm轨顶面到车顶高度 3800mm车钩中心线到轨顶高度 720mm轴距 2500mm轨距 1435mm轮径 840mm 自重 32t 拖 38t 动 坐席数 62最大载客数 410人最高速度 80km h起动平均加速度 0 9m s2 编六 1 0m s2 编八 常用制动平均减速度 1 0m s 紧急制动平均减速度 1 3m s 轴重 14t电网电压 1500VDC 20 30 产地 德国平均价格 127万美元全部车辆 96辆 上海地铁车辆主要参数 车辆段 北京地铁一号线古城车辆段 北京地铁二号线太平湖车辆段 车辆段是城市轨道交通系统中对车辆进行运营管理 停放及维修保养的场所 一般地 1条线路可设1个车辆段 线路长度超过20km时 可考虑设一个车辆段 一个停车场 轨道交通系统的车辆管理单位基本上有两种 1是车辆段 2是停车场 车辆段主要承担的任务有列车的运营及定期检修作业 车辆修程可根据车辆的质量及管理水平确定 目前国内各城市的地铁采用的修程基本上分为4级 厂修 架修 定修 月修 详细概念解释 车辆段业务范围 1 列车运用 编组 调车 停放 日常检查 故障处理 清扫等 2 车辆技术检查 月修 定修 架修 临修等 3 列车折返及乘务组换班 4 其他维修工作 2 2车辆与车辆段 3 车辆段基本知识 车辆段数量及功能设置 一般一条线设一个车辆段 线路长度超过20km的线路可以设一个车辆段 一个停车场 停车场可进行月修 一般运营线路里程达到50km时应考虑设车辆修理工厂 50km线路平均每天有3 4辆车厂修 车辆段主要承担的任务有列车的运用及定期检修作业 车辆的厂修和车辆段内设备的大修一般可由车辆设备修理工厂或委托其他工厂担当 也可选择一个车辆段增加车辆厂修任务 车辆段设计原则包括 1 收发车顺畅 2 停车检修分区合理 3 用地布置紧凑 布置形式 贯通式或尽端式 多层式和平面式 布置形式 贯通式或尽端式 多层式和平面式 贯通式车辆段可以两端分别收发车 能力较高 停车列检库一股道可以停3列车 尽端式车辆段能力稍低 停车列检库一股道可以停2列车 图 2 2车辆与车辆段 车辆经过一段时间运用后 各部构件会产生磨耗 变形或损坏 为保证车辆质量良好地运行 延长使用寿命 除车辆乘务员加强日常检查和保养 维护外 还需要定期进行各种修程的检修 车辆检修制式 目前世界各国车辆的检修制式有两种 一种是厂修 段修分修制 另一种是厂修 段修合修制 1 分修制 修建专门的车辆大修厂 不限于1个 承担全线路网各线车辆的大修任务 车辆的架修 定修及其以下的修理工作 由各线的车辆段承担 2 合修制 不设专门的车辆大修厂 车辆的大修在车辆段内进行 世界大多数城市采用合修制 车辆修程 国外车辆的修程主要是根据预防性维修的原则 从走行公里与运行时间上考虑 对车辆的各部件进行修理的一种检修制度 例如 日本城轨交通车辆的修程主要有 重要部检查和全面检查 车辆工厂 日检查 月检查 检车区 我国城市轨道交通车辆的修程一般为 厂修 架修 定修 月修 列检 日检 2 2车辆与车辆段 4 车辆的检修 1 列检 日检 对容易出现危及行车安全的各主要部件 如轮对 弹簧 转向架 受流器 控制装置 空气制动装置 车钩及缓冲装置 蓄电池 车门风动开关装置 车体 车灯等 进行外观检查 对危及行车安全的故障及时进行重点修理 2 月检 对车辆外观和一般功能进行检查 即对车辆主要部件的技术状态进行外观检查和必要试验 对危及行车安全的故障进行全面修理 3 定修 定修 主要是预防性的修理 需要架车 对各大部件的技术状态和作用作较仔细检查 对检查发现的故障进行针对性修理 对车上的仪器和仪表进行校验 车辆组装后要经过静调和试车 4 架修 主要目标是检测和修理大型部件 如走行部 牵引电动机 传动装置等 同时 经架车 对车辆各部件进行解体和全面检查 修理 试验 对计量的仪器 仪表进行校验 车体要重新油漆标记 组装后进行静调和试车 5 厂修 全面恢复性修理 要求对车辆全面解体 检查 整行 修理和试验 要求完全恢复其功能 组装后要重新油漆 标记 静调和试车 总之 厂修后的车辆基本上要达到新车出厂水平 2 2车辆与车辆段 2 2车辆与车辆段 轻轨车辆检修周期表 修程检修周期修车时间施修地点厂修54 60万km40d车辆段或工厂架修18 20万km20d车辆段定修6 7万km10d车辆段月修1 1 2万km2d车场列检200 400km 每天 2h车场或列检所 限界是指列车沿固定的轨道运行时所需要的空间尺寸 限界越大 安全度越高 但工程量及工程投资也随之增加 限界一般按平直线路的条件制定 曲线和道岔地段应根据车辆的有关尺寸以及不同的曲线半径 超高 道岔类型 再分别考虑适当的加宽和加高量 通俗的类比 限界类似于道路中的 红线 2 3限界 1 限界的定义 根据轨道交通系统的构成和设备运营要求 限界可以分为 车辆限界 设备限界 建筑限界 接触轨或接触网限界等 限界的确定需要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 经过科学的分析计算后确定 3 限界的种类 评价轨道交通的限界是否合理 一般以有效面积比来衡量 该比值定义为限界断面的面积除以车辆断面面积 一般的合理限界值为2 3 2 限界的评价 1 车辆限界 限界的坐标系 车辆轮廓限界 车辆限界 车辆限界是指车辆的外形轮廓尺寸加上在静态或动态所能达到的横向和竖向偏移量所确定的范围 2 设备限界 是保证轨道交通系统的列车等移动设备在运营过程中的安全所需的限界 此外 尚需考虑适当的安全预留量 注意 所有固定设备以及土木工程的任何部分不得侵入此轮廓线内 3 建筑限界 是指行车隧道和高架桥的结构物的最小横断面轮廓线并考虑施工误差 测量误差 结构变形等因素以及固定设备和管线安装所需的限界 换言之 建筑限界以内 设备限界以外的空间主要是为各类误差 设备变形和其他管线安装所预留的空间 2 2车辆与车辆段 2 3限界 4 限界制定的原则 1 限界应保证列车安全 正常运行 确定的限界应经济合理 安全可靠 且满足各种设备和管线安装的需要 2 限界应根据车辆的轮廓尺寸 技术参数 轨道特性 受电方式 设备及管线安装 施工方法等因素 进行综合分析后由计算确定 3 限界一般按平直轨道的条件制定 限界曲线段和道岔区的限界 应在直线地段限界的基础上 根据车辆的有关尺寸以及不同曲线半径 超高和不同的道岔类型分别进行加宽和加高 4 设备限界与车辆限界之间的间隙主要为安全预留量 应全面考虑横向安全预留量和竖向安全预留量 5 建筑限界和设备限界之间 应充分考虑建筑物上的设备和管线安装位置 在宽度方向上设备和管线与设备限界之间应留出20 50mm安全间隙 当建筑物侧墙或顶板上无设备或管线时 建筑和设备限界之间的最小间隙不宜小于200mm 困难地段不得小于100mm 6 建筑限界中 除了考虑施工误差 测量误差 结构沉降 变形等因素外 在结构设计和施工中还要考虑设备制造和安装误差以及在施工 运营中难以预计的其他因素在内的安全预留量 有应予考虑 2 3限界 5 制订限界的主要技术参数 1 线路与轨道参数这类参数主要包括线路与车站最小曲线半径 辅助线及车场线最小曲线半径 轨距 轨道最大超高值 道岔类型等 2 车辆参数包括车体长度 最大宽度 最大高度 车辆定距 转向架轴距 车厢地板距轨顶的高度等车体尺寸 在实际计算中 一般采用计算车辆的有关尺寸参数 3 其他参数站台装修完成后的地面距轨顶面的高度 站台边缘距线路中心线的距离 供电方式 接触网接触线底面距轨顶面的高度等 轨道交通的限界的是根据有关参数制定的 这些参数主要分为三大类 线路与轨道参数 车辆参数和其他参数 2 3限界 6 区间直线地段的限界 1 隧道限界隧道限界是在既定的车辆类型 受电方式 施工方法及结构型式等基础上确定的隧道的建筑限界 它分为矩形隧道建筑限界 圆形隧道建筑限界 马蹄型隧道建筑限界三种类型 矩形隧道建筑限界 一般在地下铁道明挖施工方法下形成矩形隧道 其单洞单线隧道建筑限界宽度为4000mm 高度为4300mm 圆形隧道建筑限界 盾构施工形成圆形隧道 不论在直线还是曲线地段 只能采用同一直径的盾构 所以应按最小曲线半径选用盾构进行施工 才能形成满足圆形隧道的建筑限界要求 马蹄型隧道建筑限界 矿山法施工的浅埋暗挖隧道多采用马蹄型断面 其建筑最大宽度为4800mm 最大高度为5000mm 2 高架桥建筑限界在城市地区 有时会在轨道交通线路上设计高架的人行通道 为保证安全 这种高架的人行通道需要给轨道交通列车及设备留有适当的空间 这就是高架桥建筑限界 2 3限界 7 曲线地段及道岔区建筑限界 2 3限界 2 3限界 7 车站限界 在车站站台有效范围内 靠近站台一侧 站台边缘至线路中心线的距离应根据车厢宽度来确定 在我国 一般站台与车厢外侧之间的空隙设置100mm为宜 站台面的高度应低于车厢地板面50mm 100mm较为合适 这个数值与车辆质量及运营水平有关 也与线路和车站工程的施工质量有关 土质路基轨道结构一般采用混凝土枕碎石道床 并尽可能铺设无缝线路 1 钢轨 目前常见3种型式 槽形钢轨 双头钢轨 平底工字形钢轨选型标准 目前国内外尚无通用的标准 常见的钢轨型式 例如 UIC 50 54 60 71 中国 43 50 60 75所以 在我国轨道交通轨道的设计中 一般参考国家铁路钢轨选型标准 即年通过总重在15Mt 30Mt时 采用50kg m钢轨 在30Mt 60Mt时 采用60kg m钢轨 国内外轨道交通有选用重型钢轨的趋势 相比50轨 60轨重量只增加17 7 而允许的总重量可增加50 钢轨抗弯刚度增加了34 弯曲应力降低28 适用年限增加了50 200 疲劳破坏造成的更换率降低83 3 列车冲击振动降低10 2 4轨道 1 土质路基的轨道结构 轨道结构是城市轨道交通系统的重要组成部分 一般由钢轨 扣件 轨枕 道床 道岔及其他附属设备组成 轨道结构可能采用地面 地下和高架等不同的轨下基础 其结构形式也不同 建议 城轨交的钢轨选60轨 不同类型钢轨的衔接 采用异型钢轨 2 轨枕 扣件 道床 轨枕类型 按构造 横向轨枕 纵向轨枕 短轨枕和宽轨枕 按铺设部位 区间的普通轨枕 岔枕和有碴桥上的桥枕 按材质 木枕 砼枕 钢枕特种加长枕 第三轨受电扣件类型 弹条I型扣件等十几种 2 4轨道 道床 土质路基一般采用碎石道床 一般也只在地面线使用碎石道床 作用 分压 约束轨道框架 增弹减震 排水 有砟 增开挖断面 增维修工作量 故多用无砟 最普遍用整体道床 1 扣件的技术性能 调整量 轨距 8 12mm 高低 10mm 抗横向力 R 200m V 50km h时 受最大横力37kN 抗横向力 40kN 扣压力 12kN 绝缘性能 工作电阻 108 垂向 横向静刚度 垂200 290kN cm 横220 600kN cm 强度 需强度试验 条件 受垂55kN横40kN时 经200 300万次 无损坏 扣件的型式 DT1 DT DT DT DT 2 道床型式 无枕式整体道床 简称PACT型英国1969年开始进行了PACT型无砟轨道的研究 PACT型轨道为就地灌注钢筋混凝土道床 钢轨直接与道床相连接 并连续支承在轨道板上的连续带状橡胶垫层上 在英国 新西兰 西班牙 加拿大和荷兰等国铁路及轴重30t的重载线上应用 铺设总长度约80km 香港轨道交通系统大都采用了这种型式 优点 结构简单 减振性能较好 缺点 施工模架大 复杂 轨枕式整体道床 短枕和长枕式 2 4轨道 2 隧道内的轨道结构 无碴整体道床 有砟 无砟轨距调整量 10mm 高低 30mm 40mm 通常采用承轨台式轨道结构 分有枕 二次灌注 和无枕两型式 整体灌注 2 4轨道 3 高架桥上的轨道结构 1 车站的型式 按结构型式分 地面与车站的相对位置 地面站 高架站 地下站 按运营性质分 中间站 换乘站 中间折返站 尽端折返站 枢纽站 按站台型式分 岛式站台 侧式站台和岛侧混合站台 按车站埋深分 浅埋车站 中埋车站 深埋车站 按车站结构横断面形式分 矩形 拱形 圆形 马蹄形断面等 城市中心一般采用地下型式 市中心以外可考虑地面或高架型式 2 车站建筑的原则 首先确定规模 小型站 中型站 大型站 特大型站 考虑 高峰中的高峰 15 按1h的30 计 5 按15 的40 计 我国地铁规范规定 超高峰系数为1 2 1 4 确定间距 1km左右 市密郊疏 换乘方便 2 5车站建筑 1 地下结构类型及施工方法确定依据 根据区间隧道及车站的规模 工程地质及水文地质条件和周围环境条件进行技术比较来确定 一般常用结构类型的施工方法有明挖和暗挖两种 明挖法 放坡开挖 垂直开挖 图 适用条件 地下铁道线路在地下几米深时采用 优点 速度快 工期短 易保证工程质量 工程造价低 缺点 破坏大 影响重 受气候影响 拆迁大 受坑内土坡稳定性施工方法 明挖顺作 盖挖顺作 盖挖逆作 盖挖半逆作等法 暗挖 施工方法 矿山法 传统矿山法 新奥法 浅埋暗挖法 盾构法传统矿山法施工工艺落后 安全性较差 近年来有逐步被新矿山法取代的趋势 新矿山法又可称为新奥法或浅埋暗挖法 用于松散地层 充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用 及时对围岩进行加固 2 6结构工程 利用一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘 该圆柱体的壳体即护盾 它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用 承受周围土层的压力 有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面 挖掘 排土 衬砌等作业在护盾的掩护下进行 日本小松TM634PMX土压平衡盾构机最大掘进速度6cm min 视频资料 2 6结构工程 盾构法的工作原理 2 地铁车站结构 明挖法施工的车站结构 盖挖法类似 地下铁道线路在地下几米深时采用 明挖车站一般为现浇整体式矩形钢筋混凝土框架结构 根据运营需要可做成单跨 双跨或多跨结构 单层 双层或多层结构 明挖车站结构由底板 侧墙及顶板等维护结构和楼板 梁 柱及内墙等内部构件组合而成 矿山法施工的车站结构 可采用单拱式车站 双拱式车站 或三拱式车站 根据需要可作成单层或双层 盾构法施工的车站结构 盾构车站的结构形式与所采用的盾构类型 施工方法和站台形式等关系密切 主要有 1 由两个并列的圆形隧道组成的侧式站台车站 2 由3个并列的圆形隧道组成的三拱塔柱式车站 3 立柱式车站 2 6结构工程 3 区间隧道结构 明挖法修建的隧道衬砌结构 明挖法修建的隧道衬砌结构通常采用矩形断面 一般为整体浇注或装配式结构 新奥法修建的隧道衬砌结构 新奥法修建的隧道一般采用拱形结构 基本断面型式为单拱 双拱和多跨连拱 衬砌基本类型是复合式衬砌 盾构法修建的隧道衬砌结构 盾构法修建的隧道横断面的内部尺寸全线是一样的 衬砌结构有预制装配式衬砌 预制装配式衬砌和模注钢筋混凝土整体式衬砌相结合的双层衬砌以及挤压混凝土整体式衬砌 4 高架结构 自学 2 6结构工程 1 供电系统的组成城市轨道交通的供电系统负责提供车辆及设备运行的动力能源 一般包括高压供电源系统 牵引供电系统和动力照明供电系统 高压供电源系统 即城市电网对轨道交通系统内部变电所的供电系统 牵引供电系统 供给电动车辆运行的电能 由牵引变电所和牵引网组成 动力照明供电系统 提供车站和区间各类照明 扶梯 风机 水泵等动力机械设备电源和通信 信号 自动化等设备电源 它是由降压变电所和动力照明配电线路组成 2 高压供电源方式 集中式供电 主变电所 110kV 内部供电系统所需电压级 10kV或35kV 这种由主变电所所构成的供电方式为集中供电 主变电所应有两路独立的110kV电源 上海 广州 香港地铁即为此种供电方式 分散式供电 直接由城市电网引入多路电源 10KV 供给各牵引变电所 这种方式为分散式供电 分散式供电应保证每座牵引变电所和降压变电所节能获得双路电源 2 7供电 混合式供电 即前两种供电方式的结合 以集中式供电为主 个别地段引入城市电网电源作为集中式供电的补充 使供电系统更加完善和可靠 北京地铁1号线和环线即为此种供电方式 3 牵引供电系统 电力牵引制式电力牵引的制式 指供电系统向电动车辆或电力机车供电所采用的电流和电压制式 如直流制或交流制 电压等级 交流制中的频率以及交流制中是单相或三相等 根据牵引列车的电动车辆或电力机车的基本要求 目前世界上城市轨道交通系统的牵引网均采用直流牵引 牵引电压等级较多 从600V到1500V都有 发展趋势都是在向国际电工委员会 IEC 拟定的电压标准 600V 750V 1500V 靠拢 我国国标电压标准为750V和1500V两种 所以 目前国内各城市的地铁和轻轨采用的电压制均在750V和1500V之间进行选择 例如 广州 上海采用了1500V电压制 北京地铁采用了750V的电压制 2 7供电 电力牵引供电系统组成一般包括 发电厂 升压变压器 高压输电网 区域变电站 主降压变电站 直流牵引变电所 馈电线 接触网 走行轨道 回流线 牵引网城市轨道交通系统的牵引网是沿线路敷设的转为电动车辆供给电源的装置 它由两部分组成 正极接触网供电 负极走行轨回流 接触网分为架空式接触网和接触轨式接触网 架空接触网安全性较好 但运行维护工作量大 运行费用高 适应于电压较高的制式 上海 广州地铁均采用了1500V接触网供电的方式 接触轨是沿牵引线路敷设的与走行轨道平行的附加轨 又称第三轨 是敷设在铁路旁的具有高导电率的特殊软钢制成的钢轨 电动车组伸出的受流器与之接触而取得电能 接触轨使用寿命长 维修量小 简单 运行费低 能充分利用隧道空间 在地面或高架运行时对城市景观没有影响 但在隧道内保养 检修或在车库内检修作业时应注意安全 适应于净空受限的线路和电压较低的制式 北京地铁即采用了750V接触轨供电的方式 2 7供电 3 动力照明供电系统动力照明供电系统由降压变电所及动力照明组成 每个车站应设降压变电所 车站动力照明采用380 220V三相五线制系统配电 车站设备负荷分三类 一类负荷 事故风机 消防泵 主排水站 售检票机 防灾报警 通信信号 事故照明 二类负荷 自动扶梯 普通风机 排污泵 工作照明 三类负荷 空调 冷冻机 广告照明 维修电源 4 电力监控系统电力监控系统的作用是保证控制中心对供电系统的主变电所 牵引变电所降压变电所的供电设备的运行状态进行监视 控制及数据采集 它由3部分组成 即设在控制中心的主机 设在各变电所的远程控制终端以及联结终端和中心的通信网络 2 7供电 城市轨道交通的通信系统是指挥列车运行 组织运输生产及进行公务联络的重要手段 整个通信系统包括通信网 电话网 有线广播系统 闭路电视系统 无线通信等5个组成部分 1 通信网 用通信电缆或光缆作为传输介质 所提供的服务为话音通信 自动电话交换机之间的中继线通道 各种有线调度电话 有线广播话音 直达话音通道等 及数据通信 电力 防灾 环控的监控通道 有线广播及闭路电视的监控通道以及自动售检票系统的数据通道 2 电话网 利用同一套程控交换机网组成城市轨道交通专用电话网和自动电话交换网 3 有线广播系统 每一个车站设置1套有线广播系统 每个站分为若干个播音区 例如 站厅 上 下行站台 机房 办公室等 可以同时广播 也可分区广播 中央控制室通过遥控 遥测 对各车站的广播系统进行控制和监测 2 8通信 4 闭路电视系统 主要是供有轨交通中央控制室的调度人员监视沿线各车站 主要是站台及站厅 的状况 车站值班员也可通过该系统了解站内各区域的现状 5 无线通信 通常可包括若干个子系统 如上海地铁一号线的无线通信包括列车调度电话 公共治安电话 车辆段电话及紧急无线电话等4个子系统 此外 为了传输各子系统所需话音 数据 图像等信息 需建立一个多功能 高可靠性和集中维护管理的综合传输网 2 8通信 信号系统的作用是确保行车安全 提高运输效率 改善行车有关人员的劳动条件 早 依据时间间隔 后来 空间间隔 联锁原理 失效安全原理 信号系统与行车密度密切相关 目前 轨道交通系统的信号设备可分为两大类 传统信号系统和现代信号系统 1 传统信号系统 由信号 联锁 闭塞 机车信号与自动停车 调度集中等设备组成 色灯 红 黄 绿 白 2 现代信号系统 目前在一些发达国家的城市轨道交通中 依赖信号技术的进步 最小行车间隔已缩短至100s以下 采用先进的信号技术 还将大大提高行车的安全性 使得因人为的疏忽 如司机忽视信号显示 设备的故障而产生的事故率降至最低 此外 采用先进的信号技术可以避免不必要的突然减速和加速 这不仅可提高行车的稳定度 还对节能具有重要的作用 据文献报道 采用先进的ATC技术 使列车始终处于最佳速度状态 可导致节省电能15 以上 2 9信号 3 列车自动控制ATC系统 ATC AutomaticTrainControl 系统 进一步增加了基本的信号控制内涵 实际上 列车自动控制系统是一个不太明确的术语 但它通常包含以下三方面的内容 ATP 列车自动防护系统 AutomaticTrainProtection 列车自动防护ATP的工作原理 将信息 包括来自联锁设备和操作层面上的信息 地形信息 前方目标点信息和容许速度信息等 不断从地面传至车上 从而得到列车当前容许的安全速度 依此来对列车实现速度监督及管理 ATP的优点是缩短了列车间隔 提高了线路的利用率和行车的安全可靠性 2 9信号 ATS 列车自动监督系统 AutomaticTrainSupervision 列车自动操纵ATO主要用于实现 地对车控制 即用地面信息实现对列车驱动 制动的控制 由于使用ATO 列车可以经常处于最佳运行状态 避免了不必要的 过于剧烈的加速和减速 因此可显