系统构成PPT课件

城市轨道交通 深圳大学聂伟 2010年 2 2 1车辆及其主要技术参数2 2车辆段及其任务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 主要内容 3 2 4轨道 轨道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 钢轨年通过总重在15Mt 30Mt时 采用50kg m钢轨 在30Mt 60Mt时 采用60kg m钢轨 4 5 60kg m钢轨的性能 性能指标比50kg m钢轨重量 17 7 钢轨抗弯强度 34 弯曲应力 28 使用年限 50 200 疲劳破坏造成的更换率 83 3 列车冲击振动 10 增加回流断面 减少杂散电流 6 扣件 7 道床的概念 道床通常指的是轨枕下面 路基面上铺设的石碴 道碴 垫层 8 道床的作用 道床的功能 分压约束轨道框架增弹减振排水 通用的垫碴粒直径为8 20mm 9 碎石 有碴 道床与整体 无碴 道床 中心水沟式 10 无碴整体道床 11 轨道铺轨视频 12 轨枕 轨枕又称枕木 只不过现在所用材料不仅仅是木材 因此叫轨枕更加科学 13 道岔 turnout 1 道岔的作用2 道岔组成 转辙器 pointsorswitch 连接部分辙叉及护轨 frogandguardrail 14 手动道岔 15 电动道岔 16 2 5车站建筑 1 按车站与地面相对位置分 地面站 高架站 地下站2 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 联运站 终点站3 按站台型式分 岛式站台 侧式站台 岛侧混合站台4 按车站埋深分 浅埋车站 中埋车站 深埋车站5 按车站结构横断面形式分 矩形断面 拱形断面 圆形断面 马蹄形断面等 17 高架站 18 19 圆形断面车站 20 2 6结构工程 2 6 1地下结构类型及施工方法1 隧道横断面形式1 车站结构横断面类型主要有 矩形 拱形 圆形 椭圆形 2 区间隧道结构横断面类型主要有 矩形 圆形 马蹄形 钟形 2 施工方法明挖法 明挖法 盖挖法暗挖法 传统矿山法 浅埋暗挖法 盾构法 21 1 明挖法 Open CutMethod 适用 线路较浅 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 对地面破坏大 严重影响周围居民及道路交通受气候影响大拆迁大软土条件下受坑内土坡的稳定性影响 22 明挖法放坡分配 23 2 暗挖法 矿山法 1 传统矿山法 以人力 小型机械化开挖 钻爆开挖等方式在横断面上分部开挖 纵断面上正台阶或反台阶开挖 施工工艺落后 安全性较差 近年有逐步被新矿山法取代的趋势 2 新矿山法又可称为新奥法 NATM 奥地利学者20世纪50年代提出 或浅埋暗挖法 强调减少对围岩的扰动 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 浅埋暗挖法是松散地层施工方法 松弛理论 承岩理论 24 盾构机的工作原理 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文撑的作用 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 3 盾构法 Shield 25 虽然盾构机成本高昂 但可将地铁暗挖功效提高8到10倍 而且在施工过程中 地面上不用大面积拆迁 不阻断交通 施工无噪音 地面不沉降 不影响居民的正常生活 不过 大型盾构机技术附加值高 制造工艺复杂 国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产 德国进口的盾构机大概需要人民币5000万元 盾构机 27 盾构机的国产化 2005年5月10日 由首钢与德国海瑞克公司合作生产的国内首批三台盾构机正式下线 从而填补了我国自主开发大型隧道机械的空白 首批三台产品将全部用于北京地铁4号 10号线的隧道施工 首钢生产的这批盾构机长70米 直径6 3米 采用了当今国际上最先进的技术 单台施工里程快速 低故障等优于日本同类产品 据首钢方面介绍 早在2003年 首钢就与世界上惟一一家专业制造盾构机的公司 德国海瑞克公司合作 开始了盾构机的开发 曾经组装过一台盾构机 在北京地铁5号线施工中创造了日掘进26米的最好纪录 其价格要比进口机低10 28 2007年03月27日 沈阳首台盾构机 韶山一号 在沈阳地铁一号线重工街站至洪湖北街站隧道开始掘进 沈阳地铁一号线工程已经于2010年9月建成通车 29 30 31 盾构机工作原理视频 32 2 7供电系统 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动力照明供电系统 33 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 高压供电源方式有三种 集中式供电 根据用电容量和线路的长短 设置专用的主变电所 主变电所一般为110kV 由主变电所变压为内部供电系统所需的电压级 一般为10kV或35kV 由主变电所所构成的供电方案为集中式供电 上海 广州 香港地铁即为此种供电方式 1 高压供电源系统 34 分散式供电 直接由城市电网引入多路电源 电源电压等级一般为10kV 供给各牵引变电所 分散式供电应保证每座牵引变电所和降压变电所皆能获得双路电源 混合式供电 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 集中式供电 分散式供电 主变电所 分变电所 分变电所 10kV 110kV 10kV或35kV 36 2 牵引供电系统 1 电压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 目前世界上城市轨道交通系统的牵引网普遍采用直流牵引 牵引电压等级较多 国际电工委员会 IEC 拟定的电压标准为600V 750V 1500V 广州 上海采用了1500V电压制 北京地铁采用了750V的电压制 香港为600V 2 牵引网指为沿线路敷设专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 接触网可分为接触轨和架空接触网两种型式 38 北京地铁五号线的触轨供电接触轨的优点是 使用寿命长 维修量小 在地面对城市景观没有影响 适应于电压较低的制式 北京地铁即采用了750V接触轨供电的方式 39 架空接触网的优点是 安全性较好 适应于电压较高的制式 上海 广州地铁均有采用1500V接触网供电的方式 3 牵引变电所设置牵引变电所位置和容量应根据运行高峰小时车流密度 车辆编组 及车辆型式通过牵引供电计算确定 原则上 牵引变电所应尽可能的设在地面 地面变电所投资小 运行费用低 运行管理方便 牵引变电所可沿线路均匀布置 也可结合车站 与降压变电所合建于车站站端 牵引变电所设置原则 a 保证高峰时最大运营负荷的需要 b 保证系统中任何相隔的两座牵引变电所发生故障解列时 靠其相邻变电所的过负荷能力 仍能保证列车正常运行 41 3 动力照明供电系统 车站动力照明采用380 220V三相五线制系统配电 因此 每个车站应设降压变电所 动力照明供电系统由降压变电所及动力照明组成 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 42 4 电力监控系统 电力监控系统 SCADA 保证在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 包括三部分 设在控制中心的主机设在各变电所的远程控制终端联接终端与中心的通信网络 43 2 8通信系统 城市轨道交通的通信系统必须适应与满足轨道交通的运营管理 整个通信系统包括6个组成部分 自学了解 调度指挥通信系统无线通信系统公务通信系统广播系统电视监视系统传输网络系统 44 2 9信号系统 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 用于指挥和控制列车运行的通信信号设施 尽管其投资额在整个工程中所占的比例甚低 通常在30 以下 但对于提高通过能力 保证行车安全却有着至关重要的作用 传统信号系统是由信号 联锁 闭塞 机车信号与自动停车 调度集中等设备组成的 45 什么是联锁 即联合锁闭 为了保证行车安全 通过技术方法 使进路 进路道岔和信号机之间按一定程序 一定条件建立起的既相互联系 而又制约关系 这种制约关系既联锁 46 什么是 闭塞 闭塞一般是指与外界隔绝的意思 这里说的闭塞是铁路信号的专用名词 是指列车进入区间后 使之与外界隔离起来 区间两端车站都不再向这一区间发车 以防止列车相撞和追尾 闭塞设备即为实现 一个区间 闭塞分区 内 同一时间只允许一列车占用 而设置的铁路区间信号设备 铁路应用的区间闭塞类型有人工闭塞 半自动闭塞和自动闭塞三类 47 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 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 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 现代信号系统 列车自动控制ATC系统 48 列车自动控制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 1 ATP 列车自动防护系统 AutomaticTrainProtection 2 ATS 列车自动监督系统 AutomaticTrainSupervision 3 ATO 列车自动操纵系统 AutomaticTrainOpration 列车自动控制系统 ATC 49 1 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 主要作用是防止列车冲突 50 2 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 因此可显著提高旅客舒适度 提高列车准点率及减少轮轨磨损 通过与列车再生制动配合 还可以节约列车能耗 主要作用是优化列车运行 51 3 ATS主要是实现对列车运行的监督 辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理 它可以显示全线列车运行状态 监督和记录运行图的执行情况 为行车调度人员的调度指挥和运行调整提供依据 如对列车偏离运行图时及时做出反应 通过ATO接口 ATS还可以向旅客提供运行信息通报 包括列车到达 出发时间 列车运行方向 中途停靠点信息等 主要作用是监控全线列车 52 北京地铁13号线ATP系统介绍 53 2 10环控系统 自学 用人工气候环境保证满足乘客的需求 它涉及空气的温度 湿度 空气流动速度和空气质量 当列车阻塞在区间隧道时 能维持车厢内乘客短时间能接受的环境条件 当发生火灾事故时 能提供有效的排烟手段 给乘客和消防人员输送足够的新鲜空气 形成一定的风速 引导乘客迅速撤离现场 54 通风与空调系统 1 开式系统1 活塞通风2 机械通风 2 闭式系统 3 屏蔽门式系统防排烟系统环境监控系统 55 2 11给水与排水系统 自学 1 给水 1 生产 生活和消防共用的给水系统 2 生产及生活给水系统 3 消火栓给水系统2 排水主要处理系统的污水 结构渗