城市轨道交通系统类型及技术经济特征

1 第二章城市轨道交通系统类型及技术经济特征 2 概念 城市内用于客运的地面 高架和地下的轨道交通系统的统称 城市轨道交通系统可以根据多方面的特点来分类 如运输能力 技术标准 线路敷设方式等 城市轨道交通系统的类型及技术经济特性 3 轨道交通线路的分类 按线路的运输能力及车辆类型分 大运量的地铁 中等运量的轻轨 较小运量的有轨电车等 另外还有到郊区的市郊铁路等 按技术标准分 有常规的钢轮钢轨系统 也有胶轮系统 还有线性电机牵引的轨道交通 跨座式和悬挂式的单轨交通 磁悬浮的轨道交通等多种系统 按线路敷设方式分 有地下的轨道交通 有高架的轨道交通 也有地面的轨道交通 具体采用那种方式 要看按轨道交通沿线具体建设条件来确定 按导向方式划分 轮轨导向 一般钢轮钢轨系统如地铁 轻轨 有轨电车等均属于轮轨导向方式 导向轮导向 单轨和新交通系统的胶轮车辆属于导向轮导向系统 4 2 1有轨电车 利用街道上的轨道运行的电力车辆或列车系统 优点 造价低 建设容易 缺点 大多数系统的交叉口为平交 极易与道路和地面车辆冲突 引起道路交通堵塞 发展现状 已经比较少见 多数已经改良为轻轨系统 5 6 7 有轨电车 德国 8 9 2 2轻轨铁路LightRailTransit 概念 轻轨交通车辆施加在轨道上的荷载 相对于地面铁路和地铁的荷载较轻 故称轻轨 是一种介于有轨电车和地铁之间的中运量的轨道交通工具 因为线路工程量小 车辆轻 可以在更大的坡道上 更小的曲线上行驶 轻轨要求有至少40 的股道与道路完全隔离 以避免拥挤 这使得它与有轨电车不同 10 轻轨的种类 轻轨系统主要有三种类型 一种是德国的轻轨系统 多是从有轨电车改造而成 如斯图加特 第二种轻轨是大部分新建 如Dockland轻轨 第三种是利用原有旧铁路线路 如Manchester的Metrolink 洛杉矶等 11 轻轨的优点 1 供电系统更安全由于电力来自车顶部 而非地铁系统的第三轨 2 在建设上比地铁更灵活由于土地昂贵 尤其在闹市区 轻轨系统可以放在街道 旅客可以在人行道上上下车 3 更适合低运量场合在中等规模城市用以补充巴士运输 4 大部分线路按右行规则隔离时 在混合交通条件下的平均行车速度可以更高 从而比巴士更具吸引力 12 法国 Lelle的低底板轻轨列车 13 法国 Marseille轻轨列车 14 15 英国Manchester的Metrolink 16 Metrolink列车在车站 17 轻轨的主要参数 1 最小运行时间间隔 2分 2 每节车厢的乘客人数 225人 按0 14m2 人计算 2节 组 3 每列车编组车厢节数 2 4节 1 2组 4 每小时单向最大运送能力 10000 30000人 5 时刻表速度 20 25km h 6 最低经济运输量 2100人 km 天 7 线路形式 有地面 地下和高架三种形式 8 曲线半径 正线不小于100m 地面困难时不小于50m 车场线不小于25m 18 2 3单轨系统 单轨电车一般使用道路上部空间 需要的专用空间较少 可以适应急弯及大坡度 其投资小于地铁系统 单轨电车分跨座型与悬挂型两种 一般均采用橡胶车轮 日本1964年在东京建成了一条13公里的跨座型单轨系统 即东京的滨松町 羽田机场间的系统 1970年又开通了大船 湘南江之岛间的悬挂式单轨系统 19 羽田单轨系统 20 斯图加特单轨 21 单轨系统技术参数 单轨电车主要技术特性指标如下所示 1 最小运行时间间隔 2分 2 每节车厢乘客人数 140人 按0 14m2 人计算 3 每列车编组车厢节数 2 6 4 每小时单向最大运送能力 5000 20000人 5 时刻表速度 30km h 6 最低经济运输量 4000人 km 天 22 23 重庆市单轨系统 24 重庆市单轨系统 25 多特蒙德大学悬挂式单轨系统 26 27 单轨交通的优点 1 占用土地少 不需要很大空间 每根支柱直径仅为1 1 5m 双线断面总宽度为5 7m 窄于其他的高架轻轨系统 2 运量较大 国外单轨列车一般由4 6辆组成 列车运营能力每小时为5000 20000人次 3 能适应复杂的地形要求 使用橡胶轮胎 适宜在狭窄街道的上空穿行 可减少拆迁 4 建设工期短 造价低 高架单轨结构简单 易于建造 因此工期较短 造价较低 一般为地铁的1 3 28 5 运输安全性较高 由于车辆与轨道的特殊结构 在轨道梁两侧均有起稳定作用的导向轮 能确保运行安全 6 噪声与振动均低 由于采用橡胶轮胎 所以振动和噪声大大降低 7 对日照和城市景观影响小 由于占用空间小 沿线不会投下很大的遮光阴影 并且对城市景观还能起一定的点缀作用 单轨交通的优点 29 2 4自动导向系统 AGT 自动导向系统 AutomaticGuidewayTransit AGT 是一种通过非驱动的专用轨道引导列车运行的轨道交通方式 电动车辆在专用的轨道线路上运行 而且车轮均为橡胶轮胎 沿着特制的混凝土轨道运转 车站无人管理 由中央调度室的电子计算机集中控制 30 自动导向系统 31 自动导向系统 32 33 较早的AGT系统是日本1981年开通的两条线路 一是神户新交通公司开通的三宫 中公园线路 全长6 4公里 二是大阪市住之江公园 中埠头间的6 6公里线路 目前这两条线路均采用无人驾驶的ATO系统 运营速度22 27km h 最大速度达到60km h 高峰期最小间隔达到了3分左右 34 1 最小运行时间间隔 2分 2 每节车厢乘客人数 70人 按0 14m2 人计算 3 每列车编组车厢节数 4 12 4 每小时单向最大运送能力 8000 25000人 5 时刻表速度 30km h 6 最低经济运输量 4300人 km 天 AGT系统主要技术特性指标 35 AGT系统的优点 1客运能力为5000 15000人 h 高于公共汽车 而且建设成本与地铁 轻轨相比又低得多 2与单轨系统相似 运行在专用的高架轨道上 与其他车辆不构成干扰 运输效率较高 3车辆除采用橡胶轮胎外 其他部分与有轨车辆相差不多 在技术上容易实现 4既可以采用列车无人驾驶 车站无人管理的方式 也可以省去自动驾驶系统 由人工操纵 因而机动灵活 使用方便 5节约能源 基本上没有噪声污染 有利环保 其缺点是 采用了独特的导向方式 车辆及轨道结构有别于其他轨道系统 因而兼容性不强 不能适应轨道交通一体化发展的需求 36 法国VAL系统 37 日本大扳南港线 38 2 5地铁 地铁的建设需要大量用户来证明隧道开挖的可行性 因此 50万人以下的城市很少能建地铁 原苏联曾有一项政策 城市只有达到100万人口以上才能建地铁 地铁通常要与其他轨道交通全隔离 站间距在0 5至1 0km 市中心 之间 在郊区可达2km左右 单方向小时通过能力在3万人以上 39 地铁的主要技术参数 1 最小运行时间间隔 2分 2 每节车厢的乘客人数 280人 按0 14m2 人计算 3 每列车编组车厢节数 6 10 4 每小时单向最大运送能力 30000 80000人 5 车辆构造速度 80 100km h 6 时刻表速度 30 60km h 7 最低经济运输量 12200人 km 天 8 与地面交通隔离率 100 9 车站平均站距 600 2000m 40 伦敦地铁 41 伦敦地铁 42 地铁发展的优势 1是一种大容量的城市轨道交通系统 在客流密集的城市中心地带修建地铁可以明显疏散公交客流 2具有可信赖的准时性和速达性 3与其他线路无平交 不受干扰 安全性高 4地铁噪声小 污染少 对城市环境不造成破坏 同时地下部分充分利用了地下空间 节约了城市土地 43 地铁的缺点 1地铁大部分位于地下 增加了施工工作量 2建设费用高 3建设周期长 见效慢 4出现意外情况疏散困难 44 线性地铁 小断面地铁 线性地铁 即小断面地铁 它采用线性电机牵引 而一般的地铁列车采用旋转电机 相同功率的线性电机要比旋转电机缩小到3 4的高度 因此能缩小地铁隧道的横截面 可大大降低建设成本 投资为一般地铁的60 80 此外 它可以采用较小的曲线半径和较大的坡道 也可高架 维护较易 目前在日本已有几条线路建成投产 线性地铁能力略低于一般地铁系统 线性地铁的缺点是运营成本与一般地铁差不多 45 46 2 6市郊铁路 市郊铁路是沟通城市边缘与远郊区的手段 它与城市间的长距离铁路相同 市郊铁路主要为通勤者提供运输服务 故有时也称通勤铁路 commuterrail 或地区铁路 regionalrail 目前城市间高速铁路的商业速度已达到250km h以上 一般地 市郊铁路线路的最高速度可以达到100km h以上 47 伦敦铁路 48 伦敦铁路 49 英国铁路 50 市郊铁路的运营形式 独立的城市铁路网 指专门或主要用于城市交通的铁路 其技术设备好 列车运行速度快 效率高 可实现按图行车 高峰小时最小列车间隔可达1 5 2 0min 旅客候车时间短 但多数采用地下或高架线路 投资费用比较高 客运专线 指通常的铁路线路 可用于速度不同的各种旅客列车 包括市郊列车和长途列车 一般在上下班高峰小时为市郊列车专用 这种线路的利用率高 投资费用低 是市郊铁路的普遍形式 混合运输线 通常客货混跑 运行速度低 条件较差 51 2 7磁悬浮铁路 磁悬浮列车是利用电磁系统产生的吸引或排斥力将车辆托起 使之悬浮于线路上 利用电磁力导向 使用直线电机将电能直接转换成推进力 推动列车前进 52 磁悬浮铁路特点 与传统的铁路相比 磁悬浮铁路去除了轮轨接触 因而无刚体直接摩擦阻力 可获得比一般高速铁路更高的速度 目前试验速度已达500km h以上 无机械振动与噪声 无环境污染 可获得高舒适度和平稳性 由于没有钢轨 车轮 机械传动和接触导电轨等摩擦部件 维修费用大为降低 53 由于磁悬浮列车运行中所需电功率主要用来克服空气动力学阻力 其人公里能耗为一般高速列车的21 4 64 3 另外 磁悬浮列车还有爬坡 越障能力强 更有利于实现全自动化控制等优点 所以 磁悬浮铁路将成为未来客运交通中最具竞争力的一种交通工具 54 磁悬浮列车的发展 从1981年英国伯明翰机场到火车站的第一条磁悬浮线开通 198