城市轨道交通线路

,第二章城市轨道交通线路,问题导入,线路是城市轨道交通的重要组成部分，是城市轨道交通的重要特征。线路在城市轨道交通中起着什么作用呢？线路是如何进行设计施工的呢？线路又是由哪些具体设备和设施构成的呢？,第二章线路,第一节线路概述第二节线路设计第三节路基、桥梁与隧道第四节轨道,第一节线路概述,线路的上部结构,线路的下部基础,线路的空间位置,线路的选线决定线路在城市的走向（1）主要客流方向与客流的主要集散地（2）地质地貌及地下管网设施（3）城市建设与城市公共交通规划,第一节线路概述,线路种类：按照空间位置不同分类按照运营作用不同分类,第一节线路概述,按照空间位置不同可分为：地下线地面线高架线,地下线：线路设置于隧道中。优点是与地面交通完全分离，且不占城市地面和地上空间，基本上不受气候影响。不足是需要较大投资、较高的施工技术、较先进的管理、完善的环控、防灾措施。地面线：线路设置于地面。优点是造价低，施工方便，运营成本低，线路调整与维护较易。其不足是运营速度难以提高，占地较多，影响城市道路交通，容易受气候影响，城市环境难以改善，有一定的负效应。高架线：线路设置于高架工程上。与地面交通无干扰，造价介于地下和地面之间，施工、维护、管理、环控、防灾等方面都较地下线方便。但要占用城市用地，并有光照、景观、噪声等负效应，也受气候影响。,三种类型线路特点比较表,三种类型线路特点比较表,按照运营作用不同可分为：正线辅助线车场线,正线指贯穿全线各车站、区间，供列车高速运行的线路正线质量的好坏，将直接影响列车运行的安全与稳定城市轨道交通均采用列车上下分行的右侧行车制，其正线有两条上行正线和下行正线,正线,辅助线是为保证正线运营而配置的线路，是为列车提供折返、停放、检查、转线及出入段等作业的线路根据作业需要的不同，辅助线又可分为：折返线渡线联络线出入线停车线安全线,辅助线,（1）折返线为列车调头折返而设置的线路，主要设置在线路两端的终到站和折返站,辅助线,（2）渡线渡线可满足改变列车进路的需要，也可改变列车运行方向中间站利用渡线进行区间列车折返时，需占用正线进行作业,辅助线,右图列车怎样实现折返？,（3）联络线在城市轨道交通网络中，同种制式的线路实现列车过轨运行，一般通过线与线之间的联络线实现，联络线的位置由线网规划确定。,辅助线,（4）出入线从车场到运营正线之间的连接线（5）停车线停车线一般设置在终点站或区间车站，专门用于列车停放使用，并可进行少量检修作业,辅助线,（6）安全线为防止在车辆段出入线、折返线等行驶的列车未经允许进入正线，与正线列车发生冲突事故，在无其他列车运行隔开设备的情况下，应设安全线，以保证列车安全、正常的运行。,辅助线,车辆段、停车场等都是由许多线路相互连接而组成的，这些相互连接而组成车场的线路就是车场线。车场因其功能的不同又分为：存车线：车场内专门用于停放列车的线路检修线：专门用于检修列车的线路等等,车场线,“Y”形,第二章线路,第一节线路概述第二节线路设计第三节路基、桥梁与隧道第四节轨道,第二节线路设计,一、线路的平纵横断面基本概念,线路在空间的位置是用它的中心线来表示的。线路中心线在水平面的投影叫做线路平面。线路中心线在垂直面的投影叫做线路纵断面。垂直于线路中心线的横切面叫做线路横断面。,二、线路平面,城市轨道交通的线路平面是由直线和曲线组成的。曲线可分为圆曲线和缓和曲线两种。,曲线对列车运行的影响,（1）曲线产生的附加阻力（2）列车通过曲线时速度的限制,缓和曲线,由于直线与圆曲线间存在曲率半径的突变，圆曲线半径越大，这种突变程度就越小。当圆曲线半径超过2000m时，这种突变对轨道交通行车影响很小。而当正线上曲线半径不大于2000m时，则要在圆曲线与直线间加设缓和曲线。实现曲率半径的逐渐过渡，减少列车在突变点处的轮轨冲击。缓和曲线常用的是三次抛物线型。,平面图,三、线路纵断面,城市轨道交通的线路纵断面是由平道、坡道和设在变坡点的竖曲线组成的。坡道的特征用坡度和坡段长度来表示。在地铁设计规范规定：正线的最大坡度不宜大于30，困难地段可采用35%，联络线、出入段的最大坡度不宜大于40%。,竖曲线,我国城市轨道交通线路一般采用圆形竖曲线。,四、线路横断面,线路横断面主要反映线路的路基、桥梁、隧道截面形状及列车安全运行的空间截面要求，双线及多线地段的线路间距。,限界,限界：为确保列车在线路上的运行安全，防止列车撞击临近线路的建筑物和设备，而对车辆和接近线路的建筑物、设备所规定不允许超越的轮廓尺寸线。车辆限界：车辆轮廓限界。设备限界：为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要的限界。设备限界要在车辆限界的基础上，考虑轨道出现状态不良而引起的车辆偏移和倾斜；此外，还要考虑适当的安全预留量。建筑限界：是指在行车隧道和高架桥等结构物的最小横断面所形成的有效内轮廓线基础上，再考虑其施工误差、测量误差、结构变形等因素，为满足固定设备和管线安装的需要而必须的限界。,线间距,相邻线路中心线间的距离，称为线间距。线间距应保证行车和各项作业的安全，满足设置各项设备的需要。,第二章线路,第一节线路概述第二节线路设计第三节路基、桥梁与隧道第四节轨道,第三节路基、桥梁与隧道,线路的上部结构,线路的下部基础,线路的空间位置,在线路的修建过程中，总是在路基、桥梁和隧道修筑之后才铺设轨道。为了减少占地以及不与其他交通发生干扰，城市轨道交通线路在市区多采用桥梁及隧道下部建筑形式来修建，而在郊区为了减少工程量降低工程造价则多采用路基的形式来修建。,一、路基,路基是轨道的基础路基常见的形式为路堤和路堑路堤式路基采用取土填筑办法，按规定断面尺寸夯实形成路堑式路基是在原地面上挖方形成的,二、桥梁,桥梁的作用：跨域障碍物实现立体交通美化城市,宝山路站附近,桥梁（一）桥梁的组成,基本结构：桥面、桥跨结构、支座系统、墩台、基础,桥梁（二）城市轨道高架桥,1.梁的形状城市轨道线路中的桥梁结构主要为预应力钢筋混凝土梁式桥。其梁式桥的形状主要有槽型梁、脊梁、板梁、箱梁和T梁等。,桥梁（二）城市轨道高架桥,1.梁的形状（1）槽型梁结构槽型梁为下承式桥梁，其基本结构包括车道板、主梁、端横梁。,桥梁（二）城市轨道高架桥,1.梁的形状（2）脊梁式结构下承式下承式脊梁结构包括脊梁、大挑背翼板、端加劲边梁（挡板）。,桥梁（二）城市轨道高架桥,1.梁的形状（3）板梁式结构,桥梁（二）城市轨道高架桥,1.梁的形状（4）箱梁结构,桥梁（二）城市轨道高架桥,1.梁的形状（5）T形梁结构,桥梁（二）城市轨道高架桥,2.墩台形式：1.倒梯形桥墩2.T形桥墩3.单柱型墩4.双柱形桥墩5.Y形桥墩轨道高架结构与公路桥相比，跨度比较窄，荷载比较大，多用实体敦。,三、隧道,三、隧道,隧道的作用：穿越山岭，穿越江河、湖泊甚至海峡建立立体交通,一般常用的结构类型和施工方法有明挖法、盾构法和矿山法三种。,施工方法,（一）施工方法明挖法,明挖放坡分配,适用于埋深较浅的线路。明挖修建的隧道通常采用矩形截面。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。为减少明挖施工对城市的干扰，必要时可采用桩、梁、板等构件，将施工基槽部分或全部覆盖。,（一）施工方法明挖法,在松软含水地层，或地下线路等设施埋深达到10m或更深时，可以采用盾构法。盾构既是一种施工机具，也是一种强有力的临时支撑结构。盾构外形上看是一个大的钢管机，较隧道部分略大。,（二）施工方法盾构法,复合式盾构机,盾构方法在日本的最早采用是20世纪40年代，广泛应用则是在60年代。它包括三部分：前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾。大多数盾构的形状为圆形，也有椭圆形、半圆形、马蹄形及箱形等其他形式。,（二）施工方法盾构法,盾构施工方法由以下几个步骤组成：第一，在置放盾构机的地方打一个垂直井，再用混泥土墙进行加固；第二，将盾构机安装到井底，并装配相应的千斤顶；第三，用千斤顶之力驱动井底部的盾构机往水平方向前进，形成隧道；第四，将开挖好的隧道边墙用事先制作好的混泥土衬砌加固，地压较高时可以采用浇铸的钢制衬砌加固来代替混泥土衬砌。,盾构法施工概貌,盾构法优缺点：优点：盾构法具有施工速度快、振动小、噪音低等优点，且对隧道上方地面的副作用很少。在松软含水地层中及城市地下管线密布，施工条件困难地段采用盾构法施工，其优点尤为明显。缺点：盾构法的缺点是对断面尺寸多变的区段适应能力差。新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。,矿山法分传统矿山法和新矿山法。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。矿山法施工的隧道一般采用拱形结构，其基本断面型式为单拱、双拱和多跨连拱。隧道衬砌的作用是加固围岩并与围岩一起组成一个有足够安全度的隧道结构体系，共同承受可能出现的各种荷载，防止地表下沉。,（三）施工方法矿山法,新奥法工艺流程,第二章线路,第一节线路概述第二节线路设计第三节路基、桥梁与隧道第四节轨道,第四节轨道,线路的上部结构,线路的下部基础,线路的空间位置,一、轨道的含义及作用,轨道是整体的工程结构，被称为线路的上部结构作用：(1)引导列车安全快速平稳地沿着路线延伸的方向运行(2)把列车的重力及列车在运行过程中所产生的冲击力均匀地传递给路基或桥隧建构物,二、轨道的组成,轨道一般由钢轨、轨枕、道床、联结零件、防爬设备和道岔组成。,1.钢轨的概念钢轨是支撑列车并引导车轮运行的轨道部件。常用的钢轨是宽底式钢轨，其截面形式为工字型。,钢轨断面结构图,2.钢轨的分类（1）从钢轨的质量和强度上分，城市轨道交通所使用的钢轨有如下五种(钢轨的强度以kg/m表示，数值越大表明其所能承受的重量亦越大)：38kg/m、43kg/m、50kg/m、60kg/m和75kg/m。在我国城市轨道交通线路上主要使用的钢轨类型为：正线60kg/m或50kg/m，车场线50kg/m或43kg/m。（2）我国钢轨的标准长度有25m和12.5m两种。,3.钢轨的连接安装(1)传统的连接安装法传统的连接安装法是把一节的钢轨固定在轨枕之上，各节钢轨之间的接头(称为钢轨接头，亦称接缝)，通常使用鱼尾板和螺栓接合。(2)较新的连接安装法该法是持续焊接钢轨，使原本一节一节的钢轨经焊接后成为无缝钢轨或长钢轨。,钢轨接头图,伸缩接头,轨道组成之二：轨枕,1.轨枕的概念轨枕是固定钢轨、支撑钢轨并承受由钢轨传来的压力的轨道部件。,轨枕,2.轨枕的种类（1）按材质分为木枕和钢筋混凝土轨枕,（2）轨枕按构造可分为1)横向与纵向轨枕,2)短轨与长轨枕,(3)轨枕按铺设位置分为三种：普通轨枕、道岔区岔枕和桥枕我国线路上普遍使用轨枕长度为2.5m，道岔用的轨枕和桥梁用的轨枕其长度为2.6m4.85m等多种规格。,岔枕,2.轨枕的种类,桥枕,主要作用：（1）支撑轨枕、固定轨枕，并把从轨枕传来的压力均匀地传递给路基；（2）可以缓和列车运行中的冲击力，从而具有一定的减震作用。,道床断面图,1.道床的概念与作用道床是铺设在路基之上的道砟层。,(1)碎石道床碎石道床又称为有碴道床碎石道床有弹性、有利于排水。,碎石道床断面图,2.道床的种类,无枕式整体道床断面图,(2)整体道床整体道床又称混凝土整体道床，也称无碴道床，是现代城市轨道交通中常用的道床形式。,2.道床的种类,轨枕式整体道床断面图,整体道床整洁美观、坚固耐用、维修量少。但是由于是整体浇筑因而弹性较差。,联结零件的概念与分类联结零件是用于固定钢轨、联结钢轨的部件可分为接头联结零件和扣件两种,钢轨接头图,(1)接头联结零件接头联结零件是用来实现钢轨与钢轨联结的部件,(2)扣件扣件又称为中间联结零件，将钢轨牢牢地固定在轨枕之上，防止钢轨相对轨枕有纵向或横向的移动。钢筋混凝土轨枕的扣件可以分为：扣板式、弹片式和弹条式三种。,弹条式扣件结构,1.防爬设备的组成与作用列车在线路上运行和制动时车轮会对钢轨产生一个纵向的作用力，该作用力会引起钢轨甚至轨枕的纵向移动，称为轨道爬行。防爬设备就是为了防止产生轨道爬行。,防爬器与防爬支撑,轨道组成之六：道岔,1.道岔的概念道岔是车辆从一股轨道转向或越过另一轨道的设备。,轨道组成之六：道岔,2.道岔的种类单开道岔、对称道岔、三开道岔、交分道岔、交叉设备,2.道岔的种类1)单开道岔,单开道岔,对称道岔,2.道岔的种类2)对称道岔,三开道岔,2.道岔的种类3)三开道岔,交分道岔,2.道岔的种类4)交分道岔,交叉设备,2.道岔的种类5)交叉设备,3.道岔的构成,图道岔构成,(1)电动扳动电动扳动是依靠电动机的动力来推动转辙拉杆，从而扳动尖轨的扳动方式。(2)手动扳动手动扳动是利用人力借杠杆去扳动尖轨的扳动方式。,4.道岔的扳动方式,以普通转辙器为例，靠着曲基本轨的是直尖轨；靠着直基本轨的是曲尖轨。左图直尖轨密着于曲基本轨，呈直线通行右图曲尖轨密着于直基本轨，呈曲线通行,5.道岔的代号道岔各有其代号，比如9号道岔、12号道岔、18号道岔等等。它实际上代表了辙叉角（）的余切值，也就是辙叉心部分直角三角形两条直角边FE和AE的比值，即N=ctg=FE/AE，N就是道岔号。,道岔号数计算图,辙叉角越小，N值就越大，导曲线半径也越大，列车侧线通过道岔时就越平稳，允许过岔速度也就越高。所以采用大号道岔对于列车运行是有利的。不过，事物总有它的两面性，道岔号数越大，道岔越长，造价自然就高，占地也要多得多。因此，采用什么号数的道岔要因地制宜，因线而异，不可一概而论。我国城市轨道交通所使用的道岔主要为7号和9号道岔。正线多为9号，车辆段等多为7号。,6.道岔的表示法中心线表示法,（1