地铁工程基本知识(选讲)课件

李明田教授山东交通学院交通土建工程学院地铁工程基本知识李明田教授地主要内容线路轨道车辆地铁车站供电系统通信系统信号系统环境控制系统22023/7/30主要内容线路22023/7/27地铁工程基本知识地铁工程通常由轨道线路、车辆、通讯信号、供变电、车站、维护检修基地、指挥控制中心等组成。地铁工程基本知识地铁工程通常由轨道线路、车辆、通讯信号、供变一、线路线路是地铁的基础组成部分。根据城市现状与规划情况编制的路网中各条线路组成的几何图形称为路网结构，需根据城市的实际情况进行选择或设计。地铁线路的走向一般选择易于施工和客流相对比较集中的地区。地铁线路按其在运营中的地位和作用分为正线、辅助线和车场线。一、线路线路是地铁的基础组成部分。T形放射形（星形）条带形（树状）棋盘式（格栅网状）放射形网状棋盘加环线对角线形I字形L型O形十字形X形“++”形放射形环状

路网结构形式T形放射形条带形棋盘式放射形网状棋盘加环线对角线形I字形L型圣彼得堡地铁网（星形）圣彼得堡地铁网（星形）成都地铁网（放射形环状）成都地铁网（放射形环状）放射形环状放射形环状放射形环状放射形环状北京地铁2020年规划网络图（棋盘加环形）北京地铁2020年规划网络图（棋盘加环形）广州地铁规划网络图（棋盘加环形）广州地铁规划网络图（棋盘加环形）

1、正线

正线是贯穿所有车站、区间，供车辆载客运营的线路。正线行车速度高、密度大，要保证行车安全和乘坐舒适，线路标准要求高。城市轨道交通一般按双线设计，采用右侧行车制；大多数线路为全封闭；与其他交通线路相交处，一般采用立体交叉。1、正线2、辅助线辅助线是为了保证正线运营，合理调度列车，为空载列车提供折返、停放、检查、转线及出入段作业而配置的线路。辅助线速度要求低，最高运行速度限制在35km/h，标准也低。辅助线包括折返线、临时停车线、渡线、车辆段出入线、联络线等。2、辅助线1）折返线

城市轨道交通线路一般都比较长，全线的客流分布可能会不太均匀，这时可组织区段运营。区段运营是指列车根据运行交路的要求，在端点站与中间车站、或中间站与中间站之间进行列车折返。因此，在这些提供折返作业的中间站上，需要为列车设置折返线，专供到车折返掉头。折返线形式很多，有环行折线、尽端折线等。1）折返线

2）临时停车线及渡线城市轨道交通线路由于运输量大，列车运行问隔一般较密。而在运营过程中，在线运营列车可能会发生故障。为不影响后续列车运行，设计上应能使故障列车及时退出运营正线。一般说来，在轨道交通线路沿线每隔3～5个车站的站端应加设渡线或车辆停放线。渡线的作用是使离开车辆段的故障列车能及时调头返回车辆段，停车线的作用则是临时停放事故列车2）临时停车线及渡线

3）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，车辆段与正线连接的线路为车辆段出入线，是车辆段与正线之间的联络通道。出入线可以设计为双线或单线。3）车辆段出入线4）联络线

联络线是为沟通两条单独运营线路而设置的连接线，为两线车辆过线服务。另外，为方便车辆及大型设备的运输，有条件的地方应设置地面铁路专用线。下图为联络通道的实例，它将存车线与联络线合并布置。4）联络线3、车场线车场线是车辆检修作业用的线路，行车速度较低，线路标准只要满足场区作业要求即可。3、车场线二、轨道轨道一般由钢轨、扣件、轨枕、道床、道岔及附属设施等组成。钢轨以连接件和扣件固定在轨枕上，轨枕埋设在道床内，道床直接铺设在路基上。轨道承受列车传递的复杂多变的静、动力荷载二、轨道轨道一般由钢轨、扣件、轨枕、道床、道岔及附属设施等组我国国家铁路的钢轨主要有43kg、50kg、60kg和75kg四种类型。我国地铁和轻轨目前一般采用60kg/m的重型钢轨，而车场线供空车运行，速度又低，所以选用仅50kg/m或者43kg/m的轻型钢轨。香港轨道交通采用45.60kg/m的钢轨。1、钢轨1、钢轨2、轨枕轨枕是轨道的基础部件，其功能是支撑钢轨，保持轨距和方向，并将钢轨对它的各向压力传递到道床上。使用扣件把轨枕和钢轨连在一起形成“轨道框架”。地下铁道正线隧道内线路一般采用短轨枕或无轨枕的整体钢筋混凝土道床，车场线采用普通钢筋预应力混凝土轨枕，在道岔范围内少数区段采用木枕。高架轻轨线宜采用以混凝土道床为主的构造形式，如上海明珠轻轨高架线．采用承轨台、支撑块整体式道床。因为轻轨车辆轴重小，可以直接采用常规铁路强度最低的预应力混凝土枕，如9—1型或J—1型轨枕。2、轨枕地铁工程基本知识(选讲)课件3、扣件扣件是联结钢轨与轨枕间的零件，其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距并阻止钢轨的横向和纵向移动，防止钢轨倾斜，并能提供适当的弹性，将钢轨承受的力传递给轨枕或道床承轨台。扣件必须具有足够的强度、耐久性和良好的弹性，能有效地保持钢轨与轨枕的可靠联结；结构力求简单，便于安装及拆卸；应具有良好的绝缘性能。地铁线路使用的扣件为DT系列，其中主要有DTⅠ、DTⅡ、DTⅢ、DTⅣ、DTⅤ、DTⅥ和DTⅦ等型号轻轨线路常用扣件有轻轨Ⅰ型扣件和轻轨Ⅱ型扣件。3、扣件地铁工程基本知识(选讲)课件4、道床 道床是指路基之上、轨枕之下的部分，一般分为碎石道床和整体道床两大类。1）碎石轨枕道床碎石道床的优点是结构简单，容易施工，减振、减噪性能较好，造价低。但其轨道建筑高度大，由此造成结构底板下降，隧道的净空加大，排水设施复杂，养护工作频繁，更换轨枕困难等缺点；为此，城市轨道交通的隧道内不采用碎石道床，而采用整体道床。高架混凝土桥面上的轻轨线也不采用碎石轨枕道床，而采用新型的道床形式以减轻桥面荷载，减少维修工作量，同时还可避免列车运行时的偶然石子飞落桥面伤害行人等事故的发生。只有地面线及车场线道岔才采用木枕或钢筋混凝土枕的碎石道床。4、道床 道床是指路基之上、轨枕之下的部分，一般分为碎石道床2）整体式道床整体式道床是无碴轨道的一种结构形式，它不设传统的道碴层，而是在坚实的基础之上用混凝土或者钢筋混凝土浇筑形成整体道床整体式道床的优点是整体性好，坚固、稳定、耐久；轨道建筑高度小，由此减少隧道净空，节省投资；轨道维修量小，适应城市轨道交通运营时间长、维修时间短的特点。2）整体式道床地铁工程基本知识(选讲)课件三、车辆车辆是直接为乘客提供服务的设备。现代城轨车辆大多按动车组设计。车辆可按有无动力分为动车、拖车两类，也可按有无驾驶室分为带可机室和不带可机室车辆两类。地铁车型是指地铁所用车辆的型号，在中国大陆，地铁车型往往被分为A、B、C三种型号以及L型三、车辆车辆是直接为乘客提供服务的设备。参数Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级Ⅴ级系统类型高运量地铁大运量地铁中运量轻轨次中运量轻轨低运量轻轨适用车辆类型A型车B型车C-Ⅰ、Ⅲ型车C-Ⅱ型车现代有轨电车最大客运量（单向小时人次）4.5万以上3.0-5.5万1.0-3.0万0.8-2.5万0.6-1.0万路形态隧道为主隧道为主地面或高架地面为主地面路用情况专用专用专用隔离或少量混用混用为主平均站距（m）800-1500800-1200600-1000600-1000600-800长度（m）200200120<100<60高低高高高低（高）低车辆宽度（m）3.0-3.22.82.62.62.6车辆定员（站6人/㎡）310240220220104-202最大轴重（t）161411109最大时速（km/h）80-160100807045-60平均运行速度（km/h）34-4032-4030-4025-3515-25轨距（mm）14351435143514351435额定电压（v）DC1500DC1500（750）DC1500（750）DC750（600）DC750（600）受电方式架空线/第三轨架空线/第三轨架空线/第三轨架空线地面轨道列车自动保护有有有有/无无列车运行方式ATO/司机驾驶ATO/司机驾驶ATO/司机驾驶司机驾驶司机驾驶行车控制技术ATCATCATP/ATSATP/ATSATS/CTC列车最多车辆编组3-86-84-72-42列车最小行车间隔90秒120秒120秒150秒300秒参数Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级Ⅴ级系统类型高运量地铁大运量地铁中运量轻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，可以考虑设1个车辆段、1个停车场。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4级，厂修、架修、定修、月修。但各城市所采用的检修周期不同。如北京地铁车辆达到90万km时进行厂修，而上海地铁车辆需达到100万km才进行厂修。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、停放及地铁工程基本知识(选讲)课件四、地铁车站地铁线路及车站设置图车站是地铁重要部分，与乘客密切相关，集中设置了地铁运营大部分的技术设备和管理系统，对保证地铁安全运行起着关键作用。区间是连接车站通道，关系到列车的安全运行。区间设计的合理性、经济性对地铁总投资影响很大，对乘客乘坐列车时的舒适感和列车运行速度有较大影响。车辆段是地铁列车停放和日常检修的场所，又是技术培训基地。由各各种生产、生活、辅助建筑及各专业的设备和设施组成。四、地铁车站地铁线路及车站设置图车站是地铁重要部分，与乘客密1、侧式站台与岛式站台从站台与线路走向之间的关系分为侧式站台、岛式站台以及岛侧混合式站台三种。1、侧式站台与岛式站台岛式站台：

站台位于上、下行行车线路之间。岛式站台：侧式站台：站台位于上、下行行车线路的两侧，这种站台布置形式称为侧式站台。侧式站台：岛、侧混合式站台：岛、侧混合式站台是将岛式站台及侧式站台同设在一个车站内。岛、侧混合式站台：岛、侧混合式站台是将岛式站台及侧式站台同设①岛式站台：a.便于乘客换乘其他车次；b.两根单线布线方式在城市地下工况复杂情况下穿行则具有较大的灵活性。②侧式站台：a.不利于乘客换乘其他车次；b.侧式站台轨道布置集中，有利于区间采用大的隧道或双圆隧道双线穿行，具有一定的经济性；c.城市地下工况复杂的情况下，大隧道双线穿行反而又缺乏灵活性。①岛式站台：

岛式站台车站(北京地铁东单车站)岛式站台车站(北京地铁东单车站)

平壤地铁车站站台平壤地铁车站站台

地铁岛式站台车站剖视图地铁岛式站台车站剖视图

岛式站台车站（广州地铁2号线赤岗站站台）岛式站台车站（广州地铁2号线赤岗站站台）岛式站台车站岛式站台车站岛式站台车站岛式站台车站岛式站台车站岛式站台车站

美国华盛顿地铁侧式站台车站内景美国华盛顿地铁侧式站台车站内景侧式站台车站侧式站台车站侧式站台车站侧式站台车站

法国巴黎地铁地下车站站台（in1900）法国巴黎地铁地下车站站台（in1900）

法国巴黎地铁地下车站站台(圆曲线地段)

法国巴黎地铁地下车站站台(圆曲线地段)

德国慕尼黑地铁地下车站德国慕尼黑地铁地下车站

分离岛式站台（广州地铁2号线越秀公园站台）分离岛式站台（广州地铁2号线越秀公园站台）

岛侧混合式站台车站岛侧混合式站台车站

法国里尔地铁Cares岛侧混合式站台车站法国里尔地铁Cares岛侧混合式站台车站北京地铁13号线西直门岛侧混合式站台车站北京地铁13号线西直门岛侧混合式站台车站岛式站台侧式站台站台使用站台面积利用率高，可调节客流，乘客有乘错车的可能站台面积利用率低，不能调节客流，乘客不易乘错车站厅设置站厅与站台需设在两个不同高度上，站厅跨过线路轨道站厅与站台可设在同一高度上，站厅可不跨过线路轨道站内管理管理集中，联系方便站厅分设时，管理分散，联系不方便乘客中途折返乘客中途改变乘车方向比较方便乘客中途改变乘车方向不方便，需经过天桥或地道改扩建难易性改建扩建时，延长车站很困难，技术复杂改建扩建时，延长车站比较容易站内空间站厅、站台空间宽阔完整站厅分设时，空间分散，不及岛式车站宽阔喇叭口设置需设喇叭口不设喇叭口造价较高较低岛式站台和侧式站台对比岛式站台侧式站台站台使用站台面积利用率高，可调节客流，乘客有2、矩形箱式车站与圆形或椭圆式车站按结构断面形式可分为矩形箱式车站与圆形或椭圆形车站；（1）矩形箱式车站大都采用地下连续墙后大开挖的现浇钢筋混凝土结构，施工对周边环境影响大，土方量大，影响地面交通。2、矩形箱式车站与圆形或椭圆式车站巴黎市政府站——矩形断面巴黎市政府站——矩形断面北京地铁车站——矩形断面北京地铁车站——矩形断面（2）圆形或椭圆形的车站可采用盾构法施工，土方量减少，周边环境影响小，但技术要求较高。（2）圆形或椭圆形的车站圆形断面车站圆形断面车站椭圆形隧道式车站椭圆形隧道式车站巴黎大学站——拱形断面巴黎大学站——拱形断面北京地铁天安门西站——拱形断面北京地铁天安门西站——拱形断面广州越秀公园站——马蹄形断面广州越秀公园站——马蹄形断面（1）浅埋式车站：土方量较小﹑技术难度减小﹑客流上下高度的减小﹑节省投资。（2）深埋式车站：深基坑的技术难度增加﹑土方量增加﹑投资加大﹑客流上下高度的增加。3、浅埋式车站与深埋式车站按车站埋深可分为浅埋式车站与深埋式车站；（1）浅埋式车站：3、浅埋式车站与深埋式车站不同埋深的车站浅埋车站深埋车站浅埋和深埋车站的划分，目前无统一的标准，一般认为<20m为浅埋，>20m为深埋。不同埋深的车站浅埋车站深埋车站浅埋和深埋车站的划分，目前无统(1)地下车站：车站结构位于地面以下。(2)地面车站：车站位于地面。(3)高架车站：车站位于地面高架桥上。1地面2地面3地面4、地下车站、地面车站与高架车站按车站与地面相对位置可分为地下车站、地面车站与高架车站(1)地下车站：车站结构位于地面以下。1地面2地面3地面4、地铁工程基本知识(选讲)课件地铁工程基本知识(选讲)课件英国伦敦地铁地下车站侧站台英国伦敦地铁地下车站侧站台伦敦地铁地下车站侧站台伦敦地铁地下车站侧站台Paris地铁的地下车站Paris地铁的地下车站

北京地铁2号线的地下车站北京地铁2号线的地下车站地铁工程基本知识(选讲)课件地铁工程基本知识(选讲)课件London地铁的地面车站London地铁的地面车站

英国伦敦地铁车站地面侧站台英国伦敦地铁车站地面侧站台

广州地铁1号线坑口地面车站（2座西朗站）广州地铁1号线坑口地面车站（2座西朗站

北京13号线地面车站北京13号线地面车站台北捷运淡水线地面站台北捷运淡水线地面站

香港地铁迪斯尼专线地面站香港地铁迪斯尼专线地面站Mexico地铁的地面车站Mexico地铁的地面车站地铁工程基本知识(选讲)课件地铁工程基本知识(选讲)课件

法国巴黎地铁高架车站法国巴黎地铁高架车站

法国里尔市地铁高架车站法国里尔市地铁高架车站北京地铁13号高架车站北京地铁13号高架车站台北捷运淡水线高架车站台北捷运淡水线高架车站天津地铁高架车站天津地铁高架车站

法国巴黎地铁半地下车站站台法国巴黎地铁半地下车站站台5、按车站运营性质中间站：仅供乘客上、下车。功能单一，是地铁最常用的车站。区域站(即折返站)：区域站是设在两种不同行车密度交界处的车站。站内有折返线和设备。区域站兼有中间站的功能换乘站：位于两条及两条以上线路交叉点上的车站。具有中间站的功能外，更主要的是它还可从一条线上的车站通过换乘设施转换到另一条线路上的车站。枢纽站：由此站分出另一条线路的车站。该站可接、送两条线路上的乘客。联运站：车站内设有两种不同性质的列车线路进行联运及客流换乘。联运站具有中间站及换乘站的双重功能。终点站：设在线路两端的车站。设有列车全部折返的折返线和设备，也可供列车临时停留检修。5、按车站运营性质中间站：仅供乘客上、下车。功能单一，是地地铁工程基本知识(选讲)课件五、供电系统电能是城市轨道车辆电力牵引系统必需的能源。电动车辆以及运营服务的机电设备，包括通风、空调、照明、通讯、信号、给排水、防灾报警、电梯、电动扶梯等，也都依赖电能。城市轨道交通供电电源一般取自城市电阚，通过城市电网一次电力系统和轨道交通供电系统实现输送相变换，最后以适当的电流供给用电设备。五、供电系统电能是城市轨道车辆电力牵引系统必需的能源。电动车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，一般包括高压供电系统、牵引供电系统和动力照明供电系统。高压供电系统是城市电网对轨道交通系统内部的变电所的供电方式，一般视备城市内情况而定。牵引供电系统供给电动车辆运行的电能，它是由牵引变电所和牵引网组成的。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的。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1、供电方式

主要有集中式供电、分散式供电和混合式供电3种。1．集中式供电沿城市轨道交通线路，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。上海、广州、香港地铁即为此种供电方式。2、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，这种方式为分散式供电。3、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1、供电方式 主要有集中式供电、分散式供电和混合式供电3种。2、牵引供电系统电网一次电力系统由国家电力部门建造与管理，以110kV或220kV的高压，通过三相传输线将电能输送到区域变电所。在区域变电所中，电能先经过降压变压器降低电压等级(如10kV或35kV)，再经过三相输电线输送给各区域内的牵引变电所和降压变电所，并再降为轨道交通所需的电压等级(如直流1500V)。2、牵引供电系统电网一次电力系统由国家电力部门建造与管理，以地铁工程基本知识(选讲)课件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，地下车站因负荷较大，一般将降压变电所设于站台两端，其中一端可以和牵引变电所合建为混合变电所；地面车站因负荷较小，可设一个降压变电所。车站动力照明采用380V/220V三相五线制系统配电。3、动力照明供电系统六、通信系统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。轨道交通的特点是客流密集、运输繁忙，为了保证行车安全和实现快速、高效、准时的优质服务，必须设置功能完善、可靠的内部专用通信系统。轨道交通的通信系统包括光纤数字传输系统电话交换系统闭路电视监控系统无线通信系统车站广播系统等它们共同为轨道交通系统的列车运行调度指挥、无线通信、公务通信、旅客信息广播、系统运行状况监视等提供手段六、通信系统通信系统是指挥列车运行、组织运输生产及进行公务联1、调度指挥通信系统调度指挥通信系统包括：(1)有线调度电话一般设置3种调度电话系统：列车调度电话，电力调度电话，防灾环控调度电话。系统由中心设备、车站设备和传输通道部分构成。中心设备设于调度中心。车站设备设于各车站、变电所、环控(防灾)值班室、车场值班员处。传输通道是介于中心设备和车站设备之间的传输媒介，由光缆系统提供。1、调度指挥通信系统(2)站间行车电话站间行车电话又称闭塞电话，是相邻车站值班员间行车业务用的直通电话。系统由专用电话总机、分机及传输通道3部分组成。总机设于车站值班员处。分机设于站长室、公安值班室、变电所值班室、环控(防灾)值班室，站台两端的室外电话箱内等处。(3)区间电话它是供区间列车司机和维修人员与相邻行车值班员及相关部门紧急联系或通话使用。系统由电话机箱、便携式电话机和传输线路组成。(2)站间行车电话2.无线通信系统 按其工作区域不同分为：(1)运行线上的调度无线通信系统系统由位于调度中心的控制设备(包括控制台、PC计算机、录音设备等)和基地台，以及列车上设置的列车台、维修人员使用的携带台，加上有线传输网络和自动电话或专用电话组成。(2)车辆段内的无线通信系统满足车辆段值班员、列车台司机、携带台流动人员二者之间的通话。系统由位于车辆段值班室的控制设备和基地台，以及列车设置的列车台、流动人员使用的携带台3部分组成。2.无线通信系统（3）公务通信系统为轨道交通系统内部工作人员以及内部对外部的公务联络提供通信手段，并为逐步建成能传输浯言、文字、数据、图像各种信息的综合数字通信网创造条件。公务通信系统一般可以采用数字式程控用户交换机系统，系统内部也可构成独立的用户电话交换体系。（4）广播系统其用途和服务范围包括：向旅客预报列车信息；对上下车旅客进行安全提示和向导；对车站工作人员播发通知或公开广播会议；发生故障、灾害等紧急情况时，发出警报、指挥救援和疏导乘客。广播信息可以由中心广播控制台发出，也可由车站值班室发出。相应地，广播系统由中心广播控制设备、车站广播设备以及传输通道3部分组成。（3）公务通信系统（5)电视监视系统电视监视系统的作用是向与行车及安全有关的工作人员提供城市轨道交通系统车站各部位的动态、实时、图像信息，包括列车在关键点的运行、列车在车站的停靠与起动、车门开闭、站台客流分布情况等，以便监视系统运行状况，保证行车安全，方便运输调整。（5)电视监视系统七、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。铁路发展初期，同一股道上同方向的后行车按照时间间隔隔离。1837年电报发明后，开始采用空间间隔法，即后行车需要等待前行车行进到前方某一定距离后才能使用当前的线路。空间间隔法是现代铁路信号实践的基础，该间隔又称为闭塞区间(BlockSection)。七、信号系统信号系统的作用是确保行车安全，提高运输效率，改善八、环境控制系统城市轨道交通的地下车站和地下区间隧道除出入口等极少部分与外界相连通外，基本上与外界隔绝，只有用人工气候环境才能满足乘客的需求。主要包括通风与空调系统、防排烟系统等。