城市轨道交通设备（第2版）课件：线路及轨道

城市轨道交通设备二线设备

线路及轨道线

路

轨

道

目

录

第一节

第二节第一节线路➢设置于地下隧道中。➢优点：与地面交通完全分离，不占城市地面空间，

不直接受地面气候影响；➢不足：需较大投资、较高的施工技术及完善的环境控制、防灾系统，而且建设过程仍会影响地面交通，运营成本较高，改造调整与线路维护均较困难。(一)按线路空间设置分类

一、线路类型1.

地下线路地下线路➢优点：造价低，施工简便，运营成本低，线路调整与维护较易。➢不足：运营速度难以提高，占用城市道路，使城市道路交叉口复杂化，此外易受气候影响，破坏城市景观及环境。(一)按线路空间设置分类

一、线路类型2.

地面线路地面线路高架线路设在高架桥面之上，与地面交通无干

扰，造价介于地下形式与地面形式之间，施工、维护、管理、环控、防灾等方面都较地下线路方便，但要占用一定的城市用地并对光照、城市景观等有

影响，同时噪声污染严重。(一)按线路空间设置分类

一、线路类型3.

高架线路高架线路➢正线是指连接车站并贯穿或直股伸入车站的线路，包括区间正线和车站正线。车站内两端墙间的线路为站内线路，简称站线。车站正线是站线的一种。➢正线一般为全封闭线路，按双线设计，分上下行。两相邻车站相邻端墙间的线路称为区间。正线与其他线路交叉时，多采用立体交叉，以保证通过能力。➢正线有广义的正线和狭义的正线之分。广义的正线是相对车辆段而言的，除了车辆段都是正线。狭义的正线就是正常行车的运行线，和狭义的正线相对应的是折返线和存车线等辅助线。本书中如无特殊的说明，正线均指狭义的正线。(二)按线路功能分类

一、线路类型1.

正线(1)折返线。指在线路两端终点站或中间站，为能开行折返列车而设置的供列车将运行方向改变180O的线路。(2)渡线。用于列车从一条线过渡到另外一条线。(二)按线路功能分类辅助线是为保证正线运营而配置的线路。

一、线路类型2.

辅助线渡线示意图(3)联络线。➢联络线是为沟通两条单独运营的线路而设置的连接线，为两线车辆过线服务。➢合理确定联络线，能够在线网建成后机动灵活地调用线网中各线的车辆，并在必要时用于维持列车服务，使线网成为有机整体。➢联络线的作用包括：车辆送修的通道；调运运营车辆；为后建线路运送设备；必要时用于列车过线以维持运营服务。(二)按线路功能分类

一、线路类型2.

辅助线联络线示意图(4)存车线。➢存车线一般设置在终点站，用于列车停放，并可进行少量检修作业。➢在正线运营过程中，列车运行间隔通常很小，如出现非正常情况，为使故障列车能及时退出正线而不影响后续列车运行，通常每隔3~5个车站加设存车线和渡线。(5)出入段线。出入段线是车辆段和运营正线之间的连接线。(二)按线路功能分类

一、线路类型2.

辅助线(6)安全线。安全线是一种列车运行隔开设备。安全线的主要目的是防止在车辆段出入线、折返线和支线

(岔线)

上运行的列车未经允许

进入正线与正线列车发生冲突，例如：①当车辆段(场)出入线上的列车在进入正线前需要一度停车，且停车信号机至警冲标的间距小于制动距离时，宜设置安全线。②当位于中间站的折返线末端与正线接通时，宜设置安全线。(二)按线路功能分类

一、线路类型2.

辅助线折返线末端接正线形式出入段线接正线形式(7)避难线。避难线设置的目的是在列车失控的情况下给失控列车提供额外的停车距离。和安全线的不同之处在于避难线不具有列车运行隔离作用。(二)按线路功能分类

一、线路类型2.

辅助线站后避难线Ⅱ站后避难线Ⅰ车场线是车辆段内的线路，供厂区作业、列车停放等。车辆段内线路布置要以出入段线及其延伸线为基线，以库房功能划分线群。在库的横跨内，线路设线束，达到线路布置紧凑，减少进路交叉和作业干扰，保证段内行车作业安全的目的。(1)检修线——用于车辆的检修，配有地沟或架车设备；(2)试验线/试车线——用于对检修完毕的车辆进行状态的检测；(3)洗车线——用于清洗车辆的外部；(4)牵出线——用于转线调车作业。(5)存车线——用于列车的停放。(二)按线路功能分类

一、线路类型3.

车场线线路最小曲线半径与线路性质、

车辆性能、行车速度、地形地物等条件有关，是城市轨道交通的主要技术指标之一。其选定是否合理，将对城市轨道交通的工程造价、

运行速度、养护维修产生很大影响。确定最小圆曲线半径时所要考虑的其他因素包括：(1)列车运行安全。当列车运行在小半径曲线时，由于视距短，瞭望条件差，对行车安全不利。(2)连挂救援的需要。当故障车停留在曲线位置时，为了使救援列车能顺利连挂故障车，线路曲线半径不能过小。(3)钢轨磨耗。列车在小半径曲线上运行时，轮轨磨耗会加大。

二、线路平面主要技术参数1.

最小圆曲线半径一般情况

困难情况A型车B型车A型车B型车250正线400联络线、出入线

250200150车场线150110110根据《地铁设计规范》的规定：“线路平面曲线半径应根据车辆类型、列车设计运行速度和工

程难易程度比选确定，线路平面的最小曲线半径不小于下表规定的数值。”由于轻轨交通运量较小，最小曲线半径可视车型情况采用比地铁曲线半径更小一些的数值。线路

二、线路平面主要技术参数最小曲线半径取值表(单位：m)≤80km/h>80km/h300450350550300500车站站台线路应尽量设在直线上，主要是为了保证旅客乘降安全。当站台段线路设在曲线上时，一方面停靠的列车与站台间的间隙会过大，形成安全隐患；另一方面曲线站台瞭望条件不好，不利于司机确认乘客是否已经上下完毕。

二、线路平面主要技术参数列车与站台缝隙列车停靠弯道从改善瞭望条件、减小行车阻力和养护维修来看，线路的圆曲线长度短则有利，但最短不能小于车辆的全轴距，否则就会出现一节车辆同时位于三个不同线型上的情况，对行车稳定性和旅客舒适度产生不利影响。《地铁设计规范》规定：“正线及辅助线的圆曲线最小长度，A型车不宜小于25m

，B型车不宜小于20m，在困难情况下不得小于一个车辆的全轴距。”

二、线路平面主要技术参数2.

圆曲线长度为保证列车安全，使线路平顺地由直线过渡到圆曲线或由圆曲线过渡到直线，以避免离心力的突然产生和消除，需要在直线与圆曲线之间设置一个曲率半径变化的曲线，这个曲线称为缓和

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小于或等于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。

二、线路平面主要技术参数3.

缓和曲线夹直线是指相邻曲线两端点间的直线。当相邻曲线距离较近时，可能会出现夹直线过短的情况。夹直线太短时，一辆车可能会同时跨越两条曲线，引起车辆左右摇摆，影响行车平稳性；夹直线太短也不易保持线路方向，增加轨道养护难度。《地铁设计规范》规定：“正线及辅助线上两相邻曲线间的夹直线长度(不含超高顺坡及轨距递减段的长度)，A型车不宜小于25m，B型车不宜小于20m，在困难情况下不得小于一个车辆的全轴距；车场上的夹直线长度不得小于3m。”

二、线路平面主要技术参数4.

夹直线◆为使具有固定轴距的轨道交通车辆能顺利通过曲线，在半径很小的曲线上，轨距要适当地扩大，这种扩大称为轨距加宽。◆轨距加宽是指将曲线的内轨向曲线中心方向移动，并在缓和曲线长度范围内完成，曲线外轨保持不变。

二、线路平面主要技术参数5.

轨距加宽轨道交通车辆通过曲线部分时，由于离心力的作用，有向外侧抛出的趋势。为了平衡这个离心力防止列车向外侧抛出，需使外侧钢轨比内侧钢轨高，这种设置称为超高。设置曲线超高的目的包括：(1)防止车辆通过曲线时向外侧抛出；(2)使内外两股钢轨所受的垂直压力大致相等，垂直磨耗均匀；(3)使列车安全平稳通过曲线，增加旅客舒适度。超高设置方法：➢设置超高时，最理想的办法是将超高值的一半通过把内股钢轨向下落低，而将另一半通过把外股钢轨向上抬高来实现。➢在地下线路中，有时为了满足限界要求，可通过使外轨抬高一半、内轨降低一半来设置超高。

二、线路平面主要技术参数6.曲线外轨超高(1)最大纵坡。城市轨道交通的列车为了适应小站间距(一般为1000m)频繁起动、制动，应具有良好的动力性能，一般采用全动轴或者2/3动轴列车，起动加速度很大。设计原则要求列车在失去部分(最大可达一半)牵引动力的条件下，仍能用另一部分牵引动力将列车在最大坡度上起动。因此，最大坡度阻力及各种附加阻力之和不宜大于列车牵引动力的一半。《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、出入段线的最大坡度不宜大于40‰。”城市轨道交通的线路纵断面是由坡段和连接相邻坡段的竖曲线组成的。坡段的特征用坡度和坡段

长度来表示。坡段长度是该坡段前后两个变坡点之间的水平距离，而坡度则为坡段两端变坡点的高程与坡段长度的比。

三、线路纵断面主要技术要素1.

坡

度(2)最小纵坡。为了满足纵向排水的需要，地下区间线路不宜设计成平坡，一般情况下，地下区间线路与排水沟为同一坡度值，取不小于3‰的坡度。地面和高架正线最小坡度在采取了排水措施后不受限制。(3)车站纵坡。地下车站站台段线路应设单一坡度，最好为平坡。考虑到纵向排水的需要，坡度值宜采用2‰，困难时可设在不大于3‰的坡道上。地面和高架上的车站站台宜设在平坡道上，在困难地段可设在不大于3‰

的坡道上。

三、线路纵断面主要技术要素1.

坡

度两个坡段的连接点，即坡度变化点，称为变坡点。一个坡段两端变坡点之间的水平距离称为坡段长度。如果坡段长度小于列车长度，那么列车就会同时跨越2个或者2个以上的变坡点，各个变坡点所产生的附加应力和局部加速度会因叠加而加剧，影响列车的平稳运行和旅客的舒适。城市轨道交通线路坡段长度不宜小于远期列车计算长度。

三、线路纵断面主要技术要素2.

坡段长度线别

一般情况/m

困难情况/m区间50003000车站端部30002000联络线、出入线2000车场线2000列车运行至坡度代数差较大的变坡点处，容易造成车轮脱轨、车钩脱钩等问题。为避免这类情况发生，当坡度代数差不小于2‰时，应在变坡点处设置竖曲线，把折线断面平顺地连接起来，保证行车的安全和平稳。中国城市轨道交通线路采用圆形竖曲线，圆形竖曲线应符合下表的规定。

三、线路纵断面主要技术要素3.

坡度连接竖曲线半径取值表正线1.地面、地下和高架线路在运营管理方面分别面临怎样的挑战？2.安全线的作用是什么？3.夜间停运后的城轨列车存放在正线上过夜会有什么问题？4.小半径曲线对行车有什么影响？5.城轨车站设在曲线段会有什么问题？6.线路最大、最小坡度的决定因素有哪些？7.为什么车站范围内坡度最好为0，区间为什么要设计一定的坡度？

思考题第二节轨道1.路基(针对地面线，地下线和高架线没有路基)➢路基是铺设轨道的基础，直接承受轨道的压力，并将其传递到地基。路基有两种基本形式，即路堤和路堑。➢路基设计标高高于地面标高，用土、石填筑而成的路基称为路堤。➢路基设计标高低于地面标高，通过挖掘而形成的路基称为路堑。(一)下部基础

一、有昨轨道路堤、路堑示意图(b)路堑断面(a)路堤断面路基组成2.道床道床的主要作用有：把轨枕压力均匀地传递给路基，减少路基的变形；固定轨枕位置，阻止轨枕纵向或者横向移动。(1)分压作用。(3)增弹减振。(2)约束轨道框架。(4)排水。(5)方便维修养护。(一)下部基础具体表现为

一、有昨轨道传统有砟轨道的上部建筑由钢轨、轨枕、联结零件等组成。(二)上部建筑

一、有昨轨道有砟轨道上部基础组成1.钢

轨➢钢轨是指两条平行分布的、安装在轨枕之上的由钢铁材料制成的金属构筑物。➢钢轨由轨头、轨腰、轨底组成。钢轨断面形状为“工”字形。这种形状受力好、省材料，具有最佳抗弯性能。➢钢轨的类型可按每延米的重量来区分。国内外城市轨道交通有选用重型钢轨的趋势，其中50kg/m和60kg/m最为常用。(二)上部建筑

一、有昨轨道钢轨断面。此外，钢轨也被用来做安全保护，如防脱护轨、

桥上护轨、道岔护轨。走行钢轨的功用包括如下几个方面：(5)传输电码功能，用于向列车发送列车控制相关指令(3)作为轨道电路的组成部分，完成列车占用的检测；(1)直接承受车轮传递的列车及其载荷的重量；

一、有昨轨道(4)作为牵引供电回流的径路；(2)引导列车的运行方向；2.轨枕轨枕的作用是承受钢轨传来的作用力，将其传给道床，并有效地保持钢轨的位置和轨距，应具有坚固性、弹性、耐久性。中国常用的混凝土枕的长度为2.5m。在直线区段每千米配置1600~1680根。(二)上部建筑

一、有昨轨道轨枕示意图3.接头联结零件为了将定长的钢轨连接成连续的轨线，一种做法是在钢轨之间用夹板连接。另一种做法是焊接。在城市轨道交通的轨道结构中，已大量采用无缝线路，即将多根标准钢轨依次焊接在一起，钢轨接头数量大大减少。但是在无缝线路的缓冲区、轨道电路的绝缘区、有道岔的线路区段中，钢轨接头还是不能缺少的。接头联结零件包括夹板、螺栓和垫圈等

，其作用是在接头处把钢轨连接起来，使钢轨接头部分具有一定整体性，以抵抗弯曲和位移。接头处还要满足钢轨伸缩的要求。(二)上部建筑

一、有砟轨道接头联结零件示意图扣件的基本作用是将钢轨固定在轨枕

上

，保持轨距和阻止钢轨的纵、横向移

动。扣件应具有：(1)足够的扣压力。(2)适当的弹性。(3)一定的可调性。(4)可靠的绝缘性。除了扣件，还有：(1)承托物，作用是把扣件固定在轨枕上。(2)弹性垫板，使钢轨与轨枕之间互相绝缘，避免钢轨漏电，并增加钢轨弹性。4.扣件把钢轨与轨枕牢固地联结起来的零件称为扣件。(二)上部建筑

一、有砟轨道扣件示意图弹性垫板5.道岔道岔是轨道结构的一个重要组成部分。列车运行中的折返、

会让、越行、调车等，无不借助于道岔方能实现。道岔形式多样，可以分为单开道岔、双开道岔、三开道岔等。此外，还有一种具有特殊功能的道岔——脱轨道岔。(1)单开道岔。◼结构简单，主线为直线，侧线由主线左侧或者右侧岔出。◼主要由转辙器部分、连接部分、辙叉及护轨部分组成。①转辙机械。②尖轨。③轨距拉杆。④转辙拉杆。⑤连接导轨。⑥

辙叉。⑦护轨。⑧翼轨。⑨岔心。为了消灭有害空间，适应列车高速运行的要求，国内外都研发了活动心轨道岔。(二)上部建筑

一、有砟轨道普通单开道岔的构成活动心轨辙叉直

向：一般将道岔开通直股称为直向。侧

向：一般将道岔开通侧股称为侧向。定

位：道岔经常开通的位置称为定位。反

位：道岔不经常开通的位置称为反位。道岔始端：尖轨尖端前基本轨端轨缝中心处称道岔始端。道岔终端：辙叉根端轨缝中心处则称道岔终端。顺向过岔：列车通过道岔时，凡是由道岔终端驶向道岔始端时，称顺向通过道岔。逆向过岔：由始端驶向终端时，称逆向通过道岔。

道岔的开通方向决定着列车的运行线路，作为运营人员必须准确掌握道岔开通方向的相关概念。

一、有砟轨道道岔开通方向示意图(b)道岔开通侧向(a)道岔开通直向5.道岔(2)脱轨道岔。脱轨道岔的作用是为了保护正线载客列车的安全而使从侧线驶来的未经授权的列车脱轨。(二)上部建筑

一、有昨轨道脱轨道岔城市轨道交通中多采用无碴道床结构，主要用于地下隧道与高架线路。其中最普遍的是混凝土整体式道床，在坚实的基底上直接浇筑混凝土以取代传统道碴层的轨下基础。桥上整体式道床通过扣件直接把钢轨和混凝土桥面联结起来。整体道床的优点是整体性强、稳定