城市軌道交通概論1

1、快捷、準(zhǔn)時(shí)、舒適、運(yùn)量大、能耗低、污染小、占地少等優(yōu)點(diǎn) 世界上第一條地鐵于1863年在倫敦開通，全長6.2km。20世紀(jì)50年代以來，世界各國都 在大力發(fā)展城市軌道交通。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)初步統(tǒng)計(jì)，截至2005年，世界上已有51個(gè)國家和 156個(gè)城市修建了地鐵或輕軌，總運(yùn)營里程近9000km。其中運(yùn)營里程總長前三位的城市分 別是：美國紐約，總長約421km，其中地下隧道258km，共設(shè)27條線路、476座車站，年 客運(yùn)總量已突破10億人次，占城市公交運(yùn)輸總量的80%；英國倫敦，總長約410km，其中 地下隧道171km，共設(shè)12條線路、275座車站，年客運(yùn)總量已突破8億人次，占城市公交 運(yùn)輸總量的70

2、%；日本東京，總長約286km，其中地下隧道258km，共設(shè)14條線路、261 座車站，年客運(yùn)總量高達(dá)100億人次，占城市公交運(yùn)輸總量的86%。綜合世界城市軌道交通的發(fā)展歷史，可分為3個(gè)階段：第一階段：以戰(zhàn)備防空為主，兼顧城市交通。第二階段：主要用于改善和解決城市交通壓力。第三階段：引領(lǐng)城市規(guī)劃，改善城市交通，以適應(yīng)城市的可持續(xù)性發(fā)展。線路及設(shè)施線路是機(jī)車車輛和列車運(yùn)行的基礎(chǔ)。必須加強(qiáng)線路設(shè)備的檢查、維修與保養(yǎng)，確保線路設(shè)備 始終保持良好狀態(tài)，才能保證列車按規(guī)定速度、安全、平穩(wěn)、不間斷地運(yùn)行，較好地完成運(yùn) 營任務(wù)。城市軌道交通線路按其在運(yùn)營中的作用分為正線、輔助線(含折返線、停車線、渡線、聯(lián)絡(luò)

3、 線、安全線及車輛段出入線等)和車場(chǎng)線。城市軌道交通線路在城市中心地區(qū)宜設(shè)在地下，在其他地區(qū)，條件許可時(shí)可設(shè)在高架橋或地 面上。正線設(shè)計(jì)為雙線且列車單向右側(cè)行車。由于行車速度高、密度大，對(duì)線路標(biāo)準(zhǔn)要求較高，要 求以60kg/m以上類型鋼軌鋪設(shè)。輔助線是為保證正線運(yùn)營而配置的不載客列車運(yùn)行的線路，如車輛段試車線、區(qū)間折返線等。 車場(chǎng)線是車輛段內(nèi)廠區(qū)作業(yè)與停放列車的線路。此外，為了城市軌道交通建設(shè)、運(yùn)營和戰(zhàn)略需要，還應(yīng)設(shè)置與國家鐵路相銜接的專用線。城市軌道交通線路的平面和縱斷面城市軌道交通線路在空間的位置是用線路的中心線來表示的。線路中心線在水平面上的投影 稱做線路的平面，線路的平面可以反映出線路

4、的曲直方向變化；線路中心線在垂直面上的投 影稱做線路的縱斷面，線路縱斷面可以反映線路的坡度變化。一、線路平面及其組成要素城市軌道交通線路的平面由于受地形地物的影響，不可能全線設(shè)計(jì)為直線，必要時(shí)需改變線 路方向，因此直線與曲線就組成了線路平面要素。當(dāng)列車通過曲線時(shí)，由于離心力的作用，外側(cè)車輪輪緣緊壓外軌，摩擦增大；同時(shí)由于內(nèi)側(cè) 車輪與外側(cè)車輪的滾動(dòng)長度不同，車輪存在較大滑行，給列車造成曲線附加阻力，并且曲線 半徑越小曲線附加阻力越大，大大增加了車輪與鋼軌的側(cè)面磨耗，加大了維修養(yǎng)護(hù)工作量， 所以小半徑曲線地段需要適當(dāng)限速運(yùn)行。綜上所述，為了使列車按設(shè)計(jì)速度安全平穩(wěn)的運(yùn)行， 線路平面曲線半徑應(yīng)根據(jù)車

5、輛類型、列車設(shè)計(jì)運(yùn)行速度和工程難易程度經(jīng)比選確定。曲線半 徑最小值是城市軌道交通主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50157-2003)，線路平面最小曲線半徑應(yīng)符合表1-1所列。表1-1線路平面最小曲線半徑線路一般情況（m）困難情況（m）A型車B型車A型車B型車正線vW80km/h35030030025080km/hVvW100km/h550500450400聯(lián)絡(luò)線、出入線250200150車場(chǎng)線150110110注：除同心圓曲線外，曲線半徑應(yīng)以10m倍數(shù)取值。列車在曲線上運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的離心力還會(huì)使列車外傾，造成外側(cè)鋼軌受壓增大，加劇外軌作用 邊磨耗；同時(shí)影響乘客舒適度，嚴(yán)重時(shí)還可

6、能引起列車傾覆。為此，將曲線外側(cè)鋼軌比內(nèi)側(cè) 鋼軌抬高一定的高度以平衡離心力，抬高的高度即為曲線超高。曲線超高一經(jīng)設(shè)定便不能任意調(diào)整，地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定最大超高為120mm?；炷琳w 道床的曲線超高采取外軌抬高超高值一半、內(nèi)軌降低超高值一半的辦法設(shè)置；地面線與高架 線路的曲線超高采取外軌抬高超高值的辦法設(shè)置。地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范還規(guī)定：正線與輔助線的圓曲線最小長度，A型車不宜小于25m，B型車 不宜小于20m，在困難情況下不得小于一個(gè)車輛的全軸距。當(dāng)列車從直線駛?cè)肭€或由曲線駛出都會(huì)不可避免地突然產(chǎn)生或消失離心力，使行車發(fā)生振 動(dòng)，由于曲線上設(shè)置了外軌超高，部分線路還可能設(shè)置了軌距加寬，而直線則沒有，這

7、就需 要在直線與圓曲線之間插入一段逐漸緩和過渡的曲線，稱為緩和曲線。由于緩和曲線的半徑 與超高由所銜接的直線一端起，半徑由無窮大漸變到它所銜接的圓曲線半徑R、超高由0漸 變到它所銜接的超高H，所以列車從直線到曲線過渡時(shí)離心力也將逐漸變化，因而不會(huì)發(fā)生 運(yùn)行列車突然變化的強(qiáng)烈沖擊，這對(duì)于改善運(yùn)營條件、保證行車安全和平順都有很大的作用。地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定緩和曲線長度為2075m，即不短于一節(jié)車輛全軸距長。由于列車連續(xù)通過緩和曲線起、終點(diǎn)時(shí)所產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)頻率與車輛自振頻率相吻合時(shí)會(huì)發(fā) 生振動(dòng)的疊加或共振，為了保證運(yùn)營安全，提供平穩(wěn)的行車條件，線路不宜連續(xù)設(shè)置多個(gè)曲 線、曲線之間必須保證足夠長度的夾直

8、線（連接兩個(gè)不同曲線之間的直線段）。地鐵設(shè)計(jì)規(guī) 范規(guī)定：正線與輔助線上夾直線長度（不含超高順坡及軌距遞減段的長度），A型車不宜 小于25m，B型車不宜小于20m，在困難情況下不得小于一個(gè)車輛的全軸距，在車場(chǎng)線上夾 直線長度不應(yīng)小于3m。二、線路縱斷面及其組成要素城市軌道交通線路的縱斷面由于受車站埋深、地下管線、地下結(jié)構(gòu)以及地質(zhì)條件和技術(shù)條件 等各種因素的影響，不可能全線設(shè)計(jì)為平道，需設(shè)置一定的坡道，因此平道與坡道就成了線 路縱斷面的主要組成要素。城市軌道交通線路應(yīng)盡可能采用較平緩的坡度，最大坡度的確定，必須考慮各類車輛在最大 坡道上停車時(shí)的起動(dòng)與防溜，同時(shí)考慮必要的安全系數(shù)。最大坡度也是城市軌

9、道交通的主要 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一，地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定:正線的最大坡度不宜超過30%。，困難地段可采用35%。， 輔助線的最大坡度不宜超過40%（均不考慮各種坡度折減值）。隧道內(nèi)和路塹地段的正線最小坡度不宜小于3%。，困難地段在確保排水的條件下，可采用小 于3%。的坡度。地面和高架橋上正線最小坡度在采取了排水措施后不受限制。地下車站站臺(tái)計(jì)算長度段線路坡度宜采用2%，在困難條件下，可設(shè)在不大于3%。的坡道上。 地面和高架橋上的車站站臺(tái)計(jì)算長度段線路宜設(shè)在平坡道上，在困難地段可設(shè)在不大于3% 的坡道上。為了保證列車運(yùn)行的平順與安全，當(dāng)相鄰兩坡段的坡度代數(shù)差大于2%。時(shí)，應(yīng)設(shè)圓曲線型的 豎曲線連接，并要求線路

10、縱向坡段長度不宜小于遠(yuǎn)期列車計(jì)算長度，同時(shí)應(yīng)滿足相鄰豎曲線 間的夾直線長度的要求，其夾直線長度不宜小于50m。豎曲線就是縱斷面上的圓曲線，豎曲線的曲線半徑見表1-2.表1-2豎曲線的曲線半徑線路一般情況（m）困難情況（m）正線區(qū)間50003000車站端部30002000輔助線2000車場(chǎng)線2000地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范還規(guī)定：車站站臺(tái)計(jì)算長度內(nèi)和道岔范圍內(nèi)不得設(shè)置豎曲線，豎曲線距離 道岔端部的距離不應(yīng)小于5m。在曲線地段，由于離心力的作用，將使運(yùn)行中的列車向外側(cè)傾斜，使外軌承受較大的壓力， 造成兩股鋼軌的不均勻磨耗，同時(shí)降低旅客舒適度，嚴(yán)重時(shí)可能破壞軌道、造成出軌、翻車 事故。因此，曲線地段外股鋼軌按標(biāo)

11、準(zhǔn)設(shè)置超高，可克服離心力的作用。城市軌道交通圓曲 線的最大超高值為120mm，并要求在緩和曲線內(nèi)或在直線段設(shè)置超高的過渡。二、車站建筑車站是城市軌道交通的重要組成部分之一，它必須具有供乘客乘降、換乘的功能，某些車站 還必須提供折返、停車檢修、臨時(shí)待避與存放車輛的功能。因此，要求車站能安全、迅速、 方便地組織乘客進(jìn)出，能全面、可靠、機(jī)動(dòng)地滿足運(yùn)營需求，同時(shí)具備良好的通風(fēng)、除濕、 照明、防災(zāi)、清潔衛(wèi)生、減噪減振條件，以及內(nèi)部裝修統(tǒng)一和諧、外部建筑景觀協(xié)調(diào)。車站 在規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備配置、結(jié)構(gòu)形式、施工方法等方面都是最復(fù)雜的一種建筑物，因而在城市 軌道交通基建投資中所占的比重最大。車站按位置分有地下車站

12、、地面站、高架站，按運(yùn)營 功能分有中間站、換乘站、區(qū)域站、終點(diǎn)站。車站的規(guī)模、組成與布置車站的規(guī)模應(yīng)按該站遠(yuǎn)期超高峰客流量確定，超高峰客流量為該站高峰小時(shí)客流量乘以 1.21.4。車站的規(guī)模還應(yīng)對(duì)車站所在位置的重要性以及城市發(fā)展規(guī)劃等因素綜合考慮，尋 求最佳方案。一般車站由地面出入口、站廳、站臺(tái)、通道、設(shè)備與管理用房等部分組成。車站的平面 布置應(yīng)貫徹緊湊、合理與使用的原則，能置于地面的輔助用房和設(shè)備盡量不放入地下，以利 于工作人員的健康和節(jié)約投資。車站的站廳、站臺(tái)、出入口樓梯和通道、自動(dòng)電扶梯、售票口（機(jī)）、檢票口（機(jī)）等 部位的通過能力應(yīng)該相互適應(yīng)。車站作為重要的公共建筑物應(yīng)實(shí)現(xiàn)無障礙設(shè)計(jì)，

13、這是進(jìn)一步改善現(xiàn)代城市公共交通條 件、關(guān)愛殘疾人士的具體表現(xiàn)。車站出入口與站廳（1）出入口。車站出入口應(yīng)設(shè)在醒目位置，并設(shè)有城市軌道交通明顯特征的統(tǒng)一標(biāo)志。 根據(jù)城市規(guī)劃要求，應(yīng)把車站出入口及站廳與街道人行道、綠地的規(guī)劃有機(jī)地結(jié)合起來，其 建筑形式應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件和具體位置確定，可做成獨(dú)立式或合建式。當(dāng)車站出入口與地 面建筑物合建時(shí)，在出入口與地面建筑物之間應(yīng)采取防火措施。一個(gè)車站出入口通過能力的總和應(yīng)該大于該站遠(yuǎn)期超高峰的客流量，出入口的分布應(yīng)滿 足主客流量方向的實(shí)際需要，客流量大的方向應(yīng)多設(shè)出入口，避免平均分配的做法。（2）站廳。車站站廳的功能主要是集散客流兼客運(yùn)服務(wù)，站廳應(yīng)合理布局售檢

14、票與出 入閘機(jī)位置，以方便快速地滿足客流的需要。站廳的位置首先要考慮將進(jìn)、出站人流路線及 換乘人流路線分開，避免相互干擾造成堵塞，以致影響通過能力。同時(shí)站廳兩端還設(shè)有管理 與設(shè)備用房。站廳規(guī)模大小、建筑特征要根據(jù)城市規(guī)劃與交通的要求，既與地面建筑相協(xié)調(diào)，又要各 具特色，富于時(shí)代感。站臺(tái)地鐵車站的站臺(tái)形式可采用島式站臺(tái)、側(cè)式站臺(tái)、以及島側(cè)混合式站臺(tái)，如圖1-3所示。 其中島式站臺(tái)與側(cè)式站臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)比較見表1-4。喇叭口區(qū)間a）b）圖1-3島式、側(cè)式、島側(cè)混合式站臺(tái)a）島式b）側(cè)式c）島側(cè)混合式表1-4島式站臺(tái)、側(cè)式站臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)比較項(xiàng)目島式側(cè)式特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：站臺(tái)利用率高，可起到分散人流的作用，在相反方向列車不同時(shí)到 達(dá)時(shí)可互相調(diào)節(jié)缺點(diǎn)：在相反方向列車同時(shí)到達(dá)時(shí)容 易交錯(cuò)混亂，甚至乘錯(cuò)方向優(yōu)點(diǎn)：兩站臺(tái)可分別利用，相對(duì)方向的人流不交叉，不致乘錯(cuò)車缺點(diǎn)：站臺(tái)利用率低，對(duì)乘客不能起到 調(diào)節(jié)作用管理優(yōu)點(diǎn)：管理上集中、方便，乘客中途 折返較方便缺點(diǎn)：管理分散、不方便，乘客中途折