城市轨道交通设备概述-绪论

1、城市中的交通问题(1)交通拥挤研究表明，城区交通流的速度每10年降低5%，拥挤的严重性随城市规模增加而增加。道路交叉口冲突示意图(2)环保问题机动车是构成烟雾的两种主要污染物－CO和臭氧的主要来源。在许多城市超过了世界健康组织(WHO)推荐的标准。另外据经合组织（OECD）估计，发达国家有15%的人口生活在65分贝以上的高噪声环境下，这些噪声主要来自交通；还有重型货车及夜间装卸引起的震动。(3)交通事故目前每年有25万人死于交通事故，1000万人受伤，欧盟15国道路交通事故每年死亡人数为4.4万人；其中，以葡萄牙、希腊的交通事故率为最高。(4)城市美学新增交通设施的建设，对历史建筑的损坏以及空地的减少均会破坏城市景观。(5)土地消耗机动车停车场的建设方便了机动车使用者，但对其他行人、非机动车用户来说则是障碍。(6)全球变暖主要是燃料(固体及液体)燃烧所致。目前，交通排放的CO占全部排放量的25%，且其数量在逐年增加。(7)能源消耗在多数发达国家，运输部门所用的能耗占国家各行业总能耗的25%以上。液体燃料比例更大。(8)城市分散化机动车运输的发展导致了居民出行距离与出行时间的增加，从而使出行时间和空间更为分散；它反过来又增加了人们对轿车的依赖；减少了公共交通发展的可能性。2、城市轨道交通的未来城市交通系统地铁轻轨铁路轨道交通市郊铁路公共交通电车公共汽车巴士城市交通导向巴士准公共交通出租车出租机动三轮非公共交通私家车自行车（非机动运输）步行（非机动运输）各类交通系统的适应范围城市轨道交通系统的优势1、能有效缓解交通拥挤现象。（速度快，容量大，且采用隔离或部分隔离措施）2、具有较好的可持续发展性。（污染少，能耗低，车辆减振装置先进）3、能提供更舒适的乘车环境，安全性好。（采用隔离或部分隔离措施，安全系统先进）城市轨道交通规划与设计第一章概述第一章概述1.1城市交通发展概况1.2轨道交通发展历史1.3有代表性国家轨道交通的发展1.4城市轨道交通的技术经济特征1.5轨道交通系统规划与设计的主要内容1.6我国轨道交通系统建设程序1.7小结城市轨道交通系统的概念：服务于城市客运交通，通常以电力为动力，在固定导轨上轮轨运行方式为特征的车辆或列车与轨道等各种相关设施的总和。1.4城市轨道交通的技术经济特征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、外形特点、采用的技术等。主要分为：有轨电车(TrolleyBus)轻轨铁路(LightRailTransit)单轨系统（Monorail）自动导向交通系统（AutomatedGuidedTransit)地铁(UndergroundRailway,Subway，Metro)市郊铁路(SuburbsRail)1.4.1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：所受干扰多，速度慢，通行能力低，平交道口多，极易与地面道路车辆冲突，引起道路交通堵塞。发展现状：已经比较少见，多数被改良为轻轨系统。1.4.2轻轨铁路（LightRailTransit）轻轨的概念：轻轨交通车辆轴重较轻，施加在轨道上的荷载相对于市郊铁路或地铁的荷载来说比较轻，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。欧洲与北美对地铁的投资热潮到80年代后让位于轻轨系统。电气化的轻轨系统有许多优于地铁和市郊铁路的地方，且造价低廉。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。London的Dockland轻轨：全隔离Manchester的Metrolink：部分隔离轻轨的种类轻轨系统主要有三种类型第一种是从有轨电车改造而成，如德国的斯图加特轻轨。第二种是作为一个独立系统开发，大部分新建的系统，如英国的Dockland轻轨。第三种是利用原有旧铁路线路修建比较经济的系统，如英国Manchester的Metrolink轻轨。英国Manchester的MetrolinkMetrolink列车在车站轻轨的优点(1)比地铁安全由于动力来自车顶部，而非地铁系统的第三轨。此外无须防护栏杆，因为它也可在街道上行驶。(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。(5)轻轨铁路技术成熟，并已有丰富经验，不存在机械风险或大的费用过载问题。轻轨的主要参数(1)最小运行时间间隔：2分钟；(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：6750-13500人；(5)时刻表速度：20-25km/h；(6)最低经济运输量：2100人/km天1.4.3单轨系统单轨系统又称独轨系统，可分为跨座式和悬挂式两种。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。多特蒙德大学悬挂式单轨系统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。羽田单轨系统单轨系统特点单轨电车一般均采用橡胶轮胎。优点:占地小、投资费用少、噪声低、振动小、乘坐舒适、对城市的景观及日照等影响小、通过小半径曲线能力和爬坡能力强。缺点：运能较小、速度低、能耗大、粉尘污染、道岔等结构复杂、发生事故时疏散和救援工作比较困难。主要技术特性指标(1)最小运行时间间隔：2分钟；(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节；(4)每小时单向最大运送能力：8400-25200人；(5)时刻表速度：30km/h；(6)最低经济运输量：4000人/km•天。项目跨座型悬挂型平均站间距(m)770~2110940~960线路形式复线单线或复线驾驶方式ATC驾驶员/列车员ATO/ATC单人驾驶ATS驾驶员/列车员ATC单人驾驶供电方式直流750/1500V直流1500V最小曲线半径(m)50~12050最大坡度（%）4.0~6.06.0~7.4最高速度(km/h)60~8065~75运行间隔（分）4~74~7.5能力(人/小时)3952~87601824-2370表定速度(km/h)27~43.526~29每列车编组（节）4~62~3车辆长度(m)13.90~16.5512.75~14.80日本已投产单轨电车的特性1.4.4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。主要技术特征：轨道采用混凝土道床、车辆采用橡胶轮胎，有一组导向轮引导车辆运行，列车运行自动控制，可实现无人驾驶，自动化程度较高。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。主要技术特性指标(1)最小运行时间间隔：2分钟；(2)每节车厢乘客人数：70人；(3)每列车编组车厢节数：4－12节；(4)每小时单向最大运送能力：8400-25200人；(5)时刻表速度：30km/h。1.4.5地铁地铁：轴重相对较重，单方向输送能力在3万人次/h以上的城市轨道交通系统。有地下、地面和高架三种形式。地铁的特点一般线路全封闭，在市中心区全部或大部分位于地下隧道内，因而可实现信号控制的自动化。优点：容量大、速度快、安全、准时、舒适、运输成本低、节省能源、不污染环境、不占城市用地。缺点：建设成本高、周期长、见效慢。适用于出行距离较长、客运量需求大的城市中心区域。地铁的建设需要大量用户来证明隧道开挖的可行性。因此，50万人口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。地铁站间距在0.5至1.0km(市中心)之间，在郊区可达2km左右。地铁分类重型地铁：即传统的普通地铁，轨道基本采用干线铁路技术标准，运量最大。轻型地铁：是一种在轻轨线路、车辆等技术设备工艺基础上发展起来的地铁类型，运量较大。微型地铁：又称线性地铁、小断面地铁，隧道断面、车辆轮径和电动机尺寸均小于普通地铁，运量中等，行车自动化程度较高。主要技术特性指标(1)最小运行时间间隔：2分钟；(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节；(4)每小时单向最大运送能力：50400-84400人；(5)时刻表速度：30-60km/h；(6)最低经济运输量：12200人/km•天。线性地铁－小断面地铁线性地铁即小断面地铁的特点是断面较一般地铁要小，可降低建设成本(投资为一般地铁的60-80%)。此外，它车身矮、重量轻、噪声低，可以采用较小的曲线半径和较大的坡道，也可高架，维护较容易。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。1.4.6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。由于服务于人口密度相对稀疏的郊区，站间距比较大，它使得列车的运行速度可以提高许多。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。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)。伦敦铁路（1）1.4.7橡胶轮胎铁路橡胶轮胎铁路：采用轮胎车辆的铁路系统。线路采用钢轨或混凝土路面，多节轮胎电车铰接在一起形成列车，电力驱动，能力小于钢轨铁路系统。优点：噪声较低。缺点：1）轮胎承重不如钢轨，不适合运量太大的系统；2）高速运营时会导致轮胎过热，实际速度不高，目前最大速度一般在60－70km/h；3）轮胎运行阻力大于钢轨系统，能耗较大；4）股道干燥时，轮胎摩擦系数高于钢轨；5）由于轮胎车辆由股道引导，其技术较钢轨铁路更复杂；6）股道交叉与折返较钢轨系统更复杂，所需时间也更多；7）轮胎车辆由于需要一个导向轨，使车辆结构更复杂。1.4.8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。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。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。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，1986年西柏林M-Bahn磁悬浮试验线投入运营，日本的HSST系列磁悬浮列车的开发，以德、美、日等所研制的试验样车为先导，实用的磁悬浮列车即将进入国际市场。1.4.9轨道交通方式的比较项目有轨电车轻轨铁路市郊铁路地铁城市规模人口商业区雇员20-50万2万以上10-100万2万以上50万以上4万以上100万以上8万以上线路特点CBD线路长度股道CBD可达性郊区站距CBD站距最大坡度最小半径工程量10km以下在街道地面35