城市地下空间工程导论报告

关于地下铁主题的报告学院：班级：学号：姓名：2010年9月1目录1、地铁是世界发展的必然结果.....................22、地铁-定义...........................................33、地铁-历史...........................................44、地铁-特点...........................................65、地铁-用途...........................................96、地铁-设备...........................................107、地铁的设计和施工..................................118、地铁发展趋势.........................................132一、地铁是世界发展的必然结果随着城市建设规模不断扩大，城市流动人口猛增，各种交通运输量急剧增加。据统计，目前我国城市机动车辆年平均增长率已达15％～18％。城市单一的道路系统与多元化交通工具的共存已显得愈来愈不相适应，传统的公共交通客运方式已不能满足现代城市居民快速、频繁出行的要求。由此带来了严重的交通问题。我国城市公共交通问题的具体表现(1)交通阻塞，行车速度慢公交车速度，北京从60年代40km/h下降到90年代10km/h；上海重要路段平均车速8km/h。(2)交通秩序混乱，交通事故多混行：步行、自行车、公交车等混合通行，造成交通次序混乱，交通事故频增，限制了城市客流的疏散。(3)耗能多，污染严重大城市环境形势日益严峻，大气污染日益加剧，全国500多座城市，大气质量达到一级标准的不到1%。解决城市公共交通问题的途径近百年来世界上许多大城市的发展经验表明：采用快速轨道交通系统(地下铁道、轻轨、城市快速铁路、独轨交通系统等)作为公共交通的骨干网络，才有可能有效地解决艰巨的城市客运任务。此外，为了建设生态城市，应把“摊大饼式”的城市发展模式转变为“伸开手掌型”发展，而其骨架就是城市快速轨道交通。3结合城市的总体规划，做好城市快速轨道交通—地铁和轻轨的规划，有计划地、分期、分批地建造地铁、轻轨、郊区快速铁路，并与公共汽车、出租车、有轨电车、轮渡等其他交通工具有机结合，互为补充，发展安全、高效、有序、经济和环保的城市公共交通体系。我国在耕地、能源、水资源等方面在世界上都处于较低的水平，甚至低于发展中国家的水平。要使我国国民经济在未来几十年内达到当时发达国家的水平，城市化率至少要超过60%，城市人口要从现在的3亿左右增加到近10亿（按当时人口15亿计）。在这样严峻的形式下，如何在有限的土地条件下，是城市得到应有的发展成为我国城市发展面的重大课题。城市交通如何在有限的土地资源下得以发展而不成为累赘也是现如今我们共同研究的课题。从以上分析可得出：地铁的发明及建成是世界发展到一个阶段的必要产物，对地铁的开发不论是对一个国家还是一个城市都不是无足轻重或可有可无的。二、地铁的定义地铁，通常指地下铁路，亦简称为地下铁，狭义上专指在地底运行为主的城市铁路系统或捷运系统；但广义上，由于许多此类的系统为了配合修筑的环境，可能也会有地面化的路段存在，因此通常涵盖了都会地区各种地底与地面上的高密度交通运输系统。（1）车辆的轴重15t,单方向输送能力在3万人次/h以上的城市轨道交通系统。（2）一般线路全封闭，在市区全部或大部分位于地下隧道内，可实现信号控制的自动化；具有容量大、速度快、安全、准时、舒适、运输成本低、不占用城市用地，但建设成本高（3）一般轨道交通系统在城市中心地段设置在地下挖掘的隧道里。称为地下铁路，简称地下铁或地铁。（4）而在台湾、曼谷和新加坡则称作“捷运”(MassRapidTransit,MRT)。4（5）适用于出行距离较长、客运量需求大的城市中心区域。（6）列车编组6~8节，输送能力3万~6万人/h，运送速度32~40km/h，运行间隔2min.三、地铁-历史世界上首条地下铁路系统是在1863年开通的伦敦大都会铁路（MetropolitanRailway），是为了解决当时伦敦的交通堵塞问题而建。当时电力尚未普及，所以即使是地下铁路也只能用蒸汽机车。由于机车释放出的废气对人体有害，所以当时的隧道每隔一段距离便要有和地面打通的通风槽。到了1870年，伦敦开办了第一条客运的钻挖式地铁，在伦敦塔附近越过泰晤士河。但这条铁路并不算成功，在数月后便关闭。现存最早的钻挖式地下铁路则在1890年开通，亦位于伦敦，连接市中心与南部地区。最初铁路的建造者5计划使用类似缆车的推动方法，但最后用了电力机车，使其成为第一条电动地下铁。早期在伦敦市内开通的地下铁亦于1905年全数电气化。1896年，当时奥匈帝国的城市布达佩斯开通了欧洲大陆的第一条地铁，共有5公里，11站，至今仍在使用。Broadway的地下铁道法国巴黎的巴黎地铁在1900年开通，最初的法文名字“ChemindeFerMétropolitain”（法文直译意指“大都会铁路”）是从“MetropolitanRailway”直接译过去的，后来缩短成“métro”，所以现在很多城市轨道系统都称metro。俄罗斯的地铁也顺理成章，只是改用了西里尔字母，称为Метро从1863年1月10日在英国伦敦建成世界上第一条地铁（MetropolitanRailway）至今，地铁已经有整整140多年的历史。到2004年，全世界有60多个国家和地区的近200个城市建设了地铁与轻6轨。运营线路约9500km，建成地铁与轻轨车站约5812座。建成的地铁四、地铁-特点1．快速列车运行最高时速达80公里，平均行车时速为36公里，每站停车30秒，一号线由莘庄站至上海火车站站的行车时间为39分钟。2．准确城市地面交通工具受路面交通情况或天气的影响，但地铁却不受干扰。在交通繁忙的高峰时间，地铁列车每5分钟开出一班，列车运营由早晨4：55起至晚上23：26止。3．安全列车采用安全自动控制系统来操作，严格保证列车行车间隔。地铁供电采用双电源，停电可能性甚微。地铁同样重视防火措施，设有足够的灭火设施设备，各车站均安装有闭路监控系统，以便随时了解车站的情况。此外，各车站均7由上海市公安局城市轨道分局的警员负责治安。4．舒适列车与车站均有空气调节装置，使温度与湿度保持在最舒适的范围内。列车按6辆编组，每辆车定员310人，其中座位62个，全列车可运载乘客1860人。5．便利车站美观明亮环境洁净，设施设备现代化。由于采用自动售检票系统，适应大量乘客使用地铁。站厅与站台层设有督导员与站务员，以协助乘客解决问题。地铁各处均设有明确的导向标志，使乘客搭乘地铁非常方便、简易。图表：运能3-6万人/h型式地面、高架（地下）线路型式全封闭专用R=150-200m3-4%站间距1000~2000m站台长100~200m站台高高站台平均速度35Km/h站台设施设施配套齐全最小间隔2min车站入口设独立入口运行组织列车调度用ATS列车防护用ATP自动驾驶ATO车型四轴车车宽2.8~3.2m轴重15t轮直径840mm车长100~200m8图示：总投资/km地下铁道9亿元轻轨1.5～3.5亿元地面1亿元地面1亿元9地铁的优缺点五、地铁-用途绝大多数的城市轨道交通系统都是用来运载市内通勤的乘客，而在很多场合下城市轨道交通系统都会被当成城市交通的骨干。美国的芝加哥曾有用来运载货物的地下铁路；英国伦敦亦有专门运载邮件的地下铁路。但两条铁路已先后在1959年及2003年停用。地铁优点（Advantages）地铁的缺点（Disadvantages）（1）运量大，单向高峰小时断面流量3万人次以上；（2）准时、安全、舒适；（3）快捷；（4）运输成本低；（5）污染小；（6）地下铁路大部分线路修在地下，能合理利用城市地下空间，保护城市景观。（1）造价高，如广州地铁每公里造价高达7亿～9亿元；（2）建设周期长；（3）工程施工技术复杂，要求高；（4）系统内部通风系统复杂，采用机械进排风，设置专门的通风排烟设施，在车站和车厢内需要安设空调，车站站台和区间隧道之间还需要安装屏蔽门系统。(5)地铁内部的防灾救灾比较困难。如果发生火灾或其他自然灾害，乘客的疏散和救援比较困难。10在战争(如第二次世界大战)时，地下铁路亦会被用作工厂或防空洞。不少国家(如韩国)的地铁系统，在设计时都有把战争可能计算在设计内，所以无论是铁路的深度、人群控制方面，都同时兼顾日常交通及国防的需要。另外，城市轨道交通系统亦被用作展示国家在经济、社会以及技术上高人一等的指标。例如前苏联的地下铁路系统便以车站装饰华丽出名，而朝鲜首都平壤的地下铁路系统亦有堂皇的装饰。六、地铁-设备随着城市轨道交通自动化系统的快速发展，可编程序控制器（PLC）在地铁牵引整流器设备上也得到了广泛的应用。和利时公司LM系列小型PLC以其高性能、高品质、易维护等优点，成功应用于地铁牵引整流设备中，参与的线路包括北京地铁1#、2#、4#、5#、10#、13#、八通线、昌平线、大兴线和顺义线，天津地铁、抚顺铁路、长春地铁等国内地铁线路。不仅如此，LM运行的稳定更得到了海外客户的认可，并已成功应用到多条海外地铁铁路建设中。地铁供电一般采用直流牵引，变压器将高压10KV交流电变压为540V的交流电，整流器的作用就是通过不可控整流将540V交流电整定为750V的直流电，为机车提供直流牵引电。整流器在地铁安全运行中起着至关重要的作用，通常情况下每个变电站都会配置两台整流柜，正常运行时两台整流柜同时运行，当一台整流柜故障时，正常运行的整流柜能够在短时间内为机车提供牵引电，但是不能够长时间单台运行。因此能够准确及时的监测整流柜的实施运行情况是保证地铁机车安全运行的重要前提。和利时的LM系列PLC具有集成度高、安全、可靠性高、开放式设计、使用简单的特点。用于变电所的整流器中，主要是对整流器的熔断器、温度、电流11电压等信号进行监视，具有熔断器快速诊断、过压、过流、温度保护及自检等故障保护功能，保证整流器出现故障时能够第一时间反映给操作员。众所周知，国内轨道交通系统始建于六十年代末期，当时的自动化技术还很落后，几十年来，应用于地铁系统的自动化控制技术处于逐步换代状况，针对目前最新的自动化控制技术，根据经验总结和LM扩展性能强的特点，和利时公司全新推广了地铁整流器触摸屏控制面板平台，把整流器面板上的温度报警灯等各路信号开关用触摸屏代替，使报警和仪表设备的显示更加方便直观，便于操作。大大的减少了成套的工程量，减少了接线的数量，且成本也不会增加。七、地铁的设计和施工在地底下挖隧道并不是一件容易的事，而且需要极大量的金钱和时间，至少也要好几年才能完成。明挖回填最简单直接的方法是明挖随填(明挖回填)。这种方法一般是在街道上挖掘大坑，再在下面建造隧道结构，隧道有足够的承托力后才把路面重新铺上。除了道路被掘开，其他地下结构如电线、电话线、水管等都需要重新配置。建这种隧道的物料一般是混凝土或钢，但较旧的系统也有使用砖块和铁的。钻挖法另一种方法是先在地面某处挖一个竖井，再在井底挖掘隧道。最常见的方法为使用钻挖机（潜盾机，盾构机），一面挖掘一面把预先准备好的组件安装在隧道壁上。对于建筑物高度密集的地方（如香港的香港岛），钻挖法甚至是唯一可行的建造方法。12这种方法的优点是对街道或其他地下设施的影响非常小，甚至可在水底建造(伦敦、首尔和香港的城市轨道系统都有很多越过河流或海港的隧道)；隧道的设计也有较多的创作空间，例如车站会比站与站之间的隧道高一些，有助列车离站时加速以及进站时减速。但这种挖法也不是没有缺点的，其中之一是经常需要留意地下水的影响；另外在一些较硬的岩层开挖，可能需要炸药。地下空气供应问题甚至隧道坍塌亦有可能造成工人伤亡。此外，对于建筑高度密集的地方，挖掘时除了要留意避免对工地四周的建筑结构造成影响以外，有时亦要统筹所在的公用事业，把地