1、单元3 城市轨道交通线路和车站,教学目标,掌握城市轨道交通线路的分类和组成 了解城市轨道交通线路的施工方法 掌握城市轨道交通车站的类型和组成 了解城市轨道交通车站的设计原则和装饰要求,3.1城市轨道交通线路,城市轨道交通线路的分类 城市轨道交通轨道的组成 城市轨道交通线路的施工方法,城市轨道交通线路的分类,城市轨道交通线路是由轨道、车站、区间结构等组成的。 城市轨道交通线路是由钢轨、轨枕、道岔、道床、连接零件和轨道加强设备等组成。（以地铁、轻轨为例）,思考：列车运营需要哪些用途的线路？,城市轨道交通线路的分类,正线,主要供载客列车运行的线路，包括：区间正线、支线、车站正线、站线。,配线 （辅助
2、线）,为列车提供折返、停放、检查、转线及出入段作业的线路，包括： 渡线、 折返线、临时停车线、车辆段（车场）出入线、联络线等。,车场线,指在车辆段或车场内部，承担列车停放、检修、转线等作业的线路，包括：库外线(试车线、出入线、牵出线、材料线、存车线、平板车线等)，库内线(停车列检线、洗车线、不落轮镟线、清/吹扫线、静调线、月修线、定修线、临修线、厂架修线、厂架修库线、内燃调机停放线、特种车辆停放线、轮对存放线等）。,城市轨道交通线路的分类,城市轨道交通线路的分类,1.正线（以地铁为例）,地铁运营为全封闭线路，上下行双线,实施右侧行车惯例（日本、英联邦国家除外）,正线与其他交通线路相交时，一般采
3、用立体交叉,一般为上下行双线,补充知识：上行、下行,地铁的上下行： 南北走向向北的为上行（正向）； 东西走向向东的为上行； 环线内圈为上行。,铁路的上下行： 以北京为参照物 上行方向：指列车沿该方向前行，将逐渐靠近北京的方向。面向上行方向行车的列车称为上行列车，上行列车的车次为偶数。 下行方向：指列车沿该方向前行，将逐渐远离北京的方向。面向下行方向行车的列车称为下行列车。下行列车的车次为奇数。,1、“北京成都”特快旅客列车为下行列车，车次为T7次，则“成都北京”就为上行列车T8次，2、“北京乌鲁木齐”特快旅客列车为下行列车，车次为T69次，则“乌鲁木齐北京”就为上行列车T70次，3、“成都昆明
4、”快速旅客列车为下行列车，车次为K113次，则“昆明成都”就为上行列车列车K114次。,2.渡线,在上下行正线之间（或其他平行线路之间）设置的连接线,城市轨道交通线路的分类,城市轨道交通线路的分类,3.折返线（以地铁为例）,作用：列车掉头、转线及存车等,列车如何掉头？,火车列车在折返区域运行时不是一个机车拉到底。比如：一辆列车由A经B到C， 另一辆列车由D经B到E。A处的机车从A拉到B就换下，拉下趟从B回A； D处的机车从D拉到B就换下，拉下趟从B回D。同样，C、E的机车也只是在C、B 和 E、B之间运行。由于每辆机车拉一段就返回，就有必要在B处设一个为机车服务的单位，这就是机务折返段。 对于
5、城市轨道交通而言，列车在进行编组时，车头和车尾各设一个驾驶室，列车可双向运行，不用再在折返站更换车头，或进行连挂操作。,城市轨道交通线路的分类,3.折返线（以地铁为例）,环形（灯泡线）,尽端式,渡线折返,三种折返方式,优点：消除了折返过程，保证了线路的最大通过能力，节约了有关设备,缺点：占地面积大，轮轨磨耗大，无法停放和检修列车，难以延长线路,折返线数量由检修作业量、代发车存车数量决定。需要检修的折返线上设有检修坑,1）尽头式折返线布置特点 其折返线一般设于车站列车到达方向的前端。 根据折返线相对于正线和站台的位置，有尽头横列(图1d) 和尽头纵列式(图1a 、b、c) 之分； 根据折返线数量
6、有单折返线(图1c 、d) 和双折返线(图1a 、b)； 根据折返作业方式又分站后折返(图1a 、b、c) 和站前折返(图1d) 。,2）尽头式折返线的优缺点 优点：车站客运业务与列车折返作业分离进行，列车控制简单，作业安全性好。对于双折返线车站，当出现故障列车时，可借用折返线暂时停放列车，迅速恢复行车秩序。 缺点：车站工程量相对较大。当采用站后折返方式时，折返作业周期比较长，且只适应于一端列车折返作业。,在车站前或后设置渡线完成折返按照渡线的设置位置可分为： 站前渡线折返、站后渡线折返和区间站渡线折返三种。,城市轨道交通线路的分类,3.折返线（以地铁为例）,站前折返线,站后折返线,混合式折返
7、线,三种折返方式,指列车经由站前渡线折返。 优点：列车空行少，折返时间短，乘客能同时上下车，可缩短停站时间，减少费用。 缺点：存在一定的进路交叉，对行车安全有一定威胁。客流量大时，可能引起站台客流秩序的混乱。,站前折返线,指列车经由站后折返线折返。（站后尽端折返线、站后渡线折返、环行线折返） 优点：可避免进路交叉，安全性能好，站后列车进出站速度较高，有利于提高旅行速度。 缺点：列车折返时间较长。,站后折返线,混合式折返线,比较：尽端折返线和渡线的区别,4.停车线,一般设置在终点站或线路中间站，供列车停放使用的线路,临时停车线配线,存车线车场线,城市轨道交通线路的分类,城市轨道交通线路的分类,5
8、.出入场线,连接车站和正线的线路。根据地铁列车运营及检修的需要，地铁列车出入车场的走行线一般为双行线,6.联络线,轨道交通线路之间为调动列车等作业而设置的连接线路,城市轨道交通线路的分类,7.检修线,设在车辆基地检修库内，专门用于检修列车的线路，设有地沟，配有架车设备、检修设备,8.试验线,设在车辆基地，用于对检修完毕的列车进行状态检测的线路,综合维修基地,城市轨道交通轨道的组成,钢轮钢轨的轨道结构 钢轨顶面提供车辆走行面，钢轮的轮缘和钢轨侧面的相互作用提供导向力。 采用橡胶轮胎等形式的轨道结构必须有走行面及侧向的挡板，车辆除走行轮外还水平安置了导向轮。 磁悬浮列车非接触式的轨道结构必须提供侧
9、向非接触式的导向力。,城市轨道交通轮轨结构形式,城市轨道交通轨道的组成,以钢轮钢轨形式为例,传统轨道结构的组成： 钢轨 轨枕 连接部分（扣件） 道床 道岔 其他附属设备,钢轨功能,直接承受列车载荷并将其传递到扣件、轨枕、道床至结构底板（例如路基或桥梁）中,依靠钢轨头部内侧与车辆轮缘的相互作用，引导列车前进,钢轨要求,钢轨是轨道结构的重要组成部分，是轨道的基本承重结构，用来引导车辆行驶，并将所承受的荷载传到轨枕、道床及路基上去，也为车轮滚动提供最小阻力的接触面。因此，钢轨要求有足够的承载能力、抗弯强度、断裂韧性、稳定性及耐腐蚀性。其断面形状多为工字形。,补充：（1）钢轨连接,钢轨出厂标准25m和
10、12.5m两种。 轨道交通线路上的钢轨是需要连成长轨条，钢轨与钢轨纵向连接依靠钢轨接头来实现。,钢轨接头,在两根定长钢轨之间用夹板连接，这种夹板称为钢轨接头,补充：（1）钢轨连接,补充：（2）无缝线路,钢和钢是同种材料，可以通过焊接的方式将其焊接成长钢轨。 焊接长钢轨线路就是无缝线路。 一般而言，焊接长钢轨的无缝线路长为12km，目前技术上已可能做到全路段的超长无缝线路。 无缝线路的钢轨是全长焊接，热胀冷缩在钢轨内产生压或拉力。称为温度应力，温度应力大小和温度差有关铺设时的轨温和测量时的轨温之差。,无缝线路钢轨焊接,补充：（3）轨距,轨距的定义：轨距是轨道两条钢轨之间的距离（以钢轨的内距为准）
11、。 标准轨距：国际铁路协会在1937年制定1435mm为标准轨距。 地铁和轻轨都选用轨距为1435mm的国际标准双轨作为列车轨道，与国铁列车选用的轨道规格相同。,钢轨的“基座”,轨枕功能,支承钢轨,保持轨距和方向,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”，增加了轨道结构的横向刚度,木枕,钢筋混凝土枕,钢枕,轨枕按其材料可分为,优点 弹性好 重量轻 易加工 绝缘性好,缺点 易腐蚀、磨损 重量轻 弹性不一致 资源缺乏,木枕的弹性是最好的，结构是最简单的。由于资源有限，在我国除了桥上、道岔上很少使用。,特点,稳定性好,使用寿命长,能提供较大阻力,质量较大，不利于
12、运输与铺设,弹性较差,因为钢筋混凝土枕不易加工，在桥、道岔等特殊地带的轨道还只能采用木枕，而其他地段则采用钢筋混凝土枕。,扣件作用,固定钢轨正确位置，阻止钢轨的横向和纵向位移，防止钢轨倾翻,提供适量弹性,将钢轨所受的力传递给轨枕,扣件铸钢底板,扣件橡胶轨下垫板,潘德罗扣件,有渣道床（碎石道床） 无渣道床 板式道床 整体道床,在城市轨道交通中为了免维修、减少工作量，在某些轨道结构中为了加强轨道结构强度，使用了整体道床、板式轨道将轨枕和道床浇筑成一体的轨道结构。,整体道床,整体道床多用于地铁和轻轨系统区间隧道内,整体道床的优点：道床整体性好，坚固稳定，耐久，轨道建筑高度小，可减少区间隧道净空，节省
13、投资，轨道维修量少，适合地铁和轻轨系统运行时间长、维修时间短的特点,整体道床主要有：无枕道床、短枕道床、长枕道床、整体弹性道床,现浇承轨台式整体道床,轨道交通列车车辆由一条线路转向或越过另一条线路时的设备,地铁与轻轨线路上常用的是普通单开道岔，占全部道岔总数的95%以上,正线道岔用于设有渡线和折返线的车站，通过设置道岔来实现车辆的转线,车场线道岔设在停车场，车辆段内通过道岔与走行线连接,道岔的主要形式,普通单开道岔的组成,普通单开道岔的操作过程,绘制普通单开道岔示意图,补充内容,补充：道岔的主要形式线路的连接常用的线路连接有各种类型的单式道岔和复式道岔（对称和三开）。线路的交叉交叉有直角交叉和
14、菱形交叉。线路连接与交叉的组合连接与交叉的组合，有交分道岔和交叉渡线等。,单开道岔（单式道岔）,单开道岔的主线为直线，侧线由主线向左侧或右侧岔出，分为左开及右开两种形式 。,对称道岔 复式道岔的一种。 对称道岔为Y形，与道岔相衔接的两股道向两侧分岔。,三开道岔 复式道岔的一种。 如同 形，同时衔接三股道，由两组转辙机械操纵两套尖轨。,菱形交叉 由两组锐角辙叉和两组钝角辙叉组成，但没有转辙器，所以股道之间不能转线。,交分道岔不平行股道的联结、交叉 交分道岔是将一个单开道岔对向纳入另一个道岔内构成的，它起到了两个道岔的作用。,交叉渡线用于平行轨道的联接 四组道岔+一组菱形交叉 一般渡线：二组道岔,
15、补充：普通单开道岔的组成 以普通单开道岔为例 单开道岔由转辙部分、连接部分、及辙岔部分组成。,转辙部分,基本轨：2根（主股直线、侧股曲线） 尖轨：2根 联结零件 转辙机械,通过将尖轨扳动在不同的位置引导车辆 进入道岔的不同方向。,连接部分,连接部分指连接转辙器与辙叉的轨道部分，包括四股钢轨，即两股直线钢轨和两股曲线钢轨重叠组成。,辙岔部分,1、辙叉 2、翼轨 3、护轨,手动转辙机,手动转辙机,电动转辙机,电动转辙机,尖轨,辙岔与护轨,补充：普通单开道岔的操作过程当车辆要从A股道转入B股道时，操纵转辙机械使尖轨移动位置，尖轨1密贴基本轨1，尖轨2脱离基本轨2，这样就开通了B股道，关闭了A股道。
16、车辆进入连接部分沿着导曲线轨过渡到辙叉和护轨单元。 这个单元包括固定辙叉心、翼轨及护轨，作用是保护车轮安全通过两股轨线的交叉之处。,车轮在通过辙叉时，从两根翼轨的最窄处到辙叉心的最尖端之间有一段空隙，这就是道岔的有害空间。车轮通过此处时，有可能因走错辙叉槽而引起脱轨。设置护轨的目的就在于要强制引导车轮的运行方向。 尽管如此，这个有害空间存在限制了列车通过道岔的速度，对开行高速列车十分不利。,有害空间,定义：有害空间指从辙叉咽喉至实际尖端的一段轨线中段的距离。,补充：有害空间,有害空间,有害空间,解决道岔有害空间的根本之道是消灭有害空间的存在，可采用活动心轨道岔。 活动心轨道岔最主要的特点是辙叉
17、心轨和尖轨是同时扳动的。当尖轨开通某一方向时，活动心轨的辙叉心轨就与开通方向一致的翼轨密贴，与另一翼轨分开，从而消灭了道岔的有害空间。 活动心轨的使用，使得行车更加平稳，过岔速度限制较小，适用于运量大，需要开行高速列车的线路使用。,补充：活动心轨道岔,描述：道岔的转辙过程,补充：画道岔-1,画道岔-2,画道岔-3,画道岔-4,画道岔-5,画道岔-6,画道岔-7,画道岔-8,画道岔-9,画道岔-10 标明道岔各部分名称,设置在尽头线末端,用于阻止由于操作不当轨道交通车辆冲出尽头线或撞坏其它构筑物,有磁力式、液压式和滑动式车挡等,（1）车档,车挡,车挡,线路标志：是用来表示线路状态和位置的一种标志
18、性设施,信号标志：是指导列车操作人员的一种标志,（2）标志,补充：铁路标志,1.标志的种类 铁路两旁的标志可以分为：线路标志和信号标志两种。 2.标志的作用 便于工务人员从事线路的养护维修，也便于机车司机掌握线路的变化，安全行车。 3.标志安放的位置 线路标志应设在列车运行方向的左側（警冲标除外）。,线路标志,公里标、半公里标：设在一条线路自起点计算每一整公里、半公里处。 公里标的作用：确切指明线路的位置。例如巡道工在线路上巡行检查时，如果发现问题，在记录和报告中能根据公里标、半公里标指出问题的准确位置，以利于维修和抢修单位及时处理。,曲线标：设在线路某条曲线的中点处，标明该曲线的中心里程、半
19、径大小、曲线和缓和曲线长度等数据。,圆曲线和缓和曲线始终点标：设在直线进入缓和曲线、缓和曲线进入圆曲线、圆曲线进入缓和曲线、缓和曲线进入直线的各点之处。标明所向方向或为直线、或为缓和曲线、或为圆曲线。,桥梁标：设在桥梁中心里程（或桥头）处，标明桥梁编号和中心里程。,坡度标：设在线路坡度的变坡点处，两侧各标明其所向方向的上、下坡度值及其长度。水平线表示坡度为，箭头朝上表示上坡，朝下表示下坡。箭头后面的数字表示坡度值，以千分率表示，下面的数值表示这个坡度的长度，以米为单位。,管界标：设在铁路局、工务段、领工区、养路工区、供电段、电力段的管辖地段的分界点处，两侧标明所向的单位名称。,信号标志,站界标
20、：,车站与区间的界限以专设的标志来划分，称为站界标。 两个车站之间称为站间区间。 站间区间距离：在单线区段，以两头进站信号机中心线为界进行划分；在双线区段，出站方向没有进站信号机，是以站界标中心线来进行划分，由A站界标中心线到B站界标中心线之间的距离为站间区间距离。,预告标,设在进站信号机外方900、1000及1100m处。 但在没有预告信号机及自动闭塞的区段，均不设预告标。 在双线区间，退行的列车看不见邻线的预告标时，在距站界外1100m处特设一个预告标。,引导员接车地点标,列车在距站界200m以外，不能看见引导人员在进站信号机或站界标处显示的手信号时，须在列车距站界200m外能清晰地看见引
21、导人员手信号的地点设置引导员接车地点标。,司机鸣笛标,设在道口、大桥、隧道及视线不良地点的前方5001000m处。司机见此标志，须长声鸣笛提醒人们列车即将到达。,接触网终点标,设在站内接触网边界。电力机车通过接触网获得电动力，一旦脱离接触网将寸步难行。接触网终点标就是提醒电力机车司机不要超越接触网有效区间。,作业标,设在施工线路及其邻线距施工地点两端5001000m处。司机见此标志须提高警惕，长声鸣笛，提醒施工人员撤离到安全地点。,减速地点标,设在需要减速地点的两端各20m处。正面表示列车应按规定限速通过地段的始点，背面表示列车应按规定限速通过地段的终点。,返回,警冲标,警冲标是信号标志的一种
22、，设在两会合线路线间距离为4米的中间，用来指示机车车辆的停留位置，防止机车车辆的侧面冲撞。,警冲标,三.城市轨道交通线路施工方法简介,隧道施工和车站施工的区别,隧道施工为连通地下相邻两座车站而进行的线路建设，一般采用掘进方式形成隧道，隧道掘进中需要在三度空间进行精确定位，同时需要进行支撑形成稳定的结构,车站施工是在确定位置进行的建设，它的特点是原地建设，基本不产生位移，属于建筑物的建设范畴,地下线路在地下几米深时采用。 明挖法采用敞开口开挖或以工字钢柱、钢板柱、地下连续墙、钻孔桩等护壁施工，一般为现浇整体式矩形钢筋混凝土框架结构。 根据运营需要可做成单跨、双跨或多跨结构，单层、双层或多层结构。
23、,1.明挖法,2.暗挖法,暗挖法有：盾构法、矿山法等。 盾构法 在松软含水地层，或地下线路等设施埋深达到10m或更深时，可以采用盾构法（Shield tunneling method）。 盾构是一种施工机具，也是一种强有力的临时支撑结构。 盾构外形上看是一个大的钢管机，较隧道部分略大，用来抵挡外向水压和地层压力。,复合式盾构机,盾构机包括三部分组成：前部的切口环、中部的支撑环以及后部的盾尾。 大多数盾构的形状为圆形，也有椭圆形、半圆形、马蹄形以及箱形等其他形式。 盾构方法在日本的最早采用是20世纪40年代，广泛使用是在60年代。,盾构法施工概貌 （1）在置放盾构机的地方打一个垂直井，再用混泥土
24、墙进行加固； （2）将盾构机安装到井底，并装配相应的千斤顶； （3）用千斤顶之力驱动井底部的盾构机往水平方向前进，形成隧道； （4）将开挖好的隧道边墙用事先制作好的混凝土衬砌加固，地压较高时可以采用浇铸的钢制衬砌加固来代替混泥土衬砌。,2.暗挖法,2.暗挖法,盾构法的特点 （1）优点 盾构法具有施工速度快、振动小、噪音低等优点，且对隧道上方地面的副作用很少。 在松软含水地层中及城市地下管线密布，施工条件困难地段采用盾构法施工，其优点尤为明显。,（2）缺点 盾构法的缺点是对断面尺寸多变的区段适应能力差。 此外，新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济，总的费用一般比明挖法要高。,2.暗挖法,暗挖法有：盾构法、矿山法等。矿山法 矿山法分为传统矿山法和新矿山法。 传统矿山法施工工艺落后，安全性较差，近年来有逐步被新矿山法取代的趋势。 新矿山法又可称为新奥法或浅埋暗挖法。 矿山法施工的隧道一般采用拱形结构，其基本断面型式为单拱、双拱和多跨连拱。,
