3城市轨道交通.ppt.ppt

1、第三章 城市轨道交通,第一节 城市轨道交通概述 第二节 轨道构造,第一节 城市轨道交通概述,一、发展城市轨道交通的意义 二、城市轨道交通的类型、特点及选择 三、国内外铁路的发展 四、磁悬浮交通,一、发展城市轨道交通的意义,水、交通和环境是城市发展的三大要素。 交通问题已成为制约城市经济发展的重要因素。城市交通的发展在于发展城市轨道交通。 城市轨道交通优点运量大、舒适性好、对环境污染小、能源利用率高等，快速、安全、便捷，誉为绿色交通工具。,二、城市轨道交通类型、特点及选择,类型：地下铁道、城市轻轨(包括单轨)、城市有轨电车、市郊铁路等。,1. 地下铁道(Subway),特点：运量大，能迅速疏散旅

2、客，不易堵塞，运行采用全封闭信号控制，安全、快速、准时，造价昂贵。 地铁常建于城市中心地区，凡城市运量在4万人次/h以上的（地铁适于3-6万人次/h），可以选用地铁。,地下铁道,地铁站,2. 轻轨交通 (Light Rail Transit),是原城市有轨电车的发展而来，采用中等载客容量的车箱，每小时单向交通流量在1.53万人左右。 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。,特点中等运量，多采用全封闭或半封闭方式，实行信号控制。其造价仅为地铁的1/5-1/3。 适用道路坡道较大或弯曲的大中城市，

3、也可在特大城市配合地铁在郊区的延伸。,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。,重庆轻轨,天津轻轨,3. 有轨电车(Trolley Bus),特点低运量、全地面、不封闭、无信号系统，投资少、运营费

4、用低、对环境污染小等。 适用在中小城市很有发展前景，客运量可达15000人次/h，有很好的经济性。,天津有轨电车,大连有轨电车,瑞士有轨电车,4. 市郊铁路(Suburbs Rail),特点运量大（单向最大运能可达8万人次/h）、投资省、见效快、速度比较高、效率高、技术上容易实现、服务范围广等。 适用可用于连接市中心和郊区间的运输。在日本、法国、俄罗斯以及东欧国家得到了广泛的应用，并与地铁、轻轨共同构成城市轨道交通网络。,布宜诺斯艾利斯,我国发展城市轨道交通,问题造价比较昂贵;有些地铁设备陈旧;有些地铁是利用外资，进口设备，既提高了造价，又带来了地铁设备“万国牌”的隐患;城市交通总体规划不均，

5、与公交、出租车、码头、机场之间的紧密衔接、密切配合不够;对市郊铁路发展不重视，没有纳入城市轨道交通发展的总体规划中。 目标：达到标准化、国产化、造价低、服务质量高的要求，真正成为大能力、快速运行和合理疏散的交通骨干。,三、国内外铁路的发展,(一)国外铁路建设发展的三个时期 (二)铁路运输的现代化 (三)我国铁路的发展,(一)国外铁路建设发展的三个时期,1.快速发展时期 2.衰落期3.振兴时期,1. 快速发展时期,世界上第一条铁路：1825年，英国在大林顿(Darlington)到斯托克顿(Stockton)间修建了第一条公用铁路。 1840年到1913年世界大战前，铁路发展最快。其中80%集中

6、在美、英、法、德、俄五国。铁路成了这些国家工业化的先驱，并奠定了工业化的基础。 铁路垄断了陆上的交通运输，其承担的运输量一般高达80%以上。,2. 衰落期,1913年至1970年，经历了第二次世界大战。 一方面，西欧各国的经济受到战争的破坏，直到1955年前后，世界经济才复苏发展。 另一方面，铁路运输受到公路和航空运输的挑战，铁路亏损严重。 二次大战后，原苏联和第三世界国家铁路有所发展。,3.振兴时期,自1970年，世界铁路由于下列原因而得到了振兴和新的发展机遇。(1)能源危机。 (2)环境问题。 (3)安全问题。从能源、环境和安全角度出发，铁路具有明显的优越性。,部分国家修建第一条铁路的时间

7、表,1 英国 1825 3 法国 1832 5 德国 1835 7 俄国 1837 9 荷兰 1839 11 瑞士 1844 13 秘鲁 1851 15 澳大利亚 1854 17 日本 1872,2 美国 1830 4 比利时 1835 6 加拿大 1836 8 奥地利 1838 10 意大利 1839 12 西班牙 1848 14 印度 1852 16 南非 1860 18 中国 1876,世界十大地铁,（1） 莫斯科（俄国）：年输送旅客量达26亿人次。 （2） 东京（日本）： 年客流量25亿人次。 （3） 纽约（美国）：年客流量15亿人次。 （4） 墨西哥城（墨西哥）：年载旅客15亿人次。

8、 （5） 巴黎（法国）：年乘地铁人次为12亿。 （6） 大阪（日本）：年载客为9.48亿人次。 （7） 圣彼得堡（俄国）：年客流量8.21亿人次。 （8） 伦敦（英国）：年输送旅客8.15亿人次。 （9） 首尔（韩国）：年输送旅客8.12亿人次。 （10） 香港（中国）：年输送旅客6.3亿人次,按里程,1、上海420公里 2、伦敦408公里 3、纽约370公里 4、东京304.1公里 5、莫斯科292.2 公里 6、首尔286.9公里 7、马德里284 公里 8、北京226 公里 9、巴黎215公里10、墨西哥城201.38 公里,1、世界最繁忙的地铁：莫斯科地铁 莫斯科地铁年输送旅客量26亿

9、人次，是世界上最繁忙的地铁。目前900多万莫斯科市民平均每人每天要乘一次地铁，它的年客运量要占全市公共交通总运量的45%。 2、全世界地铁最多的国家：美国 美国是世界上拥有地铁最多的国家。纽约、芝加哥、费城、华盛顿等10个城市的地铁达1200公里，约占全世界的五分之一。,地铁世界之最,3、全世界最安全的地铁：新加坡地铁 新加坡地铁，在最大程度上，避免了种种不安全的发生。新加坡地铁为了防止火灾的发生，地铁乘客所触及之处，均不采用木质、天然纤维易燃材料，同时还有一整套灭火救灾的自动监测系统。 4、全世界最短的地铁：伊斯坦布尔地铁 土耳其的伊斯坦布尔地铁总长度只有0.6公里，全程仅设两个半车站。 5

10、、全世界埋得最深的地铁：朝鲜平壤地铁 世界上埋得最深的地铁是朝鲜平壤地铁，它埋深地下达100米左右(一般明挖10-20米，暗挖埋深20米以上)。,(二) 铁路运输的现代化,铁路运输的现代化率先出现在欧、美国家和日本等国。 标志高速列车(高铁）、重载列车,德国高速列车,法国高速列车,1、高速列车（高铁）,日本率先于1964年10月建成了东京到大阪的东海道干线，翌年实现了210km/h的最高速度。至1997年，最高速度达260-300km/h。 法、德、意、西班牙和比利时等国也修建了高速铁路，最高速度达到270-300km/h。 日本、法国和欧洲正在规划高速铁路网的建设。亚洲的韩国和中国台湾省也正

11、在修建高速铁路。 中国的动车组：最高设计速度可达260-350km/h，最高运营速度可达160-250km/h。,2、重载运输,主要特点： 加大列车重量； 加长列车编组； 实现全程直达运输。,2、重载运输,世界各国发展重载，大体有以下两种形式: (1)以北美(美国和加拿大)为代表，包括巴西、澳大利亚和南非等国在内的重载单元列车。通过货物集中发送、快速装卸，加快列车周转，使运输成本降低，以获取更大盈利来提高铁路的竞争能力。 (2)以前苏联为代表的超重、超长列车和合并列车。以挖掘现有的技术设备潜力，有效地提高了运输能力。,2、重载运输,统一标准 1986年10月在加拿大温哥华召开的第二届国际重载运

12、输会议上讨论确定，凡属重载运输，应至少满足下列三个条件中的两个。 （1）年运量不少于20Mt的线路； （2）列车重量达到5000t； （3）车辆轴重在25t以上（包括从21t提到25t）。,（三）国内铁路的发展,1876年由英国人擅自修建的淞泸铁路，是我国第一条铁路。 而1881年11月8日由开平矿务局出资修建的唐胥铁路（唐山至胥各庄）则是中国人自己修的第一条铁路。 京张铁路连接北京丰台，经八达岭、居庸关、沙城、宣化至河北张家口，全长约200千米，于1909年建成，是中国首条不使用外国资金及人员，由中国人自行完成，投入营运的铁路。詹天佑是建设铁路的总工程师。,我国最早的地铁是1969年建设的北

13、京地铁。 天津（1984）、上海（1995）、广州（1997）陆续建设了地铁。 香港的第一条地铁建成于1975年。 到2001年底，已有10多个城市建成和正在建设轨道交通系统。,中国铁路图,“和谐号”动车组,2007年12月22日，首列国产时速300公里“和谐号”动车组列车(CRH2-300)在南车四方机车车辆股份有限公司竣工下线。它的成功下线是我国铁路全面实施自主创新战略取得的重大成果，标志着我国铁路客运装备的技术达到了世界先进水平，中国也由此成为世界上少数几个能够自主研制时速300公里动车组的国家。时速300公里“和谐号”动车组是在引进消化吸收国外时速200公里动车组技术平台的基础上，由我

14、国自主研制的，是目前世界上运营速度最高的动车组列车之一。,中国和谐号动车,京沪高铁,京沪高速铁路于2008年4月18日开工，从北京南站出发终止于上海虹桥站，总长度1318公里，总投资约2209亿元。它的建成将使北京和上海之间的往来时间缩短到5小时以内。,全线纵贯北京、天津、上海三大直辖市和河北、山东、安徽、江苏四省。是新中国成立以来一次建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路。2011年6月30日正式开通运营。,全线桥梁长度约1140km，占正线长度86.5%；隧道长度约16km，占正线长度1.2%；路基长度162km，占正线长度12.3%；全线铺设无砟正线约1268公里，占线路长度的96.

15、2%。全线用地总计5000km2（不包括北京南站、北京动车段、大胜关桥及相关工程）。,开通后，运营4天，发生3起事故，引起广泛热议。2011年8月1日，铁道部称京沪高铁上座率107% 。 2011年8月16日，上海铁路局实施新运行图，对京沪高铁列车开行速度和价格进行调整。,青藏铁路,青藏铁路于2006年7月1日9:00全线通车。 由青海省西宁市至西藏自治区拉萨市，全长1956公里。 其中，西宁至格尔木段长814公里，1979年建成铺通，1984年投入运营。 格尔木至拉萨段，自青海省格尔木市起，沿青藏铁路南行至西藏自治区首府拉萨市，全长1142公里，其中新建1110公里，格尔木至南山口既有线改造

16、32公里。,美丽的青藏铁路,上海磁浮示范运营线,上海磁浮示范运营线，是世界上第一条投入商业化运营的磁悬浮列车示范线，具有交通、展示、旅游观光等多重功能。于2002年12月31日启用，由当时的中国国务院总理朱镕基与德国总理施罗德，主持剪彩仪式。 磁浮示范运营线西起上海轨道交通2号线龙阳路站，东到上海浦东国际机场站，主要解决连接浦东机场和市区的大运量高速交通需求。线路正线全长约30公里，双线上下折返运行，设计最高运行速度为每小时430公里，单线运行时间约8分钟。,02年12月31日 中德总理乘坐上海磁浮列车,五、磁悬浮交通,1、磁悬浮交通的特点 2、磁悬浮轨道交通的优越性 3、磁悬浮轨道交通建设存

17、在的问题,1、磁悬浮交通的特点,磁悬浮交通是一种新型的交通运输系统，是交通运输方式一种革命性质变。 传统铁路是在车轮与钢轨接触的情况下，依靠轮轨之间的粘着关系实现支承、导向、牵引和制动三大功能， 磁悬浮列车是在车辆与导轨无接触的情况下，利用电磁系统产生的吸引力或排斥力使车辆悬浮，利用电磁力进行导向，使车辆不偏离运行轨迹，同时依靠直线电动机驱动，推动列车前进 。,2、磁悬浮轨道交通的优越性,(1)速度高。 (2)安全性高。 (3)噪声低。 (4)维修少。 (5)舒适度良好。 (6)选线自由度大。 (7)能耗少。,3、磁悬浮建设存在的问题,(1)初期投资昂贵。 (2)不能与轮轨方式的现有铁路网兼容

18、。我国上海磁悬浮快速列车工程引进德国先进技术，线路设计为双线，起点为地铁2号线上的龙阳路站，终点为浦东国际机场站；长度约30km；设计最高速度为430km/h。,上海磁悬浮,第二节 轨道与结构工程,一、土质路基的轨道结构 二、隧道内的轨道结构 三、高架桥上的轨道结构,轨道结构是城市轨道交通系统的重要组成部分，一般由钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔及其它附属设备组成。 为保证列车运行的安全，轨道结构应具有足够强度和稳定性、耐久性、绝缘性及适量弹性，且养护维修量小，以确保列车安全运行和乘客舒适。,轨道交通在土质路基上一般宜采用混凝土枕碎石道床，并尽可能敷设无缝线路。无缝线路（continuous we

19、lded rail）用焊接长轨条铺设的轨道，因为长轨无缝线路条没有轨缝而得名。,一、土质路基的轨道结构,通常使用的标准钢轨长度为12.5米和25米两种。把10根或20根标准钢轨先在工厂焊接成125250米的钢轨，再用特别编组的运轨车运到铺设工地，焊接成10002000米的长轨铺设在线路上，就成为无缝线路。,目前的钢轨形式有三种： 一是槽形钢轨，多用于街道轨道，即路面与钢轨轨面在同一平面的场合，如香港屯门轻铁。 第二种是19世纪应用很广，但目前已经很少采用的双头钢轨，这种钢轨在英国还能见到。 第三种是目前广泛采用的工字形钢轨。,（一）钢轨,我国国家铁路的钢轨主要有50kg/m、60kg/m与75

20、kg/m三种类型。 年通过总重在15Mt25Mt时，采用50kg/m钢轨； 在25Mt50Mt时，采用60 kg/m钢轨； 在大于50Mt时，采用60 kg/m或750 kg/m钢轨。,从技术性能上分析，60kg/m钢轨重量只增加17.7%，而允许通过的总重量可增加50%。 重型钢轨不仅能增加轨道的稳定性，减少养护维修工作量，而且还能增加回流断面，减少杂散电流。,城市轨道交通在经济条件允许下，无论地面线、地下线或高架线，运营正线宜选用重型钢轨。 对车场线来说，由于主要是供空车运行，速度又低，考虑到经济性，选用50kg/m或43kg/m钢轨均是可行的。,轨枕的种类按构造有横向轨枕、纵向轨枕、短轨

21、枕和宽轨枕四种； 按铺设部位有适用于区间线路的普通轨枕、道岔区的岔枕和无碴桥上的桥枕； 按制造材料可分为木枕、混泥土枕及钢枕三种。,（二）轨枕及扣件,一般情况下，碎石道床的轨枕应尽可能采用常规铁路所使用的预应力混凝土枕。 对采用第三轨受电方式的系统，在安装三轨托架的地方还需使用特殊加长的混凝土枕。,扣件是联结钢轨与轨枕间的中间零件，其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距并阻止钢轨的横纵向移动。 有碴轨道的钢轨扣件可采用DTI型扣件,扣件,道床是指路基之上、轨枕之下的部分。 一般分为道碴道床（有碴道床）和无碴道床两大类。 常见的道碴道床有碎石道床。,（三）道床,土质路基上一般采用碎石道床。 碎石道

22、床结构简单，容易施工，减振、减噪性能较好，造价低；不足之处是轨道建筑高度较高，轨道维护工作量大。,传统道床常用碎石作成,呈散粒状态,是一种极不稳定的结构。在行车的反复荷载作用下，产生残余下沉，通过一定运量后就会出现病害，必须加以整修，而随着运量及行车密度的增加，列车正常运行和轨道养护维修之间的矛盾将日益尖锐。 到70年代，对道碴道床的重大改进主要有两种方案。一是将碎石道床更换成整体结构，二是保留碎石道床，在其间灌入沥青材料将它连成整体。前者称整体道床，后者称沥青道床。,多采用整体式道床，分无枕式和有枕式两类。 整体道床整体性能好，坚固稳定、耐久； 轨道建筑高度小，减少隧道净空，节省投资； 轨道

23、维修量小，适宜城市轨道交通运营时间长，维修时间短的特点。,二、隧道内的轨道结构,亦称整体灌注式，无枕式轨道建筑高度较小，主要采用连续灌注混凝土基床或纵向承轨台。 国外一些国家修建铁路隧道时常采用这种型式，香港地铁和新建的轻轨交通也采用了这种型式，简称PACT型轨道。 这种型式结构简单，减振性能也较好，但施工时需采用刚度较大的模架，施工较为复杂。,1无枕式整体道床,分为短枕式和长枕式两种。 （1）短枕式整体道床 这种道床轨道建筑高度一般为550mm左右，轨枕下道床厚度一般不小于160mm，一般设中心排水沟。 这种道床稳定、耐久、结构比较简单，施工方法简便，进度较快。我国北京地铁一、二期工程大多铺

24、设这种道床，经20多年运营，使用状态良好。天津地铁亦铺设了这种道床。,2轨枕式整体道床,（2）长枕式整体道床 这种道床设侧向水沟，一般长轨枕预留圆孔，让道床纵筋穿过，加强了与道床的联结。 它适用于软土地基隧道，可采用排轨法施工，施工快。 上海和新加坡地铁铺设了这种轨道，使用状况良好。,轨枕 长枕式整体道床,也可分为有碴轨道和无碴轨道两种。 有碴轨道和土质路基轨道结构相同。 无碴轨道与有碴轨道相比，可减少桥梁恒载，降低梁的刚度和造价，同时可大大减少轨道维修工作量。 但由于整体道床轨道调整量有限，所以对桥梁徐变及桥墩的不均匀沉降提出了更高的要求。,三、高架桥上的轨道结构,高架桥上通常采用承轨台式轨道结构，分有碴和无碴两种型式 无碴式承轨台是一种整体灌注式的钢筋混凝土结构 有碴式承轨台是一种沿纵向铺设在钢轨下面的条形钢筋混凝土结构，系二次灌注混凝土结构。,