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1、单元3 城市轨道交通线路和车站,教学目标,1.掌握线路设计的基本知识,2.了解城市轨道交通线路的施工方法,3.掌握城市轨道交通车站的类型和组成,4.了解城市轨道交通车站文化,5.了解城市轨道交通的换乘方式,线路平面,线路中心线在水平面上的投影,线路纵断面,沿线路中心线展直后的轨面标高在铅垂面上的投影线,线路设计的任务是在规划路网和预可行性研究的基础上，对拟建的城市轨道交通线路走向及其平面和纵断面位置，通过不同的设计阶段，逐步由浅入深，进行研究与设计，达到最佳确定城市轨道交通线路在城市三维空间的准确位置,3.1 城市轨道交通线路设计,一.线路走向选择,沿主客流方向并通过大客流集散点 线路位置应选
2、在施工条件好的城市主干道上 城市轨道交通系统是城市的重要组成部分,必须与城市的发展方向、布局形态结合,既要配合城市的开发,还应诱导城市向正确合理方向发展。 在老城区线路宜选择地下线路 车站应设置在客流量大的集散点和各类交通枢纽上 先期建设的线路应考虑与远期规划线路交叉点处的衔接 选择线路走向时要考虑车辆段、停车场的位置和连接两相邻地铁线路间的联络线,3.1 城市轨道交通线路设计,二.车站间距的选择,大站间距可以减少车站数量，从而节约车站的土建工程投资，但同时也将引起部分客流向邻近车站转移，导致邻近车站规模增大 小站间距由于车站数量较多，故车站总投资会相应增大 对于某条线的车站间距选择，应结合具
3、体情况分析,与工程造价的关系,3.1 城市轨道交通线路设计,二.车站间距的选择,大站间距会提高列车的旅行速度，旅行速度的提高又会减少列车的周转时间，故在发车间隔不变的情况下，相应的车辆配属数就会减少 小站间距则正好相反 大站间距的设站数量相对于小站间距要少，故相应的车站配套设施和管理维护人员也会相应减少，从而节省了日常开支，降低了运营费用,与运营的关系,3.1 城市轨道交通线路设计,二.车站间距的选择,车站分布应根据科学的综合分析，详细的方案比选后确定。尤其是轨道交通车站分布数目多对建设费用、运营成本、施工等都有很大影响。但是客流吸引量及乘客出行时间需要进行具体分析计算，在市场经济条件下，车站
4、分布一定要进行经济效益的比较。,3.1 城市轨道交通线路设计,我国已建地铁平均站间距离,上海、东京轨道交通车站间距比较,东京轨道交通车站间距设置理念,以人为本 按需设置 技术可行 经济合理,三.线路平面和纵断面设计,1、平面设计,对于最小曲线半径Rmin的规定,缓和曲线的设置目的,曲率过渡,超高过渡,轨距加宽过渡,3.1 城市轨道交通线路设计,三.线路平面和纵断面设计,2、纵断面设计,3.1 城市轨道交通线路设计,线路纵断面设计的主要技术要素：坡度、坡段长度及坡段连接 为保证行车安全与准点，最大坡度阻力及各种附加阻力之和，不宜大于列车牵引动力的一半。 在实际设计纵断面时，一般宜在25 以下。正
5、线允许的最大坡度值，一般不大于30 ，在困难地段(例如，深埋线路需要上升至地面以上时)，允许将正线坡度设计到35；辅助线的最大坡度一般不大于40 。 为便于排水，地下区间线路不宜设计成平坡，而设计成不小于3 的坡度。 两个坡段的连接点，即坡度变化点，称为变坡点。线路坡段长度不宜小于远期列车计算长度。,三.线路平面和纵断面设计,2、纵断面设计,3.1 城市轨道交通线路设计,竖曲线：在纵断面上，若各坡段直接相连则形成一条折线。 列车运行至坡度代数差较大的变坡点处，容易造成车轮脱轨、车钩脱钩等问题。为避免出现这类情况发生，当坡度代数差等于或大于2时，应在变坡点处设置竖曲线。 竖曲线有抛物线型和圆曲线
6、型两种。 抛物线型曲率是渐变的，更适宜于列车运行，但由于铺设和养护工作较复杂，当要求速度不高时，基本上不采用。 圆曲线型竖曲线，具有便于铺设和养护的优点，当竖曲线半径较大时，近似于抛物线型。因此，我国城市轨道交通线路采用圆曲线型竖曲线。,三.线路平面和纵断面设计,2、纵断面设计,车站“驼峰”示意图,3.1 城市轨道交通线路设计,四.限界,限界越大，安全度越高，但工程量和工程投资也随之增加,合理限界的确定，既要考虑保证列车运行的安全，又要考虑系统建设成本,3.1 城市轨道交通线路设计,1.正线,一般为上下行双线,实施右侧行车惯例 （日、英除外）,上海地铁规定：南北走向向北的为上行，东西走向向东的
7、为上行，环线内圈为上行,一.线路的分类（以地铁为例）,3.2 城市轨道交通线路组成与施工方法,2.折返线,在终点站或中间站以方便列车调头、转线及存车等的线路,环形（灯泡线）,尽端式,一.线路的分类（以地铁为例）,渡线折返,三种折返方式,3.2 城市轨道交通线路组成与施工方法,环形折返方式,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,尽端式折返方式,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,渡线折返方式,单轨线路折返方式,磁浮线路折返道岔,3.渡线,在上下行正线之间（或其他平行线路
8、之间）设置的连接线,一.线路的分类（以地铁为例）,4.停车线,场内作业停放列车的线路,3.2 城市轨道交通线路组成与施工方法,5.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,一.线路的分类（以地铁为例）,6.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,3.2 城市轨道交通线路组成与施工方法,7.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,一.线路的分类（以地铁为例）,8.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,3.2 城市轨道交通线路组成与施工方法,联络线示意
9、图,二.城市轨道交通轨道的组成,3.2 城市轨道交通线路组成与施工方法,1.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,在列车动载荷作用下，钢轨产生弹性挠曲和横向弹性变形,1.钢轨,要求,一般钢轨应具有足够的承载能力、抗弯强度、断裂韧性及稳定性、耐磨性和耐腐蚀性,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,在无缝线路的缓冲区、轨道电路的绝缘区、有道岔的线路区段中皆需要,1.钢轨,钢轨接头分类,钢轨接头分为 普通接头 异型接头 导电接头 绝缘接头 胶结接头 冻结接头,常见钢轨接头之一
10、 绝缘接头,轨距为两股钢轨头部内侧与轨道中线相垂直的距离。因为钢轨不是水平放置的缘故，所以规定，轨距应在钢轨头部内侧面下16 mm处量取。,轨 距（标准1435毫米）,2.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,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,木枕轨道,钢筋混凝土枕,特点,稳定性好,使用寿命长,能提供较大阻力,质量较大，不利于运输与铺设,弹性较差,钢筋混凝土枕,钢枕,3. 扣件,作用,固定钢轨正确位置，阻止钢轨的横向和纵向位移，
11、防止钢轨倾翻,提供适量弹性,将钢轨所受的力传递给轨枕,木枕用扣件和道钉,弹簧扣件与钢轨,4 道床,分为碎石道床和整体道床,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、浮置板道床、整体弹性道床,钢轨、扣件、道床和轨枕,5 道岔,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
12、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,普通单开道岔,普通单开道岔,6. 其他附属设备,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,6. 其他附属设备,线路标志：是用来表示线路状态和位置的一种标志性设施,信号标志：是指导列车操作人员的一种标志,（2）标志,三.城市轨道交通线路施工方法简介,1、隧道施工和车站施工的区别,隧道施工为连通地下相邻二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
13、特点是原地建设，基本不产生位移，属于建筑物的建设范畴,3.2 城市轨道交通线路组成与施工方法,2. 隧道施工常用方法,（1）明挖法 （open cut method）,在进行浅埋隧道、管道或其他地下建筑工程时，采用从地表开挖基坑或堑壕，修筑衬砌后，先将隧道部位的岩(土)体全部挖除，然后修建洞身、洞门，再用土石进行回填的施工方法，称为明挖施工法，简称明挖法,优点,施工条件有利、速度快、质量好、安全、简单、经济等优点，城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术,明挖法施工,2. 隧道施工常用方法,（2）暗挖法盾构法 （shield tunneling method）,利用盾构机进行隧道掘进
14、的一种施工方法。盾构机一般由盾构壳体、推进系统、拼装系统、出土系统等4大部分组成。 隧道断面形状取决于设计要求，一般可分为圆形、半圆形、矩形、马蹄形等4种,优点,自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，尤其在隧道洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理,盾构法施工,隧道施工,隧道施工常用方法 暗挖法矿山施工法、新奥法,1、矿山施工法：适用于岩石层地质条件 施工程序：挖掘工作竖井安装掘进机掘进隧道安装衬砌 2、新奥法：适用于砾石、沙质地质条件 施工程序：确定线路位置在隧道预定位置外围钻
15、进灌浆管灌浆凝固挖工作竖井横向掘进,3.2 城市轨道交通线路组成与施工方法,2. 隧道施工常用方法,（3）沉管法 （immersed tube method）,沉管法亦称预制管段法或沉放法。施工的流程：在隧道位址以外的船台上或临时干坞内制作隧道管段拖运到隧道位址指定位置在隧道定位处预先挖好水底基槽管段定位向管段内灌水压载，使之下沉将管段内的水排空后形成水下联接覆土（石）回填,优点,因将水下操作改为陆上作业，施工安全、施工场地等条件均有改善；可同时进行多管段的预制和施工，有利于缩短工期；有利于安排工程的搭接施工。,缺点,局限于穿越河流、湖泊等水下隧道施工作业,3. 轨道交通车站施工方法的选择,车
16、站施工要求,地下车站一般都设在城市中心圈，施工期间对城市交通的影响要降到最低；由于在人口、建筑物、地下管线等比较稠密的地段进行，工程地质复杂多变，所以施工技术含量高,3. 轨道交通车站施工方法的选择,盖挖逆筑法,支撑桩采用以H型钢为柱芯的钢管或钻孔灌注桩，满足了沉降的控制要求,采用地下连续墙低注浆的方法，增强基底持力层的刚性,利用混凝土板对地下连续墙的变形起约束作用,在暗挖过程中采用一撑两用的合理方法，大大减少了工程量，加快了工程进度，控制了墙体位移,一.城市轨道交通车站的类型,1.按车站所处位置分,3.3 城市轨道交通车站,高架车站,2. 按车站运营性质分,（1）中间站：仅供乘客上、下车之用，功能单一，是地铁路网中数量最多的车站,（2）区域站：设在两种不同行车密度交界处的车站，设有折返线和设备。区域站兼有中间站的功能,（3）换乘站：位于两条及两条以上线路交叉点上的车站。它除了具有中间站的功能外，更主要的是它还可以从一条线上的车站通过换乘设施转换到另一条线路上的车站,轨道一三号线与上海南站的大型换乘中心,人
