城市轨道交通运输设备(一)20090512

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1、第七章城市轨道交通运输设备(一),学习目的:了解城市轨道交通的发展历程;掌握城市轨道交通的基本形式;了解地铁线路的特点,掌握盾构法的原理;掌握地铁车站的分类 。,第七章城市轨道交通设备,第一节概述,一、地铁的发展1863年,世界上第一条地铁在英国伦敦建成通车。它标志着城市快速轨道交通在世界上诞生。1863-1899年,美国、英国、法国、匈牙利、奥地利等5个国家的7座城市相继修建了地铁。1900-1924年,欧洲和美洲又有9座城市修建了地铁,包括柏林、马德里、费城等。1925-1949年,由于第二次世界大战的影响,城市轨道建设速度放慢。莫斯科第一条地铁于1935年建成通车。1950-1974年,

2、欧洲、亚洲、美洲有30余座城市地铁相继通车。1975-2000年,世界进入和平发展时期,又有30余座城市地铁相继通车,其中亚洲有20余座城市开通了地铁。亚洲最早地铁:1927年12月日本的浅草涩谷我国最早地铁:1969年北京地铁。,第七章城市轨道交通设备第一节概述,二、城市轨道交通的基本形式,城市轨道交通按能力分为市郊铁路 、地铁 、轻轨 和有轨电车 四种形式城市轨道交通按构造主要可分为:铁路、地铁、轻轨、单轨、磁悬浮、导向轨道交通等。1、铁路:在城市轨道交通中,主要是指市郊铁路和城市间城际铁路。,第七章城市轨道交通设备第一节概述,2、地铁(metro、subway): 地铁是地下铁道的简称,

3、地铁一般采用大载客量车箱,每辆定员一般在310人左右,每小时单向交通流量在36万人。它是一种独立的有轨交通系统,不受地面道路情况的影响,能够按照设计的能力正常运行,从而快速、安全、舒适地运送乘客。地铁效率高,无污染,能够实现大运量的要求,具有良好的社会效益。(世界十大地铁)3、轻轨(light rail transit、light Rapid 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,每辆定员一般在202人左右,每小时单向交通流量在1.53万人左右。其设计成本较地铁要轻。,第七章城市轨道交通设备第一节概述,二、城市轨道交通的基本形式,4、单轨单轨交通可分为跨座式和

4、悬挂式两种,单轨铁路速度较慢,多采用橡胶轮胎,建造成本低,每小时单向交通流量一般在0.842.52人间,适合与速度和运输需求低的场合。5、磁悬浮:利用车辆与轨道间的磁相吸或相斥原理,使车辆悬浮在轨道上的运输方式,速度快,建造成本极高。6、导向轨道交通(Automatic Guideway Transit):导向轨道交通(AGT),是一种第三轨供电引导的系统,一般实现无人驾驶。,第七章城市轨道交通设备第一节概述,二、城市轨道交通的基本形式,第二节地铁线路,一、地铁线路地铁路网的基本型式有:单线式、单环线式、多线式、蛛网式。每一条地铁线路都是由区间隧道(地面上为地面线路或高架线路)、车站及附属建筑

5、物组成。地铁线路按其在运营中的作用不同,可分为正线、辅助线和车场线。1、正线正线贯穿所有车站、区间供列车运行的线路。多数为全封闭。地铁列车采用右侧行车制。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,一、地铁线路,2、辅助线辅助线是为空载列车提供折返、停放、检查、转线及出入段作业的线路,主要包括:折返线、临时停车线、渡线、车辆段出入线、联络线等。(1)折返线位于端点站或有折返需求的中间站。(2)临时停车线为了停放运营中的故障列车。一般35个车站设置一个临时停车线。(3)渡线用于列车折返时更换轨道(4)车辆段出入线是从车辆段与商业运营正线间的连接线。可设计为单线或双线。(5)联络线主要为其他线路的轨道

6、交通列车提供运行的可能。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,二、结构工程,(一)、地下结构施工方法按不同地下工程结构类型,地下结构施工方法可分为:明挖法和暗挖法。1、明挖法(Cut and Over或Open Cut)明挖法是直接在地下工程建造处进行露天开挖和支护,然后在开挖处建造地下结构,完工后再进行覆盖、恢复地貌的方法。明挖法具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量和工程造价低等优点,但因对城市生活干扰大、对周围环境破坏大,使其应用受到限制。明挖法适用于浅埋的地下工程,可修建的空间比较大。1950年前后,日本东京、大阪重新开始的地铁建设全部采用明挖法施工。,第七章城市轨道交通设

7、备第二节地铁线路,2、暗挖法盾构法矿山法,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,传统矿山法新矿山法,新奥法 浅埋暗挖法,二、结构工程,(1)、盾构法(Shield Method):原理:盾构法亦称掩护筒法,是法国人于1818年发明的在土层或松软岩层中暗挖隧道的一种方法。采用盾构顶进,而后拼装预制管片形成衬砌。盾构施工方法为用被称做盾构(shield)的钢壳里面,在保持撑子面稳定的同时进行安全掘进,而后面则装上被称做衬砌(segment)的衬砌组件,利用其反作用力,以千斤顶盾掘进的一种隧道施工方法。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,二、结构工程,(1)、盾构法(Shield Method)

8、:,盾构法优点:施工速度快、振动小、噪音低,且对隧道上方地面的副作用很少。新开发的已泥水加压盾构法和土压平衡式盾构对地面的影响更少。盾构法缺点: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。总的费用比盖挖法高。适用性: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。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,(2)矿山法(Mine Tunneling Method),原理:矿山法一般是指埋置于基岩,用传统钻爆法或臂式掘进机开挖隧道的方法,也称为“钻爆法”。优点:矿山法具有施工工艺简单、应用灵活、减少拆迁和交通疏解及造价合理

9、等优点。缺点:由于矿山法采用爆破或机械掘进洞开挖,对周围岩体的扰动比较大。此外对地质勘探要求较高,对围岩地质情况的预见性较差,需要超前地质探明和预报、对地表沉降较难控制,防水效果较盾构隧道差,通过软弱土层、砂层、断层破碎带时施工较困难。适用性:一般适用于线路埋深较大、地质条件较好的工程项目。矿山法隧道施工技术在北京地铁、广州地铁一号线中被广泛应用。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,(2)矿山法(Mine Tunneling Method),矿山法可分为传统矿山法和新矿山法新矿山法分为新奥法、浅埋暗挖法。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,(二)、高架结构,1、分类地面筑堤:不适合与城

10、市高架桥:分钢桥和混凝土桥(多用),混凝土桥又有当梁形桥(两端支撑)、刚性框架桥(中间支撑)等。2、高架桥梁组成桥的梁根据形状主要有预应力混凝土槽形梁、预应力混凝土板梁、预应力混凝土T形梁等,多用T形梁。桥的墩台根据形状有:T形墩、双柱墩、V形墩和Y形墩。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,(二)、高架结构,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,三、轨道,(一)轨道结构1、钢轨目前城市轨道交通中使用的钢轨主要有三种:槽形钢轨:多用于有轨电车的街道轨道,使用后路面与钢轨在同一平面,基本不影响城市其它交通运输。如香港屯门地铁、欧洲有轨电车等中有使用,是一种新兴轨道。双头钢轨:19世纪曾经应用过

11、,现已基本淘汰;平底钢轨:现在普遍使用的I字钢轨。我国铁路中钢轨主要有:50、60、75kg/m几种我,城市轨道中一般正线等尽量采用60轨,可增加轨道稳定性、增加牵引电流回流断面,减少杂散电流。车场线。停车线等可用50或更低的轨。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,2、轨枕与大铁路中的情况相似。但城市轨道交通中如果采用第三轨供电,在安装第三轨托架的地方还要采用特殊加长的混凝土枕。3、道床道床分为道碴道床和无碴道床。一般在地面线中使用道碴道床,在其它如隧道、高架中使用无碴道床。地铁中无碴道床主要为整体道床,整体道床可分为以下几种:无枕式整体道床:也称整体灌注式,施工复杂;轨枕式整体道床:可分

12、为短枕式整体道床(中心设排水沟)和长枕式整体道床(侧向设排水沟),(一)轨道结构,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,4、扣件在无碴道床中,扣件直接将钢轨与混凝土基础联结。故对扣件有以下要求:调整量要求:可适当改变轨距杭横向力要求:就40KN扣压力要求:每组扣件扣压力大于12KN就能阻止钢轨爬行强度、刚度等要求:目前国内扣件主要有:DT型扣件:全弹性分开式,在北京地铁一、二期工程中使用;DT、DT:全弹性分开式,二阶减振,用于北京地铁复八线、上海地铁一号线;DT:全弹性分开式,用于青岛、沈阳和上海地铁二号线,取消螺栓;DT:半弹性分开式,最初为伊朗德黑兰地铁设计,(一)轨道结构,第七章城市轨

13、道交通设备第二节地铁线路,四、限界,限界主要包括车辆限界、设备限界、建筑接近限界和接触轨或接触网限界等。其中隧道限界中,可分为:矩形隧道限界(明挖法施工形成的)圆形隧道限界(盾构施工形成的)马蹄形隧道限界(矿山法施工形成(浅埋暗挖法),第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,第三节车站,车站是旅客乘降的场所,市区车站间距应在1公里左右,郊区在2公里左右。一、车站的分类:车站按其运营性质和功能分为四种:中间站:只供乘客乘降用,此类车站数量最多。折返站:在中间站设有折返线路设备即称为折返站,一般在市区客流量大的区段设立,可以满足乘客需要,同时节省运营开支。换乘站:既用于乘客乘降又为乘客提供换乘的车站

14、。终点站:地铁线路两端的车站,除了供乘客上下或换乘外,通常还供列车停留、折返、临修及检修使用。,第七章城市轨道交通设备第三节车站,一、车站的分类:,按与地面相对位置分:地下车站;地面车站;高架车站。按站台形式分为:岛式车站;侧式车站;一岛一侧;一岛二侧车站等。,第七章城市轨道交通设备第三节车站,二、车站规模,一般根据日均乘降乘客流量和高峰小时乘客流量来确定,可分为:小型站、中型站、大型站和特大型站。,第七章城市轨道交通设备第三节车站,三、车站的组成,与大铁路相似,主要由:车站大厅及广场、售票大厅、站台、办公室等旅客不常到的地方。在车站主体空间中,可分为乘客使用空间(付费区和非付费区)、车站用房

15、。,结束放映,练习作业,第七章城市轨道交通设备第三节车站,练习题:,1、城市轨道交通按能力分为哪四种形式?2、请说明地铁与轻轨的区别?3、地铁施工方法有哪些,其形成的隧道各有什么特点?4、说明盾构法的适用地形、优点与缺点?5、车站按其运营性质和功能分为哪四种?,第七章城市轨道交通设备练习题,练习答案,1、城市轨道交通按能力分为_市郊铁路 、_地铁 、_轻轨 和_有轨电车 四种形式2、地铁一般采用大载客量车箱,每辆定员一般在310人左右,每小时单向交通流量在36万人。轻轨采用中等载客容量的车箱,每辆定员一般在202人左右,每小时单向交通流量在1.53万人左右。3、可分为明挖法和暗挖法,暗挖法又分为盾构法和矿山法。矩形隧道限界(明挖法施工形成的)圆形隧道限界(盾构施工形成的)马蹄形隧道限界(矿山法施工形成(浅埋暗挖法)4、盾构法优点:施工速度快、振动小、噪音低,且对隧道上方地面的副作用很少。新开发的已泥水加压盾构法和土压平衡式盾构对地面的影响更少。盾构法缺点: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。总的费用比盖挖法高。适用性: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。5、车站按其运营性质和功能分为四种:中间站、折返站、换乘站、终点站。,

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