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1、第2章 城市轨道交通系统的设计与施工,第2章 城市轨道交通系统的设计与施工,【学习目标】 【教学建议】 2.1 城市轨道交通路网规划与设计 2.2 城市轨道交通限界 2.3 城市轨道交通工程施工 【实践操作】 【评价跟进】,【学习目标】,1.能够掌握城市轨道交通路网规划与设计的一些基本概念。 2.能说出轨道交通线路的种类及其在运营中的作用，能够分析各种辅助线路。 3.能够说出限界的种类及作用。 4.知道城市轨道交通常用的施工方法。,【教学建议】,1.教学场地：在教室或多媒体教室中进行，课后可实地参观。 2.设备要求：各城市现有轨道交通线网图若干；限界、施工方法挂图或动画演示若干；各种施工机械模
2、型1套。 3.课时要求：共6课时，其中课堂讲授4课时，参观学习2课时。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计,1.城市轨道交通路网规划与设计的基本概念 (1)线网 线网是指在一个城市中轨道交通线路所构成的路网状态。 (2)线路 线路是指城市中某一把甲地和到乙地连接起来的轨道路由。 (3)线网与线路的关系 两者是整体与局部的关系，若干条线路构成线网。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计,图2-1 天津市快速轨道交通路网规划图,(4)城市轨道交通规划设计的构成 城市轨道交通规划设计，可划分为线网规划与线路设计两部分，两者是系统与子系统间的关系。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计,(5)线网规划 线
3、网规划是指在一定线路数量规模条件下，确定路网的形态及各条线路走向的决策过程。 (6)线路设计 线路设计是指在已经确定的城市轨道交通线网规划的基础上，研究某一条或某一段线路的具体位置，包括线路路由、敷设方式及站点选择等的确定过程。 2.城市轨道交通线网规划 (1)线网规划的意义与作用 城市轨道交通线网规划是城市总体规划的一个组成部分，具有非可逆性，线路一经建成便不可更改。 (2)线网规划的内容 城市轨道交通线网规划主要包括城市背景研究、线网结构研究、实施规划研究三个方面内容。 1)城市背景研究。 2)线网结构研究。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计,3)实施规划研究。 (3)线网基本结构形式
4、根据城市现状与规划情况编制的线网中各条线路组成的几何图形一般称线网结构形式。,图2-2 线网几何结构图形,2.1 城市轨道交通路网规划与设计,1)放射形(星形)结构。 2)条带形(树状)结构。 3)棋盘式(栅格网状)结构。 4)放射形网状(三角形)结构。 5)复合形结构。 6)其他结构。 3.城市轨道交通线路设计 (1)城市轨道交通线路设计的过程 线路设计一般分为四个阶段，即可行性研究阶段、总体设计阶段、初步设计阶段和施工设计阶段。 1)可行性研究阶段。 2)总体设计阶段。 3)初步设计阶段。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计,4)施工设计阶段。 (2)城市轨道交通线路设计的内容 城市轨道交
5、通线路设计内容主要包括如下几个。 1)选线。,图2-3 车站位置与路口关系,2.1 城市轨道交通路网规划与设计,2)线路平面的设计。 3)线路纵断面的设计。 4)车站站位的选择。 跨路口站位(见图2-3a)：站位跨主要路口，并在路口的各个角上都设有出入口，乘客从路口的任何方向进入轨道交通系统均不需过马路，增加了乘客安全性，减少了路口的人、车交叉；与地面公交线衔接好，乘客换乘方便。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计, 偏路口站位(见图2-3b)：车站不易受路口地下管线影响，减少车站埋深，方便乘客使用，减少施工对路口交通的干扰，减少地下管线拆迁，降低工程造价。在高寒地区，当轨道交通为高架线时，可
6、以减少高架桥体阴影对路口交通安全的影响。不足之处是乘客集中于车站一端，降低车站的使用效能，增加运营管理上的困难。将车站出入口伸过路口，或增加路口过街人行道(天桥)，并与出入口连通，或者将车站设计成上下两层式，可以改善路口车站的功能。 站位设于两路口之间(见图2-3c)：当两路口都是主路口且相距较近(小于400m)，横向公交线路及客流较多时，可将车站设于两路口之间，以兼顾两路口。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计, 贴道路红线外侧站位(见图2-3d)：一般在有利的地形条件下采用。当基岩埋深浅、区间可用矿山法暗挖、道路红线外侧有空地或危旧房区改造时，地铁可以与危旧房改造相结合，将车站建于红线外侧
7、的建筑区内，可以少破坏路面，少动地下管线，减少交通干扰，充分利用城市土地。 (3)城市轨道交通线路的级别与分类 线路是轨道交通系统中重要的组成部分，按线路远期单向客运能力，可分为、三个等级，各等级分别有其相关技术特征(见表)。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计,表2-1 各级线路相关技术特征,2.适用城市市区人口规模系指人口规模能达到或超过此限的城市，其快速轨道交通线网中的主干线可能达到相应的运量等级。 1)正线。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计,图2-4 建设中的天津地铁1号线运营正线,2)辅助线。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计, 折返线：城市轨道交通线路一般都比较长，全线的客流
8、分布可能会不太均匀，这时可组织区段运行。区段运行是指列车根据运行调度的要求，在尽端站与中间站或中间站与中间站之间进行列车折返调头，故在这些地方需要为列车设置折返线。折返线除了供运营列车往返运行时的调头转线使用外，有些也可以作为夜间存车使用。常见折返线形式有很多种(见图2-5)。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计,图2-5 折返线形式, 渡线：渡线是指在上下行正线之间(或其他平行线路之间)设置的连接线，通过一组联动道岔达到转线的目的。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计,渡线有单渡线和交叉渡线(见图2-6)之分。渡线单独设置时，用来临时折返列车，增加运营列车调度的灵活性；在与其他辅助线合用时，
9、能完成或增强其他辅助线的功能。,图2-6 交叉渡线,2.1 城市轨道交通路网规划与设计, 停车线：停车线一般设置在端点站，专门用于停车，也可进行少量检修作业(见图2-7)。在城市轨道交通车辆基地，要设有足够的停车线以供夜间停止运营后的列车停放。城市轨道交通线路由于运输量大，列车运行间隔一般比较密。在运营过程中，在线运营列车可能会发生故障。为了不影响后续列车运行，设计上应能使故障列车及时退出运营正线。一般来说，在轨道交通线路沿线每隔35个车站的站端应加设渡线和车辆停放线。通过渡线使故障列车能及时调头，临时停车线的作用是临时停放事故列车。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计,图2-7 立体交叉的城
10、市轨道交通线路整体布置图, 车辆段出入线：为保证运行列车的停放和检修，在轨道交通沿线适当的位置应设置车辆段，车辆段与正线连接的线路为车辆段出入线。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计,出入线可以设计成双线或单线，与城市道路或其他交通方式的交叉处可采用平交或立交，具体方案要根据远期线路通过能力需要量来确定。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计, 联络线：在整个城市轨道交通线网中，要使同种制式线路可以实现列车过轨运行，这种过渡一般需要通过线与线之间的联络线来实现。合理确定联络线，能够在线网建成后机动灵活地调用线网中各线的车辆，使线网形成有机的整体。联络线主要是两条正线间的连接线，主要有以下作用：车
11、辆送修的通道；调运运营车辆；为后建线路运送设备；同一期工程跨线修建时，两线间需设置联络线，近期作正线使用。例如，北京地铁第一期工程苹果园至北京站线路，其中苹果园至复兴门是线网中1号线的西段，复兴门至北京站是2号环线的南环。一期工程修建时，在南礼士路至长椿街站间设一双线联络线作正线运行，直至环线建成贯通，两线各自独立运营以后，才停止作正线使用(见图2-8)。联络线是供调运车辆、设备使用，不载客，所以设置单线联络线就可以了，技术条件也可以低些。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计,图2-8 北京地铁复兴门站联络线,3)车场线。,2.1 城市轨道交通路网规划与设计, 检修线：设置在车辆基地检修库内，
12、专门用于检修车辆的作业线，配有地沟和架车设备。 试验线：设置在车辆基地，用于对检修完毕的车辆进行运行状态检测的线路。 洗车线：专门用于清洗车辆的作业线。 出入库线：是车辆基地与正线联系的线路，专供列车进出车辆基地。一般分入库线和出库线。,2.2 城市轨道交通限界,1.城市轨道交通限界的基本概念,图2-9 限界在城市轨道交通设计施工中的位置,2.城市轨道交通限界的种类 (1)车辆限界 车辆限界是指车辆最外轮廓的限界尺寸。 (2)设备限界 设备限界是指线路上各种设备不得侵入的轮廓线。,2.2 城市轨道交通限界,图2-10 隧道内直线地段车辆轮廓线、车,(3)建筑限界 建筑限界是行车隧道和高架桥等结
13、构物的最小横断面的有效内轮廓线。,2.2 城市轨道交通限界,1)隧道建筑限界。 2)高架桥建筑限界。 3)车站建筑限界。,图2-11 区间矩形隧道建筑限界图,2.2 城市轨道交通限界,图2-12 圆形隧道建筑限界图,2.2 城市轨道交通限界,图2-13 马蹄形隧道建筑限界图,2.2 城市轨道交通限界,图2-14 直线车站建筑限界,(4)接触轨(或接触网)限界 接触轨(或接触网)限界是轨道交通供电系统的第三轨供电方式的接触轨或架空方式接触网设计位置的轮廓,2.2 城市轨道交通限界,尺寸。,2.2 城市轨道交通限界,3.城市轨道交通限界制定的原则 1)限界是确定行车轨道周围构筑物净空大小的依据，是
14、管线和设备安装位置的依据，是各专业间共同遵守的技术规定，它应经济、合理、安全可靠。 2)限界应根据车辆的轮廓尺寸和技术参数、轨道特性、受电方式、施工方法、设备安装等综合因素进行分析计算。 3)限界一般是按平直线路的条件进行确定。 4)在道岔区范围内，由于列车需通过道岔侧面的导曲线，所以建筑限界应进行平面。 5)在制定限界时，对结构施工、测量、变形误差，设备制造和安装误差，设计、施工、运营过程中难于预计的其他因素在内的安全留量等，都应分别进行研究确定。,2.2 城市轨道交通限界,4.限界设计的基本内容 (1)限界的坐标系 限界的坐标系是二维直角坐标，将车辆横断面的垂直中心线与平直轨道横断面的垂直
15、中心线相重合设为纵坐标轴Y,将平直轨道轨顶连线设为横坐标X，两轴相垂的交点为坐标的原点O。 (2)车辆轮廓线 1)车辆轮廓线的含义。 2)车体外轮廓尺寸。,2.3 城市轨道交通工程施工,1.地下工程施工方法 (1)明挖法 明挖法是将地面挖开，形成露天的基坑，然后在基坑中修筑隧道衬砌，最后回填土石，恢复地面。 (2)盖挖法 采用明挖法修建地下线路，其最大的缺点是对城市交通及居民生活的干扰较大，而在交通繁忙的地段修建地下铁道，尤其是修建有综合功能的车站或需要严格控制基坑开挖引起的地面沉降时，则可采用盖挖法施工。,2.3 城市轨道交通工程施工,图2-15 盖挖顺作法施工步骤,1)盖挖顺作法。 2)盖
16、挖逆作法。,2.3 城市轨道交通工程施工,图2-16 盖挖逆作法施工步骤,3)盖挖半逆作法。,2.3 城市轨道交通工程施工,图2-17 盖挖半逆作施工步骤,(3)新奥法及浅埋暗挖法 地下线路穿越基岩地段，围岩具有一定的自稳能力时，一般采用新奥法施工，,2.3 城市轨道交通工程施工,即以喷射混凝土、钢筋网、钢架和锚杆作为主要支护手段，充分发挥围岩的自承能力，使其与支护结构成为一个完整的支护体系。 (4)盾构法 盾构法是隧道暗挖施工法的一种。,图2-18 盾构机,2.3 城市轨道交通工程施工,图2-19 盾构法施工概貌图,(5)沉管法 沉管法又叫预制管段沉放法，即先在预制场(船厂或干坞)制作沉放管段，管段两端用临时封墙密封，,2.3 城市轨道交通工程施工,待混凝土达到设计强度后拖运到隧址位置，此时设计位置上已预先进行了沟槽的浚挖，设置了临时支座，然后沉放管段。 2.地面与高架结构施工方法 (1)地面筑堤法 地面筑堤法是一种从地面筑起护堤，在堤上铺设道床和轨道的方法。 (2)高架桥法 高架桥主要是用混凝土建造。,【实践操作】,1.操作练习 1)结
