轨道交通第3章

1、轨 道 交 通山东建筑大学土木学院山东建筑大学土木学院轨道交通系统的构成o2.1 线路o2.2 车辆与车辆段o2.3 限界o2.4 轨道o2.5 车站建筑o2.6 结构工程轨道交通系统的构成o2.7 供电o2.8 通信o2.9 信号o2.10 环控系统o2.11 给水与排水2.1 线路o线路设计是工程设计的龙头v铁道部第三勘测设计院线路设计处一所两个大的设计阶段规划选线阶段：规划方案确定和可行性研究详细设计阶段：初步设计和施工设计按其运营中的作用分为：正线、辅助线和车场线。2.1 线路o正线和车站正线指供载客列车运行的线路，包括区间正线、支线、车站正线。一般双线设计，右侧行车。市区车站间距应在

2、1km左右，郊区不宜大于2km。2.1 线路京津城际铁路2.1 线路亦庄站的两条侧线（到发线）2.1 线路o辅助线为空载列车提供折返、停放、检查、转线及出入段作业所需的线路折返线、临时停车线、渡线、联络线、车辆段出入线折返线：区段运行，在端点站与中间站或中间站与中间站之间进行列车折返。临时停车线及渡线：使故障列车及时推出运营，每隔35个车站设置。2.1 线路渡线、折返线2.1 线路车辆段出入线：保证列车的停放与检修联络线：与不同线路实现联络，预留。京沪高铁与胶济铁路联络线2.1 线路2.2 车辆与车辆段o城市轨道交通车辆构成：车体转向架牵引缓冲装置制动装置受流装置车辆内部设备车辆电气系统2.2

3、 车辆与车辆段南车株洲电力机车有限公司2008.9.13成功下线，世界A型地铁车辆车体自重最轻、车身最宽的纪录，也是我国首个自主研制的动力性能最强的A型地铁车辆，标志着我国成功实现了世界最高端地铁车辆技术的集成创新和产业化2.2 车辆与车辆段广佛城际轨道线将采用B型车（广州地铁1号线采用的是A型车。标准A型车车宽3米，车高3.8米，车体有效长度22.1米。与A型车相比，标准B型车车宽2.8米，车高3.8米，车体有效长度19.8m，比A型车要苗条小巧一些），具有小编组、高密度的特点。四节编组，每辆列车长约80米，载客量满载约为950人，最高时速80公里。2.2 车辆与车辆段B型车2.2 车辆与车

4、辆段走进上海8号线车厢，立刻被眼前一片纯净的蓝色所包围。8号线车厢空间比1、2、3号线列车要小，因为使用的是C型列车，每节车厢核定载客210人，车厢宽度为2.6米，而1号线用的A型列车的宽度为3.1米，核定载客310人。8号线运营后为6节车厢编组，将来可根据需要做到7节车厢编组。2.2 车辆与车辆段C型列车，每节车厢核定载客210人。目前已经运营的1、2、3、4号线列车为A型列车，每节车厢核定载客310人。2.2 车辆与车辆段o车体1）一般为电动车组，有单节、双节和3节式等，有头车（即带司机室车辆）和中间车，以及动车与拖车之分；2）座位少，车门多且开度大，内部服务于乘客的设备较简单；3）重量的

5、限制较严格，特别是高架轻轨车和独轨车，要求轴重小，以降低线路的工程投资；2.2 车辆与车辆段4）为使车体轻量化，车体承载结构和其他辅助设施尽量采用轻型化材料；5）对车体的防火要求严格，在车体的结构及选材上采用防火设计和阻燃处理；6）对车辆的隔音和减噪有严格要求；7）由于用于市内交通，对车辆的外观造型和色彩都有美化和与城市景观相协调的要求。2.2 车辆与车辆段o转向架车辆与轨道之间，是车辆的走行部分分动力转向架和非动力转向架动力转向架装设有牵引电机、减速箱以及集电器（受电靴）装置等。2.2 车辆与车辆段o牵引缓冲装置车辆的连接是通过车钩实现的，车钩后部一般需要装设缓冲装置，以缓和列车运动中的冲击

6、力。2.2 车辆与车辆段o制动装置制动装置是保证列车运行安全的装置。无论动车或拖车均需设摩擦制动装置。针对城市轨道交通的特点，制动装置应具备一定条件。 （1）摩擦制动：闸瓦制动和盘式制动（2）电气制动：电阻制动和再生制动（3）电磁制动：磁轨制动和涡流制动2.2 车辆与车辆段o磁轨制动是将电磁铁落在钢轨上，并接通激磁电流将电磁铁吸附在钢轨上，通过磨耗板与轨面摩擦产生制动力。o涡流制动是将电磁铁落至距轨面710mm处，电磁铁与钢轨间的相对运动引起电涡流作用形成制动力。o电磁制动的最大优点是所产生的制动力不受轮轨间的粘着条件限制。2.2 车辆与车辆段o受流装置：从接触导线（接触网）或导电轨（第三轨）

7、将电流引入动车的装置。杆形受流器 （多用于城市无轨电车）弓形受流器 （多用于城市有轨电车）侧面受流器 （多用于矿山货车）轨道式受流器（第三轨受流）受电弓受流器（适用于高速干线）2.2 车辆与车辆段2.2 车辆与车辆段o车辆内部设备服务于乘客的车体内部固定附属装置（如车灯、广播、空调、座椅等）服务于车辆运行的设备装置（如蓄电池箱、继电器箱、主控制箱、风缸、电源变压器等）2.2 车辆与车辆段o车辆电气设备各种电气设备及其控制电路，包括：主电路系统、辅助电路系统、电子控制电路系统城市轨道交通车辆的电气部分主要是按功能和系统以屏、柜及箱体的形式安装在车厢内及悬挂固定在车体底部车架上。为了使车厢用于载客

8、部分的空间尽量多，电气箱柜绝大部分安装在车体底下的空间。2.2 车辆与车辆段o有轨电车车辆：o有轨电车行驶线路曲线半径小，旧式有轨电车车辆长度一般在12m，宽度一般在2-2.4米。一般编组1-2节。o70年代以后的有轨电车采用新技术，故现代有轨电车与轻轨车辆已无多大差别。2.2 车辆与车辆段o轻轨车辆的优点是因地制宜，如供电方式有600V、750V、1500V，车辆宽度在2.4-2.65米。长度也有较大差异。o四轴车车辆长度不超过20米，每侧不少于3个车门；六轴车不超过25米，每侧至少4个车门；八轴车不超过30米，每侧至少5个车门。2.2 车辆与车辆段o广州地铁车辆列车编组6辆 A(T)+B(

9、M)+C(M)+C+B+A车辆宽度3米高度3.8米电压1500VDC初始加速度1.0m/s最大减速度1.3m/s最大速度80km/h2.2 车辆与车辆段车辆自重 33T(A),36T(B,C)额定载客： 6人/米-310人/节 9人/米-432人/节6节列车总长度：140米 电机额定功率： 190千瓦常用制动： 再生制动 紧急制动： 电阻制动生产厂家： 德国Adtranz公司平均价格： 180万美元2.2 车辆与车辆段广州地铁车辆2.2 车辆与车辆段上海地铁车辆2.2 车辆与车辆段o车辆段o车辆段是电动车辆停放、运用、检查、管理、整备和检修保养的场所及管理单位。o目前国内各城市的地铁采用的修程

10、基本上分四种：厂修、架修、定修、月修。o轨道交通系统的车辆管理单位基本上有两种：一是车辆段；二是停车场。o一条线路可设一个车辆段；超过20km时，可考虑设车辆段和停车场各一个。2.2 车辆与车辆段o车辆段业务范围：o(1)列车运用，编组，调车，停放，日常检查，故障处理，清扫等；o(2)车辆技术检查，月修，定修，架修，临修等；o(3)列车折返及乘务组换班；o(4)其他维修工作。o停车场可进行月修。2.2 车辆与车辆段北京车辆段是北京铁路局管辖范围内的唯一客车车辆段，地处北京站以东，南临京秦通道，北接 CBD 商圈，东依东三环中路。北京车辆段设有职能科室 14 个，生产车间 8 个（其中外辖天津和

11、石家庄 2 个运用车间），现有职工 5000多人，其中管理人员 500多 名。2.2 车辆与车辆段北京地铁车辆段2.2 车辆与车辆段京津城际车辆段2.2 车辆与车辆段京津城际车辆段车库门前2.2 车辆与车辆段o车辆段线路布置的一般原则：(1)收发车顺畅(2)停车检修分区合理(3)用地布置紧凑2.2 车辆与车辆段o车辆段一般可布置成贯通式或尽头式贯通式车辆段可以两端分别收发车，能力较高，停车列检库一股道可以停3列车；远期2列车；尽端式车辆段停车列检库一股道可以停2列车，远期1列车。2.2 车辆与车辆段尽端式车辆段2.2 车辆与车辆段太平湖车辆段设计定位为地铁的架修段，车辆段的设计除应满足5号线全

12、线配属车辆的架修及以下修程相关作业需要外，还应满足地铁10号线、奥运支线配属列车的架修任务2.2 车辆与车辆段2.2 车辆与车辆段o轻轨车辆检修周期表修程 检修周期 修车时间 施修地点厂修 54-60万km 40d 车辆段或工厂架修 18-20万km 20d 车辆段定修 6-7万km 10d 车辆段月修 1-1.2万km 2d 车场列检 200-400km(每天) 2h 车场或列检所2.2 车辆与车辆段架修2.2 车辆与车辆段列检2.3 限界o列车沿固定的轨道安全运行时所需的空间尺寸。o为保证列车运行安全，各种建筑物及设备均不得侵入限界范围。o限界越大，安全度越高，但工程量及投资也随之增加。o

13、限界一般是按照平直线路进行制定，曲线和道岔区的限界，根据车辆、曲线半径、超高、道岔类型进行加宽和加高。2.3 限界o2.3.1 限界的种类车辆限界、设备限界、建筑限界、接触网或接触轨限界根据车辆、技术参数、轨道特性、误差及变形，考虑列车运动状态，计算确定。（1）车辆限界机车车辆横断面的最大极限。2.3 限界o当机车车辆停留在平直铁道上，车体的纵向中心线和线路的纵向中心线重合时，其任何部分不得超出规定的极限轮廓线。o所以，机车车辆不是造得越高越宽越好，尽管高而宽的车辆，可以装更多的货物，可以拉更多的旅客。2.3 限界A 型车隧道内直线地段车辆限界与设备限界2.3 限界o设备限界：为保证轨道交通系

14、统的列车等移动设备在运营过程中的安全所需要的限界。o考虑轨道出现状态不良而引起的车辆偏移和倾斜o考虑适当的安全预留量o所有固定设备以及土木工程的任何部分都不得侵入2.3 限界列车车身侧壁上分别安置了三组限界板，该板上有无数个电子触点，与计算机相连，当发现设备设施发生超出限界时，电脑就会准确的记录超限情况。2.3 限界o（3）建筑限界：指在行车隧道和高架桥等结构物的最小横断面所形成的有效内轮廓线基础上，考虑施工误差、结构变形等因素，为满足固定设备和管道安装的需要而必须的限界。o建筑限界以内、设备限界以外的空间主要是为各类误差、设备变形和其他管线安装所预留的空间。2.3 限界2.3 限界o2.3.

15、2 区间直线地段的限界o（1）隧道限界o为了保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围。o矩形隧道限界、圆形、马蹄形2.3 限界o（2）高架桥建筑限界o在城市地区，有时会在轨道交通线路上设计高架的人行通道。为保证安全，这种高架桥的人行桥需要给轨道交通列车及设备留有适当的空间，这就是高架桥建筑限界。2.3 限界2.3 限界o2.3.3 曲线地段及道岔区建筑限界o车辆在曲线上运行时，车辆纵向中心线是直线，而轨道中心线是曲线，故车辆产生平面偏移。o在曲线地段，轨道一般都需要设计一定的超高，它也将引起车辆的竖向中心线发生偏移。o对曲线或道岔地段而言，运行

16、中的车辆在平面和立面上都产生一定的偏移量，故其建筑限界应进行加宽和加高。o曲线加宽应分内侧加宽和外侧加宽，加宽量可根据科学计算来确定。2.3 限界o在地铁工程的限界设计工作中，道岔区的建筑限 界是比较复杂的，它是在完成了直线地段基本建筑限 界的制定后，再根据不同的道岔类型和车辆参数计算 出道岔区建筑限界加宽量，最后把二者合成，形成道岔区建筑限界。 2.3 限界o2.3.4 车站限界o在车站站台有效范围内，靠近站台一侧，站台边缘至线路中心线的距离应根据车厢宽度确定。o我国一般站台边缘与车厢外侧孔隙以设置100mm为宜。站台面的高度应低于车厢地板面50mm100mm较为合适。o这个数值与车辆质量及

17、运营水平有关，也与线路和车站工程的施工质量有关。2.3 限界2.3 限界o2.3.5 国外限界概念o美国铁路限界一般定义为维系机车车辆安全行驶所需的最大边界尺寸，又分为静态限界和动态限界。o静态限界指列车不移动时所需的最大限界o动态限界指列车处于运动状态所需的最大限界，也可称为结构限界，类似于我国的设备限界2.3 限界o限界主要取决与两个主要因素：机车车辆尺寸、两相邻股道中心之间的距离。o线间距：时速在200公里的区段两条铁路线间距调整为4.4米；时速在160公里的区段两条铁路线的间距调整为4.2米；2.4 轨道o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、扣件、轨枕、道床、道岔及防

18、爬设备、加强设备等组成的结构物。o轨道结构应具有足够的强度、稳定性、耐久性、绝缘性及适量弹性，且维修量小。2.4 轨道混凝土碎石道床2.4 轨道我国首条无砟轨道试验段，正线全长13.16公里。2.4 轨道o2.4.1 土质路基的轨道结构o轨道交通在土质路基上一般宜采用混凝土混凝土枕碎石道床枕碎石道床，并尽可能敷设无缝线路。o（1）钢轨o既直接承受列车荷载，也是引导车辆运行的装置。o钢轨的作用：承受车轮的动载重并传递到轨枕；引导列车运行；轨道电路。2.4 轨道o钢轨将承受的荷载传递到扣件、轨枕、道床及路基，并依靠钢轨头部内侧与车辆轮缘的相互作用，引导列车前进。o在列车动荷载作用下，钢轨将产生挠曲

19、与变形。o钢轨应有足够的承载能力、抗弯强度、断裂韧性、稳定性、耐磨性、耐腐蚀性。2.4 轨道o目前的钢轨形式有三种：o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。o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。o第三种是目前广泛采用的平底钢轨。2.4 轨道o钢轨断面形状采用具有最佳抗弯性能的工字形断面，由轨头、轨腰及轨底三部分组成。2.4 轨道o我国国家铁路的钢轨主要有50kg、60kg与75kg三种类型。o年通过总重在15Mt25Mt时，采用50kg/m钢轨；o在25Mt50Mt时，采用60 kg/m钢轨；o在大于50Mt

20、时，采用60 kg/m或750 kg/m钢轨2.4 轨道o标准长度：12.5m、25mo钢轨与钢轨之间用夹板连接，称为接头。o按构造用途分：普通接头：悬空接头o 特种接头：绝缘接头o 异型接头o正线轨道，铺设12.5m轨地段，成段铺设长度不得小于1km。2.4 轨道o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%。o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。 o国内外轨道交通有选用重型钢轨的趋势。2.4 轨道o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。o对车场线来说，由

21、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。 2.4 轨道o（2）轨枕及扣件o轨枕是轨道的基础部件，其功能是支撑钢轨，保持轨距及方向，并将钢轨压力传递到道床。o轨枕的种类按构造有横向轨枕、纵向轨枕、短轨枕和宽轨枕四种；o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；2.4 轨道o按制造材料可分为木枕、混泥土枕及钢枕三种。o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。o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。2.4 轨道o混凝土枕o优点：材源较多，规格统一，轨道弹性均

22、匀，稳定性高；o使用寿命长，不受气候、腐朽、虫蛀及失火的影响；o具有较高的道床阻力，对提高无缝线路的横向稳定性有利。o缺点：重量大，弹性差，受力大。2.4 轨道预应力混凝土枕2.4 轨道线路改造施工2.4 轨道o木枕o优点：弹性好，易于加工制作，运输、铺设、养护及维修方便，与钢轨的连接较简便，绝缘性能好。o缺点：易腐蚀和产生机械磨损，使用年限短，浪费木材。o木枕尺寸：类用于正线，长高底宽为250cm16cm22cm。2.4 轨道桥上木枕2.4 轨道o轨枕配置标准：1840、1760、1680、1600、1520、1440根/km。o以下线路需增加根数，每千米增加160根和80根。o木枕线路及电

23、力牵引铁路，半径为800m及以下曲线地段；o混凝土轨枕线路，半径为600m及以下曲线地段；o陡于12的下坡制动地段；2.4 轨道o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。o有碴轨道的钢轨扣件可采用弹条I型扣件 o扣件是保持线路稳定、保证列车安全运营、降低振动和减小躁声的关键部件。2.4 轨道2.4 轨道扣件拧紧2.4 轨道 弹条扣件2.4 轨道2.4 轨道o（3）道床o道床是指路基之上、轨枕之下的部分。o作用：把轨枕传来的力均匀地传布到路基面上，固定轨枕位置，保持轨道的稳定性，排除路基面水分，保持轨道弹性，调整轨道的平面及纵断面。o一般分为

24、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。 2.4 轨道o土质路基上一般采用碎石道床。o碎石道床结构简单，容易施工，减振、减噪性能较好，造价低；o不足之处是轨道建筑高度较高，轨道维护工作量大。 2.4 轨道o碎石道床使用材料：碎石和筛选卵石。o石碴粒径：o1663mm，用于新建、大修及维修；o1640mm，用于维修；o 820mm，用于垫碴起道。o构成道床横断面的三要素：道床顶宽、道床厚度、道床边坡坡度2.4 轨道2.4 轨道2.4 轨道2.4 轨道工作人员可以在整体道床上骑自行车巡视作业，100米长钢轨和整体道床的使用改变了铁路面貌2.4 轨道武广铁路无砟道床2.4 轨

25、道o2.4.2 隧道内的轨道结构o一般采用混凝土整体道床o通过钢轨扣件把钢轨直接与混凝土基础联结起来。o（一）扣件o（二）扣件型式2.4 轨道o（3）道床o整体道床整体性能好，坚固稳定、耐久；o轨道建筑高度小，减少隧道净空，节省投资；o轨道维修量小，适宜城市轨道交通运营时间长，维修时间短的特点。 o无枕式整体道床和轨枕式整体道床2.4 轨道o优点：线路稳定平顺；减少线路的养护维修工作量，减小工人劳动强度，改善劳动条件；整体道床外观整洁美观，坚固耐久；减少隧道内开挖面积，节省圬工数量；改建整体道床可以有效地增加隧道的净空高度。o扣件：整体道床应采用弹性较高的扣件。直线地段可用弹性或刚性扣件，曲线地段应采用调量较大的TF-Y型弹条扣件。为了提高弹性，轨下胶垫层厚度应不小于10mm。2.4 轨道o无枕式整体道床 亦称整体灌注式，无枕式轨道建筑高度较小，主要采用就地连续灌注混凝土基床或纵向承轨台。o香港地铁和新建的轻轨交通采用了无枕式，结构简单，减振性能较好，但施工