城市轨道交通规划与设计 概念特征北京交通大学

1、城市轨道交通规划与设计 第一章概述 第一章 概述1.1 城市交通发展概况1.2 轨道交通发展历史1.3 有代表性国家轨道交通的发展1.4 城市轨道交通的技术经济特征1.5 轨道交通系统规划与设计的主要内容 1.6 我国轨道交通系统建设程序 1.7 小结城市轨道交通系统的概念：服务于城市客运交通，通常以电力为动力，在固定导轨上轮轨运行方式为特征的车辆或列车与轨道等各种相关设施的总和。1.4 城市轨道交通的技术经济特征城市轨道交通系统可以根据多方面的特点来分类，如运输能力、外形特点、采用的技术等。主要分为：有轨电车(Trolley Bus)轻轨铁路(Light Rail Transit)地铁(Un

2、derground Railway, Subway，Metro)市郊铁路(Suburbs Rail)1.4.1 有轨电车利用街道上的轨道运行的电力车辆或列车系统。优点：造价低，建设容易。缺点：所受干扰多，速度慢，通行能力低，平交道口多，极易与地面道路车辆冲突，引起道路交通堵塞。发展现状：已经比较少见，多数被改良为轻轨系统。1.4.2 轻轨铁路（Light Rail Transit） 轻轨的概念：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。欧洲与北美对地铁的投资热潮到80年代后让位于轻轨系统。电气化的

3、轻轨系统有许多优于地铁和市郊铁路的地方，且造价低廉。线路工程量小，车辆轻，可以在更大的坡道上、更小的曲线上行驶。轻轨要求有至少40%的股道与道路完全隔离，以避免拥挤。这使得它与有轨电车不同。London的Dockland轻轨：全隔离Manchester的 Metrolink：部分隔离轻轨的种类轻轨系统主要有三种类型第一种是从有轨电车改造而成，如德国的斯图加特轻轨。第二种是作为一个独立系统开发，大部分新建的系统，如英国的Dockland轻轨。第三种是利用原有旧铁路线路修建比较经济的系统，如英国Manchester的Metrolink轻轨。英国Manchester的MetrolinkMetroli

4、nk列车在车站轻轨的优点 (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。轻轨的主要参数(1)最小运行时间间隔：2分钟；(2)每节车厢的乘客人数：m2/人计算，2节/组)；(3)每列车编组车厢节数：2-4节（1

5、-2组）；(4)每小时单向最大运送能力：6750-13500人；(5)时刻表速度：20-25km/h；(6)最低经济运输量：2100人/km天1.4.3 单轨系统单轨系统又称独轨系统，可分为跨座式和悬挂式两种。一般使用道路上部空间，需要的专用空间较少，可以适应急弯及大坡度，其投资小于地铁系统。多特蒙德大学悬挂式单轨系统日本1964年在东京建成了一条13公里的跨座型单轨系统，即东京的滨松町羽田机场间的系统；1970年又开通了大船湘南江之岛间的悬挂式单轨系统。羽田单轨系统单轨系统特点单轨电车一般均采用橡胶轮胎。优点:占地小、投资费用少、噪声低、振动小、乘坐舒适、对城市的景观及日照等影响小、通过小半

6、径曲线能力和爬坡能力强。缺点：运能较小、速度低、能耗大、粉尘污染、道岔等结构复杂、发生事故时疏散和救援工作比较困难。主要技术特性指标 (1)最小运行时间间隔：2分钟； (2)每节车厢乘客人数：m2/人计算)； (3)每列车编组车厢节数：2-6节； (4)每小时单向最大运送能力：8400-25200人； (5)时刻表速度：30km/h； (6)最低经济运输量：4000人/km天。 日本已投产单轨电车的特性 1.4.4 自动导向系统(AGT)自动导向系统(Automatic Guideway Transit, AGT)是一种通过非驱动的专用轨道引导列车运行的轨道交通方式。 主要技术特征：轨道采用混

7、凝土道床、车辆采用橡胶轮胎，有一组导向轮引导车辆运行，列车运行自动控制，可实现无人驾驶，自动化程度较高。较早的AGT系统是日本1981年开通的两条线路：一是神户新交通公司开通的三宫中公园线路，全长公里；二是大阪市住之江公园中埠头间的公里线路。目前这两条线路均采用无人驾驶的ATO系统，运营速度2227km/h，最大速度达到60km/h；高峰期最小间隔达到了3分左右。主要技术特性指标 (1)最小运行时间间隔：2分钟； (2)每节车厢乘客人数：70人； (3)每列车编组车厢节数：412节； (4)每小时单向最大运送能力：8400-25200人； (5)时刻表速度：30km/h。 1.4.5 地铁 地

8、铁：轴重相对较重，单方向输送能力在3万人次 / h以上的城市轨道交通系统。有地下、地面和高架三种形式。地铁的特点一般线路全封闭，在市中心区全部或大部分位于地下隧道内，因而可实现信号控制的自动化。优点：容量大、速度快、安全、准时、舒适、运输成本低、节省能源、不污染环境、不占城市用地。缺点：建设成本高、周期长、见效慢。适用于出行距离较长、客运量需求大的城市中心区域。地铁的建设需要大量用户来证明隧道开挖的可行性。因此，50万人口以下的城市很少能建地铁。原苏联曾有一项政策，城市只有达到100万人口以上才能建地铁。地铁站间距在km(市中心)之间，在郊区可达2km左右。地铁分类重型地铁：即传统的普通地铁，

9、轨道基本采用干线铁路技术标准，运量最大。轻型地铁：是一种在轻轨线路、车辆等技术设备工艺基础上发展起来的地铁类型，运量较大。微型地铁：又称线性地铁、小断面地铁，隧道断面、车辆轮径和电动机尺寸均小于普通地铁，运量中等，行车自动化程度较高。主要技术特性指标(1)最小运行时间间隔：2分钟；(2)每节车厢的乘客人数：m2/人计算)；(3)每列车编组车厢节数：6-10节；(4)每小时单向最大运送能力：50400-84400人；(5)时刻表速度：30-60km/h；(6)最低经济运输量：12200人/km天。线性地铁小断面地铁线性地铁即小断面地铁的特点是断面较一般地铁要小，可降低建设成本(投资为一般地铁的6

10、0-80%)。此外，它车身矮、重量轻、噪声低，可以采用较小的曲线半径和较大的坡道，也可高架，维护较容易。目前在日本已有几条线路建成投产。线性地铁能力略低于一般地铁系统。线性地铁的缺点是运营成本与一般地铁差不多。1.4.6 市郊铁路市郊铁路是沟通城市边缘与远郊区的手段，它与城市间的长距离铁路相同。由于服务于人口密度相对稀疏的郊区，站间距比较大，它使得列车的运行速度可以提高许多。目前城市间高速铁路的商业速度已达到250km/h以上，一般地，市郊铁路线路的最高速度可以达到100km/h以上。市郊铁路主要为通勤者提供运输服务，故有时也称通勤铁路(commuter rail)或地区铁路(regional

11、 rail)。伦敦铁路（1）1.4.7 橡胶轮胎铁路橡胶轮胎铁路：采用轮胎车辆的铁路系统。线路采用钢轨或混凝土路面，多节轮胎电车铰接在一起形成列车，电力驱动，能力小于钢轨铁路系统。优点：噪声较低。缺点：1）轮胎承重不如钢轨，不适合运量太大的系统； 2）高速运营时会导致轮胎过热，实际速度不高，目前最大速度一般在6070km/h； 3）轮胎运行阻力大于钢轨系统，能耗较大；4）股道干燥时，轮胎摩擦系数高于钢轨；5）由于轮胎车辆由股道引导，其技术较钢轨铁路更复杂；6）股道交叉与折返较钢轨系统更复杂，所需时间也更多；7）轮胎车辆由于需要一个导向轨，使车辆结构更复杂。磁悬浮铁路磁悬浮列车是利用电磁系统产生

12、的吸引或排斥力将车辆托起，使之悬浮于线路上，利用电磁力导向，使用直线电机将电能直接转换成推进力，推动列车前进。磁悬浮铁路特点与传统的铁路相比，磁悬浮铁路去除了轮轨接触，因而无刚体直接摩擦阻力，可获得比一般高速铁路更高的速度，目前试验速度已达500km/h以上；无机械振动与噪声；无环境污染；可获得高舒适度和平稳性；由于没有钢轨、车轮、机械传动和接触导电轨等摩擦部件，维修费用大为降低。由于磁悬浮列车运行中所需电功率主要用来克服空气动力学阻力，其人公里能耗为一般高速列车的，另外，磁悬浮列车还有爬坡、越障能力强，更有利于实现全自动化控制等优点。所以，磁悬浮铁路将成为未来客运交通中最具竞争力的一种交通工

13、具。磁悬浮列车的发展从1981年英国伯明翰机场到火车站的第一条磁悬浮线开通，1986年西柏林M-Bahn磁悬浮试验线投入运营，日本的HSST系列磁悬浮列车的开发，以德、美、日等所研制的试验样车为先导，实用的磁悬浮列车即将进入国际市场。1.4.9 轨道交通方式的比较轨道交通方式的比较（续）轨道交通系统规划与设计的主要内容 重要性城市轨道交通规划与设计是一项涉及城市规划、交通工程、建筑工程以及社会经济等多种学科理论的系统工程。轨道交通项目工期长、投资大，在城市规划中，轨道交通网络的规划与设计非常重要，直接影响城市的基本布局和功能定位，对城市发展有极强的引导作用，对促进城市结构调整、城市布局整合，对

14、整个城市土地开发、交通结构以及城市和交通运输系统的可持续发展都有巨大影响。重要性我国作为发展中国家，各大城市正处于快速发展期，不同于西方发达国家处于发展成熟期的城市，做好城市轨道交通系统规划与设计工作更具有独特的意义，是保障空间预留避免今后高昂的工程建设成本的基本前提。主要内容 （1）特定城市社会与经济环境下轨道交通系统的功能定位。主要包括城市经济地理特征分析、城市规划总体目标与城市交通结构的协调性分析、轨道交通的功能评估等。主要内容 （2）轨道交通线网规划。主要包括线网规模确定、线网构架方案选择和方案评估等，线网规划是城市轨道交通线路设计和建设的基础。主要内容 （3）轨道交通系统客流预测。在

15、城市规划与综合交通规划基础上进行客流预测，它是确定轨道交通网络及线路建设规模、能力水平的依据。主要内容 （4）轨道交通工程可实施规划。主要包括车站、车辆段、换乘点的选址与规模、线路敷设方式规划，线网建设顺序与运营以及轨道交通与地面交通的衔接设计等内容。主要内容 （5）轨道交通系统的线路和车站设计。包括线路的走向、线路平纵断面设计、车站的数量及分布、车站的站型设计以及换乘站的设计等。主要内容 （6）轨道交通的枢纽设计与规划。主要包括城市地区枢纽点规划、枢纽客流分析、枢纽换乘设计、枢纽用地分析、枢纽不同方式间的协调等。主要内容 （7）轨道交通系统与其他交通方式的衔接设计。主要研究轨道交通系统与其他

16、方式的衔接，包括地面交通、城市间交通等，具体包括车站周边其他交通方式站点布局及设计。主要内容 （8）轨道交通系统的安全防护设计。安全防护的内容包括地震防护、火灾防护、水灾防护以及杂散电流防护等设施的设计，需要考虑轨道交通运营中的安全对策与应急措施。主要内容 （9）运营规划.从规划与设计阶段开始考虑运营问题是一条轨道交通线路建设成功与否的重要前提条件，直接关系到轨道交通系统建设目标的实现。这些内容也可以作为工程可实施规划的内容。我国轨道交通系统建设程序 一个项目从提出项目设想、开发、建设、施工到开始生产活动这个过程，一般称为项目建设周期，这个周期主要可以分为三个阶段：投资前阶段、投资阶段和生产阶

17、段。 建筑工程和设备安装项目建议书可行性研究项目决策总体设计施工图设计调试和运营准备试运营验收正常运营初步设计项目投资前阶段运营阶段项目投资阶段轨道交通项目周期的各个阶段及其主要的活动 根据我国现行的投资建设程序，投资前期工作主要包括轨道线网规划、机会研究、预可行性研究及可行性研究，从而得到项目建议书、可行性报告以及进行项目决策。轨道交通项目是重大的基础设施项目，按我国目前基本的建设程序规定，需要国家进行审批，主要的审批程序有：轨道线网的审批，项目建议书（预可行性研究报告）的审批，可行性报告的审批，初步设计的审批。第一种方式：政府作为投资的主体，委托项目法人代行政府控制的职能。这种模式在已建成的地铁线路中采用，如北京地铁复八线、城市铁路；上海地铁1、2号线；广州地铁1号线。第二种方式：采用多元投资体制，促进轨道交通商业化运作。这在目前正在建设的北京地铁5号线和上海正在建设的几条线路中采用。第三种方式：交钥匙工程，即由工程总承包商负责整个项目的融资、设计咨询、施工及运营。目前因国内公司资金实力方面的原因，暂时还未采用。1.7 小结轨道交通在城市交通中的作用是巨大的。首先，轨道交通大都采用与地面隔离的线路设备，运行准点性好，吸引力较其他公共交通方式大得多。1.7 小结轨道交通在城市交通中的作用是巨大的。首先，轨道交通大都采用与地面隔离的线路设备，运行准点性好，吸引力较其他公共交通方