第一章地铁概述课件

地铁与地下工程概论.个人简况姓名：张明聚出生年月：1962.8职称：教授定职时间：2001.11980年考入军校研究方向：地下空间与地下工程最后学历/学位：博士研究生/博士主要经历

接受王大中校长授予博士学位

1980-1984解放军铁道兵工程学院（后更名为石家庄铁道学院）本科

1986-1989上海铁道学院（现并入同济大学）硕士研究生

1989-1995石家庄铁道学院先后任讲师、副教授

1995-2000清华大学博士研究生

2000-2001石家庄铁道学院先后任副教授、教授、研究生处处长

2001-2003解放军理工大学博士后

2003-北京工业大学教授.本课程的授课思路地铁是建设在市区以快捷舒适地运送乘客为目的的交通系统。要实现这一目标，将涉及众多的专业知识，比如交通规划、土木、车辆、供电、环控、信号与通信系统等。.本课程的授课思路所有的专业设施，都将通过车站建筑，协调地布置在车站这一局促的空间之中。土建专业人员有必要对土建之外的城市轨道交通系统中的相关专业有所了解，以便更好地处理专业之间的接口。.本课程的授课思路首先是介绍地铁交通系统组成和交通网的规划原则和基本方法；其次，是介绍线路、轨道结构和车站建筑功能，以便优化车站设备布局和管理控制车站规模；第三，也是本课程的重点，是车站和区间土建工程的设计和施工；最后，介绍地下工程防排水、地下空间灾害和防灾设计等特殊问题。.本课程的授课思路让从事土建专业的技术人员在了解现代城市轨道交通的设备系统基础上，更好地进行地铁车站和区间土建工程设计和施工。.第一章绪论.交通运输与社会发展交通运输对社会的影响改变着整个人类的生活方式社会与经济发展的同时，运输技术也在不断发展.轨道交通应用领域城市间的高速铁路或快速客运专线城市中心到民航机场之间的专线城市内的地铁与轻轨系统.世界性的城市化趋势人口向城市的迁移成为世界性趋势，导致城市化水平不断提高农村向城市的迅速集聚引起众多城市问题，其中交通是最严重的问题之一.城市中的交通问题交通事故能量消耗环保问题土地消耗城市美学城市建筑物的破坏.交通拥挤拥挤是对延误超过人们容忍水平的一种刻画客货运输费用增加，时间延长导致交通事故增多，驾驶员心理负担加重高峰期车辆的拥挤、闹市区行人道上的拥挤、自行车道上的拥挤.交通拥挤（续）拥挤并不仅仅是汽车运输的专有产物，它可以描述为引起大多数人出行不便的城市出行中的现象。如果没有拥挤的话，人类也许能更好地与汽车相处。.交通拥挤原因城市化城市内部区域的专门化需求的时间匹配问题供给对需求的刺激.道路交通固有问题道路交通方式本身所固有的交叉、冲突环节在拥挤、土地有限的市区很难得到很好的解决。.道路交叉口冲突图这是一个平面交叉的流经图，即使采用立体交叉也难于解决。.道路交叉口冲突实景.城市交通系统.轨道交通运量和速度范围.不同交通方式的适用范围.巴士在取代私家车方面收效甚微巴士在道路上所遇到的堵塞比私人交通更甚，而且，某次出行的延误将波及到其后的接续出行。由于拥挤，运营费增加，票价也有所提高。巴士平均速度的降低限制了其生产率。拥挤越厉害，生产率下降愈多。在拥挤条件下，驾驶员与乘客两者的生产率还受到车辆大小的限制而无法大幅度提高。巴士乘客的运营费将来还可能增加，它将导致票价的增加。巴士不能提供令私人轿车用户感到有吸引力的乘车环境。通过巴士到市区中心的可达性越来越难得到改善。.轨道交通受到重视经济的发展使人们对交通需求的内容发生了重要变化，其中最关键的是生活节奏的变化。生活节奏的加快使得人们对延误的忍耐力下降，延误少且准时的交通方式成为需求的重要特点，而与道路隔离的轨道交通越来越受到人们的青睐也就不足为奇了。轨道交通具有较好的可持续发展特性。轨道交通完成单位运输量所排放的污染物以及所消耗的能源远低于其他交通方式，尤其是私人交通方式。轨道交通能提供更舒适的乘车环境，也具有更大的安全性。.城市轨道交通的分类按交通容量分类按敷设方式分类按导向方式分类按轮轨支撑型式分类.交通容量交通容量，即通过能力：单方向每小时的断面乘客通过量。按照不同的交通容量范围，轨道交通可分为特大、大、中、小四种系统。.按交通容量划分的交通类型分类交通容量（万人／h）交通形式特大5～8市郊铁路大3～6地下铁道或地铁中1～4轻轨、单轨小型地铁、新交通系统小＜0.5有轨电车.新交通系统按照日本的分类标准，特指全自动控制的中等运量的轨道快速客运系统，包括导轨交通、自动导向交通、磁悬浮交通等，以导轨交通为主要特征。.按敷设方式分类地下线：隧道－地下、水下、山岭高架线：高架桥地面线：地面路基.按导向方式分类轮轨导向：钢轨、钢轮系统，包括地铁、轻轨、有轨电车导向轮导向：单轨交通系统（MonorailSystem）、新交通系统等胶轮车辆.按轮轨支撑型式分钢轮、钢轨系统：地铁与轻轨的主流形式胶轮、混凝土轨系统：单轨及新交通系统特殊系统：如悬挂式单轨系统，磁悬浮式轨道系统.城市轨道交通的主要技术参数类型平均运行速度(km/h)最小行车间隔(min)编组数（辆）线路形式平均站距（km）运输能力(万人／h)市郊铁路35～4024～10全封闭1.0～3.05～8地铁25～401.54～10全封闭0.5～1.54～6轻轨25～3522～4专用线0.5～1.21～4单轨25～3014～6高架0.5～1.01～2新交通20～3024～6高架0.5～1.00.8～1.5.地铁设计规范（GB50157－2003）在城市中修建的快速、大运量、用电力牵引的轨道交通，线路通常设在地下隧道内，也有的在城市中心以外从地下转到地面或高架桥上。英语称谓：UndergroundRailway或Subway或Metro.进一步的描述地铁通常建于城市中心地区，运量大，能迅速疏散旅客，与地面交通互不干扰，不易堵塞，运量可达4～6万人次／h，速度可达30~60km/h，运行采用全封闭信号控制，运行间隔为2~2.5min。地铁安全、快速、准时，但造价昂贵（4～8亿元／km）。.相关的术语或概念[1]城市轨道交通（UrbanRailTransit或MassTransit）在不同型式轨道上运行的大、中运量城市公共交通工具，是当代城市中地铁、轻轨、单轨、自动导向、磁悬浮等轨道交通的总称。.相关的术语或概念[2]轻轨（LightRailTransit）相对地铁来说，运量较小的城市轨道交通系统，运输能力为1.5~3.0万人次/h。与地铁相同，轻轨也可修建在地下、地面或采用高架的方式。有轨电车（Tram或Tramway）单方向的运输能力在1.0万人次/h以下。.相关的术语或概念[3]独轨（Monorail）分为跨座式和悬挂式两种，运量较小，单方向运输能力为0.4~1.6万人次/h。市郊铁路（SuburbanRailway）是联接城区或郊区之间的有轨公共交通线，在郊区部位的站距较长，单方向的运输能力可达8.0万人次/h。.相关的术语或概念[4]客流是指某一区段上单位时间内朝一个方向或往返旅客的实际数目或预计数目。客运量是指各个区段上单位时间内单程或往返运送或需要运送的旅客数目。对运输枢纽、车站来说，是指上车、下车或换车的旅客总数。.相关的术语或概念[5]居民流动度是指城市客运量除于居民总数，即每年每一居民的平均出行次数。运程即每一旅客一次乘行的平均距离。.地铁交通的显著优点（1）运量大

每节车箱150～200人，一列车由4～10节车辆，单向输送能力3～7万人／h。速度快

地铁一般为40～50km/h，最高达70～80km/h。污染少

以电力作为动力，是一种清洁、绿色的运输方式。.地铁交通的显著优点（2）能耗少

每公里为道路交通的15％～40％。占地省

出入口、车辆段、郊区地面线占用少量土地。安全与环保

交通事故率低，噪声和环境污染少。.地铁的发展简况（1）世界上第一条地下铁道于1863年首先在伦敦建成，至今已有140多年历史。开始是采用蒸汽机车牵引，经过27年到1890年改为电力牵引。从1863年到1899年有7个城市修建了地下铁道，从1900年到1949年，世界上又有13个城市修建了地下铁道。.地铁的发展简况（2）二次世界大战后，伴随着各国城市的快速发展，地下铁道发展极为迅速。到1999年全世界已有115个城市建成了地下铁道，线路总长度超过了7000km。其中英、美、法、德、日、西班牙以及俄罗斯等发达国家所属20个城市在二次大战前开始了地铁建设，到1999年末，总里程达2840km左右，其中一半以上为战后建设的。全世界其余95个城市的地铁均为战后所建，总里程约为4200km。这就是说全世界近7000km地下铁道约有5600km是战后建成的，占80%。.城市城市人口

(万人)区域人口

(万人)线路

(km)地下线路

(km)高架线路

(km)地面线路

(km)车站

(个)供电

(伏)受流方式纽约730133043625312975501DC625三轨伦敦670

39816.3

235273DC600三轨巴黎210102019217713.71.1429DC750三轨莫斯科880

22018436

143DC825三轨东京84011902181742420206DC1500三轨/架空线芝加哥300700163188560143DC750三轨墨西哥2000

1411031028125DC750两导向杆柏林260438191114374180DC780/600三轨汉城10201350116116

102DC1500三轨马德里32040011310535137DC600架空线华盛顿6030011262104064DC750三轨斯德哥尔摩6616010562

99DC650/750三轨大阪260

1049311

98DC750三轨/架空线运营线超过100km的城市地铁概况.世界地下铁道建设进程年代城市数目（个）建成里程（km）1950～196010455.651961～197010799.01971～1980291634.81981～199029978.21991～199995415.3总计954262.95.亚洲地下铁道建设进程年代城市数目（个）建成里程（km）1950～1960278.251961～1970154.01971～19807352.21981～19907231.21991～19998284.2.世界十大地铁城市莫斯科年输送旅客量达26亿人次东京年客流量25亿人次纽约年客流量15亿人次墨西哥城年载旅客15亿人次巴黎年乘地铁人次为12亿大阪年载客为9.48亿人次列宁格勒年客流量8.21亿人次伦敦年输送旅客8.15亿人次汉城年输送旅客8.12亿人次香港年输送旅客6.3亿人次。.地铁之最

最早的地铁英国伦敦的地铁第一期工程于1863年投入使用车站最多的地铁纽约地铁第一期工程于1904年投入使用，共有车站501个最繁忙的地铁莫斯科地铁启用于1935年,每年最高流量达33亿人次最长的地铁世界上最长的地铁系统是英国伦敦地铁,它全长490公里.我国地铁发展简况第一阶段：战备为主，兼顾交通第二阶段：交通为主，兼顾人防第三阶段：纳入国家宏观战略、城市长远规划及可持续发展战略.中国地铁城市资深组(已有地铁，正在扩建)：北京、天津、上海、广州、台北、香港

新星组(已获国务院和国家计委批准立项)：深圳、南京、青岛、重庆、沈阳、成都、西安、哈尔滨渴望组(酝酿中，等待国务院和国家计委批准立项)：郑州、武汉、大连、长春、鞍山、佛山、杭州、乌鲁木齐、苏州、兰州、昆明

.香港香港地铁（MassTransitRailway，简称MTR）是香港的城市轨道交通系统，由地铁有限公司（MTRCorporationLimited）营运。自1979年开通以来成有8条路线，全长90.9公里的铁路系统网络。系统共有52个车站，其中14个为中转车站。.香港.香港站台列车.天津新的城市轨道线网远期规划为9条线路，其中地铁8条，轻轨1条。地铁一号线已完成整体施工，定于2006年2月全线开通。中心城区轨道交通线网规划的9条轨道交通线路中，地铁1号线、2号线、3号线为轨道交通骨干线；地铁4、5、6、7、8号线为轨道交通外围线；9号线津滨轻轨，总长度227公里。.天津老式车辆新式车辆.上海地铁一号线1995年4月全线通车，目前已有3条地铁线投入营运，现有轨道交通总里程为65公里。根据新一轮的城市规划，上海拟建地铁11条，长384公里，轻轨线路10条，长约186公里，每年平均要建设15-20公里，需要投入资金100亿元，而完成总体规划则需要投入3000多亿元。

.上海地铁规划.上海.广州全长18.48公里的地铁一号线已在1999年6月通车，全长23公里的地铁二号线2003年年底通车。三号线预期在2005年建成；四号线和五号线也在规划中，争取到2010年全长近130公里的五条线路构成广州轨道交通网络。.广州地铁规划.台北1988年动工，1995年基本建成试运营。其地铁共规划5条线路，全长73.1公里，设70个车站。.深圳地铁一期工程正线全长19.468公里，总投资105.85亿元，工期4年。未来9年，深圳将斥资328亿人民币建设120多公里的轨道交通。.深圳地铁规划图.南京地铁南北线一期工程2000年12月12日正式开工，是目前国内地铁国产化水平最高、平均造价最低的工程项目。项目投资概算70.15亿元，综合造价每公里4.15亿元，综合国产化率为70%，总工期4年零9个月。.南京.南京.南京行驶中站台一景.青岛初步规划由南北线、东西线和环线组成，总长48km。地铁1号线开工多年，即将竣工通车。.沈阳沈阳地铁线网规划范围以沈阳市中心城区为主，规划方案为环形加放射形。由东西方向两条线、南北方向两条线和一条环线组成。拟建车站124座，其中换乘站15座，总长为182.948公里，总投资约800亿元。.沈阳地铁一号线从沈阳经济技术开发区到黎明文化宫，全长22.048公里（远期延至棋盘山风景区）；二号线北起道义组团，南到桃仙机场，全长40.5公里；三号线西起于洪杨士地区，北到新城子区虎石台副城地区，全长33.1公里；四号线从下坎子到南部苏家屯副城，全长25.6公里；四号支线经由先农坛、长青街到浑南，全长27.2公里；五号线为环线，经由崇山路、北海街、滂江街、万柳塘、文化路、砂阳路，全长29.6公里；五号支线经由北二路西至于洪车厂，全长4.9公里。.重庆轨道交通路网由三条东西和南北间相互渗透线路构成，线路总长44.5km。其中1号线全长16.4km，13个车站，采用钢轨－钢轮系统，95％在隧道中运行。2号线全长17.4km，设17个车站，采用跨座式单轨交通，以高架为主，部分在地下。3号线全长10.7km，共11座车站，采用空中客车交通模式。.重庆.重庆.哈尔滨轨道交通网络规划由4线1环共5条线路和2条支线构成，总长143公里，设115座车站。.哈尔滨1号线的一部分即从太平区哈东站到南岗区哈医大二院（红色线），预计2007年建完；2008—2009年，计划建设1号线的部分—哈医大二院至哈尔滨南站，以及3号线部分—清滨路至汽轮机厂（蓝色线）；2010—2013年，建设3号环线（绿色线）；其余的线路为远期建设线路（黄色线）。.长春轻轨一号线从长春火车站起，沿京哈铁路南行至长春南站，向东经电台街至卫星路，经卫星路到达该线终点卫星广场站，线路全长14.6公里，有十座轨线路交叉，其中高架线1公里，地下和半地下线1公里；设17座车站，平均站间距0.86公里；设控制中心一座，设车场1座，牵引变电所6座；初期配备电动开通“长春站--卫光街”段。站点：长春站-辽宁路-芙蓉桥-西安桥-南昌路-朝阳桥-解放桥-湖西桥-宽平桥-抚松路-南湖大路-湖光路-硅谷大街-前进西站-前进大街-卫明街-卫光街。...武汉.武汉站台列车.成都地铁一号线全部为地下线，北起大丰站，南至广都站，规划线路全长约31.6公里，设23个站，其中地下站18座，高架站5座，其中包括一座控制中心、一处停车场、一处车辆段和两座主变电站。正在建设的是成都地铁一号线初期建设线路，北起红花堰、南至孵化园，全长15.998公里，全部为地下线，共设红花堰、火车北站、人民北路、文武路、骡马市、天府广场、锦江宾馆、小天竺、省体育馆、倪家桥、桐梓林、火车南站、南三环、新益州、孵化园等15座地下车站。.成都一号线一期工程线路图.北京中国第一条地下铁道，1969年10月北京地铁第一期工程投入试运营，现有地铁一线、环线和复八线、十三号线，已全部贯通运营。规划未来地铁网络总长将达到408公里。.北京市“十五”时期

交通行业发展规划纲要(摘录）

把城市轨道交通建设作为重中之重，完善轨道交通网规划，完成城市铁路、地铁八通线，开工建设地铁五号线、地铁四号线、地铁奥运支线、东直门至首都机场快速轨道交通等工程，初步形成轨道交通基本骨架。同时，着手研究市区通往亦庄、良乡、顺义等方向的轨道交通线路的规划、可行性论证等前期工作。

.北京交通建设和管理专项规划

有效提升轨道交通在城市客运出行量中所占的份额，从根本上缓解北京城市客运交通紧张状况。2008年之前，市区新建轨道线路共计154.5公里，届时，北京市区轨道交通运营线路里程可达到249.5公里，加上一批新建的市郊客运线，全市轨道交通运营线路将超过300公里。轨道交通预计完成年客运量约18～22亿人次。.北京交通建设和管理专项规划（续）市区将新建8条地铁线路：地铁五号线（宋家庄至太平庄北站，27.6公里），地铁八通线（四惠东站至通州土桥，19公里），地铁四号线（北宫门至马家堡，26.2公里），地铁十号线北段（火器营至大北窑，23.9公里），奥运支线（奥运公园至熊猫环岛，4.0公里），亦庄线（宋家庄至亦庄，26公里），机场专线（东直门至首都机场，22.0公里），北京地铁九号线中段（白石桥至西客站段，5.8公里）。.北京总体规划（摘录）北京市轨道交通网到2025年线路总长度408公里；之后，有消息说北京地铁新规划方案总长度将增加到600公里以上；最近据北京市政府官员讲2020年之前，北京市的轨道交通总里程将达1000多公里——时间更短，地铁更长。..北京地铁建设方案..北京地铁四号线南起南四环路以北的马家堡西路，沿马家堡西路、菜市口南大街、宣武门外大街、宣武门内大街、西单北大街、西四南大街、西四北大街、新街口南大街至新街口；由新街口向西转，沿西直门内大街、西直门外大街至首都体育馆；由首都体育馆向北转，沿中关村南大街、中关村大街、中关村北大街至清华西门，由清华西门向西沿清华西路、颐和园路至颐和园北宫门，向北转过五环路至终点龙背村。..北京地铁四号线四号线将是北京最具现代化水平的轨道交通线之一,列车采用先进的不锈钢车体,车站配备夏季运行的集中空调系统和安全门、屏蔽门设施,自动售检票系统拟采用非接触式IC卡,机电设备监控系统将对全线各站的通风空调、给排水、自动扶梯、照明等机电设备进行实时监控与管理。.地铁五号线设车站22座，其中地下站16座，地面车站及高架站6座，分别为：太平庄北、太平庄、立水桥北、立水桥、大羊坊、大屯、干杨树、北土城东路、和平西桥、和平里北街、雍和宫、北新桥、张自忠路、东四、灯市口、东单、崇文门、磁器口、天坛东门、蒲黄榆、刘家窑、宋家庄。已于2002年12月动工，计划2006年底开通运营。..地铁十号线线路起点在海淀区的蓝靛厂，沿四环路、巴沟路、海淀南路、知春路、土城北路向东，斜穿城市东北角的太阳宫地区后沿东三环路一直向南，在经过南三环分钟寺桥后，沿龙爪树路向南，再沿石榴庄路向西到丰台区宋家庄。线路全长32.72公里，其中地下线31.87公里，路堑及地面线0.85公里。本工程将分两期建设，一期工程万柳至劲松站，线路长度24.585公里，设车站22座。..北京地铁四五十号线全面施工.首都国际机场专线首都国际机场快速轨道全程27公里，东直门为始发站，与地铁2号线、13号线接驳换乘，中途在三元桥设站，与地铁10号线接驳换乘。东直门至三元桥为地下轨道，约4公里长；三元桥至机场为地上轨道，约23公里长。

.地铁九号线.地铁9号线是北京市为迎接2008年奥运会修建的城市轨道交通主要线路之一，南起丰台区郭公庄(世界公园)，向北经西客站至白石桥，线路全长约18.3公里，共设15站。

其中一期工程起点为北京西客站，向北与地铁1号线在军事博物馆站交叉，终点为白石桥，线路全长约5.9公里。.北京地铁九号线..中国各大城市地铁建成长度排名第一名：北京地铁（114公里）北京1969年第一条地铁线建成通车，是我国最先开通地铁的城市。建成线路包括1号线、2号线、13号线和八通线，运营线路总里程114公里，共有70座运营车站。其中，1号线全长31.04公里，23座运营车站；2号线全长23.61公里，18座运营车站；13号线全长40.85公里，16座运营车站；八通线全长18.9公里，13座运营车站。北京地铁目前日客运量150万人次左右。2008年规划长度达200公里。.中国各大城市地铁建成长度排名第二名：香港地铁（90.9公里）香港地铁（Mass

Transit

Railway，简称MTR）是香港的城市轨道交通系统，由地铁有限公司（MTR

Corporation

Limited）营运。自1979年开通以来，香港地铁已发展成有8条路线，全长90.9公里的铁路系统网络。系统共有52个车站，其中14个为转车站。.中国各大城市地铁建成长度排名第三名：台北捷运（67.2公里）台北捷运即地铁，台北的捷运系统在上世纪就是年代初期开始规划建设，1996年第一条捷运线正式通车。目前共有6条线路，总长度67.2公里，平均每日的载客量达到95万次。.中国各大城市地铁建成长度排名第四名