城市轨道交通导论-第一章

城市轨道交通导论PARTONE01第一章绪论“”本章内容1234城市轨道交通概述城市轨道交通的种类国内外城市轨道交通的发展概况我国城市轨道交通系统未来发展趋势第一节城市轨道交通概述一、城市轨道交通的定义“”一般而言，广义的城市轨道交通是指以轨道运输方式为主要技术特征，是城市公共客运交通系统中具有中等以上运量的轨道交通系统（有别于道路交通），主要为城市内（有别于城际铁路，但可涵盖郊区及城市圈范围）公共客运服务，是一种在城市公共客运交通中起骨干作用的现代化立体交通系统。二、城市轨道交通在城市公共交通中的地位与作用（1）城市轨道交通是城市公共交通的主干线和客流运送的大动脉，是城市的生命线工程。其建成运营后，将直接关系到城市居民的出行、工作、购物和生活。（2）城市轨道交通是世界公认的低能耗、少污染的“绿色交通”，是解决“城市病”的一把金钥匙，对于实现城市的可持续发展具有非常重要的意义。3城市轨道交通是城市建设史上最大的公益性基础设施，对城市的全局发展模式将产生深远的影响。为了建设生态城市，应把摊大饼式的城市发展模式改变为伸开的手掌形模式，而手掌状城市发展的骨架就是城市轨道交通。城市轨道交通的建设可以带动城市沿轨道交通廓道的发展，促进城市繁荣，形成郊区卫星城和多个副部中心，从而缓解城市中心人口密集、住房紧张、绿化面积小、空气污染严重等城市通病。4城市轨道交通的建设与发展有利于提高市民出行的效率，节省出行时间，改善生活质量。例如我国一线城市轨道交通事业就十分发达方便，人们出行很少乘坐私人车辆，主要依靠地铁、轻轨等轨道交通工具，市民出行方便、省时。三、城市轨道交通的主要技术特性城市轨道交通由于具有运转密度高、行车时间间隔短、行车速度高、列车编组辆数多等特点，而具有较大的运输能力。市郊铁道单向高峰每小时的运输能力最大可达到6～8万人次；地铁可达到3～6万人次，最多甚至达到8万人次；轻轨1～3万人次；有轨电车能达到1万人次。1．城市轨道交通有较大的运输能力2．城市轨道交通具有较高的准时性城市轨道交通由于在专用行车道上运行，不受其他交通工具干扰，因此不会产生线路堵塞现象，且不受气候影响。它是全天候的交通工具，按列车运行图运行，具有可信赖的准时性。3．城市轨道交通具有较高的速达性与常规公共交通相比，城市轨道交通的车辆有较高的运行速度和启、制动加速度，车站多数采用高站台，列车停站时间短，上下车迅速，而且换乘方便，可以使乘客较快地到达目的地，缩短出行时间。4．城市轨道交通具有较高的舒适性与常规公共交通相比，城市轨道交通的车辆具有较好的运行特性，车站装有空调、引导装置、自动售票等直接为乘客服务的设备，城市轨道交通具有较好的乘车条件，其舒适性优于公共电车、公共汽车。5．城市轨道交通具有较高的安全性城市轨道交通由于运行在专用轨道上，没有平交道口，不受其他交通工具干扰，并且有先进的通讯信号设备，极少发生交通事故。6．城市轨道交通能充分利用地下和地上空间城市轨道交通由于充分利用了地下和地上的空间，不占用地面街道，能有效缓解由于汽车大量发展而造成的道路拥挤、堵塞等问题，有利于城市空间合理利用，尤其有利于缓解大城市中心区过于拥挤的状态，提高土地利用价值，并改善城市景观。7．城市轨道交通的系统运营费用较低城市轨道交通由于主要采用电气牵引，且轮轨摩擦阻力较小，与公共电车、公共汽车相比更节省能源，且运营费用较低。8．城市轨道交通对环境污染低城市轨道交通由于采用电气牵引，与公共汽车相比不产生废气污染。城市轨道交通的发展，能减少公共汽车的数量，从而进一步减少了汽车的废气污染。城市轨道交通在线路和车辆上采用了各种降噪措施，不会对城市环境产生严重的噪声污染。第二节城市轨道交通的种类若按容量（运送能力），可分为高容量、大容量、中容量和小容量。若按线路架设方式，可分为地下、高架和地面。若按导向方式，可分为轮轨导向和导向轨导向。若按线路隔离程度，可分为全隔离、半隔离和不隔离。若按轨道材料，可分为钢轮钢轨系统和橡胶轮混凝土轨道梁系统。若按牵引方式，可分为旋转式直流、交流电机牵引和直线电机牵引。若按运营组织方式，可分为传统城市轨道交通、区域快速轨道交通和城市（市郊）铁路。一、城市轨道交通的种类城市轨道交通常见的分类方式主要有以下几种，其中最主要的是按运能范围、车辆类型及主要技术特征分类。1．按交通容量分类表1-1按交通容量划分的轨道交通类型交通容量即运送能力，指单方向每小时的交通断面上乘客的通过量。按照交通容量大小分类，轨道交通可分为特大、大、中、小容量四种系统，如表1-1所示。2．按线路敷设方式分类城市轨道交通按线路敷设方式可分为地下（包括山岭、水下）、高架和地面三种形式。特大、大容量轨道交通在交通较为繁忙的地区多采用地下隧道和高架形式，在市郊则可采用全封闭的地面形式；中容量可兼有三种敷设形式，且通常不与机动车混行；小容量轨道交通系统一般采用地面形式，可与机动车混行，运输效率较低，相对于普通公交优势并不明显。3．按车辆导向方式分类城市轨道交通按车辆导向方式可分为轮轨导向和导向轮导向，一般钢轨钢轮系统（地铁、轻轨、有轨电车）属前一类型；单轨及新交通系统等胶轮车辆属后一种类型。目前，新交通系统还没有统一的概念，较公认的新交通系统取自于日本的分类标准，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、自导向交通、磁悬浮交通等，以导轨交通为主要特征。4．按轮轨支撑形式分类按轮轨支撑形式，可分为钢轮钢轨系统、胶轮混凝土轨系统以及特殊系统。钢轮钢轨系统是目前地铁与轻轨的主流形式，胶轮混凝土轨系统主要指单轨及新交通系统，而特殊系统则包括支撑面置于车辆之上的悬挂式单轨系统、磁悬浮式轨道系统等。5．城市轨道交通按运能范围、车辆类型及主要技术特征分类1）有轨电车有轨电车（Tramcar）是指电力驱动的，在敷设于市区街道中的轨道上行驶的车辆，如图1-1所示。（a）法国有轨电车（b）美国有轨电车（c）大连有轨电车图1-1有轨电车2）地下铁道地下铁道（Metro）具有以下的特征。（1）以电力为牵引动力。（2）有专用车道，不论地下、地面或高架，均与其他交通完全隔离。（3）使用载客量较大的车辆。（4）由多节车辆组成列车运行。3）轻轨交通轻轨交通（LightRailTransit，LRT）是相对于重型轨道交通系统而言的，它是一种中容量的轨道交通系统，介于有轨电车和地铁之间，如图1-2所示。（a）长春轻轨（b）大连轻轨图1-2轻轨交通轻轨交通主要具有以下特征。（1）以电力为牵引动力。（2）整条线路可以包括地面、高架或地下区段，地下区段仅限于必要的地方。（3）可以有专用道，也可以在地面与其他交通方式混合行驶。为了保证其一定的运送速度，在平交道口可采用优先通行的交通信号系统。（4）由多节车辆组成列车运行，车辆可以采用铰接的结构。4）独轨交通独轨交通（Monorail）是一种全线高架的轨道交通系统，其基础结构是“T”形或“I”形轨道梁，起承载、导向和稳定的作用，占用的空间较小，如图1-3所示。（a）重庆独轨交通（跨坐式）（b）日本千叶都市单轨（悬挂式）图1-3独轨交通5）自动化导向交通自动化导向交通（AutomatedGuidewayTransit，AGT）是一种无人驾驶、全自动运行的轨道交通，可在专门制作的混凝土通道内行驶，其导向轨布置在走行轨的两侧或中部，如图1-4所示。图1-4自动化导向交通6）磁悬浮交通系统磁悬浮交通系统（MaglevSystem）是一种利用电磁力作用使车轮悬浮在轨道上行驶的客运交通系统，如图1-5所示。图1-5磁悬浮交通系统7）缆索轨道交通缆索轨道交通（CableRailway）是一种由钢索牵引车辆在轨道上行驶的交通系统。该系统车辆本身不带有动力，钢索设在两条钢轨之间，低于地面，其牵引动力装置一般设在位于线路中心位置的固定地点。车辆的尺寸和外形与有轨电车相似，由于车辆的牵引力受车轮与轨道之间黏着的条件限制，所以适合于坡度较大的道路系统。二、地铁与轻轨的比较1．轮轨系统它们的区别首先表现在轴重上，地铁的轴重普遍大于13t，而轻轨要小于13t。目前我国地铁钢轨均采用60kg/m的重型钢轨，只有车场空车运行、速度低的区段，才选用50kg/m和43kg/m的轻型钢轨。另外，城市高架轨道交通不适宜采用有碴轨下基础，多采用弹性支承轨道结构、无枕式整体道床。2．运输量地铁是特大容量的公共交通工具，轻轨为中容量的交通运输工具。地铁单向高峰每小时载运30000～70000人次，轻轨单向高峰平均每小时客运量为10000～40000人次。3．车辆及其编组轻轨车辆与地铁车辆相比更加新颖，车辆间采用铰接，可使车辆节间贯通，有利于乘客均匀分布及增加载客量。每组车可以单行，也可以联挂编列，可以通过小曲率半径和大坡度地段，适应能力强。4．土建工程轻轨车站设施较简单，地面车站上主要建筑是装有风雨篷的站台，其高度与车厢地板面相当，有利于乘客上下，减少停顿时间。设置在地下的地铁车站和区间隧道，结构复杂，施工困难。软土层中浅埋地铁车站多为两层三跨框架结构，其大多采用明挖法，市区为减少施工干扰也会采用盖挖法和逆作法。岩石地层中修建的地铁车站，一般采用钻爆法或者新奥法施工，结构形式多为拱形、搭拱形和多跨拱形。区间隧道施工方法视地质条件的不同而异，软土地区多为盾构法施工。5．振动和噪声控制地面和轻轨高架线上运营的列车，需加强消音和减振的防护措施。地铁车站和线路深埋于地下，振动噪声对于外界的干扰较少，只要做好车厢内的减振和减噪即可。6．速度和正点率地铁和轻轨线通常实行全隔离式或大部分隔离的措施，列车运营受外界干扰少，正点率高。国内地铁列车最高行驶速度为120km/h，地铁的运营速度为30～40km/h。轻轨线路受坡度、转弯半径等限制，最大行驶速度45km/h，运营速度25～30km/h。为了保证乘客旅行的舒适度，区间隧道除利用列车行驶的活塞风外，在不能满足空气对流交换时，还要进行机械排风。车站和车厢内则采用空调，以保证站内和车厢内一定的空气温度和湿度。7．通风、空调和采暖8．信号地下铁道内的信号系统应尽量选用列车自动控制系统——现代信号系统。如果条件限制或初期运量不足，也可采用由信号、联锁、闭塞、机车信号、自动停车、调度集中等设备组成的中等水平传统信号系统。9．给排水系统地面和高架轻轨排水设施类似于地面铁路工程，给水水源选择应优先选用城市自来水，排水方式优先利用城市排水系统。地下铁道宜采用生产、生活和消防共用的给水系统，这样不仅可以节省给水管道，降低工程造价，而且使用管理比较方便。10．灾害防护地下铁道对于战时空袭有得天独厚的优越条件，有的国家也结合人防工程要求设计地铁车站和隧道，地震灾害只有在地震等级高、震源离地铁工程较近时，才会对地铁车站和隧道产生损害。地震对轻轨高架桥墩台的破坏会更严重，因此高架轻轨必须考虑抗震设防，并采取相应构造措施。同样规模的线路，建设在地面和高架上的轻轨交通与地铁比较，三者投资相差较多，比值一般为1∶3∶9。每公里地铁造价高达6～8亿元人民币，每公里轻轨则需要1.5～3.5亿元人民币。11．造价第三节国内外城市轨道交通的发展概况一、国外城市轨道交通的发展概况伦敦地铁线路总长度约410km（地下隧道171km），共设置车站275座，地铁车辆保有量约4139辆，年客运总量已突破8亿人次，如图1-6所示。图1-6伦敦地铁受伦敦成功建设地下铁道的影响，美国纽约也于1867年建成了第一条地铁，如图1-7所示。图1-7纽约地铁法国巴黎也是最早修建地铁的城市之一，但比英国要晚37年。法国为举办“凡尔赛展览会”而修建的巴黎第一条地下铁道从巴士底通往马约门，全长约10km，如图1-8所示。图1-8巴黎地铁

1919年，马德里的第一条地铁线路开始运行，现在马德里已有10条地铁线路，总长度约115km，共设车站158座，车辆保有总数约1012辆，年客运总量约4亿人次，如图1-9所示。图1-9马德里地铁日本东京的第一条地铁线路于1927年建成通车，如图1-10所示。图1-10东京地铁莫斯科地铁系统的建筑风格和客运效率是举世闻名的，每个车站都是由著名的建筑师设计，并配有许多雕塑作品，使旅行者有身临宫殿之感，如图1-11所示。（a）

（b）图1-11莫斯科地铁新建地铁车站的建筑风格各不相同，建筑雄伟、辉煌而明快，为城市开辟了良好的地下活动空间。这些精心的设计，给人们的出行和换乘创造了极为方便的条件，如图1-12所示。图1-12加拿大蒙特利尔地铁站二、我国城市轨道交通的发展概况1．北京市北京市远景轨道交通规划线网由16条地铁（M线）、6条轻轨（L）和6条市郊铁路（S线）组成，并分为三个阶段实施，如图1-13所示。图1-13北京轨道交通规划线网2．上海市上海地铁2号线（轻轨）一期工程，于1995年12月开工建设，2000年5月正式通车，全长19km，如图1-14所示。图1-14上海地铁2号线根据新一轮建设规划，到2020年底上海轨道交通总里程有望超过800km，形成具有500余座车站的庞大轨道交通网络，如图1-15所示。图1-15上海轨道交通规划线网3．天津市天津市地铁既有线自天津铁路西站至新华路全长7.4km，1970年动工，1980年建成通车，称为“天津地铁1号线”。目前，天津城市轨道交通运营线路共有5条，包括地铁1，2，3，6号线及9号线（津滨轻轨），线网覆盖10个市辖区，运营里程166km，共设车站112座。4．广州市广州地铁首条线路即广州地铁1号线于1993年12月开始动工，1997年6月28日开通运营。在新的规划纲要中，2020年线网将增至667km，如图1-16所示。图1-16广州轨道交通规划线网5．深圳市深圳地铁已开通运营线路共有8条，分别为：1～5号线、7号线、9号线、11号线，共199座车站。全市地铁运营线路总长285km。到2030年，深圳地铁将形成32条运营线路（见图1-17）。图1-17深圳轨道交通规划线网6．沈阳市沈阳地铁1号线于2010年10月正式通车运营，2号线于2012年1月正式通车运营。截至目前地铁车站总数44座，运营里程54.96km。到2020年，沈阳市将规划建设总长度达400km的11条地铁线路，形成“四横、四纵、两L、一弦线”的地铁线网。“四横”为东西向线路，以奇数命名，包括1，3，5，7号四条线路；“四纵”为南北向线路，以偶数命名，包括2，4，6，8号四条线路；“两L”为9，10号线，围合到一起形成环线；“一弦”线为11号线，串联着沈阳市外围的产业区。7．重庆市重庆市第一条地铁线路于2005年6月18日正式开通运营，它是中国西部地区第一条城市轨道交通线路。重庆市的轨道交通路网由4条东西和南北间相互渗透的线路构成，总长213km，车站126座。其中1号线自小什字至尖顶坡全长38.9km，23个车站，采用钢轨-钢轮系统。2号线自较场口至鱼洞，全长31.3km，设25个车站，采用跨座式单轨交通，以高架为主，部分在地下。3号线自鱼洞至江北机场，全长56.1km，共39座车站，也为单轨交通。6号线自茶园站至北碚站，全长63.3km，28个车站。8．郑州市按照规划，到2050年，郑州市将有轨道交通线路21条（见图1-18），包括中心城区8条（1～8号线）、外围组团5条（9～13号线）、市域快线8条（14～21号线），总里程将达945.2km，车站总数503座，分为市区普线和市域快线两个层次。图1-18郑州轨道交通规划线网9．香港地区香港地铁自1979年开通以来，至2016年底，整个综合铁路系统全长264km，由观塘线、荃湾线、港岛线、南港岛线、东涌线、将军澳线、东铁线、西铁线、马鞍山线、迪士尼线、机场快线及轻铁各线共154个车站组成。香港地铁是一个既快捷又安全可靠的集体运输网络，覆盖香港心脏地带，连接中国大陆，是世界上最繁忙的铁路系统之一。10．台北市台北都会区快速轨道系统（台湾地区习惯称捷运系统）初期路网一共6条路线，全长86.8km，设有79个站。经过多年发展与整合，系统路网有1号文湖线、2号淡水信义线、3号松山新店线、4号中和新芦线以及5号板南线，服务范围涵盖台北市及新北市，其路线长度136.6km，营运长度131.2km，营运车站共121站。第四节我国城市轨道交通系统未来发展趋势一、轨道交通未来发展趋势预计1．网络化运营时代已经到来目前，北京、上海、广州、深圳等城市均已经建成了初具规模的城市轨道交通网络，其他有条件的城市也都制订了各自的城市轨道交通网络发展规划。网络化运营带来的大客流强度、高枢纽负荷、复杂的运营组织等挑战必将成为有关部门必须面对和研究解决的问题。2．快速增长势头将持续较长时间根据轨道交通中长期发展规划，在“十二五”期间，中国内地拥有城市轨道交通的城市从8座发展为22座；运营线路数由17条增长为83条；运营线路总长由381.6km增长至913km，年均增长253.1km；运营车站数由237座增长至1770座。“十三五”期间，我国将建设3000km左右轨道交通，年均600km，届时，中国内地将拥有超过7000km的城市轨道交通线网。城市轨道交通快速增长势头将持续至少10年时间。3．排名顺序会不断变化根据目前各城市在建线路的统计和线网近期规划情况，未来几年内各城市的排名顺序可能会发生变化。例如，天津地铁在2012年有2号和3号线投入运营，并成为国内第5个达到100km以上的城市。4．发展模式可能会有所变化自2000年以来，中国城市轨道交通的新一轮快速发展期是以一线城市的快速发展为标志的。目前，一线城市的路网已经初具规模，网络化成为面临的新课题。二线城市因为财力限制，可能面临投融资等新问题。无论一线还是二线城市，在未来的发展模式上可能会有所改变。5．人才缺口将长期存在随着中国城市轨道交通的大规模发展，城市轨道