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1、第七章城市轨道交通运输设备(一）,学习目的：了解城市轨道交通的发展历程；掌握城市轨道交通的基本形式；了解地铁线路的特点，掌握盾构法的原理；掌握地铁车站的分类。,第七章城市轨道交通设备,第一节概述,一、地铁的发展1863年，世界上第一条地铁在英国伦敦建成通车。它标志着城市快速轨道交通在世界上诞生。1863-1899年，美国、英国、法国、匈牙利、奥地利等5个国家的7座城市相继修建了地铁。1900-1924年，欧洲和美洲又有9座城市修建了地铁，包括柏林、马德里、费城等。1925-1949年，由于第二次世界大战的影响，城市轨道建设速度放慢。莫斯科第一条地铁于1935年建成通车。1950-1974年，欧
2、洲、亚洲、美洲有30余座城市地铁相继通车。1975-2000年，世界进入和平发展时期，又有30余座城市地铁相继通车，其中亚洲有20余座城市开通了地铁。亚洲最早地铁：1927年12月日本的浅草涩谷我国最早地铁：1969年北京地铁。,第七章城市轨道交通设备第一节概述,二、城市轨道交通的基本形式,城市轨道交通按能力分为市郊铁路、地铁、轻轨 和有轨电车 四种形式城市轨道交通按构造主要可分为：铁路、地铁、轻轨、单轨、磁悬浮、导向轨道交通等。1、铁路：在城市轨道交通中，主要是指市郊铁路和城市间城际铁路。,第七章城市轨道交通设备第一节概述,2、地铁（metro、subway）：地铁是地下铁道的简称，地铁一般
3、采用大载客量车箱，每辆定员一般在310人左右，每小时单向交通流量在36万人。它是一种独立的有轨交通系统，不受地面道路情况的影响，能够按照设计的能力正常运行，从而快速、安全、舒适地运送乘客。地铁效率高，无污染，能够实现大运量的要求，具有良好的社会效益。（世界十大地铁）3、轻轨（light rail transit、light Rapid Transit）：是原城市有轨电车的发展而来，采用中等载客容量的车箱，每辆定员一般在202人左右，每小时单向交通流量在1.53万人左右。其设计成本较地铁要轻。,第七章城市轨道交通设备第一节概述,二、城市轨道交通的基本形式,4、单轨单轨交通可分为跨座式和悬挂式两种
4、，单轨铁路速度较慢，多采用橡胶轮胎，建造成本低，每小时单向交通流量一般在0.842.52人间，适合与速度和运输需求低的场合。5、磁悬浮：利用车辆与轨道间的磁相吸或相斥原理，使车辆悬浮在轨道上的运输方式，速度快，建造成本极高。6、导向轨道交通（Automatic Guideway Transit）：导向轨道交通(AGT)，是一种第三轨供电引导的系统，一般实现无人驾驶。,第七章城市轨道交通设备第一节概述,二、城市轨道交通的基本形式,第二节地铁线路,一、地铁线路地铁路网的基本型式有：单线式、单环线式、多线式、蛛网式。每一条地铁线路都是由区间隧道（地面上为地面线路或高架线路）、车站及附属建筑物组成。地
5、铁线路按其在运营中的作用不同，可分为正线、辅助线和车场线。1、正线正线贯穿所有车站、区间供列车运行的线路。多数为全封闭。地铁列车采用右侧行车制。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,一、地铁线路,2、辅助线辅助线是为空载列车提供折返、停放、检查、转线及出入段作业的线路，主要包括：折返线、临时停车线、渡线、车辆段出入线、联络线等。（1）折返线位于端点站或有折返需求的中间站。（2）临时停车线为了停放运营中的故障列车。一般35个车站设置一个临时停车线。（3）渡线用于列车折返时更换轨道（4）车辆段出入线是从车辆段与商业运营正线间的连接线。可设计为单线或双线。（5）联络线主要为其他线路的轨道交通列车提
6、供运行的可能。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,二、结构工程,（一）、地下结构施工方法按不同地下工程结构类型，地下结构施工方法可分为：明挖法和暗挖法。1、明挖法（Cut and Over或Open Cut）明挖法是直接在地下工程建造处进行露天开挖和支护，然后在开挖处建造地下结构，完工后再进行覆盖、恢复地貌的方法。明挖法具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量和工程造价低等优点，但因对城市生活干扰大、对周围环境破坏大，使其应用受到限制。明挖法适用于浅埋的地下工程，可修建的空间比较大。1950年前后，日本东京、大阪重新开始的地铁建设全部采用明挖法施工。,第七章城市轨道交通设备第二节地
7、铁线路,2、暗挖法盾构法矿山法,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,传统矿山法新矿山法,新奥法 浅埋暗挖法,二、结构工程,（1）、盾构法（Shield Method）：原理：盾构法亦称掩护筒法，是法国人于1818年发明的在土层或松软岩层中暗挖隧道的一种方法。采用盾构顶进，而后拼装预制管片形成衬砌。盾构施工方法为用被称做盾构(shield)的钢壳里面，在保持撑子面稳定的同时进行安全掘进，而后面则装上被称做衬砌(segment)的衬砌组件，利用其反作用力，以千斤顶盾掘进的一种隧道施工方法。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,二、结构工程,（1）、盾构法（Shield Method）：,盾构法
8、优点：施工速度快、振动小、噪音低，且对隧道上方地面的副作用很少。新开发的已泥水加压盾构法和土压平衡式盾构对地面的影响更少。盾构法缺点：对断面尺寸多变的区段适应能力差。此外，新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。总的费用比盖挖法高。适用性：在松软含水地层中及城市地下管线密布，施工条件困难地段采用盾构法施工，其优点尤为明显。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,(2)矿山法（Mine Tunneling Method）,原理：矿山法一般是指埋置于基岩，用传统钻爆法或臂式掘进机开挖隧道的方法，也称为“钻爆法”。优点：矿山法具有施工工艺简单、应用灵活、减少拆迁和交通疏解及造价合理等优点。缺
9、点：由于矿山法采用爆破或机械掘进洞开挖，对周围岩体的扰动比较大。此外对地质勘探要求较高，对围岩地质情况的预见性较差，需要超前地质探明和预报、对地表沉降较难控制，防水效果较盾构隧道差，通过软弱土层、砂层、断层破碎带时施工较困难。适用性：一般适用于线路埋深较大、地质条件较好的工程项目。矿山法隧道施工技术在北京地铁、广州地铁一号线中被广泛应用。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,(2)矿山法（Mine Tunneling Method）,矿山法可分为传统矿山法和新矿山法新矿山法分为新奥法、浅埋暗挖法。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,（二）、高架结构,1、分类地面筑堤：不适合与城市高架桥：
10、分钢桥和混凝土桥（多用），混凝土桥又有当梁形桥（两端支撑）、刚性框架桥（中间支撑）等。2、高架桥梁组成桥的梁根据形状主要有预应力混凝土槽形梁、预应力混凝土板梁、预应力混凝土T形梁等，多用T形梁。桥的墩台根据形状有：T形墩、双柱墩、V形墩和Y形墩。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,（二）、高架结构,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,三、轨道,（一）轨道结构1、钢轨目前城市轨道交通中使用的钢轨主要有三种：槽形钢轨：多用于有轨电车的街道轨道，使用后路面与钢轨在同一平面，基本不影响城市其它交通运输。如香港屯门地铁、欧洲有轨电车等中有使用，是一种新兴轨道。双头钢轨：19世纪曾经应用过，现已基本
11、淘汰；平底钢轨：现在普遍使用的I字钢轨。我国铁路中钢轨主要有：50、60、75kg/m几种我，城市轨道中一般正线等尽量采用60轨，可增加轨道稳定性、增加牵引电流回流断面，减少杂散电流。车场线。停车线等可用50或更低的轨。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,2、轨枕与大铁路中的情况相似。但城市轨道交通中如果采用第三轨供电，在安装第三轨托架的地方还要采用特殊加长的混凝土枕。3、道床道床分为道碴道床和无碴道床。一般在地面线中使用道碴道床，在其它如隧道、高架中使用无碴道床。地铁中无碴道床主要为整体道床，整体道床可分为以下几种：无枕式整体道床：也称整体灌注式，施工复杂；轨枕式整体道床：可分为短枕式整
12、体道床（中心设排水沟）和长枕式整体道床（侧向设排水沟）,（一）轨道结构,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,4、扣件在无碴道床中，扣件直接将钢轨与混凝土基础联结。故对扣件有以下要求：调整量要求：可适当改变轨距杭横向力要求：就40KN扣压力要求：每组扣件扣压力大于12KN就能阻止钢轨爬行强度、刚度等要求：目前国内扣件主要有：DT型扣件：全弹性分开式，在北京地铁一、二期工程中使用；DT、DT：全弹性分开式，二阶减振，用于北京地铁复八线、上海地铁一号线；DT：全弹性分开式，用于青岛、沈阳和上海地铁二号线，取消螺栓；DT：半弹性分开式，最初为伊朗德黑兰地铁设计,（一）轨道结构,第七章城市轨道交通设备
13、第二节地铁线路,四、限界,限界主要包括车辆限界、设备限界、建筑接近限界和接触轨或接触网限界等。其中隧道限界中，可分为：矩形隧道限界（明挖法施工形成的）圆形隧道限界（盾构施工形成的）马蹄形隧道限界（矿山法施工形成（浅埋暗挖法）,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,第三节车站,车站是旅客乘降的场所，市区车站间距应在1公里左右，郊区在2公里左右。一、车站的分类：车站按其运营性质和功能分为四种：中间站：只供乘客乘降用，此类车站数量最多。折返站：在中间站设有折返线路设备即称为折返站，一般在市区客流量大的区段设立，可以满足乘客需要，同时节省运营开支。换乘站：既用于乘客乘降又为乘客提供换乘的车站。终点站：
14、地铁线路两端的车站，除了供乘客上下或换乘外，通常还供列车停留、折返、临修及检修使用。,第七章城市轨道交通设备第三节车站,一、车站的分类：,按与地面相对位置分：地下车站；地面车站；高架车站。按站台形式分为：岛式车站；侧式车站；一岛一侧；一岛二侧车站等。,第七章城市轨道交通设备第三节车站,二、车站规模,一般根据日均乘降乘客流量和高峰小时乘客流量来确定，可分为：小型站、中型站、大型站和特大型站。,第七章城市轨道交通设备第三节车站,三、车站的组成,与大铁路相似，主要由：车站大厅及广场、售票大厅、站台、办公室等旅客不常到的地方。在车站主体空间中，可分为乘客使用空间（付费区和非付费区）、车站用房。,结束放
15、映,练习作业,第七章城市轨道交通设备第三节车站,练习题：,1、城市轨道交通按能力分为哪四种形式？2、请说明地铁与轻轨的区别？3、地铁施工方法有哪些，其形成的隧道各有什么特点？4、说明盾构法的适用地形、优点与缺点？5、车站按其运营性质和功能分为哪四种？,第七章城市轨道交通设备练习题,练习答案,1、城市轨道交通按能力分为_市郊铁路、_地铁、_轻轨 和_有轨电车 四种形式2、地铁一般采用大载客量车箱，每辆定员一般在310人左右，每小时单向交通流量在36万人。轻轨采用中等载客容量的车箱，每辆定员一般在202人左右，每小时单向交通流量在1.53万人左右。3、可分为明挖法和暗挖法，暗挖法又分为盾构法和矿山
16、法。矩形隧道限界（明挖法施工形成的）圆形隧道限界（盾构施工形成的）马蹄形隧道限界（矿山法施工形成（浅埋暗挖法）4、盾构法优点：施工速度快、振动小、噪音低，且对隧道上方地面的副作用很少。新开发的已泥水加压盾构法和土压平衡式盾构对地面的影响更少。盾构法缺点：对断面尺寸多变的区段适应能力差。此外，新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。总的费用比盖挖法高。适用性：在松软含水地层中及城市地下管线密布，施工条件困难地段采用盾构法施工，其优点尤为明显。5、车站按其运营性质和功能分为四种：中间站、折返站、换乘站、终点站。,第七章城市轨道交通设备练习题,世界办第一条地铁,19世纪中叶，伦敦比以前任何城
17、市发展得都要快。在这庞大帝国的中心，当数以千计的新房屋、商店、办公楼和工厂为日益膨胀的劳动大军而建造起来时，它几乎要爆炸了。这些人需要有比狭窄的街道所能提供的更好的运输工具。查尔斯.皮尔逊认为，答案就是在地下建造铁路。1843年，他把自己的建议提交议会。然而直到1863年，短途的“大都市铁道”才总算开通。不过即使这段路程只有6.5千米，这条线路也是非常成功的，第一年就运载了乘客950万人。第一条地铁线路采用了“挖-盖”的工序来建造，即挖掘一条深沟，然后封盖其上面。1890年建造的真正的“管状”铁道，是用一个液压冲头推进的钢箍钻通泥土建成的。,第七章城市轨道交通设备资料补充,中国第一条地铁,北京
18、地铁第一期工程于1969年10月基本建成，于1971年1月开始试运营。运行区段从北京火车站至西郊苹果园，全长23.6公里，共有17个车站。由于这是我国第一条地铁，缺乏运营管理经验，加上这条地铁是在十年动乱期间修建的，车辆、设备一开始存在不少问题。在试运营开始后的头几年，遇到的困难较多。但是，负责试运营工作的北京地下铁道管理处，在国务院有关部门的指导和帮助下，不断摸索、总结经验，发动群众，努力改善管理工作。从1977年开始各项工作基本上走上了正轨，并逐步取得了进展。近几年来，他们狠抓了技术队伍的建设，通过开办地铁技工学校，培训职工6200多人次；建立和健全了各项规章，改革了一部分车辆，提高了车辆
19、的完好率；对现有设备进行了整治，保证了正常运转；狠抓了安全行车工作。他们还通过技术革新，提高了地铁的自动化水平，先后实现高度集中、自动闭塞、自动广播等自动化项目，使发车间隔由过去的十几分钟缩短到4分钟，提高了列车的运输效率。,第七章城市轨道交通设备资料补充,世界十大地铁,（1）莫斯科（俄国）：年输送旅客量达26亿人次。（2）东京（日本）：年客流量25亿人次。（3）纽约（美国）：年客流量15亿人次。（4）墨西哥城（墨西哥）：年载旅客15亿人次。（5）巴黎（法国）：年乘地铁人次为12亿。（6）大阪（日本）：年载客为9.48亿人次。（7）列宁格勒（前苏联）：年客流量8.21亿人次。（8）伦敦（英国）
20、：年输送旅客8.15亿人次。（9）汉城（韩国）：年输送旅客8.12亿人次。（10）香港（中国）：年输送旅客6.3亿人次,第七章城市轨道交通设备资料补充,有轨电车,第七章城市轨道交通设备资料补充,单轨,第七章城市轨道交通设备资料补充,导向交通,第七章城市轨道交通设备资料补充,德国、日本磁悬浮,第七章城市轨道交通设备资料补充,盾构,第七章城市轨道交通设备资料补充,概念：盾构法亦称掩护筒法，是法国人于1818年发明的在土层或松软岩层中暗挖隧道的一种方法，一般采用盾构顶进，而后拼装预制管片形成衬砌。盾构施工方法为用被称做盾构(shield)的钢壳里面，在保持撑子面稳定的同时进行安全掘进，而后面则装上被
21、称做衬砌(segment)的衬砌组件，利用其反作用力，以千斤顶盾掘进的一种隧道施工方法。,盾构法优点：施工速度快、振动小、噪音低，且对隧道上方地面的副作用很少。新开发的已泥水加压盾构法和土压平衡式盾构对地面的影响更少。盾构法缺点：对断面尺寸多变的区段适应能力差。此外，新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。总的费用比盖挖法高。适用性：在松软含水地层中及城市地下管线密布，施工条件困难地段采用盾构法施工，其优点尤为明显。,新奥法,“新奥法”是新奥地利隧道施工法的简称，奥地利拉布西维兹（LVRabcewicz）教授于1948年提出，1956年获专利权。它是以岩体力学理论和大量实践经验为基础，
22、总结出来的一套地下工程设计施工方法。与传统修建方法不同，强调发挥围岩的自承作用，以薄层柔性支护与围岩结合形成的支护系统取代厚层的混凝土衬砌，改善了受力性能，减少了开挖量和污工量，在经济性和安全性方面，均优于传统的衬砌结构。根据“新奥法”的原理，人们常把喷射混凝土、锚杆、量测称为“新奥法”的三大要素。,第七章城市轨道交通设备第二节地铁线路,浅埋暗挖法,浅埋暗挖法是一种在离地表很近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的方法。在明挖法、盾构法不适应的条件下，如北京长安街下的地铁修建工程，浅埋暗挖法显示了巨大的优越性。浅埋暗挖法施工步骤是：先将钢管打入地层，然后注入水泥或化学浆液，使地层加固。开挖面土体稳定是采用浅埋暗挖法的基本条件。地层加固后，进行短进尺开挖。一般每循环在米左右。随后即作初期支护。第三步，施作防水层。开挖面的稳定性时刻受到水的危胁，严重时可导致塌方。处理好地下水是非常关键的环节。最后，完成二次支护。一般情况下，可注入混凝土，特殊情况下要进行钢筋设计。当然，浅埋暗挖法的施工需利用监控测量获得的信息进行指导，这对施工的安全与质量都是重要的。,第七章城市轨道交通设备资料补充,槽形钢轨、双头钢轨,第七章城市轨道交通设备资料补充,本次课结束,
