城市轨道交通概论课本总结

《城市轨道交通概论》知识点梳理
第一章绪论
1.1城市轨道交通的概念与特点
1.城市轨道交通的定义：采用专用轨道导向运行的城市公共交通客运系统。

2.城市轨道交通的分类：地铁系统、轻轨系统、单轨系统、有轨电车、磁浮系统、自动导向系统、市域快速轨道交通系统。

3.城市轨道交通的优缺点
优点:①容量大②运行准时快速③能耗低④安全性高⑤无污染⑥用地省
缺点：①城市轨道交通建设投资巨大②运营成本高昂，经济效益有限
③建设周期长（一条线路的建设短则几年，长则可达十余年之久）
④线路和车站均为永久性结构，一旦建成后基本没有调整的可能性。

4.了解轨道交通发展几个常识:
⑴中国第一个修建地铁的城市:北京(1969)
⑵世界第一个修建地铁的城市:伦敦
⑶中国首条铁路—吴淞铁路
⑷中国第一条自主建设的铁路—京张铁路
⑸中国自建并保存下来的第一条铁路—唐胥铁路
⑹美国是世界上拥有地铁最多的国家。

（7）莫斯科地铁是世界上客运量最大的地铁。

①线路运能，即交通容量，也就是线路输送客流的最大能力，其指标是断面单向每小时最大的乘客通过量。

②路权，指城市轨道交通运行线路与其他交通的兼容程度。

第二章城市轨道交通的类型
2.1 概述
城市轨道交通的分类：地铁、轻轨、单轨、现代有轨电车、自动导向系统、磁浮交通系统、市域快速轨道交通系统。

2.2地铁
1.地铁的定义：轴重相对较重，单方向输送能力在每小时三万人次以上的城市轨道交通系统。

可以修建在地下或采用高架方式
2.地铁的特点：①容量大②速度快、可靠性强③安全性高④准时
⑤运输成本低⑥用地省（不占用城市土地）⑦建设成本高
⑧出行距离长，客运需求较大⑨污染少、噪声小
（特点包含优缺点，其实回答轨道的特点）
3.地铁系统的基本车型为A型车、B型车、直线电机B型车（Lb型车）三种。

A型车车辆的基本宽度为3000mm（3m）,B型车及直线电机B型车车辆的基本宽度为2800mm(2.8m)。

2.3轻轨
1.轻轨的定义：轴重较轻，每小时客运量为1万-3万人次的轨道交通系统。

2.轻轨的特点：（与地铁相比）①运量较小②编组车辆少③运营线路短
④行驶速度慢⑤行车间隔略长⑥运营管理模式也有所不同
3.地铁和轻轨的区别是小时客运量的差别，而不在于线路的敷设形式。

4.轻轨的优点：①运量较大②速度较快，准时速达性
③安全性高，稳定性好④车站设施简单，多采用地下或高架
⑤采用弹性车轮，噪音振动小⑥采用电力牵引，无污染。

5.轻轨的走行方式：钢轮钢轨的双轨或胶轮独轨
2.4单轨交通
1.单轨的定义：利用单一轨道梁提供导向和承载作用的城市轨道交通系统。

2.单轨的分类：①橡胶轮胎在单根轨道梁上部运行：跨座式单轨
②橡胶轮胎在单根轨道梁下部运行：悬挂式单轨
3.单轨的优点：①占用土地少，多采用高架形式。

②运量较大
③能适应复杂的地形，爬坡能力强，转弯半径小。

④建设工期短，造价低
⑤能确保安全、正点。

⑥采用橡胶轮胎，振动和噪音低
⑦采用电力牵引，无污染⑧乘坐舒适，可用于观光。

4.跨座式单轨的三项关键技术：①轨道梁②道岔③转向架
2.5现代有轨电车
1.现代有轨电车的优点：①客运能力大②速度高③弹性灵活
④新颖舒适，安全性高（车辆定制服务与模块化设计；多种供电制式）缺点：非专用路权。

2.6自动导向系统
1.自动导向系统（Automated Guideway Transit,AGT）定义：新交通系统利用导轨导向且自动控制运行的新型轨道交通系统。

2.自动导向系统的特点：
①运行速度快，运量大②列车自动控制，可以实现自动驾驶
③利用计算机控制，运行间隔短，列车可实现高密度、小编组运行
④安全性高，舒适性好⑤采用橡胶轮胎，噪音小⑥造价低，运营成本低
⑦电力牵引，无污染
3.AGT的缺点：①采用橡胶轮胎，磨耗大②车轮使用寿命短
③露天或者雨天易打滑④充气橡胶轮胎，载客能力较低
4.AGT依据服务容量与路径形式分为：①穿梭/环路式快速运输系统
②群体快速运输系统（GRT）③个人快速运输系统(PRT)
2.7磁悬浮交通系统
磁悬浮交通系统的分类
⑴按照磁浮技术分为：高速磁浮（500km/h以上）；中低速磁浮（100km/h）
⑵按照是否采用超导电磁铁：超导；常导
⑶根据悬浮方式分为：排斥力悬浮；吸引力悬浮
2.8市域快速轨道交通
1.市域快轨（也可称作市郊铁路）的定义：运营速度为120-160km/h,服务于市域范围内中长距离客运(具有通勤功能)的一种城市轨道交通系统制式。

2.市郊铁路的优点：①运量大，速度快②有高质量的客运服务，舒适性
③票价适中，经济性④大站高速，启动速度快
⑤覆盖服务范围广⑥采用电力牵引，无污染
3.市郊铁路的特征：①存在通勤都市圈与一定的轨道交通规模
②存在清晰的市域快轨层次③较大的服务范围④市域快轨速度较快
⑤具有一体化的城市轨道交通网⑥往往采用国铁或类似地铁的系统制式
⑦站间距较大⑧运营方式灵活多样
4.我国市域快速轨道交通存在的问题：①市域快轨多为市区地铁线的延伸
②利用国铁提供市域快轨服务效果差③速度目标值低
④尝试探索市域快轨专用制式但尚不成熟
5.城市轨道系统的建设方案有以下三种：
（1）利用和改造城际铁路经过的市郊乡镇车站，增开市郊列车来缓解市区客流。

（2）新建市郊铁路
（3）将市区轨道交通延伸到市郊
第三章城市轨道交通线网规划
3.1线网规划的基本原则和主要内容
1.线网规划的定义：城市轨道交通线网规划是城市总体规划中的一项专项规划，是指在城市的总体规划和综合交通规划的基础上，来确定城市轨道交通系统的整体合理性和科学性的系统体系。

轨道交通线网规划是轨道交通前期规划的一项重要内容，是保证轨道交通建设科学性、合理性、经济性和可操作性的关键环节。

2.线网规划的主要原则
（1）线网布设要与城市主客流方向相一致
（2）规划线路要尽量沿道路主干道布设
（3）规划线路要尽量沿道路主干道布设
（4）线网规划要考虑资源共享
3.线网规划的年限：初期规划（5-10年）；近期规划（20-25年）；
远期规划（50年）
4.线网规划的主要内容
（1）背景资料的调查（指城市总体规划和城市综合交通规划情况）
（2）线网构架的研究（线网规划的核心内容）
（3）线网实施规划的研究
5.技术路线是线网规划的基本程序和主要指导思想。

6.线网规划的意义和作用
（1）引导城市可持续发展
（2）提供轨道交通工程立项依据
（3）强调轨道交通系统的整体性
（4）改建轨道交通项目非常困难
3.2城市轨道交通客流预测
1.城市轨道交通客流（根据客流的来源）
①趋势客流量
②转移客流量
③诱增客流量
2.客流预测结果与实际运营客流统计值相差过大的原因
①城市发展带来的不确定因素
②预测技术尚需改进完善
④票价的竞争性和敏感性对客流量的波动性
⑤线网规划不完整，线路总体规模不明
3.四阶段预测法（出行产生、出行分布、方式划分、交通分配）
基于现状客流分布（OD分布）的预测模式
（1）原理：通过居民出行调查，掌握现状全方式的出行分布，在此基础上，预测未来年限的全方式的出行分布，然后通过交通方式划分、交通分
配，得到远期轨道交通客流量。

（2）缺点：对基础数据要求高，操作复杂。

在城市发展未能按规划实施时，预测的客流分布与实际客流分布就会存在较大的差异。

4.轨道交通客流预测目标：是系统建成通车后可能吸引的客流规模和时空分布
3.3线网方案和规模研究
1.组成线网的基本几何单元
（1）放射单元：大大缩短了外围地区到市中心或CBD区域的时间，提高了市中心和CBD区域的可达性。

但放射单元的轨道交通线路集
中于城市中心区域，使得中心区域承担的交通压力较大，同时缺
乏城市外围地区间的联系
（2）网格单元：由两组平行的轨道交通线路相互正交或接近正交形成的方格网状。

特点：平行线路多，线路顺直，线路交叉点多，适用于发展均匀、
街道为棋盘式布局的城市。

但网格单元布局的线网形态、平行线
间的连通性较差，需要两次换乘才能实现，且整体的运输效率较
低。

（3）环形单元：由一条、两条或多条线路共同组成的闭合线路。

建立与其相交线路之间的换乘联系，缓解市中心区域客流。

2.线网结构的结构形态
（1）无环放射结构形态
所有轨道交通线路交汇于一点或中心的结构，其交汇点往往为大型换乘中心。

采用该结构形式的城市，郊区乘客可直达市中
心，且由一条线路到其他任一条线，只需要一次换乘即可到达目
的地，换乘次数最少，乘客非常方便。

但由于缺乏轨道交通环线，
使得郊区之间的联系不便。

（2）网格结构形态
线网线路分布比较均匀，客流吸引范围比例较高，换乘站多，纵横线路间的换乘方便，线网连通性好。

出行常需换乘，且平行
线路间换乘麻烦。

客流吸引范围低于放射式线网。

（3）有环放射放射结构形态
该线网结构既具有无环放射式线网的优点，又克服了其周边方向交通不便的缺点，方便了环线上的直达乘客和相邻区域间需
要换乘的乘客，有助于缓解市中心的交通压力。

（4）有环网格结构形态
减少了环线客流的换乘次数，提高了客流的直达性，减少了换乘次数，缩短了出行时间，通过环线换乘减轻了中心区的客流
负荷。

（5）组合结构形态
3.线网规模的影响因素
城市形态及布局、城市人口、城市面积、城市交通需求、城市国民生产总值、城市基础设施投资比例
城市交通需求和城市基础设施投资比例是城市轨道交通线网规模最直接的影响因素
4.线网规模用线网长度和线网密度来定量表示
5.线网合理规模主要从“需求”和“可能”两大方面分析
6.城市轨道交通线网密度是指单位人口拥有的线路规模或单位面积上分布的
线路规模，是衡量城市轨道交通系统服务水平的一个主要因素。

3.4线网方案评价
1.树状的关系结构是目前比较普遍采用的评价指标体系。

2.城市轨道交通线网规划方案评价的总目标可进一步细分为技术评价、经济
评价、社会环境影响评价3个子目标。

3.城市轨道交通线网综合评价的过程
（1）确定一些宏观的、战略性的指标或者问题
（2）进行方案的初步筛选
（3）对备选方案进行定量分析和评价比较
4.线网评价的主要任务
（1）明确评价对象
（2）明确评价目的及准则
（3）建立评价指标和指标体系
（4）各评价指标的分析和计算
（5）选择合适的评价方法
（6）最终确定最优和满意方案
第四章城市轨道交通线路工程
1.城市轨道交通线路设计
（1）可行性研究性阶段
（2）总体设计阶段
（3）初步设计阶段
（4）施工图设计阶段
2.城市轨道交通线路按其运营性质分为：正线、辅助线、（车）场线
正线是贯穿所有车辆和区间供列车日常运行的线路。

辅助线是为了保证正线运营而配置的线路。

车场线是场区作业的线路。

4.1线路选线
1.线路走向的原则
（1）线路沿现状及预测的主要客流方向布设
（2）线路力求通过或靠近大型客流集散点
（3）线路走向要考虑城市地质条件、历史文物保护及现有建筑物
（4）先期建设线路要考虑与远期规划线路交叉点的衔接。

（5）线路走向要考虑车辆段、停车场的位置及联络线
2.线路敷设形式主要包括地下线、高架线、地下线和敞开式线路。

地下线的施工方法：明挖法、暗挖法
3.敞开式线路：线位由地下线过渡为地下线或高架线时（或相反时）的
一种过渡形式。

4.关于站间距的问题
一种是小站间距，平均为1km左右；大站间距，平均1.6km左右。

（1）站间距短优点：①市民步行到站的距离短，节省时间②可
以增加短程乘客的吸引量
缺点：①车站数量多，轨道交通的造价就越高②
站间距短，降低运营速度，进而增加线路上的运营的列车数
量③会频繁地起停车，进而增加电能消耗，轮轨磨耗，从而
增加运营费
（2）站间距长优点：①车站数量减少可以节省造价
②站间距增大，车速提高，减少乘客在途时间，
可以增加运程乘客的吸引量
缺点：①乘客步行时间加长，对客流测量降低
②单个车站的负荷增加，车站的设计规模也相应加大
5．辅助线的分布
折返线、存车线、渡线、联络线、（车场）出入线
折返线：列车正常运行中调头转线及夜间存车而设置的线路。

存车线：供故障列车停放及夜间存车用的
渡线：用道岔将上行线、下行线及折返线连接起来的线路。

（分单渡线、交叉渡线）
联络线：为沟通两条单独运营线路而设置的连接线。

（车场）出入线：正线与车辆段间的连接线，是车辆段与正线之
间的联络通道。

5.渡线的作用
（1）渡线单独设置时，用来临时折返列车增加运营列车灵活性
（2）与其他辅助线合用时，完成并增强其他辅助线功能。

6.正线：是连接车站并贯穿与运营线路始终点的线路，贯穿所有车站和
区间供列车日常运行的线路，绝大多数设计为双线
辅助线：是为了保证正常运营，合理调度列车而设置的线路，最高运行速度限制在35km/h。

4.2 线路平面
1.线路平面位置选择
A位：地线铁路居城市主干道中心
优点：（1）对两侧建筑物影响较小，地下管网拆迁极少
（2）有利于地铁线路截弯取直，减少曲线数量，
（3）并能适应较窄的道路红线宽度。

缺点：是当采用明挖法施工时，破坏了现有道路路面，对城市交通干扰大。

B位：地铁线路位于慢车道和人行道下方
优点：能减少对城市交通的干扰和对机动车路面的破坏。

缺点：是靠建筑物较近，市政管线较多且线路不易顺直。

C位：地铁线路位于待拆的已有建筑物下方
优点：对现有道路及交通基本上无破坏和干扰，地下管网也极少。

缺点：但房屋拆迁及安置量大，只有与城市道路改造同步进行，才十分有利。

如果线路从既有多层，高层建筑物下面通过，不但施工复杂，难度大，并且造价高昂，选线时尽量避免。

3.高架线一般沿着城市主干道平行设置，道路红线宽度宜大于40m,桥柱置
于分隔带上。

4.地面线位于道路中心带上或位于快车道一侧，带宽一般为20m左右。

5.线路平面位置方案选比选时考虑的因素
（1）线路条件比较
（2）房屋拆迁比较
（3）管线拆迁比较
（4）改移道路及交通便道面积比较
（5）地铁主体结构施工方法比较
6.车辆段
（1）定义：是车辆停放、检查、整备、运用和修理的管理中心所在地。

（2）站场布置分为尽端式和贯通式。

尽端式优点：①对车辆段工艺要求相对简单
②对城区环境影响小
③占地面积小，线路短，铺轨工程量小
缺点：①只能一个方向发车
②列车出入段灵活性差
③咽喉区交叉作业多
贯通式优点：①可向两个方向发车
②列车出入段灵活、方便、迅速
③段内作业顺畅，咽喉区交叉作业少
缺点：①对车辆段的工艺要求复杂
②占地较大，线路较长，铺轨的工程量大
③段址离城区较近，会对城区产生一定的环境污
染
7.线路平面主要技术要素的选择
线路平面设计的主要技术要素：圆曲线半径、圆曲线长度、缓和曲线线型和长度、夹直线长度
（一）圆曲线
（1）影响最小圆曲线半径的因素
①列车运行安全及乘客舒适
②钢轨磨耗
③养护维修
（2）最小圆曲线半径的相关条件：线路性质、车辆性能、行车速
度、地形地物
困难情况下圆曲线长度不得小于一个车辆的全轴距
（二）缓和曲线
在正线上的曲线半径不大于2000m时，要在圆曲线和直线间加设缓和曲线（1）作用：①实现曲率半径的逐渐过渡
②减少列车在突变点处的轮轨冲击
（2）缓和曲线线型
①放射螺旋型
②三次抛物线型（常用）：铺设养护维修比较容易；缓和曲线
长度比较短；缺点是始终点存在折角，影响行车的平稳
性
（三）夹直线
定义：指相邻曲线（有缓和曲线时，指缓和曲线；无缓和曲线时，指圆曲线）
两端点间的直线
（四）曲线轨距加宽
为使具有固定轴距的轨道交通车辆能顺利通过曲线，在半径很小的曲线上，轨距要适当的扩大，这种扩大称为轨距加宽。

加宽轨距是指曲线轨道的内轨向曲线中心方向移动，并在缓和曲线长度范围内完成，曲线外轨位置保持不变。

（五）曲线超高设计
超高的定义：车辆通过曲线部分时，由于离心力的作用，有向外侧抛出的趋势，为了防止这种趋势的发生，平衡这个离心力，需使外侧钢轨比内侧钢轨高，这种设置称为超高。

7.线路直线段的基本要求
（一）轨距
（1）定义：两侧钢轨内侧轨顶面向下16mm范围内两作用边之间的最小距离。

（2）标准轨距为1435mm
（二）水平
水平是指两股钢轨的顶面，在直线段应保持在同一水平面上。

三角坑：在一段不太长的距离内，先是左股钢轨高，后是右股钢轨高，或者与此相反。

（三）前后高低
（1）定义：轨道的纵向平顺情况。

（2）轨道的前后高低的产生原因：①经过一段时间列车运行后，因道
床的累积变形，路基不均匀下沉，三角坑和弹性不均匀
等原因，使轨面高低不平。

②钢轨的波形磨耗、接头焊
缝、打塌及轨面擦伤等原因形成的轨面不平顺。

（四）方向（轨向）
轨道的中线位置应与它的设计位置一致。

（五）轨底坡
（1）定义：钢轨底面对轨枕顶面的倾斜度。

（2）设置轨底坡的目的：①使车轮压力集中于钢轨的中轴线上，减少
荷载偏心距，降低轨腰应力，避免轨头和轨腰连接处发
生纵裂。

②车轮踏面的1:20的部分能与轨顶面的中部接
触，增加了轮轨间的接触面积，减少了接触应力和由此
产生的塑性变形。

4.3线路纵断面
（1）线路纵断面是由坡段和连接相邻坡段的竖曲线组成。

坡段的特征用坡度和坡段长度来表示。

坡段长度是该坡段前后两个变坡点之间的水平距离，坡度则为坡段两端变坡点的高程与坡段长度之比。

（2）纵断面设计的主要技术要素：坡度、坡段长度、坡段连接。

（3）地下区间线路最小纵坡不小于0.3%；地下车站站台线路最好为平坡，考虑纵向排水的需要，宜采用0.2%
（4）变坡点：两个坡段的连接点。

（5）当坡度代数差不小于0.2%时，应在变坡点设置竖曲线。

（什么时候设置竖曲线）
（6）竖曲线有抛物线型和圆曲线型两种，圆曲线型便于铺设和养护。

4.4限界
（1）限界的定义：指列车沿固定轨道安全运行时所需要的空间尺寸
（2）限界的分类：车辆限界（车辆正常运行状态下形成的最大动态包络线）；设备限界（车辆限界外保持一定的安全量的界限，即所有设备和管线的安装在任何情况下均不得侵入的限界）；建筑限界（行车隧道和高架桥等结构物的最小横断面所形成的的有效内轮廓线）
（3）三者大小比较：建筑限界>设备限界>车辆限界
第五章城市轨道交通的轨道结构
5.1概述
（1）轨道的作用：导向和承载
（2）轨道结构的组成：钢轨、轨枕、连接零件（扣件）、道床、道岔、爬坡器（3）对轨道结构的要求：①轨道结构应具有足够的强度和稳定性、耐久性、绝缘性和弹性。

②采取减振措施，最大限度的减少振动和噪声对周围环境的不利影响。

③在浅埋和高架结构中采用无喳道床等少维修轨道结构④钢轨和轨下基础有较高的绝缘性能⑤线路的曲线部分采用耐磨性能的钢轨
5.2钢轨与连接零件
（1）钢轨是轨道的主要部件，用于引导机车车辆行驶，并将所承受的荷载传布于轨枕、道床及路基，同时，为车轮的滚动提供阻力最小的接触面。

它由轨头、轨底和轨腰三部分。

（2）钢轨具有以下几个方面的功能：①钢轨必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面，以引导轨道交通车辆前进。

②承受来自车轮的垂直、横向水平和纵向水平等力系的作用。

③在电气化的线路上，钢轨兼做轨道电路。

（3）钢轨类型包括43kg/m,50kg/m,60kg/m,75kg/m,采用60kg/m的重轨是为了延长维修周期。

（4）我国生产的钢轨长度有12.5m和25m两种标准轨长。

在曲线轨道中，曲线内股使用一定缩短量的缩短轨。

（5）钢轨采用工字型截面，由轨头、轨腰和轨底三部分组成。

（6）钢轨的特征：钢轨的质量为第一特征；机械性能为第二特征。

(7) 钢轨接头
①定义：在轨道上用定长的钢轨连接成连续的轨线，在两根定长的钢轨之间用夹板连接。

②钢轨接头的连接零件：夹板、螺栓、螺母、弹簧垫圈（注：夹板的作用是夹紧钢轨）
③分类按接头连接形式相对于轨枕的位置：悬空式、承垫式
按两股钢轨接头相互位置：相对式、相错式
按钢轨接头的用途及工作性能划分：普通接头、异形接头、导电接头、绝缘接头、冻结接头、尖轨接头、焊接接头。

【补】：为适应钢轨热胀冷缩的需要，在钢轨接头处预留轨缝
（8）钢轨磨耗分为垂直磨耗、侧面磨耗、波形磨耗，垂直磨耗是确定钢轨使用寿命的重要依据。

（9）减少侧磨的措施：①采用径向转向架②采用耐磨轨③合理设置超高、轨距和轨底坡④加强曲线的养护维修，保持良好的曲线圆顺度和方向性。

⑤曲线润滑
（10）波形磨耗：钢轨顶面或侧面上呈波浪形的不均匀磨损或塑性变形。

（11）防止和减缓波形磨耗的措施:①提高轨道的弹性和阻尼②合理设置曲线外轨超高③提高钢轨材质强度及耐磨性能④钢轨打磨
5.3轨枕
（1）轨枕的作用：①支承钢轨②保持轨距和方向③将钢轨对它的各向压力传递到道床上④使用扣件把轨枕和钢轨连在一起形成“轨道框架”，增加了轨道结构的横向刚度
（2）分类按照构造及铺设方法：横向轨枕、纵向轨枕、宽轨枕、短轨枕按其材料可分为：木枕、混凝土枕、钢枕。

（3）木枕优点：具有良好的弹性，有良好的减震效果，便于加工、运输、铺设、养护维修，绝缘性能好。

缺点：木材资源匮乏，浪费资源，易腐朽磨损，使用寿命短，维修养护费用高。

混凝土枕优点：具有良好的稳定性，耐久性，使用寿命长，弹性均匀，养护维修费用低。

缺点：自重大，弹性差，减震性差。

【补】混凝土枕分为：整体式、组合式、短枕式
5.4扣件
（1）定义：钢轨和轨枕的连接是通过中间连接零件实现的。

中间连接零件又称扣件。

（2）作用：将钢轨固定到轨枕上，即具有一定的扣压力，以保持轨距和阻止钢轨相对于轨枕的纵、横向移动
（3）分类木枕扣件分为：分开式、混合式
混凝土扣件①按扣压钢轨方式：弹性扣件、刚性扣件
②承受横向力方式：有挡肩、无挡肩
③扣压件紧固方式：有螺栓、无螺栓
5.5 道碴道床
优点：施工简单、造价低、具有良好的弹性和减震性，线路易于维修和恢复轨道线形，良好的通水性。

缺点：养护维修工作量大，费用高，不易保持线形，自重大。

5.6 无碴轨道
1.整体道床（1）定义：没有传统的道碴层，是用混凝土或钢筋混凝土浇灌于坚实的基础之上形成整体的道床。

（2）优点：①轨道稳定性好，养护维修工作量极少
②构造简单
③外观整洁美观
④由于整体道床厚度比碎石道床厚度要小，因此隧。