城市轨道交通系统的构成

第五章城市轨道交通系统的构成
轨道交通系统由一系列相关设施组成，这些设施包括车站、线路、列车、控制以及通信信号系统等；它们的协同工作是为用户提供满意服务的保证。

下面分别介绍这些设备。

第一节线路
一、基本概念
（一）正线
正线是指供载客列车运行的线路，包括区间正线、支线、车站正线及站线。

城市轨道交通正线是独立远行的线路，一般按双线设计，采用右侧行车制。

大
多数线路为全封闭．与其他交通线路相交处，一般采用立体交叉。

在特殊条件下（如运营初期），两条线路或交通式的运量均较小时，经过计算．通过能力满足要求，也可考虑采用平面交叉。

城市轨道交通车站是旅客乘降的场所，一般应设置在客流量大的集散点以及与其他线路交会的地，车站间的距离要根据实际需要确定。

一般地，在市区车站间距应在1k m左右，在郊区不宜大2k m。

（二）辅助线
辅助线为空载列车提供折返、停放、检查、转线及出入段作业所需的线路。

它包括折返线、临时停车线、渡线、车辆段出入线、联络线等。

（1）折返线城市轨道交通线路一般都比较长，全线的客流分布可能会不太均
匀，这时可组
织区段运行。

区段运营是指列车根据运行交路的要求，在端点站与中间车站或中间站与中间站之间进行列车折返。

因此，在这些提供折返作业的中间站上，需要为列车设置折返线。

折返线的型式匝能满足折返能力的要求。

（2）临时停车线及渡线城市轨道交通线路由十运输量大，列车远行间隔一般较密。

在运营过程中，在
线运营列车可能会发生故障。

为不影响后续列车运行，设计上应能使故障列车及时
退出运营正线。

一般说来，在轨道交通线路沿线每隔 3～5 个车站的站瑞应加设渡线或车辆停放线。

渡线的作用是使离开车辆段的故障列车能及时调头返回车辆段，停车线的作用则是临时停放事故列车。

（3）车辆段出入线为保证运行列车的停放和检修，在轨道交通沿线适当的位置
应设置车辆段，车
辆段与正线连接的线路为车辆段出入线，出入线可以设计为双线或单线，与城市道路或其他式的交叉处可采用平交或立交，具体案要根据远期线路通过能力需要量来确定。

（4）联络线在整个城市轨道交通路网中，要使同种制式的线路可以实现列车过
轨运行。

这
种过渡一般需要通过线与线之间的联络线来实现。

联络线的位置应在路网规划中确定，先期修建的线路应根据规划要求，为后建线路预留联络线的设置条件。

另外，为便车辆及大型设备的运输，有条件的地应设置地面铁路专用线。

二、线路规划
轨道交通运营线路由区间结构、车站、轨道等共同组成。

作为轨道交通工程设计的一部分，线路设计是工程设计的龙头。

一般地，它可以分为两个大的设计阶段：第一阶段为规划选线阶段，其土要容包括规划案确定和可行性研究。

这一阶段需要确定线路走向、站点布置、敷设式。

第二阶段为详细设计阶段，包括初步设计和施工设计等容。

线路规划是城市轨道交通工程前期研究中不可或缺的重要容。

线路规划是在已经确定的城市轨道交通线网规划的基础上，研究某一条或某一段线路的具体位置，包括线路的路由案、敷设式以及站点的选择等。

（一）线路的走向与路由
在城市轨道交通线网规划中，关于各条线的走向和路由一般已经有了较粗略的规划。

然而，城市建设过程中会发生一些变化、例如，城市用地规划的调整，建设时序的变化，大的客流集散点重新选址等。

这些变化不可避免地对已经规划的线路走向与路由产生影响，因此，工程建设前仍需要对此加以研究。

线路的走向与路由的确定受以下几个因素影响：
1）线路的性质、作用及地位。

它主要包括线路在轨道交通线网中的作用及地位，
所承担的客流性质以及工程建设规模和线路等级等。

2）客流集散点和主客流向。

它主要包括设计年限，线路所经过的大型集散点的建设状况，可能形成的客流走廊状况以及主客流向等。

3）城市道路网及建设状况。

城市轨道交通线路必须与城市的规划道路网建设密切配合，在未建成规划道路的地段建设轨道交通时，要注意轨道交通线路与规划道路的关系，在能力运用上要配套、合理。

4）线路的敷设式和技术条件。

线路的敷设式以及采用的技术条件对线路的走向及路由也会产生很大影响，在不满足线路技术要求的地段，需采用绕行或另选路由。

5）与城市发展的近远期结合，选择线路走向和路由时一个重要的面就是要考虑城市建设的近远期发展条件，要与城市建设发展时序相协调，发挥轨道交通建设对槭市建设的牵引作用。

此外，某些场合下，还有一些其他因素也会对线路路由产生决定性影响，如某一时期的战备要求，与一些重要设施的衔接要求等。

线路路由案的研究要在分析上述因素的基础上进行，线路走向和路由案的研究一般在1／50 000—1／10 000 地形图上进行，特殊地段可采用1／2 000 地形图。

一般说来，根据线路技术条件和地形地貌，可提出2～3 个案作为比选和论证的基础。

路由案研究一般可从以下几个面着手：
1）客流吸引条件，包括客流量大小，吸引围居住及工作人口数、沿线客流集散点以及与其他交通工具换乘条件等。

2）线路条件，包括线路长度、曲线半径大小、车站设置条件等。

3）施工条件，包括施工难易程度、施工场地布置条件、房屋与管线的拆迁工作量条件等。

4）对城市环境的影响，包括施工期对城市道路、商业以及居民的影响和运营后线路引起的景观，噪声的影响等。

5）费用和工期，主要包括施工造价、运营费用和工期等。

在某些特定项目中，
根据情况还可能需要增加某些比选条件，以全面反映案
的优劣。

比选法可采用第三章介绍过的加权平均值或专家咨询法等。

（二）线路的敷设式
轨道交通线路敷设式可分为地下、地面（含路堑、路堤）和高架3种式。

（1）地下线
轨道交通地下线的建设一般选择在城市中心繁华地区，它是对城市环境影响最小的一种线路敷设式。

地下线埋置深度的选择应根据地质情况和地下构筑物情况确定。

在城市中，一般以浅埋为好。

在工程案制定时，要由浅入深进行选择比较，由此确定最佳案。

（2）地面线轨道交通地面线是造价最低的一种敷设式，一般敷设在有条件的城
市道路或
郊区野外。

为保证轨道交通车辆的快速运行，一般为专用道形式，与城市道路相交时，一般应设置为立交。

穿越市中心的城市轨道交通线一般很少设置地面线，主要原因是市区一般用地较为紧，道路交叉口较多，干扰较大。

在连接中心城与卫星城之间或城市边缘地带，应尽可能创造条件，设置地面线，以减少工程造价。

（3）高架线高架线是介于地面和地下之间的一种线路，既保持了专用道的形
式，占地较少，
又对城市交通干扰较小。

高架线是城市轨道交通中一种重要的线路敷设式。

高架区段中的高架桥是永久性的城市建筑，结构寿命要求按50 年以上来考虑。

目前，国外对穿越城区的轨道交通甚至道路设置高架线存在一些争议，问题的焦点在于3 面：一是高架线路对市区（一般也是旧城区）景观有些影响，可能破坏城市市容，二是高架系统产生的噪声、振动等对线路围环境有不良影响：此外，高架对沿线居民的隐私权有所侵犯，易引起某些纠纷。

我国是一个发展中。

一般认为：城市道路红线宽度在 40m 以上时，可以考虑设置高架线。

如果工程处理得当，它也能够满足城市环境的要求。

总之，上述3种敷设式的选择应结合城市的总体规划、线路所穿越的地区环境、工程具体技术要求及造价，综合比选后确定，其中与城市规戈0相结合是最重要的面。

由于我国城市道路交通环境复杂，新建轨道交通线路如不能做到全封闭，一般认为也应达到65％以上才能符合快速的要求。

三、线路平面设计
轨道交通系统线路平面设计一般是在确定线路路由的情况下，对线路的平面位置、车站的站位以及全线的辅助线进行详细分柝和计算后，最终确定线路的准确位置。

它包括以下几面具体容：
..
（1）线路的平面位置根据线路敷设式的不同，线路平面位置可以有以下
几种选择： 1）地下线
根据与城市道路的关系，线路一般可分为3种位置，如图所示。

A 位：线路位于道路中心，它对围建筑物干扰较小，施工相对容易，是较为普遍采用的一种线路位置，但若采用明挖法施工时，对道路交通干扰较大，不如
B 位。

B 位：线路位于规划的慢车道和人行道下，施工时能减少对城市交通的干扰和对机动车路面的破坏；不过，由于 B 位靠建筑物较近，市政管线较多且线路不易顺直，设计中需结合站位统一考虑。

C 位：线路位于道路规划红线以外，是在特殊情况下采用的一种线路位置，如果线路上建筑物较多，施工时需采用特殊的处理法或带来较大的拆迁量。

图5-1地下线路
2）高架线高架线在城市中穿越时一般沿道路设置，一般应结合规划道路的横断面考虑，
设于车行道分隔带上，如图所示。

图5-2高架线路
高架一般有两种案：线路位于道路中心的案对道路景观较为有利，环境干扰
也相对较小，是采用较多的一种线路型式，线路位于快慢车分隔带上，对一侧建
筑物干扰小，但对另一侧干扰大，适用于道路两侧环境要求不一样的地区。

除上述
两种位置外，在环境特殊的地段，广场、公园、绿地、河湖等，采用高架线时，应
选择适当的位置，使其与整个环境融为一体。

高架桥一般可以用混凝土或钢建造。

混凝土高架桥行3种类型；拱型桥、梁型桥和刚性框架桥。

3）地面线
地面线是在穿越城区中较少采用的一种线路位置，它通常用在沿铁路、河流或
城市绿地带的线路上，在城市街区如道路条件允也可采用，但必须保证线路运行
的安全。

在城市道路上设地面线，一般有两种位置，如图所示，地面线位于道路中心带[图（a）]上，可保证道路两侧街区车辆右行向出入，对城市交通及环境干扰小，它不足之处是两侧乘客均需通过天桥或地道进入车站。

地面线位于快车道一侧[图
（b）]，可减少道路改移量，但快车道另一侧需建辅路，增加了道路交通管理的复杂性。

（a）地面线位于道路中心带（b）地面线位于块车道
图5-3地面线路
轨道交通线路按其在运营中的作用，分正线辅助线和车站线。

..
第二节轨道
轨道是列车远行的基础。

它直接承受列车荷载。

并引导列车运行。

轨道结构是城市轨道交通系统的重要组成部分。

一般由钢轨、扣件、轨枕、道床、道岔及其他附属设备组成为。

保证列车运行的安全，轨道结构要有足够的强度和稳定性、耐久性、绝缘性及适量弹性，且养护维修量小、以确保列车安全运行和乘客舒适。

考虑到城市轨道交通可能采取地而、地下、高架等不同的轨下基础，轨道结构将采取不同的型式，现分述之。

一、土质路基的轨道结构
轨道交通在土质路基上一般宜采用混凝土枕碎道床，并尽可能敷设无缝线路。

（1）钢轨钢轨不仅直接承受列车荷载，它也是引导车辆远行的装置，在车辆运行过程中，
钢轨将承受的荷载传递到扣件、轨枕、道床及路基，并依靠钢轨头部侧与车辆轮缘的相互作用，引导列车前进。

在列车动荷载作用下，钢轨将产生挠曲和变形，由此，钢轨应有足够的承载能力、抗弯强度、断裂韧性及稳定件、耐磨性、耐腐蚀性。

目前的钢轨型式有 3 种：第一种是槽形钢轨山，多用于街道有轨电车，路面与钢轨轨面一般在同一平面，如香港屯门轻铁；第二种是 19 世纪应用很广，但目前已经很少采用的双头钢轨。

这种钢轨在英国还能见到；第三种是目前广泛采用的平底钢轨。

目前在国尚无城市轨道交通的钢轨选型标准，国际铁路联盟制定的标淮轨距下钢轨类型主要有；UIC—50，每延米重50.18kg；UIC 54，每延米重54.43kg，UIC —60，诲延米重 60.34kg，UIC—71，每延米至 71.19kg。

我国铁路的钢轨主要有 43kg、50kg 与60kg 三种类型。

（a）槽形轨（b）双头轨（c）50k g平底轨
一般地，现行轨道交通系统的设计可参考我国铁路钢轨选型标准，即根据“年通过总重在 15～30Mt 时，。

采用 50kg/m 钢轨；在 30～60Mt 时，采用 60kg/m 钢轨”来选用钢轨类型。

国外轨道交通有选用重型钢轨的趋势。

从技术性能上分析，60kg/m 钢轨的重量只增加17.7％，而允通过的总重量可增加50％。

重型钢轨不仅能增加轨道的稳定性，减少养护维修工作量，而且还能增加回流断面，减少杂散电流。

综上所述，城市轨道交通在经济条件允下，无沦地面线、地下线或高架线，运营正线宜选用重型钢轨。

对车场线来说，出于左要是供空车运行，速度又低，考虑到经济性，选用50kg／m 或43kg／m 钢轨均是可行的。

不同类型钢轨的衔接，宜采用异型钢轨，也可采用异型接头夹板连接。

（2）轨枕及扣件轨枕是轨道的基础部件，其功能足支撑钢轨，并将钢轨压力传递到道床。

轨枕
的种类按构造有横向轨枕、纵向轨枕、短轨枕和宽轨枕 4 种；按铺设部位有适用于区间线路的普通轨枕、道岔区的岔枕和碴桥上的桥枕，按制造材料可分为木枕、混凝土枕及钢枕3种。

一般情况下，碎道床的轨枕应尽可能采用常规铁路所使用的预应力混凝土枕。

对采用第三轨受电式的系统．在安装三轨托架的地还需使用特殊加长的泄凝土枕。

扣件是联结钢轨与轨枕间的零件，其作用是将钢轨固定在轨枕上，保持轨距并阻止钢轨的横纵向移动。

有碴轨道的钢轨扣件可采用弹条I型扣件。

（3）道床道床是指路基之上、轨枕之下的部分。

一般分为碎道床和整体道床两大类。

土质路基一般采用碎道床，碎道床结构简单，容易施工，减振、减噪性能较好，造价低；不足之处是轨道建筑高度较高，轨道维护作业量大，从国外城市快速轨道交通建设的发展趋势看，一般只在地面线上使用碎道床。

二、高架桥上的轨道结构
高架桥上的轨道结构也可分为有碴轨道和无碴轨道两种。

有碴轨道和土质路基轨道结构相同。

无碴轨道与有碴轨道相比，可减少桥梁恒载，降低梁的刚度相造价，同时可大大减少轨道维修工作量，但由于整体道床轨道调整量有限，所以对桥梁变及桥墩的不均匀沉降提出更高的要求。

参考铁路预应力梁上整体道床的扣件调整量，高架线路卜轨距调整量一般在±10mm 之间，高低调整量力＋30mm～＋40mm。

高架桥上通常采用承轨台式轨道结构，分有枕和无枕两种型式。

无枕式承轨台是一种整体灌注式的钢筋混凝土结构。

有枕式承轨台是一种沿纵向铺设在钢轨下面的条形钢筋吧凝土结构，系二次灌注凝土结构。

第三节车辆与车辆段
一、车辆的一般概念
轨道交通系统中，车辆是最重要的组成部分之一，它也是直接为乘客提供服务的设备。

车辆一般可按有无动力分为动车、拖车两类，也可按有无驾驶室分为带司机室和不带司机室两类。

为提高效率，现代车辆大多按动车组（单元）设计，在一组动车组，动车、拖车与驾驶室的分布是一个有机的整体，它不能随意拆卸。

例如，北京地铁1线、环线按全动车设计，4 辆、6 辆为一固定编组，复八线为两辆车一单元，列车编成可以按2、4、6 辆编挂。

上海地铁分为带司机室的拖车（A 型）、带受电弓无司机室的动车（B 型）和无受电弓无司机的动车（C 型）3 种。

6 节时可按A—B—C—C—B—A 编组，各节车辆之间均互相贯通，以便旅客流通。

轻轨车辆的动车一般有3种型式：四轴动车、六轴单铰接车和八轴双铰接车。

一般城市轨道交通车辆的构成包括以下7部分：
1）车体，是容纳乘客和司机（如有司机室时）的地，多采用整体承载的钢结构、轻金属结构或复合材料结构。

车体本身又包括底架、端墙、侧墙及车顶等部分。

2）转向架，装设于车辆与轨道之间，是车辆的走行部分。

它又分动力转向架和非动力转向架两类。

3）牵引缓冲装置，车辆的连接是通过车钩实现的，车钩后部一般需要装设缓冲装置，以缓和列车运动中的冲击力。

4）制动装置，是保证列车运行安全的装置，无论动车或拖车均需设摩擦控制动装置。

城市轨道车辆的制动装置除常规的空气制动装置外，还有再生制动、电阻制动以及磁轨制动（轻轨车辆上常用的式）。

5）受流装置，从接触导线（接触网）或导电轨（第三轨）将电流引入动车的装置，也称为受流器。

受流器—般有杆形受流器（多用于城市无轨电车）、弓形受流器（多用于城市有轨电车）、侧面受流器（多均于矿山货车）、轨道式受流器（第三轨受流）和受电弓受流器（适用于高速干线）5 种型式。

6）车辆部设备，指服务于乘客的车体部固定附属装置（如车灯、广播、空调、座椅等）和服务于车辆运行的设备装置（如蓄电池箱、继电器箱、主控制箱、风缸、电源变压器等）。

7）车辆电气系统，指各种电气设备及其控制电路，包括主电路系统、辅助电路系统和电子控制电路系统。

二、我国车辆标准
我国目前已经有一些厂家可以生产轨道交通车辆。

不过，目前还未正式颁布车辆标准。

下面简要介绍各类车辆的特点。

（1）轻轨车辆早期的轻轨受传统有轨电车影响较大，车辆行驶线路曲线半径
较小。

旧式有轨
电车车辆长度一般在12m，宽度一般在2.0～2.4m，。

—般编组1—2 节。

一般的轻轨车辆的基本参数大致如下：
车辆宽度最大 2.65M
速度：最大 80kM／h
轨距：1435mm
单向能力：一般3000～10000 人/h 地板高度：高地板
车0.9～1.0m 低地板车0.3～0.35m
车体设计寿命：30 年
20 世纪 70 年代以后的有轨电车采用新技术，并逐渐形成了现代风格的轻轨车辆，车辆车辆长尺度不超过 20m．每侧不少于 3 个车门：六轴车不超过 25m．每侧至少4个车门。

八轴车不超过30m，每侧至少5个车门。

轻轨车辆的优点因地制宜。

如供电式600v、750v、门1500v，车辆宽度在2.4～2.65m，长度也有较大差异。

（2）地铁车辆目前我同虽然也能够生产地铁车辆，但质量性能仍不如国外发
达，部分地
铁车辆仍依靠进口。

地铁采用的是德国阿德朗兹(Adtranz)公司生产
的车辆：列车编组：6 辆，A(T)＋B(M)十C(M)+C 十B十A车
辆宽度：3m，高度3.8m，电压：直流比1500v 初始加速度：
I.0m／s2，最大减速度．13m／s2
最大速度80km／h
车辆自重：33t(A)．38t(B.C)
每节车每侧设插式门：5 对、净开宽度：1.4m 额定载客：310
人／节(6 人／m2)，432 人/节(9 人／m2) 六节列车总长度：.48
电机额定功率：190kw 常用制动：动态
再生制动紧急制动：电阻制动
该型车产地为德国，平均价格约万美元，1 号线共购置96 辆上海地铁车
辆的主要参数为：车钩连接面间长度：24140mm(拖车)，22800mm(动车)
最大宽度：3000mm
轨顶面到车顶高度；3800mm 车钩水平
中心线到轨顶面高度：720m 最大载客
数：410 人最高速度：80km／h
轴重：14t
三、车辆段
车辆段是城市轨道交通系统中对车辆进行运营管理、停放及维修保养的场所。

一般地，1 条线路可设 1 个车辆段；线路长度超过 20km 时，可以考虑设 1 个车辆段、1 个停车场。

车辆段主要承担的任务有列车的运营及定期检修作业。

车辆修程可根据车辆的质量及管理水平确定。

目前国各城市的地铁采用的修程基本上分 4 级，厂修、架修、定修、月修，但各城市所采用的检修期不同。

如北京地铁车辆达到90 万k m 才进行厂修，而上海地铁车辆需达到100 万k m 才进行厂修。

车辆段的线路布置要根据车辆段作业要求，结合用地特点来布置。

一般地，车辆段设计原则包括以下3面：
1）收发车顺畅。

车辆段是列车运营的起始与终止场所，其设计要根据线路待点保证列车出入的流畅、满足能力要求。

2）停车检修分区合理。

在部分线路较长的场合，车辆段与停车场的确定需要考虑其位置分布，以保证运营组织与管理的便性。

3）用地布置紧凑。

城市轨道交道系统一般在市区，土地资源稀缺，且价格昂贵，车辆段与停车场的设计要紧凑，以降低建设费用。

车辆段一般可布置成贯通式或尽端式，贯通式车辆段两端均可以收发列车，能
力较大，停车列检库每股道可以停3列车。

尽端式车辆段能力稍低，停车列检库每股道—般可以停2列车。

车辆段根据其布局还可分为多层式与平面式两种。

多层式用地节省，们技术复
杂，工程费用比较大。

欧洲不少城市有采用这种式的车辆段。

我国北京的古城、
太平湖及八工坟和上海的新均采用平面式。

图5-4贯通式车辆段布置图
..
Word资料. 图5-尽端式车辆段- 15 -
..
第四节车站
一、车站的作用与分类
轨道交通系统中，车站是系统运行的主要设施，也是系统运营过程中不可缺少的组成部分。

轨道交通系统车站的选址、布置、规模等对运营效果具有决定性的意义。

车站的分类法很多：
（1）车站按其运营功能，即主要用途的不同可分为中间站、换乘站和终点站。

①中间站。

一般只供乘客乘降之用，有的中间站设有折返设备可供列车折返和进行列车运行调整，以便在相邻区段上组织密度不同的行车和恢复正常的列车运行秩序，轨道交通路网中的车站大多属于中间站。

②换乘站。

除供乘客乘降之用外，还供乘客由一条线路的列车换乘到另一条线路的列车上去。

换乘站设在不同线路的交叉地点。

在设计换乘站时，应尽可能将换乘客流和到发客流分开。

③终点站。

线路两瑞的车站，除供乘客上、下车外，还能供列车折返、停留和临时检修用。

（2）车站按其设备容量，即小时集散乘客能力的不同可分为特等站、一等站和二等站。

①特等站。

高峰小时进出站总人数在3万人次以上的车站。

②一等站。

高峰小时进出站总人数在2万人次～3 万人次的车站。

③二等站。

高峰小时进出站总人数在2万人次以下的车站。

车站等级是车
站设置相应机构和配备定员的基本依据之一。

（3）按站台型式，也可分为岛式站台、侧式站台和岛侧混合站台。