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第三章 城市軌道交通 第一節(jié) 城市軌道交通概述 第二節(jié) 軌道構(gòu)造 第一節(jié) 城市軌道交通概述 一、發(fā)展城市軌道交通的意義 二、城市軌道交通的類型、特點及選擇 三、國內(nèi)外鐵路的發(fā)展 四、磁懸浮交通 一、發(fā)展城市軌道交通的意義 水、交通和環(huán)境是城市發(fā)展的三大要素。 交通問題已成為制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。城市交通的發(fā)展在于發(fā)展城市軌道交通。 城市軌道交通優(yōu)點 運量大、舒適性好、對環(huán)境污染小、能源利用率高等，快速、安全、便捷，譽(yù)為綠色交通工具。 二、城市軌道交通類型、特點及選擇 類型：地下鐵道、城市輕軌(包括單軌)、城市有軌電車、市郊鐵路等。 1. 地下鐵道(Subway) 特點：運量大，能迅速疏散旅客，不易堵塞，運行采用全封閉信號控制，安全、快速、準(zhǔn)時，造價昂貴。 地鐵常建于城市中心地區(qū)，凡城市運量在4萬人次/h以上的（地鐵適于3-6萬人次/h），可以選用地鐵。 地下鐵道 地鐵站 2. 輕軌交通 (Light Rail Transit) 是原城市有軌電車的發(fā)展而來，采用中等載客容量的車箱，每小時單向交通流量在1.5→3萬人左右。 輕軌交通車輛軸重較輕，施加在軌道上的荷載相對于市郊鐵路或地鐵的荷載來說比較輕，故稱輕軌。是一種介于有軌電車和地鐵之間的中運量的軌道交通工具。 特點 中等運量，多采用全封閉或半封閉方式，實行信號控制。其造價僅為地鐵的1/5-1/3。 適用 道路坡道較大或彎曲的大中城市，也可在特大城市配合地鐵在郊區(qū)的延伸。 輕軌的優(yōu)點 (1)比地鐵安全 由于動力來自車頂部，而非地鐵系統(tǒng)的第三軌。此外無須防護(hù)欄桿，因為它也可在街道上行駛。 (2)在建設(shè)上比地鐵更靈活 由于土地昂貴，尤其在鬧市區(qū)，輕軌系統(tǒng)可以放在街道，旅客可以在人行道上下車。 (3)更適合低運量場合 在中等規(guī)模城市用以補(bǔ)充巴士運輸。 (4)大部分線路按右行規(guī)則隔離時，在混合交通條件下的平均行車速度可以更高，從而比巴士更具吸引力。 (5)輕軌鐵路技術(shù)成熟，并已有豐富經(jīng)驗，不存在機(jī)械風(fēng)險或大的費用過載問題。 重慶輕軌 天津輕軌 3. 有軌電車(Trolley Bus) 特點 低運量、全地面、不封閉、無信號系統(tǒng)，投資少、運營費用低、對環(huán)境污染小等。 適用 在中小城市很有發(fā)展前景，客運量可達(dá)15000人次/h，有很好的經(jīng)濟(jì)性。 天津有軌電車 大連有軌電車 瑞士有軌電車 4. 市郊鐵路(Suburbs Rail) 特點 運量大（單向最大運能可達(dá)8萬人次/h）、 投資省、見效快、速度比較高、效率高、 技術(shù)上容易實現(xiàn)、服務(wù)范圍廣等。 適用 可用于連接市中心和郊區(qū)間的運輸。 在日本、法國、俄羅斯以及東歐國家得到了廣泛的應(yīng)用，并與地鐵、輕軌共同構(gòu)成城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)。 布宜諾斯艾利斯 我國發(fā)展城市軌道交通 問題 造價比較昂貴;有些地鐵設(shè)備陳舊;有些地鐵是利用外資，進(jìn)口設(shè)備，既提高了造價，又帶來了地鐵設(shè)備“萬國牌”的隱患;城市交通總體規(guī)劃不均，與公交、出租車、碼頭、機(jī)場之間的緊密銜接、密切配合不夠;對市郊鐵路發(fā)展不重視，沒有納入城市軌道交通發(fā)展的總體規(guī)劃中。 目標(biāo)： 達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、國產(chǎn)化、造價低、服務(wù)質(zhì)量高的要求，真正成為大能力、快速運行和合理疏散的交通骨干。 三、國內(nèi)外鐵路的發(fā)展 (一)國外鐵路建設(shè)發(fā)展的三個時期 (二)鐵路運輸?shù)默F(xiàn)代化 (三)我國鐵路的發(fā)展 (一)國外鐵路建設(shè)發(fā)展的三個時期 1.快速發(fā)展時期 2.衰落期 3.振興時期 1. 快速發(fā)展時期 世界上第一條鐵路：1825年，英國在大林頓(Darlington)到斯托克頓(Stockton)間修建了第一條公用鐵路。 1840年到1913年世界大戰(zhàn)前，鐵路發(fā)展最快。其中80%集中在美、英、法、德、俄五國。鐵路成了這些國家工業(yè)化的先驅(qū)，并奠定了工業(yè)化的基礎(chǔ)。 鐵路壟斷了陸上的交通運輸，其承擔(dān)的運輸量一般高達(dá)80%以上。 2. 衰落期 1913年至1970年，經(jīng)歷了第二次世界大戰(zhàn)。 一方面，西歐各國的經(jīng)濟(jì)受到戰(zhàn)爭的破壞，直到1955年前后，世界經(jīng)濟(jì)才復(fù)蘇發(fā)展。 另一方面，鐵路運輸受到公路和航空運輸?shù)奶魬?zhàn)，鐵路虧損嚴(yán)重。 二次大戰(zhàn)后，原蘇聯(lián)和第三世界國家鐵路有所發(fā)展。 　3.振興時期 自1970年，世界鐵路由于下列原因而得到了振興和新的發(fā)展機(jī)遇。 (1)能源危機(jī)。 (2)環(huán)境問題。 (3)安全問題。 從能源、環(huán)境和安全角度出發(fā)，鐵路具有明顯的優(yōu)越性。 部分國家修建第一條鐵路的時間表 1         英國         1825   3         法國         1832   5         德國         1835 7         俄國         1837     9         荷蘭         1839   11         瑞士         1844 13         秘魯         1851 15         澳大利亞    1854 17         日本         1872 2         美國         1830   4         比利時         1835 6         加拿大         1836  8         奧地利         1838   10        意大利         1839 12        西班牙         1848 14        印度         1852 16        南非         1860 18        中國         1876 世界十大地鐵 （1） 莫斯科（俄國）：年輸送旅客量達(dá)26億人次。 （2） 東京（日本）： 年客流量25億人次。 （3） 紐約（美國）：年客流量15億人次。 （4） 墨西哥城（墨西哥）：年載旅客15億人次。 （5） 巴黎（法國）：年乘地鐵人次為12億。 （6） 大阪（日本）：年載客為9.48億人次。 （7） 圣彼得堡（俄國）：年客流量8.21億人次。 （8） 倫敦（英國）：年輸送旅客8.15億人次。 （9） 首爾（韓國）：年輸送旅客8.12億人次。 （10） 香港（中國）：年輸送旅客6.3億人次 按里程 1、上海420公里2、倫敦408公里3、紐約370公里4、東京304.1公里5、莫斯科292.2 公里6、首爾286.9公里7、馬德里284 公里8、北京226 公里9、巴黎215公里 10、墨西哥城201.38 公里 地鐵世界之最 1、世界最繁忙的地鐵：莫斯科地鐵 莫斯科地鐵年輸送旅客量26億人次，是世界上最繁忙的地鐵。目前900多萬莫斯科市民平均每人每天要乘一次地鐵，它的年客運量要占全市公共交通總運量的45%。 2、全世界地鐵最多的國家：美國 美國是世界上擁有地鐵最多的國家。紐約、芝加哥、費城、華盛頓等10個城市的地鐵達(dá)1200公里，約占全世界的五分之一。 3、全世界最安全的地鐵：新加坡地鐵 新加坡地鐵，在最大程度上，避免了種種不安全的發(fā)生。新加坡地鐵為了防止火災(zāi)的發(fā)生，地鐵乘客所觸及之處，均不采用木質(zhì)、天然纖維易燃材料，同時還有一整套滅火救災(zāi)的自動監(jiān)測系統(tǒng)。 4、全世界最短的地鐵：伊斯坦布爾地鐵 土耳其的伊斯坦布爾地鐵總長度只有0.6公里，全程僅設(shè)兩個半車站。 5、全世界埋得最深的地鐵：朝鮮平壤地鐵 世界上埋得最深的地鐵是朝鮮平壤地鐵，它埋深地下達(dá)100米左右(一般明挖10-20米，暗挖埋深20米以上)。 (二) 鐵路運輸?shù)默F(xiàn)代化 鐵路運輸?shù)默F(xiàn)代化率先出現(xiàn)在歐、美國家和日本等國。 標(biāo)志 高速列車(高鐵）、重載列車 德國高速列車 法國高速列車 1、高速列車（高鐵） 日本率先于1964年10月建成了東京到大阪的東海道干線，翌年實現(xiàn)了210km/h的最高速度。至1997年，最高速度達(dá)260-300km/h。 法、德、意、西班牙和比利時等國也修建了高速鐵路，最高速度達(dá)到270-300km/h。 日本、法國和歐洲正在規(guī)劃高速鐵路網(wǎng)的建設(shè)。亞洲的韓國和中國臺灣省也正在修建高速鐵路。 中國的動車組：最高設(shè)計速度可達(dá)260-350km/h，最高運營速度可達(dá)160-250km/h。 2、重載運輸 主要特點： 加大列車重量； 加長列車編組； 實現(xiàn)全程直達(dá)運輸。 2、重載運輸 世界各國發(fā)展重載，大體有以下兩種形式: (1)以北美(美國和加拿大)為代表，包括巴西、澳大利亞和南非等國在內(nèi)的重載單元列車。 通過貨物集中發(fā)送、快速裝卸，加快列車周轉(zhuǎn)，使運輸成本降低，以獲取更大盈利來提高鐵路的競爭能力。 (2)以前蘇聯(lián)為代表的超重、超長列車和合并列車。以挖掘現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)備潛力，有效地提高了運輸能力。 2、重載運輸 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 1986年10月在加拿大溫哥華召開的第二屆國際重載運輸會議上討論確定，凡屬重載運輸，應(yīng)至少滿足下列三個條件中的兩個。 （1）年運量不少于20Mt的線路； （2）列車重量達(dá)到5000t； （3）車輛軸重在25t以上（包括從21t提到25t）。 （三）國內(nèi)鐵路的發(fā)展 1876年由英國人擅自修建的淞瀘鐵路，是我國第一條鐵路。 而1881年11月8日由開平礦務(wù)局出資修建的唐胥鐵路（唐山至胥各莊）則是中國人自己修的第一條鐵路。 京張鐵路連接北京豐臺，經(jīng)八達(dá)嶺、居庸關(guān)、沙城、宣化至河北張家口，全長約200千米，于1909年建成，是中國首條不使用外國資金及人員，由中國人自行完成，投入營運的鐵路。詹天佑是建設(shè)鐵路的總工程師。 我國最早的地鐵是1969年建設(shè)的北京地鐵。 天津（1984）、上海（1995）、廣州（1997）陸續(xù)建設(shè)了地鐵。 香港的第一條地鐵建成于1975年。 到2001年底，已有10多個城市建成和正在建設(shè)軌道交通系統(tǒng)。 中國鐵路圖 “和諧號”動車組 2007年12月22日，首列國產(chǎn)時速300公里“和諧號”動車組列車(CRH2-300)在南車四方機(jī)車車輛股份有限公司竣工下線。它的成功下線是我國鐵路全面實施自主創(chuàng)新戰(zhàn)略取得的重大成果，標(biāo)志著我國鐵路客運裝備的技術(shù)達(dá)到了世界先進(jìn)水平，中國也由此成為世界上少數(shù)幾個能夠自主研制時速300公里動車組的國家。 時速300公里“和諧號”動車組是在引進(jìn)消化吸收國外時速200公里動車組技術(shù)平臺的基礎(chǔ)上，由我國自主研制的，是目前世界上運營速度最高的動車組列車之一。 中國和諧號動車 京滬高鐵 京滬高速鐵路于2008年4月18日開工，從北京南站出發(fā)終止于上海虹橋站，總長度1318公里，總投資約2209億元。它的建成將使北京和上海之間的往來時間縮短到5小時以內(nèi)。 全線縱貫北京、天津、上海三大直轄市和河北、山東、安徽、江蘇四省。是新中國成立以來一次建設(shè)里程最長、投資最大、標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路。2011年6月30日正式開通運營。 全線橋梁長度約1140km，占正線長度86.5%；隧道長度約16km，占正線長度1.2%；路基長度162km，占正線長度12.3%；全線鋪設(shè)無砟正線約1268公里，占線路長度的96.2%。全線用地總計5000km2（不包括北京南站、北京動車段、大勝關(guān)橋及相關(guān)工程）。 開通后，運營4天，發(fā)生3起事故，引起廣泛熱議。2011年8月1日，鐵道部稱京滬高鐵上座率107% 。 2011年8月16日，上海鐵路局實施新運行圖，對京滬高鐵列車開行速度和價格進(jìn)行調(diào)整。 青藏鐵路 青藏鐵路于2006年7月1日9:00全線通車。由青海省西寧市至西藏自治區(qū)拉薩市，全長1956公里。 其中，西寧至格爾木段長814公里，1979年建成鋪通，1984年投入運營。 格爾木至拉薩段，自青海省格爾木市起，沿青藏鐵路南行至西藏自治區(qū)首府拉薩市，全長1142公里，其中新建1110公里，格爾木至南山口既有線改造32公里。 美麗的青藏鐵路 上海磁浮示范運營線 上海磁浮示范運營線，是世界上第一條投入商業(yè)化運營的磁懸浮列車示范線，具有交通、展示、旅游觀光等多重功能。于2002年12月31日啟用，由當(dāng)時的中國國務(wù)院總理朱镕基與德國總理施羅德，主持剪彩儀式。 磁浮示范運營線西起上海軌道交通2號線龍陽路站，東到上海浦東國際機(jī)場站，主要解決連接浦東機(jī)場和市區(qū)的大運量高速交通需求。線路正線全長約30公里，雙線上下折返運行，設(shè)計最高運行速度為每小時430公里，單線運行時間約8分鐘。 五、磁懸浮交通 1、磁懸浮交通的特點 2、磁懸浮軌道交通的優(yōu)越性 3、磁懸浮軌道交通建設(shè)存在的問題 1、磁懸浮交通的特點 磁懸浮交通是一種新型的交通運輸系統(tǒng)，是交通運輸方式一種革命性質(zhì)變。 傳統(tǒng)鐵路是在車輪與鋼軌接觸的情況下，依靠輪軌之間的粘著關(guān)系實現(xiàn)支承、導(dǎo)向、牽引和制動三大功能， 磁懸浮列車是在車輛與導(dǎo)軌無接觸的情況下，利用電磁系統(tǒng)產(chǎn)生的吸引力或排斥力使車輛懸浮，利用電磁力進(jìn)行導(dǎo)向，使車輛不偏離運行軌跡，同時依靠直線電動機(jī)驅(qū)動，推動列車前進(jìn) 。 2、磁懸浮軌道交通的優(yōu)越性 (1)速度高。 (2)安全性高。 (3)噪聲低。 (4)維修少。 (5)舒適度良好。 (6)選線自由度大。 (7)能耗少。 3、磁懸浮建設(shè)存在的問題 (1)初期投資昂貴。 (2)不能與輪軌方式的現(xiàn)有鐵路網(wǎng)兼容。 我國上海磁懸浮快速列車工程引進(jìn)德國先進(jìn)技術(shù)，線路設(shè)計為雙線，起點為地鐵2號線上的龍陽路站，終點為浦東國際機(jī)場站；長度約30km；設(shè)計最高速度為430km/h。 上海磁懸浮 第二節(jié) 軌道與結(jié)構(gòu)工程 一、土質(zhì)路基的軌道結(jié)構(gòu) 二、隧道內(nèi)的軌道結(jié)構(gòu) 三、高架橋上的軌道結(jié)構(gòu) 軌道結(jié)構(gòu)是城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分，一般由鋼軌、軌枕、扣件、道床、道岔及其它附屬設(shè)備組成。 為保證列車運行的安全，軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定性、耐久性、絕緣性及適量彈性，且養(yǎng)護(hù)維修量小，以確保列車安全運行和乘客舒適。 軌道交通在土質(zhì)路基上一般宜采用混凝土枕碎石道床，并盡可能敷設(shè)無縫線路。 無縫線路（continuous welded rail）用焊接長軌條鋪設(shè)的軌道，因為長軌無縫線路條沒有軌縫而得名。 通常使用的標(biāo)準(zhǔn)鋼軌長度為12.5米和25米兩種。把10根或20根標(biāo)準(zhǔn)鋼軌先在工廠焊接成125－250米的鋼軌，再用特別編組的運軌車運到鋪設(shè)工地，焊接成1000－2000米的長軌鋪設(shè)在線路上，就成為無縫線路。 目前的鋼軌形式有三種： 一是槽形鋼軌，多用于街道軌道，即路面與鋼軌軌面在同一平面的場合，如香港屯門輕鐵。 第二種是19世紀(jì)應(yīng)用很廣，但目前已經(jīng)很少采用的雙頭鋼軌，這種鋼軌在英國還能見到。 第三種是目前廣泛采用的工字形鋼軌。 我國國家鐵路的鋼軌主要有50kg/m、60kg/m與75kg/m三種類型。 年通過總重在15Mt－25Mt時，采用50kg/m鋼軌； 在25Mt－50Mt時，采用60 kg/m鋼軌； 在大于50Mt時，采用60 kg/m或750 kg/m鋼軌。 從技術(shù)性能上分析，60kg/m鋼軌重量只增加17.7%，而允許通過的總重量可增加50%。 重型鋼軌不僅能增加軌道的穩(wěn)定性，減少養(yǎng)護(hù)維修工作量，而且還能增加回流斷面，減少雜散電流。 城市軌道交通在經(jīng)濟(jì)條件允許下，無論地面線、地下線或高架線，運營正線宜選用重型鋼軌。 對車場線來說，由于主要是供空車運行，速度又低，考慮到經(jīng)濟(jì)性，選用50kg/m或43kg/m鋼軌均是可行的。 軌枕的種類按構(gòu)造有橫向軌枕、縱向軌枕、短軌枕和寬軌枕四種； 按鋪設(shè)部位有適用于區(qū)間線路的普通軌枕、道岔區(qū)的岔枕和無碴橋上的橋枕； 按制造材料可分為木枕、混泥土枕及鋼枕三種。 一般情況下，碎石道床的軌枕應(yīng)盡可能采用常規(guī)鐵路所使用的預(yù)應(yīng)力混凝土枕。 對采用第三軌受電方式的系統(tǒng)，在安裝三軌托架的地方還需使用特殊加長的混凝土枕。 扣件是聯(lián)結(jié)鋼軌與軌枕間的中間零件，其作用是將鋼軌固定在軌枕上，保持軌距并阻止鋼軌的橫縱向移動。 有碴軌道的鋼軌扣件可采用DTI型扣件 道床是指路基之上、軌枕之下的部分。 一般分為道碴道床（有碴道床）和無碴道床兩大類。 常見的道碴道床有碎石道床。 土質(zhì)路基上一般采用碎石道床。 碎石道床結(jié)構(gòu)簡單，容易施工，減振、減噪性能較好，造價低；不足之處是軌道建筑高度較高，軌道維護(hù)工作量大。 傳統(tǒng)道床常用碎石作成，呈散粒狀態(tài)，是一種極不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。在行車的反復(fù)荷載作用下，產(chǎn)生殘余下沉，通過一定運量后就會出現(xiàn)病害，必須加以整修，而隨著運量及行車密度的增加，列車正常運行和軌道養(yǎng)護(hù)維修之間的矛盾將日益尖銳。 到70年代，對道碴道床的重大改進(jìn)主要有兩種方案。一是將碎石道床更換成整體結(jié)構(gòu)，二是保留碎石道床，在其間灌入瀝青材料將它連成整體。前者稱整體道床，后者稱瀝青道床。 多采用整體式道床，分無枕式和有枕式兩類。 整體道床整體性能好，堅固穩(wěn)定、耐久； 軌道建筑高度小，減少隧道凈空，節(jié)省投資； 軌道維修量小，適宜城市軌道交通運營時間長，維修時間短的特點。 亦稱整體灌注式，無枕式軌道建筑高度較小，主要采用連續(xù)灌注混凝土基床或縱向承軌臺。 國外一些國家修建鐵路隧道時常采用這種型式，香港地鐵和新建的輕軌交通也采用了這種型式，簡稱PACT型軌道。 這種型式結(jié)構(gòu)簡單，減振性能也較好，但施工時需采用剛度較大的模架，施工較為復(fù)雜。 分為短枕式和長枕式兩種。 （1）短枕式整體道床 這種道床軌道建筑高度一般為550mm左右，軌枕下道床厚度一般不小于160mm，一般設(shè)中心排水溝。 這種道床穩(wěn)定、耐久、結(jié)構(gòu)比較簡單，施工方法簡便，進(jìn)度較快。我國北京地鐵一、二期工程大多鋪設(shè)這種道床，經(jīng)20多年運營，使用狀態(tài)良好。天津地鐵亦鋪設(shè)了這種道床。 （2）長枕式整體道床 這種道床設(shè)側(cè)向水溝，一般長軌枕預(yù)留圓孔，讓道床縱筋穿過，加強(qiáng)了與道床的聯(lián)結(jié)。 它適用于軟土地基隧道，可采用排軌法施工，施工快。 上海和新加坡地鐵鋪設(shè)了這種軌道，使用狀況良好。 軌枕 長枕式整體道床 也可分為有碴軌道和無碴軌道兩種。 有碴軌道和土質(zhì)路基軌道結(jié)構(gòu)相同。 無碴軌道與有碴軌道相比，可減少橋梁恒載，降低梁的剛度和造價，同時可大大減少軌道維修工作量。 但由于整體道床軌道調(diào)整量有限，所以對橋梁徐變及橋墩的不均勻沉降提出了更高的要求。 高架橋上通常采用承軌臺式軌道結(jié)構(gòu)，分有碴和無碴兩種型式 無碴式承軌臺是一種整體灌注式的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 有碴式承軌臺是一種沿縱向鋪設(shè)在鋼軌下面的條形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，系二次灌注混凝土結(jié)構(gòu)。CR0紅軟基地

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