1-第1章-城市轨道交通的概念与历史

城市轨道交通工程胡俏文北京交通大学邮箱：[e-mail]电话：[phone]教材：城市轨道交通系统概述（第2版）李建国主编考核方式：平时成绩占30%作业成绩占30%期末考试成绩占40%第1章城市轨道交通的概念与历史第1章城市轨道交通的概念与历史【学习目标】【教学建议】【理论知识】【实践操作】【评价跟进】【学习目标】1.能复述城市轨道交通的定义，并指出城市轨道交通与其他交通形式的区别。2.能描述不同类型城市轨道交通的概念和特征，并能有效区分。3.了解世界及中国城市轨道交通系统产生和发展的脉络与阶段。4.能指出世界不同城市的城市轨道交通发展的特点。【教学建议】1.教学场地：在普通教室、能连接互联网的多媒体教室及城市轨道交通系统的各种模型实训室中进行，课后可实地参观。2.设备要求：各种城市轨道交通形式的仿真模型1套，或能播放视频投影的设备及相关课件、视频。3.课时要求：共6课时，其中课堂讲授4课时，模拟操作2课时。【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念1.城市轨道交通的概念与特点(1)城市轨道交通定义城市中,使用车辆在固定导轨上运行并主要用于城市客运的交通系统称为城市轨道交通。(2)城市轨道交通的特点1）采用列车编组化运行，运量大；2）良好的线路条件与控制体系，速度快；3）电力牵引，污染少，环保好；4）可采用地下和高架敷设方式，占地面积小；5）全隔离的路权方式，安全和可靠性强；6）良好的环控体系和候车环境，乘车舒适性佳；7）也有如建设投资大、路网结构不易调整、运营成本高、技术条件要求高等劣势。【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念2.城市轨道交通的分类1)按轨道空间位置划分，可分为地下铁道、地面铁路和高架铁路。2)按轨道形式划分，可分为重轨铁路、轻轨铁路和独轨铁路。3)按支承导向制式划分，可分为钢轮双轨系统、胶轮单轨系统和胶轮导轨系统。4)按小时单向运能划分，可分为大运量系统(高峰时单向运输能力达到30000人次/h以上)、中运量系统(高峰时单向运输能力达到15000～30000人次/h)和小运量系统(高峰时单向运输能力达到5000～15000人次/h)。5)按路权专用程度划分，可分为线路全封闭型、线路半封闭型和线路不封闭型。6)按服务区域分类划分，可分为市郊铁路、市内铁路和区域快速铁路。3.各种城市轨道交通形式概念(1)地下铁道地下铁道(简称地铁)泛指高峰时单向客运量在3～7万人次/h左右的大容量轨道交通系统。【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念图1-1美国洛杉矶地铁优点：多为地下隧道线，不占城市用地；线路全封闭，信号控制自动化，速度快，安全准时；舒适性高；运输成本低；节约能源；不污染环境等。缺点：建设成本高、周期长，见效慢。(2)轻轨铁路轻轨铁路(简称轻轨)泛指高峰时单向客运量在1～3万人次/h的中等容量轨道交通系统(见图1-2)。【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念图1-2荷兰阿姆斯特丹的轻轨铁路车辆轴重较轻，对轨道施加的荷载较轻，轨道质量较轻。90%以上地铁的速度和可靠度；1/3以下地铁的建设和运营成本；施工容易，工期短(3)有轨电车有轨电车是一个由电力牵引、轮轨导向、单车或两辆铰接运行在城市路面线路上的低运量城市轨道交通系统(见图1-3)。【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念图1-3奥地利维也纳的有轨电车优点：造价低，建设容易。缺点：速度慢，通行能力差，易造成堵塞等。(4)市郊铁路市郊铁路是指把城市市区与郊区、尤其是远郊区联系起来的城市轨道交通系统(见图1-4)。【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念图1-4法国巴黎市郊区域快轨线路图轴重较重，对轨道施加的荷载较重，也叫重轨铁路。包括了“快轨”。(5)线性地铁线性地铁又称小断面地铁，是指由直线电机牵引的城市轨道交通系统(见图1-5)。【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念图1-5日本线性地铁突出特征：断面比一般地铁小，采用径向转向架和自动控制等技术，车身矮，质量轻，噪声低，可采用较小曲线半径和较大坡道，建设成本低，维修较容易。【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念图1-6线性地铁与一般地铁的断面比较(6)独轨铁道独轨铁道是指车辆在一根轨道上运行的一种城市轨道交通系统。通常分为跨座式（如图1－7）和悬挂式（如图1－8）两种。【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念图1-7日本跨座式独轨铁路【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念图1-8日本悬挂式独轨铁路一般采用橡胶轮胎。优点：占地少，投资费用少，噪声低，振动小，乘坐舒适，通过小半径曲线的能力和爬坡能力强。缺点：运能小，速度低，粉尘污染，道岔等结构复杂，发生事故时疏散和救援工作比较困难。【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念(7)自动导向交通系统自动导向交通系统是指系统中利用导轨导向、自动控制运行的新型轨道交通系统(见图1-9)，是一种通过非驱动的专用轨道引导列车运行的轨道交通。图1-9日本自动导向交通系统美国20世纪70年代研发应用，之后英国、法国、德国开发。日本1968年开始1976年完成。1981年开通神户港人工岛线“港口列车”、大阪南港口城市线“新电车轨道”。香港1998年，台北1996年用于营运。【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念图1-10自动导向交通系统的形式轨道采用混凝土道床，车辆采用橡胶轮胎。(8)磁悬浮交通系统磁悬浮交通系统是指一种非粘着、用直线电机驱动列车运行的新型轨道交通系统。主要分超导斥型和常导磁吸型两类（如图1－11、图1－12）。【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念图1-11超导斥型磁悬浮工作原理图超导磁体向轨道产生强大磁场，和安装在轨道两旁的线圈相互作用，产生向上的浮力。【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念图1-12常导磁吸型磁悬浮工作原理图磁铁安装在轨道的下方，磁吸力的方向和车体重力方向相反。上海磁悬浮列车：常导磁吸型，速度430公里/小时，地铁2号线龙阳路站——浦东国际机场，全程30公里，只需8分钟。4.各种城市轨道交通形式的技术特征【理论知识】1.1城市轨道交通的基本概念【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述1.世界城市轨道交通的产生与发展(1)城市轨道交通产生与发展的原因和条件城市轨道交通的产生与发展同城市的发展是密不可分的。首先是城市的发展需要轨道交通，于是城市轨道交通应运而生；其次城市轨道交通的发展又反过来促进了城市的繁荣和不断扩大。1)城市轨道交通产生与发展的原因。①城市交通运力与运量之间的矛盾；②非轨道交通工具增多造成交通堵塞、车祸频繁、停车困难、废弃和噪声污染；③世界各国长期探索达成的共识；④城市轨道交通越来越重要的地位和作用。2)城市轨道交通产生与发展的条件。①城市需求；②资金的投入；③科学技术的发展。图1-13新城堡号和旅行者号蒸汽机车图【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述(2)世界城市轨道交通发展的历史城市轨道交通发展大致经历了如下几个阶段。1)现代城市轨道交通诞生前阶段(1804～1863年)。这一阶段轨道交通的发展，为现代城市轨道交通的诞生，打下了基础，提供了条件。①诞生世界上第一条蒸汽机车轨道，行驶的蒸汽机车是英国人查理·特雷维塞克设计的“新城堡号”；②世界上第一条现代意义的铁路（斯托克顿—多灵顿）开通；③有轨马车出现在美国纽约和法国巴黎的街头。图1-14有轨马车【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述2)现代城市轨道交通诞生起步阶段(1863年～1890年)。这一阶段现代城市轨道交通于1863年在英国伦敦诞生，此后，不同的形式的城市轨道交通如雨后春笋般在世界，特别是欧美各国出现。图1-15世界第一条地下铁路——英国伦敦地下铁道①1863年1月10日世界上第一条地铁“伦敦大都会地铁”开通，标志着世界城市轨道交通的诞生。②德国西门子公司制成了电动机驱动的电车。③1888年美国人思波拉格将有轨马车线路改为电力牵引车行驶，形成世界上第一个投入商业运行的有轨电车系统。图1-17柏林展览会上的西门子电车【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述图1-181881年西门子铺设的电车轨道【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述图1-19美国的有轨电车【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述图1-20美国纽约地铁巴尔蒙线开通【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述3)现代城市轨道交通初步发展阶段(1890～1924年)。19世纪末，电力机车牵引，开始进入城市轨道交通领域，大大提升了城市轨道交通的实用性，城市轨道交通开始进入一个较为持续快速的发展期，在世界范围逐步推广开来，并逐渐成为公共交通主要形式之一。①英国伦敦、匈牙利布达佩斯、美国纽约、阿根廷布宜诺斯艾利斯等城市先后开通了地铁。②有轨电车迎来了世界范围的大发展时期。在第一次世界大战之前，世界上几乎每一个大城市都有有轨电车。4)停滞萎缩阶段(1924～1949年)。这一阶段由于汽车工业的发展和世界大战的爆发，又因为城市轨道交通投资大，建设周期长，城市轨道交通的发展在这时期呈现出停滞，甚至萎缩的局面。许多有轨电车被拆除并由汽车取代。5)再发展阶段(1949～1969年)。这一阶段由于汽车过度增加，造成车辆与道路的尖锐矛盾，道路交通速度下降甚至趋于瘫痪，加之不断增大的石油资源消耗、空气和噪声污染，人们又把解决城市交通问题的注意力放在城市轨道交通上来，许多国家的城市开始兴建城市轨道交通。一些新型的城市轨道交通形式相继出现，比如美国的跨座式轻轨铁路和意大利的独轨铁路，我国北京的地铁也是在这时期开通的。【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述6)高速发展阶段(1969～现在)。这一阶段伴随着世界各国城市化进程的发展，客流量的不断攀升，城市内的交通距离在延长，人们生活节奏的加快，对城市交通要求越来越高，各国政府越来越重视城市轨道交通在解决城市交通问题中的作用，不惜花费大量人力物力财力来建设城市轨道交通设施。同时轨道交通的技术也在不断发展，一些新型的轨道交通运输方式也在出现，比如自动导向交通系统和磁悬浮。【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述(3)世界各国城市轨道交通发展的现状与特色以地下铁道为例，世界地铁客运量和建设规模较大的城市有：俄罗斯的莫斯科、日本的东京、墨西哥的墨西哥城、美国的纽约、法国的巴黎、英国的伦敦、韩国的首尔、中国的香港和德国的柏林等城市。表1-2俄罗斯莫斯科的地铁线路【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述1)俄罗斯的莫斯科地铁。①世界上规模最大、效率最高的地铁系统之一（每个工作日大约能接待800-900万人次）；②世界上最深入地下的地铁。线路主要结构为中心向四周辐射。图1-21俄罗斯莫斯科的地铁车站【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述被公认为世界上最漂亮的地铁站，有“地下艺术宫殿”的美誉。表1-3日本东京的地铁线路【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述2)日本的东京地铁。目前，日平均客运量接近800万人次，居世界第四，发达程度居世界前五。银座线是全亚洲最早开通的地下铁路线。图1-22东京地铁线路的标识色【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述管理和服务好，高峰时段也井然有序。表1-4墨西哥墨西哥城地铁【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述3)墨西哥的墨西哥城地铁。①拉美地区第二个修建地铁的城市（继阿根廷的布宜诺斯艾利斯之后）；②年客运量世界第三（仅次于莫斯科和东京）；③被誉为“世界上最便宜的票价”2比索（¥1.8）图1-23墨西哥城地铁中的壁画【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述文化气息浓地铁出入口和站厅层的墙壁上常绘有颇具墨西哥文化特色的壁画和雕像。靠近市中心的站内经常举办各种展览。表1-5美国纽约的地铁线路【理论知识】1.2世界城市轨道交通历史发展概述4)美国的纽约地铁。①世界上营运路线最长的地铁系统；②世界上兴建最早效率最高的地铁系统之一。图