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城市轨道交通系统主讲彭辉教授长安大学公路学院交通工程系课程主要内容第一章导论第二章城市轨道交通系统第三章城市轨道线路工程第四章城市轨道车站第五章城市轨道车辆第六章城市轨道供电系统第七章城市轨道信号及列车运行控制系统第八章城市轨道运营组织及管理第九章城市轨道环控系统及灾害防护系统第十章城市轨道交通换乘枢纽第一讲绪论第一节城市交通第二节城市轨道交通的演变第三节我国城市轨道交通发展及展望第一节城市交通1.1.1城市与城市交通的发展城市是人类居住、工作、教育和娱乐的集聚地，同时也是各种政治、经济、社会和文化活动的中心。城市交通是城市内部及城市与外部之间的人员和物资实现空间位移的载体。城市的形成和发展直接与城市交通工具的演变发展有关，城市在各个阶段的发展特点是由城市发展与交通方式技术进步所决定的。1．早期城市阶段工业革命以前的城市发展可称为早期城市阶段，其社会经济基础是建立在政治、军事及手工业和商业基础上。城市交通主要为城市间交通和城乡交通，城市内部交通尚未形成规模。主要交通工具有人力和畜力、自然力来驱动。2．近代城市阶段近代城市发展阶段从工业革命到20世纪初期。18世纪中叶的工业革命，带来了生产方式和产业结构的深刻变革，也促使城市发展进入了新的阶段。城市性质转变为工业性、生产性，工商业开始成为城市的主导部门，商品经济高速发展，工商业迅速向城市地区集中，并形成了巨大的集聚规模效益，城市职能演化为经济和行政中心，城市发展速度加快。城市规模和城市结构发生了空前变化，相应地对城市交通提出了新的要求促使城市交通进入一个新的阶段。（1）城市对外交通迅速发展城市与乡村间产生大量的人口流动和物资流动，促进了城市外部交通的迅速发展。（2）城市内部交通逐渐显现城市中的行政区、商业区、娱乐区、工业区等相继出现，这些都对城市内部交通提出新的要求，促使城市内部交通逐步形成。（3）城市交通工具开始采用现代技术，现代化的城市交通系统逐步形成在城市内部交通中，有轨电车、无轨电车、公共汽车及城市快速轨道运输方式相继投人使用，逐步取代了马车。在城市对外交通中，交通工具已由帆船、马车进化到轮船、火车、汽车、飞机。（4）城市交通问题初显端倪人口的增长和经济的发展，产生了大量的人流、货流和车流，新的机动化交通系统也冲击着原有的封建城市结构，使得原有的只适用于步行和马车交通的道路远远不能适应交通的发展，城市交通出现了城市化时期的混杂、紊乱、拥挤甚至阻塞的状况。3.现代城市阶段工业革命后期至今是现代城市发展阶段。城市向高质量、多功能、综合性方向发展，城市产业结构进一步高级化。城市交通日益高速化、舒适化。交通运输工具和交通运输方式多元化，城市内部交通与城市对外交通的衔接逐渐由无序走向有序。4.未来信息社会的城市未来信息社会的城市将有以下基本特征：①未来的城市将变成智能城市，既高度信息化和全面网络化的城市。②城市产业结构进一步高级化。③城市空间结构进一步演变。城市交通将呈现出新的发展趋势：①城市交通与信息通信业将高度结合。②城市交通强度有所降低。③城市交通将实现智能化。1.1.2城市居民出行结构及特点城市客运系统公共客运系统个体客运系统公共汽车出租车城市轨道系统其他辅助运输自行车交通小汽车交通步行交通摩托车交通其他自备交通对于城市客运交通按出行目的进行分类：城市客运交通结构特性表步行交通自行车交通公共交通社会客运交通常规公共交通轨道公共交通出租汽车交通服务目的生活与工作生活与工作生活与工作生活与工作生活与工作工作特点出行半径小，常与其他交通方式配合进行行动灵活多变，路线有很大选择性线路固定，间断性运输线路固定，间断性运输线路不固定，连续性运输线路不固定，连续性运输主要出行范围居住区和商业、问题、游憩地段居住区与各种其他用地居住区与各种其他用地居住区与各种其他用地居住区与各种其他用地居住区和办公、生活服务设施常使用道路居住区内道路及城市生活性道路除机动车专用路、步行专用路以外的城市各级道路城市各级干道专用轨道用地城市各级道路城市各级道路速度要求无特殊要求10～18km/h16～20km/h快而畅通快而畅通可达最大限制车速与人和生活居住区的关系密切密切要求有方便的联系要求有方便的联系要求有方便的联系关系较小停车和人流集散空间要求生活服务、游憩设施和客运交通枢纽附近设置足够的人流集散场地各出行端设置停车寄存场地和设施根据终点站调度、站点停靠、换乘要求设置相应的停车、调车场地和换乘枢纽设置调车、停车场地和换乘枢纽主要生活服务、游憩设置、对外客运枢纽设置停车调度场地设置出行端内部停车场地或城市公用停车场地其他要求要求有不受其他交通干扰的良好环境，同时与公共交通联系方便路面平坦，线型好而通畅，不受机动车干扰希望减少自行车交通的干扰，而又与各自行车、步行交通有良好的衔接不受其他交通的干扰，与其他客运交通有良好的衔接1.1.3城市轨道交通在城市客运交通系统中的作用与地位城市轨道交通对城市发展有三大作用：一是大大提高城市交通攻击水平，缓解大城市日益拥挤的道路交通；二是引导城市格局按照规划意图发展，支持大型新区的建设；三是通过对城市轨道交通的巨大投入，从源头为城市经济链注入活力，并通过巨大的社会效益提高整个城市的综合价值。城市轨道交通是整个城市交通系统的骨干。城市轨道交通的优势在于其高速度、大运量和良好的安全性，在道路交通难以满足交通需求的通道上作用显著。第二节城市轨道交通的演变城市居民最早的出行方式，基本上是从出发点直接到达目的地，并且都具有独占的性质，交通工具基本上是为少数人服务。随着城市的发展，对出行的需求不断而扩大，需要有为城市居民共享的有固定路线、按一定时间行驶的大众交通工具，城市公共交通因此产生。城市公共交通的改进是通过马车来实现的。1829年，巴黎引入较大的公共马车但随着城市人口及车辆的增加，在平交道口出现了交通拥挤和堵塞，尤其是在较大的城市中。人们考虑采用机车代替马车来牵引，进一步增加了车辆运行速度。1863年,在伦敦运营，线路位于地下隧道内，用蒸汽机车牵引，称为地铁。1870年,第一条高架轨道交通线沿曼哈顿的格林威治(Greenwich)大街及第九大道运行开始运营。然而由于其不雅观及噪声，高架轨道交通结构对其周围的城市环境产生了损害。因此传统形式的高架结构在20世纪20年代初期基本停止了。19世纪,电力的发现不仅解决了照明问题，而且很快的应用到交通运输领域。20世纪下半叶以来，世界各国纷纷开始采用立体化的快速轨道交通来解决日益恶化的城市交通问题。大城市逐步形成了目前以地下铁道为主体，多种轨道交通类型并存的现代城市轨道交通新格局。20世纪60、70年代在地下铁道建设高潮发展时期，西方大城市在建设地下铁道的同时，又重新把注意力转移到地面轨道上来。20世纪，城市交通的发展历程，不难看出有一个否定之否定的发展过程；有轨电车从大发展到大拆除；然后汽车登上历史舞台，逐渐成了城市交通的主角；到20世纪末，以地铁和轻轨为代表的城市轨道交通又恢复了它的主导地位，这是个螺旋式的上升过程。从上世纪60年代开始，各国致力于新轨道交通系统的研究，又叫做“自动化轨道新交通系统”。美国的APMS系统APMS意即自动化的人行系统，酷似小型列车或有轨电车，全自动控制，无人驾驶。这是第一个用作公共交通的新交通系统，于1971年在美国佛罗里达州的坦姆帕机场投入运营。日本的神户新交通系统(KNT)把神户港人造岛和神户市连接起来，全长6.4公里，列车6辆编组，列车运行间隔2分30秒，1列车载客450人，高峰输送能力为每小时1万人。法国的轻型自动车辆系统(VAL)世界上第一条无人驾驶的全自动地下铁道，采用橡胶车轮，侧轨导向，直线电机驱动，最高速度每小时80公里。德国的悬挂铁道系统(H-Bahn)车辆采用直线电机驱动，集中控制，无人操纵。日本山梨县大月市的磁石轻便轨道(BTM)车辆上装置着履带状的磁石块，每辆车上有8组(一侧4组)，每组106块，它吸引着由角型钢架构成的轨道的两个侧面。这种车辆利用电动机转动履带式磁石块而行走。1996年美国在马尔博罗建成私人快运PRT2000系统该系统是APMS系统的变种，是对中运量APMS系统的突破，它应用小型电动有轨车辆，最多可乘坐4人或一个坐轮椅的残疾人及其陪同人。第三节我国城市轨道交通发展及展望1.3.1我国城市轨道交通的发展历程1960年代以前:1908年我国第一条有轨电车在上海建成通车。在随后的年代里，我国的北京、天津、沈阳、哈尔滨、长春、鞍山等城市都相继修建了有轨电车。到50年代末，我国有关的大城市已把有轨电车拆除得所剩无几，仅剩下长春、大连和鞍山等城市的有轨电车没有拆光。1960-1980年代：1965年北京开始建造地铁，1969年10月建成通车，线路长度23.6KM1970年天津地铁开工，但由于唐山地震的影响，1984年底天津第一条地铁才正式运行。1975年香港第一条地铁动工兴建，并于1979年建成通车。1984年北京环线地铁建成通车，线路长度19.9KM；1987年北京实现1线地铁与环线地铁联结运营。1990-2000年代：90年代初，国内地铁急速升温，我国地铁建设进入初步发展阶段。上海、广州等地也先后投入建设。1993年5月上海轨道交通一号线南段建成通车，同年，广州地铁一号线破土动工。1995年国务院发布通知，宣布除京、沪、穗在建地铁项目继续施工外，其余城市一律暂停一段时间审批立项。在随后的时间里，全国有10多座城市要建设地铁或轻轨，掀起了国内地铁和轻轨建设高潮，我国地铁建设进入了复苏阶段。2000年以后：2002年10月开始，我国主管部门决定对地铁建设立项进行整顿。地铁建设进入了一段调整期。2005年6月6日国家发改委印发了《关于审批杭州市城市快速轨道交通建设规划请示的通知》，国内城市轨道建设进入了高速发展阶段，截至目前，杭州、沈阳、哈尔滨、成都、西安、苏州、青岛先后宣布地铁项目获批，更多的城市进行城市轨道项目的筹备和申报。1.3.2全国轨道交通建设情况据建设部统计，目前我国已有北京、上海、天津、广州、长春、大连、武汉、深圳、重庆、南京10个城市的轨道交通项目投入运营，总里程440公里，年客运量达16.5亿人次。与此同时，北京、天津、上海等6个城市正在施工建设的轨道交通项目总长度达373公里。2010～2015年间，我国规划建设的城市轨道交通项目总里程达1700公里，总投资在5000亿元以上，超过了两个三峡工程的投入。其中，北京、广州的投资均在500亿元以上，上海更是超过1400亿元。建设资金的主要来源将是政府投资和政府担保的银行贷款。1.3.3主要城市轨道交通建设情况1.北京市目前北京市在线运营的地铁线路只有1号线、2号线、13号线和八通线，仅有114公里。北京市“十一五”时期基础设施发展规划提出，到2010年，北京市轨道交通线网运营总里程将达到270公里以上，比现在增加一倍，初步搭建起中心城区轨道交通线网骨架。根据远景规划，2020年北京地铁规划线网将由19条线路组成，总长度561.5公里，有望超过纽约成为世界上地铁线路总长最长的城市。2.上海市目前上海已建成轨道交通运营线路5条，共80个车站，运营里程123公里。2007年，轨道交通6号线、8号线（一期）和9号线（一期）工程实现结构贯通，并投入试运营。上海城市轨道交通线路总长将达到230公里，车站数增至156座，线网规模位列全国之首，轨道交通基本网络雏形初显。2010年上海将建成11条线、运营里程超过400公里的“四纵三横一环”的轨道交通基本网络。3.天津市天津曾经是我国除北京之外唯一拥有地铁的城市，1984年底天津第一条地铁才正式运行，设8个站。天津地铁在20世纪80年代经过扩建，才仅达到7.4公里的运营里程，现在已经根本无法适应天津市的发展需要，于2001年10月停运。“十一五”期间，天津将陆续建成地铁2、3、9号线，加上已投入运营的地铁1号线，预计到2010年将累计实现轨道交通通车总里程130公里。四条地铁线将串联起津门各大商圈，使津城发展更加