城市轨道交通系统的构成

-1-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），两条线路或交通方式的运量均较小时，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方，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1km左右，在郊区不宜大2km。（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-2-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，与城市道路或其他方式的交叉处可采用平交或立交，具体方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，为方便车辆及大型设备的运输，有条件的地方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，其土要内容包括规划方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、敷设方式。第二阶段为详细设计阶段，包括初步设计和施工设计等内容。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内容。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，包括线路的路由方案、敷设方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。-3-2）客流集散点和主客流方向。它主要包括设计年限内，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方向等。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）线路的敷设方式和技术条件。线路的敷设方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方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。线路路由方案的研究要在分析上述因素的基础上进行，线路走向和路由方案的研究一般在1／50000—1／10000地形图上进行，特殊地段可采用1／2000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个方案作为比选和论证的基础。路由方案研究一般可从以下几个方面着手：1）客流吸引条件，包括客流量大小，吸引范围内居住及工作人口数、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，以全面反映方案的优劣。比选方法可采用第三章介绍过的加权平均值或专家咨询法等。（二）线路的敷设方式轨道交通线路敷设方式可分为地下、地面（含路堑、路堤）和高架3种方式。-4-（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方式。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。在工程方案制定时，要由浅入深进行选择比较，由此确定最佳方案。（2）地面线轨道交通地面线是造价最低的一种敷设方式，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张，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方式。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，国内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方面：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、振动等对线路周围环境有不良影响：此外，高架对沿线居民的隐私权有所侵犯，易引起某些纠纷。我国是一个发展中国家。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种敷设方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相结合是最重要的方面。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。它包括以下几方面具体内容：-5-（1）线路的平面位置根据线路敷设方式的不同，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，它对周围建筑物干扰较小，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方，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，如果线路上方建筑物较多，施工时需采用特殊的处理方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-6-高架一般有两种方案：线路位于道路中心的方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许也可采用，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方向出入，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。-7-（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。-8-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石道床，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，并依靠钢轨头部内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。目前在国内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；UIC54，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）50kg平底轨-9-一般地，现行轨道交通系统的设计可参考我国国家铁路钢轨选型标准，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。国内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％，而允许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许下，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