城市轨道交通规划与设计 第二章城市轨道交通系统的构成了了解解：城城市市轨轨道道交交通通系系统统中中车车辆辆、车车辆辆段段、限限界界、轨轨道道、车车站站建建筑筑、结结构构工工程程概概念念、车车辆辆主主要要技技术术参参数数，车车辆辆段段任任务务，各各种种类类型型轨轨道道结结构构，供供电电系系统统作作用用、组组成成、电电压压等等级级，通通信信系系统统概概念念、组组成成，信信号号系系统统作作用用，环环控控系系统统概概念念、作作用，给水与排水系统组成、作用等。用，给水与排水系统组成、作用等。理理解解：车车辆辆段段设设计计原原则则，限限界界种种类类，轨轨道道构构成成、类类型型，各各种种结结构构类类型型及及施施工工方方法法特特点点，供供电电系系统方式，环控系统组成、分类。统方式，环控系统组成、分类。 掌握：车辆构成及各部分作用，城市轨道交通掌握：车辆构成及各部分作用，城市轨道交通系统综合维修基地的功能及其设置原理，各种系统综合维修基地的功能及其设置原理，各种限界特点，传统信号系统组成及各自功能、现限界特点，传统信号系统组成及各自功能、现代信号系统组成及各自功能。代信号系统组成及各自功能。 第二章第二章 轨道交通系统的构成轨道交通系统的构成 轨道交通系统的构成主要包括：车辆、轨道交通系统的构成主要包括：车辆、车辆段、限界、轨道、车站建筑、结车辆段、限界、轨道、车站建筑、结构工程、供电、通信、信号、环控、构工程、供电、通信、信号、环控、给排水系统等设施。给排水系统等设施。2.1 2.1 车辆及其主要技术参数车辆及其主要技术参数2.2 2.2 车辆段及其任务车辆段及其任务2.3 2.3 限界限界2.4 2.4 轨道轨道2.5 2.5 车站建筑车站建筑2.6 2.6 结构工程结构工程2.7 2.7 供电系统供电系统2.8 2.8 通信通信系统系统2.9 2.9 信号信号系统系统2.10 2.10 环控系统环控系统2.11 2.11 给水与排水给水与排水系统系统2.1 2.1 车辆及其主要技术参数车辆及其主要技术参数 2.1.1 2.1.1 城市轨道车辆特点城市轨道车辆特点城市轨道车辆应具有先进性、可靠城市轨道车辆应具有先进性、可靠性和实用性，满足容量大、安全、性和实用性，满足容量大、安全、快速、舒适、美观和节能的要求。快速、舒适、美观和节能的要求。地铁车辆有动车和拖车、带司机室车和地铁车辆有动车和拖车、带司机室车和不带司机室车。不带司机室车。A型带司机室拖车型带司机室拖车B型无司机室带受电弓的动车型无司机室带受电弓的动车C型无司机室不带受电弓的动车型无司机室不带受电弓的动车我国推荐的轻轨电动车辆有我国推荐的轻轨电动车辆有3种型式：种型式：4轴动车轴动车、6轴单铰接式轴单铰接式和和8轴双铰接式车轴双铰接式车。2.1.2 车辆基本构造车辆基本构造城市轨道交通车辆由车体、转向架、牵引缓城市轨道交通车辆由车体、转向架、牵引缓冲装置、制动装置、受流装置、车辆内部设冲装置、制动装置、受流装置、车辆内部设备、车辆电气系统备、车辆电气系统7大部分组成。大部分组成。特点特点1）一般为电动车组，有单节、双节和）一般为电动车组，有单节、双节和3节式等，节式等，有头车（即带司机室车辆）和中间车，以及动有头车（即带司机室车辆）和中间车，以及动车与拖车之分；车与拖车之分；2）座位少，车门多且开度大，内部服务于乘）座位少，车门多且开度大，内部服务于乘客的设备较简单；客的设备较简单；3）重量的限制较严格，特别是高架轻轨车和）重量的限制较严格，特别是高架轻轨车和独轨车，要求轴重小，以降低线路的工程投资；独轨车，要求轴重小，以降低线路的工程投资；1 1、车体、车体4）为使车体轻量化，车体承载结构和其他辅）为使车体轻量化，车体承载结构和其他辅助设施尽量采用轻型化材料；助设施尽量采用轻型化材料；5）对车体的防火要求严格，在车体的结构及）对车体的防火要求严格，在车体的结构及选材上采用防火设计和阻燃处理；选材上采用防火设计和阻燃处理；6）对车辆的隔音和减噪有严格要求；）对车辆的隔音和减噪有严格要求；7）由于用于市内交通，对车辆的外观造型和）由于用于市内交通，对车辆的外观造型和色彩都有美化和与城市景观相协调的要求。色彩都有美化和与城市景观相协调的要求。 车门结构车门结构城市轨道交通车辆的车门一般采用压缩城市轨道交通车辆的车门一般采用压缩空气为动力的风动门，也有采用电气驱空气为动力的风动门，也有采用电气驱动的车门。由于车辆运载客流量大，乘动的车门。由于车辆运载客流量大，乘客上下车频繁，一般车体每侧车门开度客上下车频繁，一般车体每侧车门开度较大，数量也较多，例如，上海地铁车较大，数量也较多，例如，上海地铁车每侧设有每侧设有5扇内藏嵌入式对开拉门扇内藏嵌入式对开拉门1900mm1300mm（高（高 宽）。宽）。车门结构车门结构在带司机室车（在带司机室车（A型）的前端中央还设有型）的前端中央还设有应急应急安全疏散门，安全疏散门，在紧急情况下，做成可在紧急情况下，做成可伸缩的套节式踏级板可向前放下到路基上，伸缩的套节式踏级板可向前放下到路基上，列车内的乘客可通过此踏级板疏散到路基列车内的乘客可通过此踏级板疏散到路基上。上。2 2、转向架、转向架分分动力转向架和非动力转向架动力转向架和非动力转向架动力转向架装设有牵引电机、减速箱以及动力转向架装设有牵引电机、减速箱以及集电器（受电靴）装置等。集电器（受电靴）装置等。3 3、牵引缓冲装置、牵引缓冲装置车辆的连接是通过车钩实现的，车钩后部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，以缓和列车运动一般需要装设缓冲装置，以缓和列车运动中的冲击力。中的冲击力。4 4、制动装置、制动装置制动装置是保证列车运行安全的装置。无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制动装置。针对论动车或拖车均需设摩擦制动装置。针对城市轨道交通的特点，制动装置应具备一城市轨道交通的特点，制动装置应具备一定条件。定条件。制动方法制动方法（1）摩擦制动：包括）摩擦制动：包括闸瓦制动闸瓦制动和和盘式盘式制动制动（2）电气制动：包括）电气制动：包括电阻制动电阻制动和和再生再生制动制动（3）电磁制动：包括）电磁制动：包括磁轨制动磁轨制动和和涡流涡流制动制动 制动方法制动方法磁轨制动磁轨制动是将电磁铁落在钢轨上，并接是将电磁铁落在钢轨上，并接通激磁电流将电磁铁吸附在钢轨上，通通激磁电流将电磁铁吸附在钢轨上，通过磨耗板与轨面摩擦产生制动力。过磨耗板与轨面摩擦产生制动力。 涡流制动是将电磁铁落至距轨面涡流制动是将电磁铁落至距轨面710mm处，电磁铁与钢轨间的相对运处，电磁铁与钢轨间的相对运动引起电涡流作用形成制动力。动引起电涡流作用形成制动力。 电磁制动的最大优点是所产生的制动电磁制动的最大优点是所产生的制动力不受轮轨间的粘着条件限制。力不受轮轨间的粘着条件限制。城市轨道交通车辆一般均采用再生制动城市轨道交通车辆一般均采用再生制动与电阻制动相结合的电制动优先、空电与电阻制动相结合的电制动优先、空电联合制动方式，保证在制动系统允许的联合制动方式，保证在制动系统允许的条件下得到尽可能大的制动减速度。条件下得到尽可能大的制动减速度。5 5、受流装置、受流装置从从接触导线（接触网）或导电轨（第三轨）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。将电流引入动车的装置。也称为受流器。一般有一般有 杆形受流器杆形受流器 （多用于城市无轨电车）（多用于城市无轨电车） 弓形受流器弓形受流器 （多用于城市有轨电车）（多用于城市有轨电车） 侧面受流器侧面受流器 （多用于矿山货车）（多用于矿山货车） 轨道式受流器（第三轨受流）轨道式受流器（第三轨受流） 受电弓受流器（适用于高速干线）受电弓受流器（适用于高速干线）6 6、车辆内部设备、车辆内部设备服务于乘客的车体内部固定附属装置（如车服务于乘客的车体内部固定附属装置（如车灯、广播、空调、座椅等）灯、广播、空调、座椅等）服务于车辆运行的设备装置（如蓄电池箱、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）继电器箱、主控制箱、风缸、电源变压器等）7 7、车辆电气设备、车辆电气设备各种电气设备及其控制电路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、电子控制包括：主电路系统、辅助电路系统、电子控制电路系统电路系统城市轨道交通车辆的电气部分主要是按功能和城市轨道交通车辆的电气部分主要是按功能和系统以屏、柜及箱体的形式安装在车厢内及悬系统以屏、柜及箱体的形式安装在车厢内及悬挂固定在车体底部车架上。为了使车厢用于载挂固定在车体底部车架上。为了使车厢用于载客部分的空间尽量多，电气箱柜绝大部分安装客部分的空间尽量多，电气箱柜绝大部分安装在车体底下的空间。在车体底下的空间。有轨电车的车辆：有轨电车的车辆： 有轨电车行驶线路曲线半径小，旧式有轨电车行驶线路曲线半径小，旧式有轨电车车辆长度一般在有轨电车车辆长度一般在12m，宽度宽度一般在一般在2-2.4米。一般编组米。一般编组1-2节。节。 70年代以后的有轨电车采用新技术，年代以后的有轨电车采用新技术，故现代有轨电车与轻轨车辆已无多大故现代有轨电车与轻轨车辆已无多大差别。差别。 城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆四轴车车辆长度不超过四轴车车辆长度不超过20米，每侧不少米，每侧不少于于3个车门；六轴车不超过个车门；六轴车不超过25米，每侧至米，每侧至少少4个车门；八轴车不超过个车门；八轴车不超过30米，每侧至米，每侧至少少5个车门。个车门。轻轨车辆的优点是因地制宜，如供电方轻轨车辆的优点是因地制宜，如供电方式有式有600V、750V、1500V，车辆宽度车辆宽度在在2.4-2.65米。长度也有较大差异。米。长度也有较大差异。轻轨系统车辆轻轨系统车辆基本要求基本要求 每列车载客量：每列车载客量：1000人人(座席座席+6人人/m站席站席) 列车编组：列车编组： 最多最多3辆辆 列车长度：列车长度： 最长最长100米米 列车宽度：列车宽度： 最大最大2.65米米 速度：速度： 最大最大80km/h 轨距：轨距： 1435mm 单向能力：单向能力： 一般一般3000-31000人人 车辆：车辆： 高地板车：高地板车： 0.9-1.0m 低地板车：低地板车：0.3-0.35m 车体设计寿命：车体设计寿命： 30年以上年以上 大修周期：大修周期： 8年年/5万万km。 车门开度车门开度 1300-1350*1950mm广州地铁车辆广州地铁车辆车辆：车辆：21列列126节节列车编组列车编组6辆辆 A(T)+B(M)+C(M)+C+B+A车辆宽度车辆宽度3米米高度高度3.8米米电压电压1500VDC初始加速度初始加速度1.0m/s最大减速度最大减速度1.3m/s最大速度最大速度80km/h车辆自重车辆自重 33T(A),36T(B,C)每节车每侧设内插式车门每节车每侧设内插式车门5对对净开宽度净开宽度 1.4米米额定载客：额定载客： 6人人/米米-310人人/节节 9人人/米米-432人人/节节6节列车总长度：节列车总长度：140米米 电机额定功率：电机额定功率： 190千瓦千瓦常用制动：常用制动： 再生制动再生制动 紧急制动：紧急制动： 电阻制动电阻制动生产厂家：生产厂家： 德国德国Adtranz公司公司平均价格：平均价格： 180万美元万美元广州地铁车辆广州地铁车辆上海地铁车辆上海地铁车辆车钩连接面间长度车钩连接面间长度 24140mm(拖车拖车) 22800mm(动车动车)； 最大宽度：最大宽度： 3000mm 轨顶面到车顶高度：轨顶面到车顶高度：3800mm 车钩水平中心线到轨顶面高度：车钩水平中心线到轨顶面高度：720mm 轴距：轴距： 2500 mm 轨距：轨距： 1435mm 轮径：轮径： 840mm； 自重：自重： 32t(拖拖) 38t(动动) 坐席数：坐席数： 62 最大载客数：最大载客数：410人人 最高速度：最高速度： 80km/h 起动平均加速度：起动平均加速度： 0.9m/s2,(六节编组六节编组) 1.0m/s2 (八节编组八节编组) 常用制动平均减速度：常用制动平均减速度： 1.0m/s 紧急制动平均减速度：紧急制动平均减速度： 1.3m/s 轴重：轴重： 14t 电网电压：电网电压：1500VDC +20% -30% 产地：产地： 德国德国 平均价格：平均价格：127万美元万美元 全部车辆：全部车辆： 96辆。辆。上海地铁车辆上海地铁车辆上海地铁车辆上海地铁车辆2.2 2.2 车辆段及其任务车辆段及其任务轨道交通系统的车辆管理单位基本上有两轨道交通系统的车辆管理单位基本上有两种：一是种：一是车辆段车辆段；二是停车场。；二是停车场。车车辆辆段段是是电电动动车车辆辆停停放放、运运用用、检检查查、管管理、整备和检修保养的场所及管理单位。理、整备和检修保养的场所及管理单位。目目前前国国内内各各城城市市的的地地铁铁采采用用的的修修程程基基本本上上分四种：厂修、架修、定修、月修。分四种：厂修、架修、定修、月修。车辆段业务范围：车辆段业务范围：(1)列列车车运运用用，编编组组，调调车车，停停放放，日日常常检检查，故障处理，清扫等；查，故障处理，清扫等；(2)车车辆辆技技术术检检查查，月月修修，定定修修，架架修修，临临修等；修等；(3)列车折返及乘务组换班；列车折返及乘务组换班；(4)其他维修工作。其他维修工作。车辆段数量及功能设置车辆段数量及功能设置一一般般一一条条线线设设一一个个车车辆辆段段，线线路路长长度度超超过过20km的的线线路路可可以以设设一一个个车车辆辆段段、一一个个停停车车场。停车场可进行月修。场。停车场可进行月修。一一般般运运营营线线路路里里程程达达到到50km时时应应考考虑虑设设车车辆辆修修理理工工厂厂(50km线线路路平平均均每每天天有有3-4辆辆车车厂修厂修)。车辆段数量及功能设置车辆段数量及功能设置车辆段主要承担的任务有列车的运用及车辆段主要承担的任务有列车的运用及定期检修作业。定期检修作业。 车辆的厂修和车辆段内车辆的厂修和车辆段内设备的大修一般可由车辆设备修理工厂设备的大修一般可由车辆设备修理工厂或委托其他工厂担当，也可选择一个车或委托其他工厂担当，也可选择一个车辆段增加车辆厂修任务。辆段增加车辆厂修任务。车辆段的线路布置车辆段的线路布置 车辆段线路布置的一般原则：车辆段线路布置的一般原则： (1)收发车顺畅收发车顺畅 (2)停车检修分区合理停车检修分区合理 (3)用地布置紧凑用地布置紧凑车辆段一般可布置成贯通式或尽头式，车辆段一般可布置成贯通式或尽头式，贯通式车辆段可以两端分别收发车，贯通式车辆段可以两端分别收发车，能力较高，停车列检库一股道可以停能力较高，停车列检库一股道可以停3列车；远期列车；远期2列车；尽端式车辆段停列车；尽端式车辆段停车列检库一股道可以停车列检库一股道可以停2列车，远期列车，远期1列车。列车。轻轨车辆检修周期表轻轨车辆检修周期表修程修程 检修周期检修周期 修车时间修车时间 施修地点施修地点 厂修厂修 54-60万万km 40d 车辆段或工厂车辆段或工厂 架修架修 18-20万万km 20d 车辆段车辆段 定修定修 6-7万万km 10d 车辆段车辆段 月修月修 1-1.2万万km 2d 车场车场 列检列检 200-400km(每天每天) 2h 车场或列检所车场或列检所2.3 2.3 限界限界(Load Gauge)(Load Gauge)限界限界是指列车沿固定的轨道运行时是指列车沿固定的轨道运行时所需要的空间尺寸。限界越大，安所需要的空间尺寸。限界越大，安全度越高，但工程量及工程投资也全度越高，但工程量及工程投资也随之增加。随之增加。 2.3.1 2.3.1 限界的种类限界的种类根据轨道交通系统的构成和设备运营要求，根据轨道交通系统的构成和设备运营要求，限界可以分为车辆限界、设备限界、建筑限界可以分为车辆限界、设备限界、建筑限界、接触轨和接触网限界。限界、接触轨和接触网限界。限界的确定需要根据车辆外轮廓尺寸及技限界的确定需要根据车辆外轮廓尺寸及技术参数、轨道特性、各种误差及变形，并术参数、轨道特性、各种误差及变形，并考虑列车在运动中的状态等因素，经过科考虑列车在运动中的状态等因素，经过科学的分析计算后确定。学的分析计算后确定。1车辆限界车辆限界 坐标系坐标系 车辆轮廓限界车辆轮廓限界 车辆限界图车辆限界图 车辆限界的各点坐标车辆限界的各点坐标 2设备限界设备限界 设备限界是为保证轨道交通系统的列车等设备限界是为保证轨道交通系统的列车等移动设备在运营过程中的安全所需要的限移动设备在运营过程中的安全所需要的限界。设备限界要在车辆限界的基础上，考界。设备限界要在车辆限界的基础上，考虑轨道出现状态不良而引起的车辆偏移和虑轨道出现状态不良而引起的车辆偏移和倾斜；此外，还要考虑适当的安全预留量。倾斜；此外，还要考虑适当的安全预留量。设备限界图设备限界图设备限界的各点坐标设备限界的各点坐标3建筑限界建筑限界 建筑限界是指在行车隧道和高架桥等结构建筑限界是指在行车隧道和高架桥等结构物的最小横断面所形成的有效内轮廓线基物的最小横断面所形成的有效内轮廓线基础上，再考虑其施工误差、测量误差、结础上，再考虑其施工误差、测量误差、结构变形等因素，为满足固定设备和管线安构变形等因素，为满足固定设备和管线安装的需要而必须的限界。装的需要而必须的限界。2.3.2 2.3.2 区间直线地段的限界区间直线地段的限界隧道建筑限界隧道建筑限界 在既定的车辆类型、在既定的车辆类型、受电方式、施工方法及结构型式等基础受电方式、施工方法及结构型式等基础上确定的隧道的建筑限界。上确定的隧道的建筑限界。它它分分为为矩矩形形隧隧道道建建筑筑限限界界、圆圆形形隧隧道道建建筑限界、马蹄型隧道建筑限界三种类型。筑限界、马蹄型隧道建筑限界三种类型。在高架桥上，还有其相应限界。在高架桥上，还有其相应限界。在曲线、道岔区要考虑加宽、加高。在曲线、道岔区要考虑加宽、加高。 2.3.4 2.3.4 车站限界车站限界一般站台边缘与车厢外侧之间的空隙设置一般站台边缘与车厢外侧之间的空隙设置100mm为宜，站台面的高度应低于车厢地为宜，站台面的高度应低于车厢地板面板面50mm100mm较为合适。这个数较为合适。这个数值与车辆质量及运营水平有关，也与线路值与车辆质量及运营水平有关，也与线路和车站工程的施工质量有关。和车站工程的施工质量有关。