《城市轨道交通概论》教案Word格式.docx
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课程作业
或思考题
常见的城市轨道交通类型
审阅意见
主讲教师或教学组长签名：
系主任签名：
教学后记
教学步骤及主要内容（教学设计、教学内容、过程、方法等）
备注
教材：
《城市轨道交通概论》，蒋阳升，人民交通出版社，2014，交通工程专用教材
城市轨道交通发展历史：
目前，世界人口已经超过65亿，随着发展中国家城镇化进程加快，城市人口越来越多，城市的规模也越来越大，全世界百万以上的城市数量已经超过400个，这种发展趋势虽然在很大程度上增强了城市的吸引力，人口的聚集带来了信息流通的加快、效率的提高、产业分工与专业化水平的提高，但同时也给城市发展带来了交通拥挤、居住条件差、社会问题多、环境污染严重与能源危机等系列问题。
尤其是大城市的交通问题，已经成为一项世界性的难题。
截至2013年12月，我国共有轨道交通运营城市19个，总计轨道交通运营线路达87条，比上年56条增加31条；
运营长度总里程2539公里，比上年1677公里增长%。
截至2013年底，中国获得国家批准建设轨道交通的城市达37个，高居世界第一。
未来3年，至少还有10个以上城市将获得批准。
城市轨道交通系统的概念：
我国国家标准《城市公共交通常用名词术语》：
通常以电能为动力、采取轮轨运输方式的快速大运量公共交通的总称。
《城市轨道交通技术规范》（GB50490-2009）：
采用专用轨道导向运行的城市公共客运交通系统，包括地铁系统、轻轨系统、单轨系统、有轨电车系统、磁浮交通系统、自动导向轨道系统、市域快速轨道系统。
简而言之：
城市轨道交通系统是具有固定轨道、配备专有车辆和服务设施、采用高密度运行方式，主要为城市提供交通服务的现代化城市客运骨干系统的统称。
2014年10月3日
城市轨道交通系统分类标准和类型
10月11日
通过本次课的学习，了解城市轨道交通系统分类标准，掌握城市轨道交通主要几种类型。
常见城市轨道交通类型
不同城市轨道交通类型的联系和区别
城市轨道交通几种常见类型，各自特征有哪些。
城市轨道交通系统分类标准和类型
1.按照交通容量分类
交通容量即运送能力，指单方向每小时的断面乘客通过量。
按照不同的交通容量范围，轨道交通可分为特大、大、中、小容量4种系统，如下所示。
特大：
交通容量＞5万人/小时，市郊铁路
大：
交通容量[2,5]万人/小时，常规地铁
中：
交通容量[,2]万人/小时，轻轨，线性电机车
小：
交通容量＜万人/小时，有轨电车
2.按照铺设方式分类
根据不同的敷设方式，轨道交通系统可分为隧道（包括地下、水下）、高架和地面3种形式。
3.按照路权分类
路权是指轨道交通系统运行线路与其他交通的隔离程度，即运行线路的专用程度。
以此为依据，轨道交通系统可分为“A、B、C”3种基本类型，其中A型为全封闭系统，B型为半封闭系统，C型为开放系统。
4.按照导向方式分类
根据不同的导向方式，轨道交通系统可分为轮轨导向及导向轮导向。
5.按照轮轨支撑方式分类
轮轨支撑形式，即车辆与转移车重的行驶表面之间的垂直接触与运行方式。
从这一标准出发，轨道交通系统可分为钢轮钢轨系统、胶轮混凝土轨系统以及特殊系统。
常见几种城市轨道交通类型
1.地铁：
地铁的运能，单向在3万人次/小时，最高可达6万～8万人次/小时。
最高速度可达90Km/h，旅行速度可达到40Km/h，可4～10辆编组，车辆运行最小间隔可低于分钟。
地铁列车主要在城市地下空间修筑的隧道中运行，当条件允许的时候，也可以穿出地面，在地面或者高架桥上铺轨运行。
2.轻轨：
在我国《城市轨道交通工程建设标准》（试行本）中，把每小时单向运输能力在～3万人次/小时的轨道交通定义为轻轨。
轻轨一般采用地面和高架相结合的方法建设，列车编组采用3～6辆，由于轻轨交通采用线路隔离、自动化信号、调度指挥系统和高新技术车辆等措施，最高速度可达到60Km/h。
3.单轨：
单轨交通最高速度可达80Km/h，旅行速度30～35Km/h，列车可4～6辆编组，单向运输能力为1～万人次/小时。
我国首座单轨交通系统是在山城重庆2005年修建的2号线。
4.有轨电车：
有轨电车运量小，一般单向运输能力在1万人次/小时以下，运行速度一般在10～20Km/h之间，现代的有轨电车已经在很多方面得到了改造，单向运输能力已经可以达到1万人次/小时。
5.城市铁路：
按照城市铁路运行区域的不同，可以分为市区铁路、市郊铁路和机场联络铁路等。
城市铁路一般采用4～10辆编组，最高速度可达100～120Km/h，市郊铁路运能与地铁基本相当。
6.磁浮系统：
磁浮系统是一种运用“同性相斥、异性相吸”的电磁原理，依靠电磁力来使列车悬浮并走行的轨道运输方式。
它是一种新型的没有车轮、采用无接触行进的轨道交通系统。
海磁浮试运营线是目前唯一投入商业运营的线路。
2014年10月4日
城市轨道交通系统特征
10月15日
通过本次课的学习，掌握城市轨道交通系统的特征。
城市轨道交通系统的特征
城市轨道交通系统的优势及局限性。
城市轨道交通系统特征
1、城市轨道交通系统的优势
城市轨道交通系统区别于城市地面道路交通系统的特征：
容量大、运行准时速达、安全舒适、能耗低、污染小、用地省
2、城市轨道交通系统的局限性
建设投资大、建设周期长、建成后不宜调整、运营成本高、存在安全隐患、经济效益有限
3、城市轨道交通虽然和铁路运输同为轨道交通，但仍存在以下几个方面的差异：
运营范围。
城市轨道交通系统的运行范围是城市市区及郊区，一般只有几十公里，运距短，不像常规铁路运输纵横数千公里，连接城乡。
城市轨道交通系统往往单条线路运行，列车不跨线运行，而常规铁路则全路成网，必须跨线运行。
运行速度。
城市轨道交通因在城市及郊区运行，站间距短，且站站停车，很少跳停，列车运行速度通常不超过80Km/h，而普通铁路的运行速度一般在120以上，高速铁路的最高运行速度一般是350Km/h。
2014年10月5日
城市轨道交通线路概述城市轨道交通线路选择与设计
10月17日
通过本次课的学习，了解城市轨道交通线路的定义及作用，熟悉线路区间平面设计。
线路区间平面设计
轨道交通线路设计的曲线要素有哪些。
城市轨道交通线路概述
1、城市轨道交通线路定义
城市轨道交通线路是由各种不同材料的部件所组成的，具有规定的强度和稳定性，能保证列车以规定的速度平稳、安全、正点和不间断地运行的整体工程结构。
2、城市轨道交通线路作用
引导机车车辆运行，直接承受机车车辆车轮的垂直力和水平力、机车车辆弹簧震动产生的冲击力、列车运行及制动时所产生的纵向力、因机车和车辆摇晃而引起的以及列车通过曲线时所产生的侧向推力。
此外，还受雨、雪、风以及气温变化的影响，温度应力式无缝线路还承受一定的温度应力，并把这些力均匀地传给路基和桥隧建筑物。
城市轨道交通线路选择与设计
城市轨道交通线路选择、设计，首先应对城市总体规划、城市发展格局、线网规划等进行深入研究，明确其功能定位；
其次，积极与相关部门对接，落实场站控制中心等用地。
第一、线路走向选择的基本原则
第二、线路选择所需基本资料
第三、线路方案比选
第四、城市轨道交通线路设计规程与规范
1、线路区间平面设计
（1）圆曲线
曲线地段超高：
曲线外轨顶面与内轨顶面的水平高度之差。
曲线半径：
由于最大行车速度受，合理的曲线半径能够更好的适应地形、地物、地质等条件，通过影响轮轨磨耗和养护费用而影响运营费用的原因，加之工程可实施性的限制，需要对曲线半径进行限制。
（2）缓和曲线
直线轨道和曲线轨道之间的曲率渐变的连接曲线。
使列车安全、平稳、舒适地由直线过渡到圆曲线。
（3）夹直线
夹直线是在地形困难、曲线毗连地段的两相邻曲线之间的直线。
分为同向曲线和反向曲线。
（4）线间距与限界
并行修建双线及多线线路时，区间相邻两线中心线之间的最短距离称为线间距。
为保证运输安全而制定的建筑物设备与机车车辆相互间在线路上不能逾越的轮廓尺寸线为限界。
2、线路区间纵断面设计
（1）坡度、坡段
城市轨道交通系统能适应大坡度运行。
两个坡段的连接点即坡度的变化点，称为变坡点。
一个坡段两端变坡点之间的水平距离称为坡段长度。
（2）竖曲线
当坡度代数差大于或等于某一值时，应在变坡点处设置竖曲线，把折线断面连接起来，以保证列车运行的安全和平稳。
2014年10月6日
轨道与路基
10月20日
通过本次课的学习，掌握轨道结构组成，了解钢轨及配件作用、轨枕及扣件作用，了解路基形式
轨道结构组成
钢轨及配件作用、轨枕及扣件作用
简述轨道交通线路的主要设备
轨道与路基
一、钢轨：
直接承受列车的荷载，并依靠钢轨头部内侧面和机车车辆轮缘的相互作用，引导列车运行，依靠它本身的刚度和弹性把机车车辆荷载分布开来，传递给轨枕。
类型：
按每米质量分为75kg/m轨、60kg/m轨、50kg/m轨、43kg/m轨、38kg/m轨等。
按单根钢轨长度可分为：
标准轨、缩短轨等，标准轨的长度有和25m两种。
按化学成分分为：
U71、U74、U71Cu、U71Mn、PD2、PD3、U75V等。
钢轨的选用
选用钢轨原则上应以轨道承受荷载的大小确定。
我国城市轨道交通正线均采用60kg/m的重型钢轨，停车场线路可选用50kg/m和43kg/m。
二、钢轨配件
钢轨配件（接头联结零件）主要由接头夹板和接头螺栓将钢轨与钢轨的端部连接起来，使钢轨接头部位共同承受弯矩和横向力。
钢轨接头有普通接头、异型接头、导电接头、绝缘接头、胶结接头和冻结接头等几种。
三、轨枕
分为木枕和钢筋混凝土枕，主要应用于停车场和地面线的碎石道床。
城市轨道交通线路大多采用混凝土短枕、混凝土支撑块以及混凝土长枕。
四、扣件
扣件是钢轨与轨枕或其它枕下基础连接的重要联接零件，它的作用是固定钢轨，阻止钢轨纵向和横向位移，防止钢轨倾斜，并提供适当的弹性，将钢轨承受的力传递给轨枕或道床承轨台。
一般扣件都是有钢轨扣压件和轨下垫层两部分组成。
五、路基：
路基是地铁工程的重要组成部分，直接承受轨道和车辆荷载。
路基工程作为工程结构物，必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。
主要有：
路堤、路堑、半路堤、半路堑、半堤半堑、不填不挖六种形式。
2014年10月7日
桥梁与隧道
10月23日
通过本次课的学习，了解桥梁结构及分类，掌握隧道结构及分类。
隧道结构及分类
简述桥梁和隧道有哪些分类形式
1、桥梁的结构
桥梁是跨越河流、湖泊、河谷、峡谷或者其他道路的建筑。
桥梁主要是由上部结构和墩台基础组成。
2、桥梁的分类
①按长度对桥梁进行分类：
小桥，指长度在20m及以下的桥梁；
中桥，指长度在20m以上至100m的桥梁；
大桥，指长度在100m以上至500m的桥梁；
特大桥，指长度在500m以上的桥梁。
②按桥梁所用的建筑材料分类：
a）钢桥
b）钢筋混凝土桥
c）石桥
③按桥梁结构的类型：
分为梁式桥、拱桥、刚架桥、斜拉桥、悬桥以及箱形桥等。
④按桥面所在的位置分类：
a）上承式桥，桥面位于主要承重结构上部的桥称为上承式桥；
b）下承式桥，桥面位于主要承重结构下部的桥称为下承式桥；
c）中承式桥，在桥跨全长中，部分桥面位于主要承重结构的上部，另一部分桥面位于主要承重结构下部，这种类型的桥称为中承式桥。
⑤按桥梁所跨越的障碍物分类：
a）河川桥。
用来跨越河流、湖泊的桥梁；
b）跨线桥。
用来跨越公路、铁路的桥梁；
c）高架桥。
用来跨越深谷、低地或既有线路连续架设，并代替路堤的桥梁。
3、隧道的结构
隧道是维护车辆、行人或各种专业设施通行的设备，有铁路隧道、公路隧道、人行隧道及各种管线隧道。
城市轨道交通隧道主要由洞身、衬砌、洞门和附属建筑物等组成。
a）洞身：
隧道结构的主体部分，是列车通行的通道，其净空应符合国家规定的铁路隧道建筑限界的要求。
其长度由两端洞门的位置来决定。
b）衬砌：
承受地层压力，维持岩（土）体稳定，阻止坑道周围地层变形的永久性支撑物。
c）洞门：
位于隧道出入口处，用来保护洞口土体和边坡稳定，排除仰坡流下的水，由端墙、翼墙及端墙背部的排水系统所组成。
d）附属建筑物：
连接上下行线路，安置抽水泵房的联络通道；
为防止和排除隧道漏水或结冰而设置的排水沟和盲沟；
为机车排出有害气体的通风设备；
接触网、电缆槽、消防管道等。
4、隧道的分类
根据隧道的断面形式分为：
矩形、拱形、圆形、多圆形及椭圆形等多种，但其中最主要的是圆形隧道和矩形隧道两种。
2014年10月8日
线路施工与维护
10月27日
通过本次课的学习，了解土建施工的基本方法，掌握线路维护的内容。
线路维护的内容
土建施工的基本方法
轨道交通线路的维修和养护分为那几个层次。
1、土建施工基本方法
城市轨道交通土建设施主要包括车站和区间隧道的开挖和建造、停车场土建施工、轨道的铺设施工和相关土建配套设施施工等。
城市轨道交通土建施工，往往受到地面建筑、道路交通、城市规划、水文地质、环境保护、施工机具以及资金条件等因素的影响。
不同城市、不同车站、不同隧道区段所采用的城市轨道交通施工方法不完全相同。
目前国内外修建地铁车站的施工方法有明挖法、盖挖法、暗挖法等。
（1）明挖法
地下车站、隧道施工时，由地面向下开挖土石方至设计标高然后自基底向上进行隧道主体结构施工，最后回填基坑并恢复地面的施工方法。
（2）盖挖法
盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，恢复地面，而整个下部工程施工在封闭的空间内进行的施工方法。
（3）暗挖法
暗挖法是即不挖开地面，采用在地下挖洞的方式施工。
分为钻爆法；
盾构法；
浅埋暗挖法；
顶管法；
沉管法等。
2、线路维护
（1）线路维护的内容
城市轨道交通线路维护包括线路、区间隧道、桥梁、车辆段及区间附属建筑物、路基和涵洞的养护维修等内容。
轨道的修理分为大修、中修和维修三大层次，在维修范畴内，又分为综合维修、日常保养、临时补修三个类型。
维修的任务与原则
线路大修：
分为线路大修和单项大修。
前者具有轨道全面更新的性质，后者是指轨道中某一部件的单项更新。
线路维修：
针对线路设施的日常维护和日常管理的过程所组织的养护和维修作业。
内容包括：
综合维修；
日常保养；
临时补修；
状态修的新理念。
维修周期：
由于轨道变形的经常发生的，有许多变形具有规律性和周期性。
轨道的养护维护同样具有规律性和周期性。
（2）线路维修原则
线路维修工作的基本任务是经常保持线路设备完整和质量均衡，使列车能以规定的速度安全、平稳和不间断地运行，并尽量延长设备使用寿命。
应贯彻“预防为主，防治结合，修养并重”的原则。
2014年10月9日
城市轨道交通车站概述
10月30日
通过本次课的学习，掌握车站分类，掌握车站结构组成及其功能。
车站分类
车站结构组成及其功能
城市轨道交通车站概述
车站是轨道交通系统的重要建筑物。
它是供旅客乘降、换乘和候车的场所，保证旅客使用方便、安全、迅速地进出站，并有良好的通风、照明、卫生、防灾设备等，为旅客提供舒适、清洁的环境。
一、车站分类
1.按车站空间位置分：
地面车站
高架车站
地下车站
2.按线路设置功能分类
功能折返站
运转折返站
3.按运营职能分类
将一条运营线划分为若干个区域，每一范围设置一个区域性车站，这样形成客运专线公司、区域站、普通站3个层面的三级管理格局。
4.按车站换乘功能分类
换乘站和非换乘站
二、车站的结构及其功能
车站的建筑主体结构主要由站台、站厅、设备用房、管理用房、辅助用房及列车运行空间等组成；
车站的附属结构有出入口、通道、风亭（或风井）等。
此外，车站还设有自动化售票设备、闸机自动检票设备、自动电梯设备、屏蔽门等设备。
设备用房：
安置各类设备、进行日常维修及保养设备的场所。
管理用房：
车站工作人员的办公用房
辅助用房：
车站的辅助用房有卫生间、洗手间、更衣室、清扫工具室等。
出入口：
能比较直接地联系地面室外空间和内部车站。
站厅层：
其主要作用是集疏客流，为乘客提供售、检票等服务。
站台层：
供列车停靠、乘客候车及上下列车之用。
站台的形式有岛式、侧式和混合式三种。
岛式站台
站台位于上、下行行车线路之间的站台布置形式称为岛式站台。
其优点是站台面积可以得到充分利用，管理集中，车站结构紧凑，设备使用率高，乘客换乘方便等。
侧式站台
站台位于上、下行线路的两侧的站台布置形式称为侧式站台。
其优点为列车进站无曲线，运行状态好。
站台的横向扩展余地大，双向乘客上下车无干扰。
混合式站台
一个车站建有岛式站台与侧式站台两种形式，统称为混合式站台。
2014年10月10日
车站客流服务设施
11月3日
通过本次课的学习，熟悉车站的客流服务设施，了解车站各种客流服务设施的功能。
车站的客流服务设施
车站各种客流服务设施的功能
车站客流服务设施
1、概念
车站客流服务设施是乘客可以通过自身感官，直接感受到的车站设施、设备。
主要是乘客出行所必须使用或能为乘客出行提供方便的设施、设备，如：
通过视觉感受到的导向系统、通过听觉感受到的广播系统、通过自行操作进行查询或购票的自动售检票系统、替代乘客步行的自动扶梯等。
2、客运服务设施
为乘客乘坐轨道交通提供基础服务的客运设施及辅助性设施。
包括基础设施，如自动扶梯、乘客座椅、卫生设施等；
辅助设施如乘客信息显示屏、信息查询系统等。
分析：
3、导向系统
导向系统提供引领乘客进入车站、乘车和离开车站的信息，紧急疏散时能引导乘客顺利离开危险区并最终离开车站。
导向系统包括各类导向标识、禁令标志及其他设备、设施标志。
3、广播和乘客信息显示设备
车站出入口及通道、站厅、站台、车站用房一般均设置广播，主要用于向乘客提示列车有关信息、乘车有关提示以及发生非常情况后有关信息的发布和组织、引导乘客。
乘客信息显示系统可根据信息发布点地理位置提供相应的事实运营信息，包括列车预计到达时间和目的地等动态信息，同时也提供广告媒体信息。
并可通过系统平台实现实时运营信息和其他服务信息及广告信息之间的切换发布。
4、售检票系统
为乘客提供售票和检票服务的一系列相关设备。
分为人工售检票和自动售检票两种。
人工售检票系统：
单一的采用纸质车票作为介质、通过人工出售、人工检验票、人工统计的一种售检票系统。
自动售检票系统：
通过计算机集中控制的、以磁卡及非接触器或IC卡为介质的一种售检票方式。
封闭式即通常所说的自动售检票系统（AutomaticFareCollectionSystem简称AFC系统），是现代城市轨道交通普遍采用的票务管理模式，它不仅可以及时提供精确的客流、财务统计报告，还方便乘客，减少乘客和员工作弊，增加运营收入。
2014年10月11日
车站行车服务设施
11月6日
通过本次课的学习，熟悉列车自动控制系统、车站站台屏蔽门和安全门，了解车站运营监控系统、车站通信信号系统。
列车自动控制
升级会员 