城市轨道交通规划与设计专业资料.docx
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城市轨道交通规划与设计专业资料
第一章概述
1.1轨道交通发展历史
1.1.1城市交通发展概况
1．早期的城市交通
历史上最早的城市公共交通可以追溯到罗马时代，那时建立了一个地区性的车辆出租系统。
2．现代意义上的城市大容量公共交通
1819年巴黎出现第一条公交运行线路。
美国的第一条公交线路是1827年纽约城产生的可载12人的改良马车。
由于城市人口的集聚，单纯依靠道路交通实际上将很难解决城市交通问题。
因为道路交通方式本身所固有的交叉、冲突环节在拥挤、土地有限的市区难以得到很好地解决。
1.1.2轨道交通发展历史
1．铁路
蒸气铁路是19世纪发明的。
第一条城市间铁路服务开始于1830年英国的利物蒲至曼彻斯特。
它使得铁路主导着城市间运输达一个世纪。
从那以后人们每天乘火车上班。
由于需求良好，铁路开始经营通勤运输。
伦敦1838年开放了第一条严格的市郊运输线路，大量市郊线网的建设则是在1840到1875年之间，有些现在仍在使用。
美国最早的通勤列车是1843年在Worcester至Boston开通的。
纽约、费城、芝加哥等均建设了较大规模的市郊运输线网。
2．地铁的产生
地铁的产生源于将蒸汽列车引入市中心的构想。
世界上最早的地铁是1863年元月10日在伦敦开通的6km长的一段线路。
列车由蒸汽机车驱动，火需要专门的力量来煽动，通风也成问题。
不过它运营几年后就电气化了。
更好的想法是将蒸汽列车放在高架的街道上行驶。
地下铁路主要是二十世纪的发展产物，尽管伦敦地铁始于1863年，第一条深挖电气化隧道则是在1890年。
3．轨道交通系统的产生
美国第一条地下铁路是在1870年由AlfredElyBeach（科学美国的创始者）在纽约城建设开放的线路。
世界上第一条由（第三轨）电力驱动的地铁是伦敦1890年开通的。
世界上第一条电力高架线是芝加哥的都市西部高架线，1895年5月6日运营，它用一台带有电机的机车，可牵引一到二台无动力的拖车。
4．电动车组的出现
1897年，芝加哥南部高架铁路决定电化，并设计发明了多单元动车系统，它可使每辆车均有电机，但全部由第一辆车的驾驶员操纵。
多单元列车的重要性体现在可以在不减少列车牵引力的条件下增加列车编成，因为每辆车均有动力。
牵引力是重量与驱动轮数量的函数，在多单元系统，几乎整个列车（而不是机车）的重量都施加于驱动轮对，故对每辆车来说，它有更大的加速度，从而可以增加列车平均速度，减少运营费用。
目前世界上所有地铁列车的驱动均采用这种系统。
5．轨道交通发展的低潮
20世纪20年代以来，城市发展过程中的交通被机动巴士所取代。
紧接着，有轨电车的发展促进了居民区的发展。
影响更大的是，私人轿车的大量拥有鼓励了郊区化和城市在更大范围内的分散化、多中心化。
除了少数郊区线路外，机动车在拥挤不堪的市中心同电车、巴士开展了竞争。
电车被认为是过时的方式，而英国的反应则是从20世纪30年代后期以来几乎在所有城镇用巴士取代电车，并于1946年得到了政府的支持。
典型的事例是Manchester1946年、London1952年完成了取代。
Sheffield保持到1960年，Glasgow则维持到1962年。
相比而言，德国则中庸一些，它将电车改造成Stadtbahn（轻轨）系统，在拥挤的市中心地区将它们放到地下以避免与道路交通的冲突。
Cologne及Hannover就是很好的例子。
6．城市轨道交通的重新兴起
巴士对电车的取代没有缓解路面交通的堵塞程度，而机动车的持续增长，道路状况的恶化，污染的严重，能源危机等因素，使得轨道交通成为发展的重要方向。
时至今日，城市轨道交通在世界已得到快速发展。
1.2国内外城市轨道交通系统建设与发展概况
1.2.1有代表性国家轨道交通的发展
拉丁美洲的第一条地铁是1913年在BuenosAires开通的。
澳大利亚成为第四块拥有地铁系统的大陆，它在1926年开通了悉尼近5km的隧道电车。
亚洲最早的地铁是东京1927年完成的Ginza（银座）线。
非洲直到1987年开罗开通连接两个铁路车站的隧道服务后才有地铁系统。
目前，伦敦拥有世界上最大的地铁系统，其线路406km。
纽约1904年开通第一条地铁，现以线路长度372km屈居第二位。
巴黎的第一条地铁建成于1900年。
现有300余km，具有当今世界最先进的系统。
素以线路多，换乘方便而闻名。
柏林的第一条地铁于1902年开通。
现有线路约142km。
德国是世界上轻轨铁路最发达的国家。
最有名的地铁系统之一要算是莫斯科，其第一条线路建设于1935年。
较早的车站是用大理石、装饰灯和雕塑等精心装修的，新的车站则更考究，隧道特别深，而且，地铁在二战期间频繁用于防空。
目前，莫斯科地铁是世界上运量最大的地铁。
东京地铁运量仅次于莫斯科。
日本拥有最多样化的轨道交通系统。
1.2.2我国轨道交通系统的发展
我国第一条地铁于1969年10月在北京建成通车。
现已建成并通行地铁的城市有：
北京、天津、上海、广州、香港。
1．北京
北京一线地铁于1969年10月建成通车，线路长度为23.6km，第二条环线于1987年建成通车。
截止1992年10月西单站建成通车，北京保持正常运营的地铁线路共长41.6km，年客运量已突破5亿人次。
1999年9月28日复八线全线贯通并投入运营，2003年12月28日八通线贯通试运营，至此北京地铁线路总长达74km，设车站52座。
北京市老规划网络286km，是1950年构思的，80年代成文。
1992年进行了修订。
包括12条干线、3条支线，总长380km。
1998年又进行了修订，包括13条干线，2条支线，408.2km。
北京城市铁路：
北京城市铁路（地铁13号线）总长度40.95km，投资为65.7亿元人民币。
线路中，地下部分为1.8km，高架部分总长6.85km，地面部分为32.3km。
共设车站16座，其中地下车站1座，高架站7座，地面站为8座。
西线西直门至回龙观东站，全长20.5km；设9站。
2002年9月28日通车。
东线回龙观东站至东直门设7站。
2003年1月28日通车试运营。
西直门将成为一座交通枢纽站。
融公交、地铁、铁路为一体。
北京目前已开工或计划开工线路：
地铁4号线（马家堡－北宫门）是城区西部南北线和市区南部东西线连通的一条线路。
南北段由回龙观居住区向南至学院路拐向东再向南。
至北太平庄继续向南经新街口、西四、西单、莱市口、到北京南站，由北京南站向东，经市区南部到市区东南的十里河,正线全长28.15km，预计建设总投资约为140亿元人民币左右。
建设工期2003年至2007年，2009年通车试运营。
地铁5号线南起宋家庄站，北至太平庄北站，线路经过南郊工业区、天坛、崇外大街、东单、东四、雍和宫、地坛、和平里西街、中日友好医院、经贸大学、北苑居住区等地段。
全长27.6km，其中地下线路长14.7km，地下车站15座，地面及高架线长12.9km，高架车站8座，地面车站1座。
全线设车辆段一座（小营），停车场两座（宋家庄和太平庄）。
五号线奥运支线，由五号线和平西桥站向西沿北三环路到此辰路南口，向北延伸至奥运村，全长约6km，全部地下线路。
地铁5号线工程预计在2006年年底完成，2007年年初投入试运行。
本工程总投资为119.93亿人民币，宋家庄至大屯区段投资为100.42亿元，大屯至太平庄北区段投资为19.51亿元。
五号线奥运支线投资约为30亿元，与五号线同期建设。
地铁8号线（奥运村段）：
2003年开工建设，2006年通车。
地铁9号线（一期）（气象局－北京西站）：
2003年开工建设，2006年通车。
地铁10号线（一期）（火器营－宋家庄）：
2003年开工建设，2008年通车。
机场快轨（磁悬浮）：
2004年开工建设，2007年通车。
北京西站至北京站的地下轨道联络线也将于2008年前有望通车。
3条分别通往顺义、昌平、良乡的市郊铁路也将于2008年前通车。
2008年北京城市快速轨道交通线网：
1号线苹果园－土桥
2号线西直门－北京站－西直门
4号线马家堡－北宫门
5号线东三旗－大兴影视城基地公园
8号线（奥运专线）奥运村－北辰路
9号线气象局－北京西站（未来延长到世界公园）
10号线火器营－宋家庄
13号线西直门－东直门
机场快轨（磁悬浮）东直门－首都机场
火车站地下联络线北京西站－北京站
2008年北京新增市郊铁路：
四惠东－顺义区域
西直门－昌平区域
永定门－良乡
2．上海
目前上海共规划了一个较大规模的地铁网络和一个轻轨网络。
地铁网络由12条线路组成。
轻轨系统作为地铁系统的补充，线路5条，全长780公里。
上海地铁1号线1994年10月正式运营，全长16.1km，设12站，年客运量约1亿人次。
建筑限界直径5.2米。
明珠线一期工程正线长度24.97km，其中高架线路21.3km，地面线路3.6km。
这些线路中，利用原有线路18km。
设车站19座，其中高架16座，地下3座。
车辆段1处，车辆24列，144辆，为我国第一条高架轻轨线路。
3．广州
轨道交通网络以1、2、3号线为基本骨架，近期增加5、6号线，远期7号线。
7条线总长共206.5km。
线网密度为0.366km/km2。
地铁1号线全长18.48km，设16站，设计单向断面能力5.5万；93年12月28日动工，97年6月28日开通首期西朗至黄沙段（5.4km），98年底全线通车。
2号线三元里至琶洲，南北走向，全长21.34km，19站，9个地下，10个高架，2003年6月28日开通。
单线延长1m从9万元降为4.5万元，70％国产化，造价约95亿元。
3号线南北走向，主线北起广州东站，南到番禺广场，全长28.5km，13座车站，平均站间距2.4km，2002年开始兴建，计划于2006年建成。
4．天津
地铁既有线7.4km，动工于1970年，1984年通车，设8站。
目前天津市总体规划共规划了7条快速轨道交通线路，合计153.945km。
共设130个车站，11个车辆段，可望在2050年前实施。
“十五”期间，拟实施并完成地铁1号线扩改建工程。
它包括三部分，共计26.96km，设车站23座，投资55.78亿元。
此外，要完成由部分2、3号线构成的“东西线可行性报告”。
5．香港
香港地铁自第一条线路于1977年建成通车以来，现在已有3条线路在正常运营，线路总长度约43.2km，共设车站38座。
1998年6月新机场快速轨道交通线建成通车，全长34km。
香港还建有轻轨交通31.75km，设有51座车站，保有车辆99辆。
6．深圳
一期由1号线东段和4号线南段组成；正线总长19.468km，18站，地下17站，地面1站，车辆段及综合维修与控制中心1个。
一期工程全线隧道已于2003年8月10日贯通，于2004年通车试运营。
将在皇岗车站与香港实现接驳，与深圳皇岗口岸地铁接驳的是香港落马洲铁路车站。
届时从香港市区到深圳仅需16分钟，港人从香港落马洲下车过关后可立即转乘深圳地铁前往各地。
7．青岛
地铁一期工程南起西镇站，北至国棉九厂站，正线长16.37km，出入段线1.5km；设13站，一处车辆段，一处指挥中心。
采用暗挖钻爆法施工，可大大减少拆迁量。
土建造价是北京、上海、广州的1/3。
可达全国最低。
8．大连
现有轨电车从高科技园区至沙河口共12.5km，其中高架1.7km，隔离8.4km，混行线路2.4km，隔离地段采用50kg轨，混行地段采用槽型钢轨，除小半径及地质不良地段外，采用整体道床和无缝线路一次成型技术。
快轨一期西起旅顺南路上的财政大学站，至港湾广场站。
线路13.7km，其中地下线9.4km，高架线4.3km，设13站。
其中地下站9座，高架站4座。
1.3城市轨道交通的技术经济特征
城市轨道交通系统的概念：
服务于城市客运交通，通常以电力为动力，在固定导轨上轮轨运行方式为特征的车辆或列车与轨道等各种相关设施的总和。
城市轨道交通系统可以根据多方面的特点来分类，如运输能力、外形特点、采用的技术等。
主要分为：
有轨电车（TrolleyBus）
轻轨铁路（LightRailTransit）
地铁（UndergroundRailway,Subway，Metro）
市郊铁路（SuburbsRail）
1.3.1有轨电车
利用街道上的轨道运行的电力车辆或列车系统。
优点：
造价低，建设容易。
缺点：
所受干扰多，速度慢，通行能力低，平交道口多，极易与地面道路车辆冲突，引起道路交通堵塞。
发展现状：
已经比较少见，多数被改良为轻轨系统。
1.3.2轻轨铁路（LightRailTransit）
轻轨的概念：
轻轨交通车辆轴重较轻，施加在轨道上的荷载相对于市郊铁路或地铁的荷载来说比较轻，故称轻轨。
是一种介于有轨电车和地铁之间的中运量的轨道交通工具。
1．轻轨的种类
轻轨系统主要有三种类型：
第一种是从有轨电车改造而成，如德国的斯图加特轻轨。
第二种是作为一个独立系统开发，大部分新建的系统，如英国的Dockland轻轨。
第三种是利用原有旧铁路线路修建比较经济的系统，如英国Manchester的Metrolink轻轨。
2．轻轨的优点
（1）比地铁安全：
由于动力来自车顶部，而非地铁系统的第三轨。
此外无须防护栏杆，因为它也可在街道上行驶。
（2）在建设上比地铁更灵活：
由于土地昂贵，尤其在闹市区，轻轨系统可以放在街道，旅客可以在人行道上下车。
3．轻轨的主要参数
（1）最小运行时间间隔：
2分钟；
（2）每节车厢的乘客人数：
225人（按0.14m2/人计算，2节/组）；
（3）每列车编组车厢节数：
2-4节（1-2组）；
（4）每小时单向最大运送能力：
6750-13500人；
（5）时刻表速度：
20-25km/h；
（6）最低经济运输量：
2100人/km天
1.3.3单轨系统
单轨系统又称独轨系统，可分为跨座式和悬挂式两种。
一般使用道路上部空间，需要的专用空间较少，可以适应急弯及大坡度，其投资小于地铁系统。
1．单轨系统特点
单轨电车一般均采用橡胶轮胎。
优点：
占地小、投资费用少、噪声低、振动小、乘坐舒适、对城市的景观及日照等影响小、通过小半径曲线能力和爬坡能力强。
缺点：
运能较小、速度低、能耗大、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。
2．主要技术特性指标
（1）最小运行时间间隔：
2分钟；
（2）每节车厢乘客人数：
140人（按0.14m2/人计算）；
（3）每列车编组车厢节数：
2-6节；
（4）每小时单向最大运送能力：
8400-25200人；
（5）时刻表速度：
30km/h；
（6）最低经济运输量：
4000人/km•天。
1.3.4自动导向系统（AGT）
自动导向系统（AutomaticGuidewayTransit,AGT）是一种通过非驱动的专用轨道引导列车运行的轨道交通方式。
主要技术特征：
轨道采用混凝土道床、车辆采用橡胶轮胎，有一组导向轮引导车辆运行，列车运行自动控制，可实现无人驾驶，自动化程度较高。
（1）最小运行时间间隔：
2分钟；
（2）每节车厢乘客人数：
70人；
（3）每列车编组车厢节数：
4－12节；
（4）每小时单向最大运送能力：
8400-25200人；
（5）时刻表速度：
30km/h。
1.3.5地铁
地铁：
轴重相对较重，单方向输送能力在3万人次/h以上的城市轨道交通系统。
有地下、地面和高架三种形式。
1．地铁的特点
一般线路全封闭，在市中心区全部或大部分位于地下隧道内，因而可实现信号控制的自动化。
优点：
容量大、速度快、安全、准时、舒适、运输成本低、节省能源、不污染环境、不占城市用地。
缺点：
建设成本高、周期长、见效慢。
适用于出行距离较长、客运量需求大的城市中心区域。
2．地铁分类
重型地铁：
即传统的普通地铁，轨道基本采用干线铁路技术标准，运量最大。
轻型地铁：
是一种在轻轨线路、车辆等技术设备工艺基础上发展起来的地铁类型，运量较大。
微型地铁：
又称线性地铁、小断面地铁，隧道断面、车辆轮径和电动机尺寸均小于普通地铁，运量中等，行车自动化程度较高。
3．主要技术特性指标
（1）最小运行时间间隔：
2分钟；
（2）每节车厢的乘客人数：
280人（按0.14m2/人计算）；
（3）每列车编组车厢节数：
6-10节；
（4）每小时单向最大运送能力：
50400-84400人；
（5）时刻表速度：
30-60km/h；
（6）最低经济运输量：
12200人/km•天。
4．线性地铁－小断面地铁
线性地铁即小断面地铁的特点是断面较一般地铁要小，可降低建设成本（投资为一般地铁的60-80%）。
此外，它车身矮、重量轻、噪声低，可以采用较小的曲线半径和较大的坡道，也可高架，维护较容易。
目前在日本已有几条线路建成投产。
线性地铁能力略低于一般地铁系统。
线性地铁的缺点是运营成本与一般地铁差不多。
1.3.6市郊铁路
市郊铁路是沟通城市边缘与远郊区的手段，它与城市间的长距离铁路相同。
由于服务于人口密度相对稀疏的郊区，站间距比较大，它使得列车的运行速度可以提高许多。
1.3.7橡胶轮胎铁路
橡胶轮胎铁路：
采用轮胎车辆的铁路系统。
线路采用钢轨或混凝土路面，多节轮胎电车铰接在一起形成列车，电力驱动，能力小于钢轨铁路系统。
1.3.8磁悬浮铁路
磁悬浮列车是利用电磁系统产生的吸引或排斥力将车辆托起，使之悬浮于线路上，利用电磁力导向，使用直线电机将电能直接转换成推进力，推动列车前进。
磁悬浮铁路特点
与传统的铁路相比，磁悬浮铁路去除了轮轨接触，因而无刚体直接摩擦阻力，可获得比一般高速铁路更高的速度，目前试验速度已达500km/h以上；无机械振动与噪声；无环境污染；可获得高舒适度和平稳性；由于没有钢轨、车轮、机械传动和接触导电轨等摩擦部件，维修费用大为降低。
磁悬浮列车的发展：
从1981年英国伯明翰机场到火车站的第一条磁悬浮线开通，1986年西柏林M-Bahn磁悬浮试验线投入运营，日本的HSST系列磁悬浮列车的开发，以德、美、日等所研制的试验样车为先导，实用的磁悬浮列车即将进入国际市场。
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