交通運輸系 李 杰,城市軌道交通,一、城市軌道交通的含義 城市軌道交通系統(tǒng)是指服務(wù)于城市旅客運輸,通常以電力為驅(qū)動,輪軌運輸方式為特征的車輛或列車與軌道等各種相關(guān)設(shè)施的總和. 或者說,一般將城市中使用車輛在固定導軌上運行并主要用于城市客運的交通系統(tǒng)稱之為城市軌道交通,二、城市軌道交通世紀回眸,1.城市公共交通的先驅(qū)無軌馬車 B.Pascal于1662年在巴黎首創(chuàng)無軌公共馬車“5毛錢的馬車”，有固定的路線和班次，城市公共交通從此誕生。,2.世界上第一條城市軌道公共馬車 1827年出現(xiàn)在紐約百老匯大街上，法國工程師 E.Loubat 在1853年把它引進巴黎，由于比無軌公共馬車更有效率、更舒適，因而大受歡迎。到1879年大巴黎區(qū)已有38條公共有軌馬車路線。,馬拉軌道交通（法國里昂，1884年）,20世紀的城市發(fā)展與地鐵的發(fā)展密不可分。1900 年世界上只有6條地鐵線路，到2000年增加到106條，百年建了百條。,3.城市軌道交通20世紀回眸,20世紀地鐵發(fā)展簡表,3.城市軌道交通百年回眸3-1 有軌電車汽車地鐵、輕軌,1）有軌電車 1881年德國柏林工業(yè)博覽會期間，展示了一列三輛編組的小有軌電車，只能乘坐6人，在400米長的跑道上演示。世界上第一個投入商業(yè)運行的是1888年美國弗吉尼亞州里士滿市的有軌電車系統(tǒng)。 到20世紀20年代，美國有軌電車線路總長達25 000 km。,1）有軌電車 1908年我國第一條有軌電車在上海建成通車，1909年大連市也建成了有軌電車，隨后北京、天津、沈陽、哈爾濱、長春等城市都相繼修建了有軌電車線路，在當時的城市公共交通中發(fā)揮了骨干作用。,2）有軌電車 汽車 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，大量汽車擁上街頭，城市道路面積明顯不夠用，因此從20世紀50年代開始，世界上各大城市都紛紛拆除有軌電車線路，這股風也波及到中國。到50年代末，僅剩下大連、長春個別城市沒有拆光，并一直保留至今。,3）有軌電車-汽車-地鐵 20世紀是經(jīng)濟發(fā)達國家的地鐵大發(fā)展時期。據(jù)日本地鐵協(xié)會統(tǒng)計，到1999年全世界已有125個城市建成地鐵，線路總長度超過 7000 km, 其中約有5600 km 是戰(zhàn)后建成的，占80%。發(fā)達國家的主要大城市紐約、芝加哥、倫敦、巴黎、柏林、東京、莫斯科等已經(jīng)完成了地鐵網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。,3-2 城市軌道交通的系統(tǒng)集成 嚴格地講，地鐵是一個歷史名詞，如今其內(nèi)涵與外延均已有相當大的擴展，并不局限于在地下隧道中運行這一種形式，而是泛指高峰小時單向運輸能力在30000-60000人左右，地下、地面、高架運行線路三者結(jié)合的大容量快速軌道交通系統(tǒng)。這種軌道交通系統(tǒng)通常的建設(shè)規(guī)律是在市中心為隧道線，市區(qū)以外為地面線或架空線。,城市軌道交通系統(tǒng) 城市鐵路（市郊鐵路） 地鐵 輕軌 鋼輪鋼軌系統(tǒng)新型有軌電車（LRT） 線性電機小型地鐵（Mini-Subway） 橡膠輪系統(tǒng)獨軌、新交通系統(tǒng)、VAL系統(tǒng) 磁懸浮列車 圖1 城市軌道交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu),3-2 城市軌道交通的系統(tǒng)集成(1) 市郊鐵路 市郊鐵路是連接城市市區(qū)與郊區(qū)，以及連接城市周圍幾十公里甚至更大范圍的衛(wèi)星城鎮(zhèn)或城市圈的鐵路隨著城市化程度的不斷提高，市郊鐵路在鐵路運輸發(fā)達的國家，業(yè)已成為鐵路旅客運輸?shù)闹饕M成部分。歐洲、日本鐵路旅客運輸?shù)钠骄\距僅30-60km,國民平均每人每年乘車12-20次，日本達70次。而中國由于國情的不同（地域遼闊）以及體制方面的原因（條塊分割），目前只承擔中長度運輸，客運平均運距達440km,每人每年乘車只有1次。,（2）地鐵：修建在地下隧道中的鐵路美國地鐵 紐約在在1868年開始修建地鐵，雖比倫敦晚了5年，但后來居上，目前總長度已達432.4km，名列世界第一。日客流量為2000萬人次，占該市各種交通工具運量的60%。 舊金山的第一條地鐵線，1972年投入運營，列車運行速度高達128km/h，為世界地鐵高速之冠。,東京地鐵 東京第一條地鐵建于1927年，上野至淺草，長2.4km。創(chuàng)始人為早川德次，被譽為“日本地鐵之父”1977年11月30日其銅像在銀座車站揭幕，以紀念地鐵運行50周年。 目前東京地鐵總長164.7km,日客運量為800萬人次。 1953年3月，丸之內(nèi)地鐵線的坍陷事故，引起震動。,（3）輕軌車輛對軌道施加的載荷而言，輕軌車輛與市郊列車或地下鐵道車輛相比，相對較輕運輸特性是其靈活性 線路可以為地面、地下和高架混合型。一般與地面道路完全隔離，采用路堤、路塹等半封閉或全封閉專用車道。在通過交叉路口處，采用立體交叉形式，保證車輛以較高速度運行；在采用平面交叉時，保證輕軌車輛優(yōu)先通過。,輕軌（LRT）系統(tǒng)從20世紀80年代中期開始，在西歐、北美已成為新一輪城市公共交通投資的主流。它的最大特點在于成本低廉。一般而言，行駛于專用車道的輕軌系統(tǒng)擁有90%以上地鐵的速度和可靠度，卻只需要1/3以下的建設(shè)成本和運營成本。施工容易，工期較短。運量也不低。還認為它是最尊重集體利益、最公平的交通形式。,斯特拉斯堡的輕軌 1994年11月23日通車,（4）獨軌 一般采用跨座式，運輸能力為5000 -20000人次/h，軌道梁、轉(zhuǎn)轍機、轉(zhuǎn)向架是獨軌系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。由于采用橡膠輪胎，因而車體結(jié)構(gòu)必須輕量化，軌道梁和支座材料的耐溫、耐潮濕、耐酸性要求也較高。當前掌握獨軌技術(shù)的只有日本的兩家公司,跨座式獨軌（日本北九州小倉線）,懸掛式獨軌,（6）中低速磁懸浮系統(tǒng) 與輪軌列車的區(qū)別：由于不受輪軌粘著極限速度的限制，其運行速度可以達到500km/h以上；由于不存在輪軌間的摩擦與沖擊振動，因此不會帶來滾動和沖擊噪音，當磁懸浮列車以每小時300公里行駛時，是火車每小時行駛160公里所發(fā)出噪音的一半。磁懸浮列車也無廢氣污染。至于電磁污染，采用磁屏蔽的方法，能使車內(nèi)磁場強度降低到接近地球磁場水平，人體健康不會受到影響。,（6）中低速磁懸浮系統(tǒng),磁懸浮列車的爬坡能力允許10%的坡度；而鐵路的允許坡度為4%；磁懸浮列車的加速能力強，可以在2分鐘內(nèi)行駛5公里，將速度從零上升到每小時300公里；由于磁浮運輸系統(tǒng)采用導軌結(jié)構(gòu)，所以不會發(fā)生脫軌、顛覆事故，安全性好。,（6）中低速磁懸浮系統(tǒng) 磁懸浮列車沒有鋼軌、車輪、接觸導線、受流器等摩擦部件，可免除這方面的維修工作；由于無磨損，其運營和維修成本可望降低；并可實現(xiàn)完全自動化運行；由于磁懸浮線路是分段供電等原因，在相同運行速度條件下，磁懸浮列車每個座席、每公里所消耗的能源為飛機的1/3，高速火車的2/3。,磁懸浮技術(shù)分為常導和超導兩種 德國的TR型和日本的HSST型采用的 “常導”磁懸浮技術(shù)；日本的MLU型則是利用浸入低溫（-268.8）槽內(nèi)的超導材料制成電磁線圈，由于此時電阻為零，可產(chǎn)生更大磁場，然后依靠兩大電磁鐵之間的斥力使列車浮起，所以稱為“超導”磁懸浮技術(shù)；美國有專家在研究相對高溫超導的新技術(shù)，這種超導磁懸浮技術(shù)可望在10年后進入實用化階段。,高速磁懸浮與中低速磁懸浮的區(qū)別,日本HSST試驗樣車1978年,德國TR07常導長定子磁浮列車 TR08在上海浦東進行商業(yè)試運行,日本MLX01號超導長定子高速磁浮列車 試驗速度: 553.5 km/m, 會車試驗速度1000.0 km/h,懸浮高度 100mm,山梨試驗線,復習知識點,1、概念 2、幾種常見的城市軌道交通方式,懸掛式獨軌,城市軌道交通的特點,重慶軌道交通二號線東起區(qū)商業(yè)中心較場口，西至大渡口區(qū)鋼鐵基地新山村全長39公里，設(shè)18座車站，一次規(guī)劃設(shè)計，分二期建設(shè)實施。一期工程較場口至大堰村段14.35公里，設(shè)14座車站、兩座主變電站、1座控制中心，初期配車84輛，采用高架跨座式單軌交通方式。一期工程投資概算35.51億元，建設(shè)工期4年半，于2004年建成通車。二期工程設(shè)4座高架車站，1座車場，于2005年建成通車。,修建特點,1、多為地下或高架線路 2、路權(quán)專用 3、站間距離短 4、自動化程度高,運營特點,系統(tǒng)的聯(lián)運性 時空關(guān)聯(lián)性 調(diào)度指揮的特殊性和集中性 管理的嚴格性 服務(wù)的短暫性和高頻率性,優(yōu)點： 速度快 運量大 安全 正點率高 服務(wù)好 污染少,缺點： 建設(shè)費用大 建設(shè)難度大、工序多、工期長 運營成本大,基礎(chǔ)設(shè)施,信號系統(tǒng),供電系統(tǒng),機車,車輛,列車運行系統(tǒng),城市軌道交通運營設(shè)備,客運服務(wù)系統(tǒng),檢修保障系統(tǒng),線路 信號與通信設(shè)備 站臺 站廳、通道和升降設(shè)備 售檢票設(shè)備 作業(yè)或設(shè)備用房,AFC（自動售檢票系統(tǒng)）,AFC（自動售檢票系統(tǒng)）,城市軌道交通運營組織,、客流預(yù)測與分析 客流：在單位時間內(nèi)，線路上乘客流動人數(shù)和流動方向的總稱。 客流預(yù)測的三種模式： “四階段”預(yù)測模式； 趨勢外推法 以車站確定的吸引區(qū)域來計算各站點、斷面、線路的客流量。,預(yù)測結(jié)果包括：站間方向別到發(fā)客流量、全日和高峰小時的客流量、總客流量、各站乘降量，以及總客流量占全市總運量的比重等。,、客流調(diào)查 客流是動態(tài)變化的，但它的變化是有規(guī)律的。 3、客流分析,運輸計劃,客流計劃：是運輸計劃期間軌道交通線路客流的計劃。 全日行車計劃：營業(yè)時間內(nèi)各個小時開行的開車對數(shù)計劃。 車輛配備計劃：車輛保有數(shù)安排計劃 列車交路計劃：規(guī)定列車的運行區(qū)段、折返車站和按不同列車交路運行的列車對數(shù)。,列車運行圖,列車運行圖是用以表示列車在軌道交通線路的區(qū)間運行及在車站到發(fā)或通過時刻的技術(shù)文件 各次列車占用區(qū)間的程序 列車在每個車站的到達和出發(fā)（或通過）時刻 列車區(qū)間的運行時間 列車在車站的停站時間 機車交路、列車重量和長度等 列車運行圖是軌道交通系統(tǒng)組織列車運行的基礎(chǔ)。,列車越行過程,停站時間,區(qū)間運行時分,S/里程(車站名稱),t/時間,運行線,列車運行圖是實現(xiàn)列車安全、正點運行和經(jīng)濟有效地組織運輸?shù)牧熊囘\行生產(chǎn)計劃 線路、站場、機車、車輛等設(shè)備的運用 行車各有關(guān)部門的工作 通過列車運行圖把整個軌道交通網(wǎng)絡(luò)的運輸生產(chǎn)活動聯(lián)系成一個統(tǒng)一的整體，嚴格地按照一定的程序有條不紊地進行工作，保證列車按運行圖運行 是軌道交通系統(tǒng)運輸生產(chǎn)的一個綜合性計劃,列車運行圖又是軌道交通運輸企業(yè)向社會提供運輸供應(yīng)能力的一種有效形式。 供社會使用的旅客列車時刻表及貨運列車運行計劃，實際上就是軌道交通運輸服務(wù)能力目錄 列車運行圖質(zhì)量直接影響了安全、效益和能力,軌道交通系統(tǒng)由于運輸生產(chǎn)過程受到各種因素的影響，軌道交通系統(tǒng)的日常運輸工作經(jīng)常會偏離月度運輸計劃或列車運行圖的規(guī)定。 為了將日常運輸生產(chǎn)控制在正常狀態(tài)，有序組織日常運輸工作和對日常運輸生產(chǎn)進行統(tǒng)一指揮、有效監(jiān)控，軌道交通系統(tǒng)必須實行集中領(lǐng)導、統(tǒng)一指揮，設(shè)立運輸調(diào)度機構(gòu)，并根據(jù)運輸生產(chǎn)活動的性質(zhì)設(shè)置不同的調(diào)度工種，實行分工管理。,運輸調(diào)度指揮系統(tǒng),運輸調(diào)度指揮系統(tǒng),上海(地鐵調(diào)度室),城市軌道交通的列車運行調(diào)度指揮采用了先進的行車指揮自動化系統(tǒng)，即利用電子計算機控制調(diào)度集中設(shè)備，指揮列車運行的一種自動遠程遙控設(shè)備系統(tǒng)。 行車指揮自動化包括控制中心ATS設(shè)備、車站ATS設(shè)備和車載ATS設(shè)備三部分?？刂浦行腁TS是一個實時控制系統(tǒng)，由調(diào)度控制和數(shù)據(jù)傳輸計算機、工作站、顯示盤和繪圖儀等構(gòu)成，計算機按雙機備份配置。車站ATS由列車與地面間數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和電氣集中聯(lián)鎖或微機聯(lián)鎖設(shè)備等構(gòu)成。車載ATS由列車與地面間數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備等構(gòu)成。,ATC（城市軌道交通中的列車自動控制系統(tǒng)）,ATC,ATO,ATP,ATS,ATC 列車自動控制系統(tǒng) ATO 列車自動駕駛系統(tǒng) ATP 列車超速仿護系統(tǒng) ATS 列車自動監(jiān)控系統(tǒng),行車指揮自動化系統(tǒng)的主要功能有：由基本列車運行圖或計劃列車運行圖生成使用列車運行圖；自動或人工控制管轄范圍內(nèi)各車站的發(fā)車表示器、道岔以及排列列車進路；跟蹤正線列車運行，顯示各車站發(fā)車表示器開閉、進路占用和列車車次、列車運行狀態(tài)等；自動或人工進行列車運行調(diào)整；自動繪制實績列車運行圖和生成運營統(tǒng)計報告。,接發(fā)開車工作 車站行車值班員的職責是在車站控制臺上監(jiān)視進路辦理、信號開放是否正確、列車狀態(tài)是否正常。 列車運行調(diào)整 列車等級順序：專運列車、旅客列車、調(diào)試列車、回空列車、其他列車。,城際軌道交通,城市與城市之間的軌道交通形式。 跨度較小、客流結(jié)構(gòu)以“一日交流圈”為主、一次出行一般不超過2小時就可以到達，當里可以返回。,