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(3)运营费用低,综合经济效益较高。
城市轨道交通系统是一个电气牵引、轮轨导向、编组运行的封闭或半封闭系统,与常规道路交通系统的单车运行比较,能肖省运营所需的人工费用,而且苴走行摩擦阻力比橡胶轮胎小,能源消耗也降低。
城市轨道车辆的使用年限比常规公交车辆长,其维修费、折旧费均较低。
而且,城市轨道交通系统的发展对当地经济产生深远影响。
轨道交通系统的发展能提髙沿线及地区产品的价格,导致服务行业投资增加,促进沿线及地区的发展,使城市道路交通拥挤状况得到缓解.改善城市布局,减少城市交通事故,改进城市生活质量,减少乘车疲劳程度,提高劳动生产率。
(4)安全、舒适性较高。
城市轨道交通系统是具有专用行车道的全封闭或半封闭的交通系统,能为乘客提供更为安全的乘车条件,比其他交通工具的安全率高,有利于减少公共交通事故次数和伤【二人数。
城市轨道交通系统在线路、轨道及车辆等方而采取减少冲击、降低振动等新技术,运行平稳,改善了乘车条件。
轨道交通系统车辆较宽敞,总体设计中座席占总载客量的比重较大。
为使乘客较快上下车,以提髙运行速度,车辆设有较宽敞的车门。
车站站台设计为髙站台,跨步上车,加快上下车的速度。
(5)对环境影响小。
轨道交通系统采用电气牵引,没有空气污染,噪声也较小。
二城市轨道交通系统的组成
城市轨道交通系统是一个多专业多工种配合作业、围绕安全形成而组成的有序联动、实效性极强的综合性系统。
它包括城市轨道交通线路与站场设备、城市轨道交通车辆和牵引供电设备、城市轨道交通信号与通通信设备、城市轨道交通其他设备。
这些设备是城市轨道交通正常运转的物质基础,是安全的技术保证。
1、城市轨道交通线路与站场设备
车站是城市轨道交通路网中一种重要的建筑物。
它是供旅客乘降、换乘和候车的场所,应保证旅客使用方便、安全、迅速地进出站,并有良好的通风、照明、卫生、防灾设备等,给旅客提供舒适、清洁的环境。
车站应容纳主要的技术设备和运营管理系统,从而保证城市轨道交通的安全运行。
车站又是城市建筑艺术整体的一个有机部分,一条线上各车站在结构和建筑艺术上,应既要有共性,又要有各自的个性。
城市轨道交通运营的社会效益、经济效益的高低,在很大程度上取决于车站位置的选择、设计得合理与否及设备的配置。
轨道交通车站设计时,首先是确定车站在现有城市轨道交通路网中的确切位置,这涉及到城市规划和线路总体方案设计;
车站位置确定后,根据客流量及其站位特点确定车站规模.平面布置.合理的站内客流流线、地面客流吸应.交通方式间的换乘便捷等综合考虑。
K车站的分类;
车站的分类城市轨道交通网中车站根据英所处位宜.埋深、运营性质、结构横断而型式.站台型式、换乘方式等进行分类。
按车站与地面相对位豊分类按车站与地面相对位置可分为,如图5-1o
1
轨道交通车站一车站结构位于地而以下:
②地上车站一车站位于地面以上,它包括地而车站和高架车站;
图5-1车站与地面向对位置图5-2车站埋深示意
站与髙架桥的结构是否合一而造分类按车站埋深可分为:
1浅埋车站一一采用明挖法或盖挖法施工,轨顶至地表距离在20m以内,如图5-2中1、2所示:
_②深埋车站一一釆用暗挖法施工,轨顶至地表距离在20m以上:
如图5・2中3、4所
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高架车站可以分为:
站桥合一结构车站一一髙架车站的结构和站内轨道结构是做在
一起的。
站桥分离结构车站一按车站运营性质分类
站内轨道结构和线路髙架桥的结构是连通的。
按车站运营性质主要有,如图5・3。
中间站(即一般站)一一中间站仅供乘客上、下车之用,功能单一,是地铁路网中数虽:
最多的奉站;
2区域站(即折返站)一一区域站是设在两种不同行车密度交界处的车站,设有折返线和设备。
区域站兼有中间站的功能:
3换乘站一一换乘站是位于两条及两条以上线路交叉点上的车站。
它除了具有中间站的功能夕卜,更主要的是它还可以从一条线上的车站通过换乘设施转换到另一条线路上的车站;
4枢纽站一一枢纽站是由此站分出另一条线路的车站,该站可接、送两条线路上的乘客:
5联运站一一联运站是指车站内设有两种不同性质的列车线路进行联运及客流换乘。
联运站具有中间站及换乘站的双重功能:
6终点站一一终点站是设在线路两端的车站,就列车上、下行而言,终点站也是起点站(或称始发站),终点站设有可供列车全部析返的折返线和设备,也可供列车临时停留检修。
如线路远期延长后,则此终点站即变为中间站。
按车站结构型式分类
图5-4车站结构横断而型式
型式时,应考虑到结构的合理性,经济性、施工技术和设备条件。
车站结构横断而形式,主要有,如图5-4.
1矩形断而一一矩形断而是车站中常选用的形式,一般用于浅埋车站。
车站可设计成单层、双层或多层,跨度可选用单跨、双跨、三跨及多跨的形式。
2拱形断而——拱形断而多用于深埋车站,有单拱和多跨连拱等形式。
单拱断而由于中部起拱,髙度较髙,两侧拱脚处相对较低,中间无柱.因此建筑空间显得髙大宽阔,如建筑处理得当,常会得到理想的建筑艺术效果。
③圆形断而一一圆形断面用于深埋盾构法施工的车站。
④其他类型断面一一其他类型断而有马蹄形、椭圆形等。
按车站站台型式分类
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1^3-5站台类5!
分类
车站站台型式主要有以下3种,如图5・5。
①岛式站台一一站台位于上.下行行车线路之间,这种站台布置形式称为岛式站台。
具有岛式站台的车站称为岛式站台车站(简称岛式车站)。
岛式车站是常用的一种车站型式。
岛式车站具有站台而枳利用率髙、能灵活调剂客流、乘客中途改变乘车方向方便、车站管理集中、站台空间宽阔等优点,因此,一般常用于客流量较大的车站。
2
侧式站台——站台位上、下行行车线路的两侧,这种站台布置形式称为侧式站台。
具有侧式站台的车站称为侧式站台车站(简称侧式车站)。
侧式车站也是常用的一种车站型式。
侧式车站站台上下行乘客可避免相互干扰,正线和站线间不设喇叭口,造价低,改建容易,但是站台而积利用率低,不可调剂客流,中途改变乘车方向经地道或天桥,车站管理分散,站台空间不及岛式宽阔,因此,侧式站台多用于两个方向客流量较均匀(或流量不大)的车站及高架车站。
3岛、侧混合式站台——岛.侧混合式站台是将岛
式站台及侧式站台同设在一个车站内,具有这种站台形式的车站称为岛、侧混合式站台车站
(简称岛、侧混合式车站)。
岛、侧混合式车站主要用于两侧站台换乘或列车折返。
岛、侧混合式站台可布置成一岛一侧式或一岛两侧式。
1、车站建筑设计
车站设计原则
公用区应划分为付费区与非付费区。
此两区由进、出站检票口应进行分隔。
换乘一般设在付费区内。
(3)车站的站厅.站台、岀入口楼梯和通道、升降设备、售票口、检票口等部位的
通过能力应相互适应,且通过能力按远期超髙峰客流量确泄。
(4)有噪声源的房间应远离有隔声要求的房间及乘客使用区;
对有髙音质要求的房间,均采取隔、吸声播施。
(5)车站应考虑防灾设汁和无障碍设计。
车站建筑布置车站的建筑布宜,应能满足乘客在乘车过程中对其活动区域内各部位使用上的需要。
乘客流线是地铁车站的主要流线,也是决上车站建筑布置的主要依据。
站内除乘客流线外,还有站内工作人员流线、设备工艺流线等。
这些流线具体地、集中地反映出乘客乘车与站内房间布设之间的功能关系,为了能够合理地进行车站平剖而布置,设讣人员必须了解和掌握这些功能关系,将地铁车站各部位的使用要求进行功能分析
站厅设计站厅的作用是将从车站出入口进入的乘客迅速、安全、方便地引导到站台乘车,或将下车的乘客同样引导至车站出入口,离开车站。
对乘客来说,站厅是上.下车的过渡空间,乘客一般要在站厅内办理上.下车手续,因此,站厅内需要设宜售票、检票、问询等为乘客服务的各种设施。
同时站厅层内设有地铁运营设备、管理用房和升降设备.起到组织和分配人流的作用。
站厅的位置与车站埋深、人流集散情况、所处环境条件等因素有关,站厅设讣的合理与否,将会直接影响到车站使用效果及站内的管理和秩序。
站厅的布置与车站类型、站台型式及布置关系密切。
站厅的布置有以下4种(见图5-14)o
①站厅位于车站一端一一这种布宜方式常用于终点站,且车站一端靠近城市主要道路的地面车站,如图5・13中的图1。
2站厅位于车站两侧一一这种布置方式常用于侧式车站,一般用于客流量不大的车站,如图5-13中的图2o
3站厅位于车站两端的上层或下层一一这种布宜方式常用于地下岛式车站及侧式车站站台的上层,高架车站站台的下层。
客流量较大者多采用,如图5-13中的图3。
④站厅位于车站上层一一这种布置方式常用于地下岛式车站及侧式车站。
运用于客流量很大的车站,如图5-13中的图4。
站厅设计时.按照车站运营和合理组织客流的需要,一般将站厅划分为付费区和非付费区两大区域。
其中付费区是指乘客需经购票、检票后方可进入的区域;
非付费区也称免费区或公用区,乘客可以在本区内自由通行。
付费区内设有通往站台层的楼梯、自动扶梯、补票处,在换乘车站,尚须设有通向另一车站的换乘通道。
非付费区内设有售票、问询、公用电话等,必要时,可增设金融、邮电、服务业等机构,其中,售票口和自动售票机设置的位置与站内客流路线组织、出入口位置.楼梯及自动扶梯的布宜有密切关系,一般应沿客流进站方向纵向设宜,布设在便于购票.比较宽敞的地方,尽虽:
减少与客流路线的交叉和干扰。
进、出站检票口(机)应分设在付费区与非付费区之间的分界线上,且应垂直于客流方向。
为了分散进.出站客流,避免相互干扰拥挤,通常进站检票口(机)布置在通往站台下行客流方向的一侧;
出站检票口(机)布置在站台层上行客流方向的一侧,宜靠近出入口。
检票口(机)处宜设监票亭,便于对乘客进行监督和检査。
需要补票的乘客可到设在付费区内的补票处办理补票手续。
如站厅位于整个车站上层时,应沿站厅一侧留一条通道,使站厅两端非付费区之间便于联系。
站厅而积一般除考虑正常所需购票、检票及通行面积外,还需考虑乘客作短暂停留及特殊情况下紧急疏散等,并留有适当余地。
站厅内车站用房宜集中设置,便于联系与管理,与乘客有联系的房间如售票、问询、站长室.公安室等应而向或临近非付费区。
2、城市轨道交通车辆和牵引供电设备
城市轨道交通车辆分类:
1.按牵引动力配置分城市轨道交通车辆按牵引动力配苣分为动车和拖车。
城市轨道交通列车均为电动车组,由动车和拖车组成。
动车自身具有动力装巻(装有牵引电机),具有牵引与载客双重功能,动车又可分为带有受电弓的动车和不带受电弓的动车。
拖车不装备动力装置,需具有动力牵引功能的车辆牵引拖带,仅有载客功能,可设垃司机室,也可带受电弓。
2.按驱动方式分城币轨道交通车辆按驱动方式分为旋转电动机驱动和直线电动机驱动。
旋转电动机驱动包括直流电动机驱动和交流电动机驱动,都是依靠轮轨黏着作用传递牵引力。
直线电动机驱动,将电动机的运动方式从传统的旋转运动方式改为直线运动方式,由于取消了机械变速传动机构,使转向架结构简单、重量轻。
3.按车辆规格分城市轨道交通车辆按车辆规格分为A型车、B型车和C型车。
A型车为髙运量地铁车辆的基本车型;
B型车为大运量地铁车辆:
C型车为轻轨车辆的基本车型,又分为低地板车辆和髙地板车辆。
A型车轴重较大,载客人数较多,车体尺寸较大。
B型车相对A型车各项指标值均较小,C型车更小。
4.按车辆制作材料分城市轨逍交通车辆按车辆制作材料分为钢计车和新型材料车。
钢骨车的车底架、车体竹架等受力部分采用钢材制作,英他部分用木材或合成材料制作。
新型材料车采用轻质合金材料,如铝合金、钛合金等,以降低车辆自重,提高承载能力和运输效率。
5.按连接方式分城市轨道交通车辆按连接方式分为贯通式或非贯通式。
贯通式的全列车载客部分贯通,乘客可沿全列车走动,以有效调肖各个车辆的载客拥挤度,在全列车中均匀分布,也有利于在列车发生意外事故时疏散乘客。
非贯通式车辆之间无通道贯通。
城市轨道交通车俩不管是动车还是拖车,主要由车体、转向架、车钩缓冲装宜、制动装巻、受流装程、电气系统、内部设备等部分组成。
1.车体车体是容纳乘客的地方,是司机驾驶的处所,又是安装与连接其他设备和部件的基础。
车体分为有司机室和无司机室两种。
2.转向架转向架位于车体与轨道之间,用来支撑车体,牵引和引导车辆沿着轨道行驶,承受与传递来自车体及线路的各种载荷并缓和英冲击作用。
转向架分为动力转向架和非动力转向架,动力转向架安装在动车上,非动力转向架安装在拖车上。
3.车钩缓冲装宜车辆借助于车钩编组成列车。
为了改善列车的纵向平稳性,在车钩的后部装设缓冲装置,以缓和列车的冲击。
另外还必须连接车辆之间的电气和空气的管路。
4.制动装苣制动装巻是使车辆减速、停车,保证列车安全运行必不可少的装置。
在动车和拖车上均要设宜制动装置,才能使运行中的车辆按需要减速或在规左的距离内停车。
5.空调通风系统随着城市轨道交通车辆眼务质量的提髙,为改善车厢的空气质虽必须要有通风装置,目前均采用空调通风系统。
6.受流装巻受流装宜从接触导线或导电轨将牵引电流引人动车。
接触网受流采用受电弓。
接触轨受流采用轨道受流器。
7.车俩电气牵引系统车辆电气系统指车辆上的各种电气牵引设备及其控制电路。
车辆电气牵引系统有直流电气牵引系统和交流电气牵引系统两种。
随着电力电子技术和微电子技术的高速发展,目前几乎所有车辆都采用交流牵引电机和交流调频调压(VVVF)控制的交流电气牵引系统。
8.车辆内部设备车辆内部设备包括车电、通风、取暧、空调、座椅、拉手等服务于乘客的固泄附属装置和蓄电池箱、主控制箱、电动空气压缩机组、总风缸、电源变压器、各种电气开关、接触器箱等服务于车辆运行的设备装巻。
9.列车控制和诊断系统微机控制系统有自我监控和诊断功能,能对列车主要设备的运行状态和故障自动进行信息采集、记录和显示。
10.乘客信息系统城市轨道交通车辆乘客信息系统向乘客提供列车运行信息、安全信息和其他公共信息:
在列车发生故障或事故时,向乘客提供回避危险的指挥、指导信息等。
1.载客能力较强由于城市轨道交通车辆服务于城市居民的市内交通,车内的平而布置上有其特征,座位少,车门多且开度大,内部设备十分简单等。
大型车辆每辆约可载客310人。
2.动力性能良好为了适应城市轨道交通线路曲线半径小、坡度大、停站多的运营条件,城市轨道交通车辆的加速能力强,制动效果好。
3.安全可靠性较髙城市轨道交通车辆设备先进,可靠性稳左性强,故障率低,在突发情况下适应性强(防火、紧急岀口等)。
4.环境条件优越城市轨道交通车辆设计完善照明和空调,并且提高适量的座椅和众多的扶手。
图2-226肖编组的城市轨道交通列车城市轨道交通车辆均采用电动车组,固左编组,辆数为4〜8节,依据客流量而立。
一般采用6肖编组,苴中包含两辆带司机室的拖车(A)、两辆无司机室带受电弓的动车(B)、两辆不带受电弓的动车(C),列车排列形式为:
A-B-C-C-B-A,如图2-22所示。
带驾驶室的A型始终编在列车的两端,英他车型在列车中的位宜可以互换,这样就能保证所编列车首尾两盯车均带有司机室。
6节编组也可以编成A-B-C-B-C-A。
图2-226*编组的城市轨道交通列车当采用4节编组时,其排列为:
A-B-B-Aa当采用8节编组时,其排列为:
A-B-C-B-C-B-C-A,也可以是A-B-C-C-B-B-C-Ao牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网两大部分组成。
牵引变电所的主要设备是变圧器和整流器,牵引网主要是由接触网、馈电线、轨道和回流线组成。
牵引供电系统如图2-23所示。
区域变电所或主变电所将供电部门送来的三相高压交流电降压为所需电压等级(如35kv),通过三相线路送到牵引变电所,再降压并整流为适应于电动车组工作的1500v或750v直流电,通过电动车组受流装置与接触网或接触轨滑动接触,将直流电引入电动车组,工作后的电流经车体、轮对、轨道经由回流线流回到牵引变电所。
牵引供电系统:
对供电部门而言,城市轨道交通的牵引负荷是一级负荷,要求有最大的供电可靠性。
供电部门一般采用110KV或以上的双回路三相高压交流电能输送到区域变电所,并保证每路输电线所需的全部负荷供电。
牵引变电所通常也设宜两台变压器及两条回路输电线向牵引网供电,以保证当一路输电线故障或检修时,另一回路输电线担当输电任务,不会引起牵引变电所中断供电。
牵引变电所的任务是将由区域变电所或主变电所获取中压电压等级电能,经降压与整流变换为可供列车牵引用直流电(1500V或75OV),并以直流电的形式把电能经馈电线送至接触网。
牵引变电所一般设宜在车站和车俩段附近,相邻牵引变电所之间距离为2〜4km。
2.牵引变电所的工作原理牵引变电所主结线如图2-24所示。
每座牵引变电所按苴所需容虽:
设垃两组整流器并列运行,任一牵引变电所发生故障时,由两侧相邻牵引变电所共同承担其间的全部牵引用电负荷。
牵引变电所的关键设备是整流器,其中的整流元件由于较长时间流过超过允许值的电流而导致元件温度过高时,容易引起元件损坏和整流器停止工作,为此须采取有效的过电流保护和降温冷却保护。
过电流保护采用高速空气开关,是一种断开速度极快的直流开关,其跳闸信号采用电流变化率,即在最大电流值岀现前,根据电流量增加的速率提前给岀跳闸信号。
图2-24牵引变电所主结线3•牵引变电所的供电方式图2-25牵引变电所向牵引网的供电原理图牵引变电所向牵引网的供电方式,主要按牵引变电所的分布情况、供电臂的长短、线路状态之供电可靠性而定。
通常有单边供电和双边供电两种。
在相邻两个牵引变电所之间的接触网,为了能安全、可靠地供电,通常在其中央处断开,将两牵引变电所之间两供电臂的接触网分为分成相互绝缘的两部分。
每一部分称为供电分区,在供电分区的末端设置有断路器和隔离开关的分区亭,以便对接触网起到分断与保护作用,同时还可以通过分区亭内的开关设备,将供电分区联结起来。
每个供电分区的接触网,只从一端的牵引变电所获取电流,这种供电方式为单边供电。
如将分区亭开关闭合,则相邻牵引变电所间的两个同相接触网供电分区可同时从两个牵引变电所获取电流,这种供电方式称为双边供电。
单边供电时,一旦接触网发生故障只影响本供电分区,故障范用较小。
双边供电时,虽然可提髙供电电压水平,但一旦发生故障时,影响范囤较大,因此目前较少应用。
图2-25牵引变电所向牵引网的供电原理图七、接触网牵引网包括接触网、钢轨回路(包括大地)、馈电线和回流线,它是轨道交通供电系统中向电动车组供电的直接环肖。
接触网是悬挂在轨道上方或沿着轨道一侧敷设的、和钢轨保持一沱距离的输电网。
通过电动车组的受电弓或受电靴和接触网的滑动接触,牵引电能就由接触网进入电动车组,驱动牵引电动机使列车运行。
馈电线是连接牵引变电所和接触网的导线,它把经牵引变电所变换成符合牵引制式用的电能馈送给接触网。
轨道除仍具有导轨功能外,还要完成导通回流的任务。
回流线是连接轨道和牵引变电所的导线,通过回流线把轨道中的回路电流导入牵引变电所。
有1.对接触网的基本要求接触网的工作状态主要是指接触线和电动车组受电弓滑板的接触和导电情况。
为保证良好的导电状况,滑板与接触线的接触应保持一泄的接触压力。
在电动车组静止时,接触压力可以保持一泄的接触压力,不间断向电动车组供电,接触网才处于良好的工作状态。
为了避免造成断线事故,保证对电动车组良好的供电,对接触网提出以下基本要求:
(1)接触网敷设应弹性均匀、高度一致,在高速行车和恶劣的气候条件下,能保证正常取流。
(2)接触网结构应力求简单,并保证在施工和检修方而具有充分的可靠性和灵活性。
(3)接触网的寿命应尽量长,具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力。
(4)接触网的建设应节约有色金属及其他贵重材料,以降低成本。
有2•接触网的分类接触网分为架空式接触网和接触轨式接触网。
架空式接触网用于城币地而、高架或地下的电力牵引线路。
接触轨式接触网一般仅用于净空受限的地下电力牵引。
架空式和接触轨式的接触网在我国城币轨道交通中均有采用。
一般,牵引网电压等级较髙时,为了安全和保证一立的绝缘距离,宜采用架空式接触网。
在净空受限的线路和电压等级较低时多采用接触轨式接触网。
有3.接触网的电分段电分段是在纵向或横向将接触网从电气连接上互相分开的装置。
为了使接触网的供电具有安全、可靠和灵活性,接触网在区间和车站之间、车辆段和区间之间以及一些特殊线路的始端,如电动车组上部设备检查线、试车段等,通常加设电分段。
电分段根据设巻位宜分为纵向电分段和横向电分段两种方式。
纵向电分段指的是沿线路方向进行分段。
横向电分段是在线路之间的分段,如在车辆段的各股道之间进行的分段等。
在电分段处设隔离开关。
需要分段时,将隔离开关打开,不需要分段时将隔离开关闭合。
电分段通常用分段绝缘器来实现。
图2-26简单悬挂接触网有架空式接触网由接触悬挂、支持装苣、支柱和基础组成。
接触悬挂是将电能传导给电动车组的供电设备一支持装豊用来支持悬挂,并将悬挂的负荷传递给支柱或固定装苣的。
支柱与基础用以承受接触悬挂和支持装置所传递负荷,并将接触线悬挂固左在一泄的高度。
简单悬挂接触网:
1.接触悬挂接触悬挂包括承力索、接触线、吊弦、左位器、补偿装苣、悬挂零件及中心锚结等元件。
接触悬挂的类型很多,概括起来可分为简单悬挂和链形悬挂两类。
有
(1)简单悬挂简单接触悬挂,是由一根或几根相互平行的直接固左到支持装宜上的接触线所组成的悬挂。
简单悬挂比较简
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