城市軌道交通線路

,第二章城市軌道交通線路,問題導(dǎo)入,線路是城市軌道交通的重要組成部分，是城市軌道交通的重要特征。線路在城市軌道交通中起著什么作用呢？線路是如何進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的呢？線路又是由哪些具體設(shè)備和設(shè)施構(gòu)成的呢？,第二章線路,第一節(jié)線路概述第二節(jié)線路設(shè)計(jì)第三節(jié)路基、橋梁與隧道第四節(jié)軌道,第一節(jié)線路概述,線路的上部結(jié)構(gòu),線路的下部基礎(chǔ),線路的空間位置,線路的選線決定線路在城市的走向（1）主要客流方向與客流的主要集散地（2）地質(zhì)地貌及地下管網(wǎng)設(shè)施（3）城市建設(shè)與城市公共交通規(guī)劃,第一節(jié)線路概述,線路種類：按照空間位置不同分類按照運(yùn)營作用不同分類,第一節(jié)線路概述,按照空間位置不同可分為：地下線地面線高架線,地下線：線路設(shè)置于隧道中。優(yōu)點(diǎn)是與地面交通完全分離，且不占城市地面和地上空間，基本上不受氣候影響。不足是需要較大投資、較高的施工技術(shù)、較先進(jìn)的管理、完善的環(huán)控、防災(zāi)措施。地面線：線路設(shè)置于地面。優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低，施工方便，運(yùn)營成本低，線路調(diào)整與維護(hù)較易。其不足是運(yùn)營速度難以提高，占地較多，影響城市道路交通，容易受氣候影響，城市環(huán)境難以改善，有一定的負(fù)效應(yīng)。高架線：線路設(shè)置于高架工程上。與地面交通無干擾，造價(jià)介于地下和地面之間，施工、維護(hù)、管理、環(huán)控、防災(zāi)等方面都較地下線方便。但要占用城市用地，并有光照、景觀、噪聲等負(fù)效應(yīng)，也受氣候影響。,三種類型線路特點(diǎn)比較表,三種類型線路特點(diǎn)比較表,按照運(yùn)營作用不同可分為：正線輔助線車場線,正線指貫穿全線各車站、區(qū)間，供列車高速運(yùn)行的線路正線質(zhì)量的好壞，將直接影響列車運(yùn)行的安全與穩(wěn)定城市軌道交通均采用列車上下分行的右側(cè)行車制，其正線有兩條上行正線和下行正線,正線,輔助線是為保證正線運(yùn)營而配置的線路，是為列車提供折返、停放、檢查、轉(zhuǎn)線及出入段等作業(yè)的線路根據(jù)作業(yè)需要的不同，輔助線又可分為：折返線渡線聯(lián)絡(luò)線出入線停車線安全線,輔助線,（1）折返線為列車調(diào)頭折返而設(shè)置的線路，主要設(shè)置在線路兩端的終到站和折返站,輔助線,（2）渡線渡線可滿足改變列車進(jìn)路的需要，也可改變列車運(yùn)行方向中間站利用渡線進(jìn)行區(qū)間列車折返時(shí)，需占用正線進(jìn)行作業(yè),輔助線,右圖列車怎樣實(shí)現(xiàn)折返？,（3）聯(lián)絡(luò)線在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中，同種制式的線路實(shí)現(xiàn)列車過軌運(yùn)行，一般通過線與線之間的聯(lián)絡(luò)線實(shí)現(xiàn)，聯(lián)絡(luò)線的位置由線網(wǎng)規(guī)劃確定。,輔助線,（4）出入線從車場到運(yùn)營正線之間的連接線（5）停車線停車線一般設(shè)置在終點(diǎn)站或區(qū)間車站，專門用于列車停放使用，并可進(jìn)行少量檢修作業(yè),輔助線,（6）安全線為防止在車輛段出入線、折返線等行駛的列車未經(jīng)允許進(jìn)入正線，與正線列車發(fā)生沖突事故，在無其他列車運(yùn)行隔開設(shè)備的情況下，應(yīng)設(shè)安全線，以保證列車安全、正常的運(yùn)行。,輔助線,車輛段、停車場等都是由許多線路相互連接而組成的，這些相互連接而組成車場的線路就是車場線。車場因其功能的不同又分為：存車線：車場內(nèi)專門用于停放列車的線路檢修線：專門用于檢修列車的線路等等,車場線,“Y”形,第二章線路,第一節(jié)線路概述第二節(jié)線路設(shè)計(jì)第三節(jié)路基、橋梁與隧道第四節(jié)軌道,第二節(jié)線路設(shè)計(jì),一、線路的平縱橫斷面基本概念,線路在空間的位置是用它的中心線來表示的。線路中心線在水平面的投影叫做線路平面。線路中心線在垂直面的投影叫做線路縱斷面。垂直于線路中心線的橫切面叫做線路橫斷面。,二、線路平面,城市軌道交通的線路平面是由直線和曲線組成的。曲線可分為圓曲線和緩和曲線兩種。,曲線對列車運(yùn)行的影響,（1）曲線產(chǎn)生的附加阻力（2）列車通過曲線時(shí)速度的限制,緩和曲線,由于直線與圓曲線間存在曲率半徑的突變，圓曲線半徑越大，這種突變程度就越小。當(dāng)圓曲線半徑超過2000m時(shí)，這種突變對軌道交通行車影響很小。而當(dāng)正線上曲線半徑不大于2000m時(shí)，則要在圓曲線與直線間加設(shè)緩和曲線。實(shí)現(xiàn)曲率半徑的逐漸過渡，減少列車在突變點(diǎn)處的輪軌沖擊。緩和曲線常用的是三次拋物線型。,平面圖,三、線路縱斷面,城市軌道交通的線路縱斷面是由平道、坡道和設(shè)在變坡點(diǎn)的豎曲線組成的。坡道的特征用坡度和坡段長度來表示。在地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：正線的最大坡度不宜大于30，困難地段可采用35%，聯(lián)絡(luò)線、出入段的最大坡度不宜大于40%。,豎曲線,我國城市軌道交通線路一般采用圓形豎曲線。,四、線路橫斷面,線路橫斷面主要反映線路的路基、橋梁、隧道截面形狀及列車安全運(yùn)行的空間截面要求，雙線及多線地段的線路間距。,限界,限界：為確保列車在線路上的運(yùn)行安全，防止列車撞擊臨近線路的建筑物和設(shè)備，而對車輛和接近線路的建筑物、設(shè)備所規(guī)定不允許超越的輪廓尺寸線。車輛限界：車輛輪廓限界。設(shè)備限界：為保證軌道交通系統(tǒng)的列車等移動(dòng)設(shè)備在運(yùn)營過程中的安全所需要的限界。設(shè)備限界要在車輛限界的基礎(chǔ)上，考慮軌道出現(xiàn)狀態(tài)不良而引起的車輛偏移和傾斜；此外，還要考慮適當(dāng)?shù)陌踩A(yù)留量。建筑限界：是指在行車隧道和高架橋等結(jié)構(gòu)物的最小橫斷面所形成的有效內(nèi)輪廓線基礎(chǔ)上，再考慮其施工誤差、測量誤差、結(jié)構(gòu)變形等因素，為滿足固定設(shè)備和管線安裝的需要而必須的限界。,線間距,相鄰線路中心線間的距離，稱為線間距。線間距應(yīng)保證行車和各項(xiàng)作業(yè)的安全，滿足設(shè)置各項(xiàng)設(shè)備的需要。,第二章線路,第一節(jié)線路概述第二節(jié)線路設(shè)計(jì)第三節(jié)路基、橋梁與隧道第四節(jié)軌道,第三節(jié)路基、橋梁與隧道,線路的上部結(jié)構(gòu),線路的下部基礎(chǔ),線路的空間位置,在線路的修建過程中，總是在路基、橋梁和隧道修筑之后才鋪設(shè)軌道。為了減少占地以及不與其他交通發(fā)生干擾，城市軌道交通線路在市區(qū)多采用橋梁及隧道下部建筑形式來修建，而在郊區(qū)為了減少工程量降低工程造價(jià)則多采用路基的形式來修建。,一、路基,路基是軌道的基礎(chǔ)路基常見的形式為路堤和路塹路堤式路基采用取土填筑辦法，按規(guī)定斷面尺寸夯實(shí)形成路塹式路基是在原地面上挖方形成的,二、橋梁,橋梁的作用：跨域障礙物實(shí)現(xiàn)立體交通美化城市,寶山路站附近,橋梁（一）橋梁的組成,基本結(jié)構(gòu)：橋面、橋跨結(jié)構(gòu)、支座系統(tǒng)、墩臺(tái)、基礎(chǔ),橋梁（二）城市軌道高架橋,1.梁的形狀城市軌道線路中的橋梁結(jié)構(gòu)主要為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁式橋。其梁式橋的形狀主要有槽型梁、脊梁、板梁、箱梁和T梁等。,橋梁（二）城市軌道高架橋,1.梁的形狀（1）槽型梁結(jié)構(gòu)槽型梁為下承式橋梁，其基本結(jié)構(gòu)包括車道板、主梁、端橫梁。,橋梁（二）城市軌道高架橋,1.梁的形狀（2）脊梁式結(jié)構(gòu)下承式下承式脊梁結(jié)構(gòu)包括脊梁、大挑背翼板、端加勁邊梁（擋板）。,橋梁（二）城市軌道高架橋,1.梁的形狀（3）板梁式結(jié)構(gòu),橋梁（二）城市軌道高架橋,1.梁的形狀（4）箱梁結(jié)構(gòu),橋梁（二）城市軌道高架橋,1.梁的形狀（5）T形梁結(jié)構(gòu),橋梁（二）城市軌道高架橋,2.墩臺(tái)形式：1.倒梯形橋墩2.T形橋墩3.單柱型墩4.雙柱形橋墩5.Y形橋墩軌道高架結(jié)構(gòu)與公路橋相比，跨度比較窄，荷載比較大，多用實(shí)體敦。,三、隧道,三、隧道,隧道的作用：穿越山嶺，穿越江河、湖泊甚至海峽建立立體交通,一般常用的結(jié)構(gòu)類型和施工方法有明挖法、盾構(gòu)法和礦山法三種。,施工方法,（一）施工方法明挖法,明挖放坡分配,適用于埋深較淺的線路。明挖修建的隧道通常采用矩形截面。根據(jù)運(yùn)營需要可做成單跨、雙跨或多跨結(jié)構(gòu)，單層、雙層或多層結(jié)構(gòu)。為減少明挖施工對城市的干擾，必要時(shí)可采用樁、梁、板等構(gòu)件，將施工基槽部分或全部覆蓋。,（一）施工方法明挖法,在松軟含水地層，或地下線路等設(shè)施埋深達(dá)到10m或更深時(shí)，可以采用盾構(gòu)法。盾構(gòu)既是一種施工機(jī)具，也是一種強(qiáng)有力的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)。盾構(gòu)外形上看是一個(gè)大的鋼管機(jī)，較隧道部分略大。,（二）施工方法盾構(gòu)法,復(fù)合式盾構(gòu)機(jī),盾構(gòu)方法在日本的最早采用是20世紀(jì)40年代，廣泛應(yīng)用則是在60年代。它包括三部分：前部的切口環(huán)、中部的支撐環(huán)以及后部的盾尾。大多數(shù)盾構(gòu)的形狀為圓形，也有橢圓形、半圓形、馬蹄形及箱形等其他形式。,（二）施工方法盾構(gòu)法,盾構(gòu)施工方法由以下幾個(gè)步驟組成：第一，在置放盾構(gòu)機(jī)的地方打一個(gè)垂直井，再用混泥土墻進(jìn)行加固；第二，將盾構(gòu)機(jī)安裝到井底，并裝配相應(yīng)的千斤頂；第三，用千斤頂之力驅(qū)動(dòng)井底部的盾構(gòu)機(jī)往水平方向前進(jìn)，形成隧道；第四，將開挖好的隧道邊墻用事先制作好的混泥土襯砌加固，地壓較高時(shí)可以采用澆鑄的鋼制襯砌加固來代替混泥土襯砌。,盾構(gòu)法施工概貌,盾構(gòu)法優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：盾構(gòu)法具有施工速度快、振動(dòng)小、噪音低等優(yōu)點(diǎn)，且對隧道上方地面的副作用很少。在松軟含水地層中及城市地下管線密布，施工條件困難地段采用盾構(gòu)法施工，其優(yōu)點(diǎn)尤為明顯。缺點(diǎn)：盾構(gòu)法的缺點(diǎn)是對斷面尺寸多變的區(qū)段適應(yīng)能力差。新型盾構(gòu)購置費(fèi)昂貴，對施工區(qū)段短的工程不太經(jīng)濟(jì)。,礦山法分傳統(tǒng)礦山法和新礦山法。傳統(tǒng)礦山法施工工藝落后，安全性較差，近年來有逐步被新礦山法取代的趨勢。新礦山法又可稱為新奧法或淺埋暗挖法。礦山法施工的隧道一般采用拱形結(jié)構(gòu)，其基本斷面型式為單拱、雙拱和多跨連拱。隧道襯砌的作用是加固圍巖并與圍巖一起組成一個(gè)有足夠安全度的隧道結(jié)構(gòu)體系，共同承受可能出現(xiàn)的各種荷載，防止地表下沉。,（三）施工方法礦山法,新奧法工藝流程,第二章線路,第一節(jié)線路概述第二節(jié)線路設(shè)計(jì)第三節(jié)路基、橋梁與隧道第四節(jié)軌道,第四節(jié)軌道,線路的上部結(jié)構(gòu),線路的下部基礎(chǔ),線路的空間位置,一、軌道的含義及作用,軌道是整體的工程結(jié)構(gòu)，被稱為線路的上部結(jié)構(gòu)作用：(1)引導(dǎo)列車安全快速平穩(wěn)地沿著路線延伸的方向運(yùn)行(2)把列車的重力及列車在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的沖擊力均勻地傳遞給路基或橋隧建構(gòu)物,二、軌道的組成,軌道一般由鋼軌、軌枕、道床、聯(lián)結(jié)零件、防爬設(shè)備和道岔組成。,1.鋼軌的概念鋼軌是支撐列車并引導(dǎo)車輪運(yùn)行的軌道部件。常用的鋼軌是寬底式鋼軌，其截面形式為工字型。,鋼軌斷面結(jié)構(gòu)圖,2.鋼軌的分類（1）從鋼軌的質(zhì)量和強(qiáng)度上分，城市軌道交通所使用的鋼軌有如下五種(鋼軌的強(qiáng)度以kg/m表示，數(shù)值越大表明其所能承受的重量亦越大)：38kg/m、43kg/m、50kg/m、60kg/m和75kg/m。在我國城市軌道交通線路上主要使用的鋼軌類型為：正線60kg/m或50kg/m，車場線50kg/m或43kg/m。（2）我國鋼軌的標(biāo)準(zhǔn)長度有25m和12.5m兩種。,3.鋼軌的連接安裝(1)傳統(tǒng)的連接安裝法傳統(tǒng)的連接安裝法是把一節(jié)的鋼軌固定在軌枕之上，各節(jié)鋼軌之間的接頭(稱為鋼軌接頭，亦稱接縫)，通常使用魚尾板和螺栓接合。(2)較新的連接安裝法該法是持續(xù)焊接鋼軌，使原本一節(jié)一節(jié)的鋼軌經(jīng)焊接后成為無縫鋼軌或長鋼軌。,鋼軌接頭圖,伸縮接頭,軌道組成之二：軌枕,1.軌枕的概念軌枕是固定鋼軌、支撐鋼軌并承受由鋼軌傳來的壓力的軌道部件。,軌枕,2.軌枕的種類（1）按材質(zhì)分為木枕和鋼筋混凝土軌枕,（2）軌枕按構(gòu)造可分為1)橫向與縱向軌枕,2)短軌與長軌枕,(3)軌枕按鋪設(shè)位置分為三種：普通軌枕、道岔區(qū)岔枕和橋枕我國線路上普遍使用軌枕長度為2.5m，道岔用的軌枕和橋梁用的軌枕其長度為2.6m4.85m等多種規(guī)格。,岔枕,2.軌枕的種類,橋枕,主要作用：（1）支撐軌枕、固定軌枕，并把從軌枕傳來的壓力均勻地傳遞給路基；（2）可以緩和列車運(yùn)行中的沖擊力，從而具有一定的減震作用。,道床斷面圖,1.道床的概念與作用道床是鋪設(shè)在路基之上的道砟層。,(1)碎石道床碎石道床又稱為有碴道床碎石道床有彈性、有利于排水。,碎石道床斷面圖,2.道床的種類,無枕式整體道床斷面圖,(2)整體道床整體道床又稱混凝土整體道床，也稱無碴道床，是現(xiàn)代城市軌道交通中常用的道床形式。,2.道床的種類,軌枕式整體道床斷面圖,整體道床整潔美觀、堅(jiān)固耐用、維修量少。但是由于是整體澆筑因而彈性較差。,聯(lián)結(jié)零件的概念與分類聯(lián)結(jié)零件是用于固定鋼軌、聯(lián)結(jié)鋼軌的部件可分為接頭聯(lián)結(jié)零件和扣件兩種,鋼軌接頭圖,(1)接頭聯(lián)結(jié)零件接頭聯(lián)結(jié)零件是用來實(shí)現(xiàn)鋼軌與鋼軌聯(lián)結(jié)的部件,(2)扣件扣件又稱為中間聯(lián)結(jié)零件，將鋼軌牢牢地固定在軌枕之上，防止鋼軌相對軌枕有縱向或橫向的移動(dòng)。鋼筋混凝土軌枕的扣件可以分為：扣板式、彈片式和彈條式三種。,彈條式扣件結(jié)構(gòu),1.防爬設(shè)備的組成與作用列車在線路上運(yùn)行和制動(dòng)時(shí)車輪會(huì)對鋼軌產(chǎn)生一個(gè)縱向的作用力，該作用力會(huì)引起鋼軌甚至軌枕的縱向移動(dòng)，稱為軌道爬行。防爬設(shè)備就是為了防止產(chǎn)生軌道爬行。,防爬器與防爬支撐,軌道組成之六：道岔,1.道岔的概念道岔是車輛從一股軌道轉(zhuǎn)向或越過另一軌道的設(shè)備。,軌道組成之六：道岔,2.道岔的種類單開道岔、對稱道岔、三開道岔、交分道岔、交叉設(shè)備,2.道岔的種類1)單開道岔,單開道岔,對稱道岔,2.道岔的種類2)對稱道岔,三開道岔,2.道岔的種類3)三開道岔,交分道岔,2.道岔的種類4)交分道岔,交叉設(shè)備,2.道岔的種類5)交叉設(shè)備,3.道岔的構(gòu)成,圖道岔構(gòu)成,(1)電動(dòng)扳動(dòng)電動(dòng)扳動(dòng)是依靠電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來推動(dòng)轉(zhuǎn)轍拉桿，從而扳動(dòng)尖軌的扳動(dòng)方式。(2)手動(dòng)扳動(dòng)手動(dòng)扳動(dòng)是利用人力借杠桿去扳動(dòng)尖軌的扳動(dòng)方式。,4.道岔的扳動(dòng)方式,以普通轉(zhuǎn)轍器為例，靠著曲基本軌的是直尖軌；靠著直基本軌的是曲尖軌。左圖直尖軌密著于曲基本軌，呈直線通行右圖曲尖軌密著于直基本軌，呈曲線通行,5.道岔的代號(hào)道岔各有其代號(hào)，比如9號(hào)道岔、12號(hào)道岔、18號(hào)道岔等等。它實(shí)際上代表了轍叉角（）的余切值，也就是轍叉心部分直角三角形兩條直角邊FE和AE的比值，即N=ctg=FE/AE，N就是道岔號(hào)。,道岔號(hào)數(shù)計(jì)算圖,轍叉角越小，N值就越大，導(dǎo)曲線半徑也越大，列車側(cè)線通過道岔時(shí)就越平穩(wěn)，允許過岔速度也就越高。所以采用大號(hào)道岔對于列車運(yùn)行是有利的。不過，事物總有它的兩面性，道岔號(hào)數(shù)越大，道岔越長，造價(jià)自然就高，占地也要多得多。因此，采用什么號(hào)數(shù)的道岔要因地制宜，因線而異，不可一概而論。我國城市軌道交通所使用的道岔主要為7號(hào)和9號(hào)道岔。正線多為9號(hào)，車輛段等多為7號(hào)。,6.道岔的表示法中心線表示法,（1