城市轨道交通概论Word文档下载推荐.docx

1、今天，城市不仅是人类社会发展富足的重要标志，也是现代文明的集中体现和象征。因此，人们通常把城市定义为：人口集中、交通便利、工商业发达、居民以非农业人口为主的地区，它是周边政治、经济、科技、文化、贸易的中心。同时，城市化的出现和迅速发展也给人们提出了许多新亟待破解的课题。二、城市交通的产生与发展城市的快速发展，促使人与物资的流动加快，不同时期和阶段对城市交通运输提出了不同的要求，并成为影响或制约城市发展的重要因素之一。城市交通是城市内部及城市与外部之间人和物资实现空间位移的载体，它包括城市内部交通和对外交通，涉及城市地面、地下、空中、水中等各种交通运输工具或方式。城市交通是随着城市的出现和不断扩

2、张而逐渐发展起来的。同时，城市交通的发展又反过来促进了城市的形成、演变和发展。随着经济发展和工业化的进程，城市和城市交通的发展呈现出一定的阶段性。工业革命以前的城市多为政治中心或军事要地，工商业不占主导地位，城市建立在政治、军事及手工业和商业基础上，因而城市数目少，规模小，发展缓慢。其城市交通以城市间的交通和城乡交通为主，城市内部尚未形成规模。此时的交通工具主要由人力、畜力或自然力来驱动，如人的肩挑手提、牛车、马车等蓄力车及小帆船等。如工业革命前的欧洲城市，马车曾作为一种重要的交通工具盛行一时。1600年公共四轮马车在伦敦出现，业主们可往来于街道之间招揽顾客。1662年，巴黎出现了有固定运行线

3、路的公共马车。1798年能运送20人的长途公共马车出现，由于它轻快、安全、费用低廉而受到欢迎并得到迅速发展。18世纪中叶的工业革命，带来了生产方式和产业结构的深刻变革，使城市的性质转变为工业性、生产性、消费性和交换性。工商业开始成为城市的主导部门。商品经济的快速发展，工商业迅速向城市集中，并形成了巨大的集聚规模效益，城市职能演化为经济、贸易和行政中心。城市发展速度加快，使城市规模和城市结构都发生了空前变化，同时，对城市交通也提出了新的要求，促使城市交通发展进入一个新的发展阶段。（一）城市对外交通的发展城市化意味着和非农经济活动向城市的大量集中，由此导致城市与乡村间产生大量的人员和物资的流动，促

4、进了城市外部交通的迅速发展。火车及动力船的发明与使用，促使城市对外交通水平达到新的高度，城市与区域及城市间的交通运输网络不断完善，以满足不断增长的交通需求。（二）城市内部交通的形成工业化与城市化不仅使城市人口和经济规模空前扩大，而且给城市带来了大量新产业、新机构、新设施，城市中的行政区、商业区、娱乐区、工业区、大学区、居民区等相继出现，这些都对城市内部交通提出了新的要求，促使城市内部交通逐步形成。自工业革命以后，城市内部交通开始成为维持城市经济社会活动和人们正常生活运转的必要前提，城市内部交通问题开始为人们所关注。（三）城市交通工具的现代化在城市对内对外交通中，交通运输工具经历了由最初的人力车

5、、帆船、马车，到今天轮船、火车、汽车、飞机的发展过程。1825年，蒸汽机车的出现，铁路运输开始发展，这给城市对外交通带来一场深刻的革命。此后，相当长的一段时期内，铁路运输成为城市对外交通的主导方式。在城市内交通中，1863年。郊区铁路和地下铁路分别在伦敦建成使用。1881年，有轨电车在柏林出现。1885年，德国人奔驰发明了内燃机汽车。1899年，世界上最早的公共汽车在伦敦开始运营。1901年，第一条无轨电车线路在法国投入使用。此后，有轨电车、无轨电车、公共汽车及城市快速轨道运输方式相继投入使用，逐步取代了人力车和马车。从19世纪中期开始，机动车逐渐成为发达国家城市交通运输的主导方式。现代城市发

6、展的主要特征表现为城市发展朝纵向和横向两个方向作双向运动。纵向发展的主要标志是，市中心区的高层建筑林立及地下结构的多层化趋势；横向发展的特征是，城市人口向周边地区扩散。上班时，城市人口向市中心区集聚，下班时，城市人口向郊区扩散。集聚和扩散并存构成了当代城市的矛盾运动。人流的集散是这一矛盾运动的表现形式，而城市轨道交通的出现并逐步成为这一矛盾运动的主要载体。 三、城市轨道交通的产生与发展1775年，英国人约翰乌特兰发明的有轨马车是世界上最早的城市轨道交通工具。它是用马匹作动力，牵引车辆在钢轨上滚动行驶的交通运输工具。它可搭载双倍于普通马车的乘客和货物重量。由于车辆是在轨道上行驶，减少了颠簸，提高

7、了运行的速度和舒适性，从而倍受市民的青图11美国纽约市区的有轨马车及线路的实景图睐。1832年，约翰斯蒂芬森在美国纽约第四大街建立了第一条市区有轨马车的线路，并运营达3年之久（如图11所示）。第一个提出将马车轨道嵌入路面的是法国人埃米尔卢巴，根据这项发明，1835年，他为巴黎修建了第一条嵌入式凹形马车轨道。1804年，英国人理查德特雷维塞克设计制造的蒸汽机车“新城堡号”。经过在圆形轨道上试车后，沿着专门铺设的轨道由默尔瑟开到阿伯西昂。这是世界第一条成功行驶蒸汽机车的轨道。1825年9月27日，世界上第一条行驶蒸汽机车的永久性公用运输设施在英国斯托克顿至多灵顿的铁路上正式通车。由机车、煤水车、3

8、2节货车和1节客车组成的、载重质量约90t 的“旅行号”列车，由设计者斯蒂芬森亲自驾驶运行31.8km。它标志着世界轨道交通运输业的诞生和用轨道交通来解决城市内（间）人们出行问题的开始。1843年，英国律师查尔斯皮尔逊针对当时伦敦人口日益膨胀给交通造成的压力，向国会提交了修建地下铁道的建议。经过20年的酝酿，1860年英国开始修建地下铁道。它采用明挖法施工，为单拱砖砌结构。1863年1月10日世界上第一条长6.5km、采用蒸汽机车牵引的地铁线路在伦敦建成通车。它是世界首条地下铁路（简称“地铁”）（如图12所示）。图12世界第一条地铁线路示意图此后，地铁作为新型城市公共交通方式而不断发展。187

9、4年，英国在伦敦首次采用盾构法施工，于1890年12月18日修建成一条5.2km的地铁线路，并首次采用电力机车牵引。在19世纪后10年，世界上又有芝加哥（1892）、布达佩斯（1896）、格拉斯哥（1896）、维也纳（1898）、巴黎（1900）等5座城市修建了地铁。20世纪上半叶，柏林、纽约、东京、莫斯科等12座城市修建了地铁。二次世界大战以后，从1950年到1974年，欧洲，特别是亚洲、美洲，有30余座城市修建了地铁。从1975年到2000年，又有30余座城市相继建了地铁，其中亚洲最多，从而，构成了世界轨道交通的基本发展历史。自从1863年1月10日世界第一条城市地铁开通以来，至今巳有14

10、7年的历史，目前，全世界已有40多个国家和地区的320多座城市修建了轨道交通，其中有127座城市修建了地铁；地铁线路总长度为5200km,有10多座城市的地铁运营线长度超过100km，其中，纽约443公里，伦敦408公里，巴黎326公里，莫斯科280公里，东京286公里，汉城287公里。作为城市轨道交通的另一种形式-现代轻轨交通，则是在有轨电车的基础上发展起来的。1879年柏林工业展览会上展出了第一辆以输电线供电的电动车。1886年美国阿尔拉巴州的蒙哥马利市开始出现有轨电车系统，而世界上第一个真正投入运行的有轨电车系统是弗克尼的里兹门德有轨电车系统。此后有轨电车系统发展很快，20世纪20年代，

11、美国的有轨电车系统总长达到25000km，20世纪30年代，欧洲、日本、印度和我国的有轨电车有了很大的发展，但旧式有轨电车一般都在城市道路中间行驶，行车速度慢、噪音大、舒适度差（如图13所示）。图13行驶在城市道路中间的有轨电车实景图随着汽车的迅速发展，尤其是私家小汽车的大量涌现，大大加重了城市道路交通的堵塞，于是，各国城市纷纷拆除有轨电车为日益增加的汽车让道。到1970年，世界上仅有8个城市还保留着有轨电车。而时间到了20世纪后半叶，伴随着世界各国的城市区域不断扩大，城市经济的发展，人口逐渐增长。随着流动人口及汽车的猛增，城市道路的相对有限性与汽车发展的相对无限性之间产生了尖锐的矛盾。在城市

12、，汽车的大量上路带给人们的是交通堵塞、事故频繁、能源过度消耗、尾气与噪声污染等一系列经济社会环境等问题。行车难、乘车难，不仅成为市民工作和生活的一个突出问题，而且制约着城市经济的发展。世界各国纷纷探索和思考如何走出这一困境。 20世纪60年代初，西方一些人口密集的大城市，在考虑修建地下铁道的同时，又重新把注意力转移到有轨交通上。欧洲一些发达国家，为满足城市公共交通客运量日益增长的需求，着手在旧式有轨电车的基础上，利用现代化技术，改造和发展有轨电车系统，开发出新一代噪声低、速度高、走行部件转弯灵活、乘客上下方便，甚至可以照顾到老人和残疾人的低地板新型有轨电车（如图14所示）。新型有轨电车在线路结

13、构上采用了降噪减震技术等措施；采用专用车道，在与繁忙道路交叉处进入半地下或高架交叉，互不影响，使其在运行速度、技术水平和服务质量上都有很大提高。在1978年3月国际公共交通联合会（UITP）在比利时首都布鲁塞尔会议上，确定了新型有轨电车交通的统一名称，即轻型轨道交通（Light Rail Transit），简称轻轨交通（LRT）。图14行驶在日本鹿儿岛市街头的低地板新型有轨电车实景图20世纪80年代，国际上一些大城市巳相继建成现代化轻轨交通系统。如美国的萨克拉门托市，1987年3月建成一条穿越市中心的轻轨线路，全长29.4km，共设27座车站，行车间隔1.5min,自建成到1987年9月，运送

14、乘客达百万人次。20世纪80、90年代，由于环境保护和能源结构问题突出，在经济可持续发展战略方针的指导下，全世界掀起了新一轮轻轨交通系统的建设高潮。据粗略统计，已有50个国家建有360条轻轨线路。1994年4月，在新加坡召开的国际市长会议上提出，要把城市轨道交通作为现代化城市的重要交通工具之一。 轨道交通是一种独立的有轨交通系统，它可提供资源集约利用、环境舒适、节能减排、安全快捷的大容量运输服务，能够按照设计能力正常运行，与其他交通工具互不干扰，具有强大的运输能力、较高的服务水平和显著的资源环境效益。因此，轨道交通的应用首先是在经济发达的大城市中，并巳有140多年的发展历史，因此，人们习惯把轨

15、道交通称为城市轨道交通。一、城市轨道交通的概念根据轨道交通的特性，从广义上讲，凡车辆运行在导轨上的交通运输工具都可称为轨道交通运输。但在轨道交通运输发展的历史进程中，人们常把担当长大运输的铁路称为大铁路（或称干线铁路），用于与城市轨道交通运输相区别。因此，我们这里的城市轨道交通不包括大铁路。轨道交通是源于城市经济的发展和城市道路拥挤而产生的。在轨道交通的发展过程中，它是作为城市公共交通系统的一个重要组成部分而发展的，因此，人们习惯把它称之为城市轨道交通。在我国国家标准城市公共交通常用名词术语中，将城市轨道交通定义为“通常以电能为动力，采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通的总称。”而在北京交通大

16、学著名教授胡思继所著的综合运输工程学中的定义为“城市轨道交通系统是指服务于城市旅客运输，通常以电力为动力，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。或者说，一般将城市中使用在固定导轨上运行并主要用于城市客运的交通系统称为城市轨道交通。”显然，后者的定义的描述更为详细、明确。城市轨道交通一般包括地铁、轻（独）轨列车、有轨电车、磁悬浮铁路等。在国际上，目前对城市轨道交通还没有统一的定义。在我国，随着区域经济和城市群的发展，人们又把连接城市间的铁路（简称为“城际铁路”）或铁路客运专线也称为城市轨道交通。因此，从广义的角度讲，城市轨道交通又包括城际铁路和铁路客运专线。另外，由于铁路客运

17、专线主要应用于城际之间且速度大多在160kmh左右，又与中长铁路干线相联接，故也称之为准高速铁路。二、城市轨道交通的分类按照不同的标准和方式，城市轨道交通可以有多种不同的分类，主要可归纳为以下几类：（一）按基本技术特征分类根据轨道交通系统基本技术特征的不同，轨道交通系统主要有地下铁道、轻轨交通、独轨铁路和有轨电车、市郊铁路、磁悬浮铁路等类型。1.地下铁道地下铁道是指修建在地下隧道中的铁路。地下铁道又可分为重型地铁、轻型地铁与微型地铁三种类型。重型地铁一般是指传统的普通地铁，轨道基本采用干线铁路技术标准，线路以地下隧道为主，仅在市郊等部分地段采用地面线路，路权专用、运能最大；轻型地铁是一种在轻轨

18、线路、车辆等技术设备工艺基础上发展起来的地铁类型，路权专用，运能较大，通常采用高站台；微型地铁，又称为断面地铁，隧道断面、车辆轮径和电动机尺寸均小于普通地铁，路权专用，运能中等，行车自动化程度较高。由于地铁已是一个历史名词，如今其内涵与外延均都有较大的扩展，它巳不局限于运行在地下隧道这一种形式，而是泛指高峰小时单向运输能力在36万人左右，地下、地面、高架运行线路三者结合的一种大容量轨道交通系统。2.轻轨铁路轻轨铁路（简称“轻轨”）的含义是指车辆对轨道施加的荷载而言。轻轨车辆与地下铁道车辆比较相对较轻。早期的轻轨系统一般是直接对旧式有轨电车系统改建而成。20世纪70年代后期，一些国家才开始修建全

19、新的现代轻轨系统。现代轻轨系统与旧式有轨电车系统相比，具有自动控制、乘坐舒适、动力大、速度快、噪声低等优点。对世界各国轻轨系统进行分类研究表明，轻轨也存在多种技术标准并存发展的情况。高技术标准的轻轨接近于轻型地铁，而低技术标准的轻轨则接近于有轨电车。因此，轻轨通常指运营在城市中心，包括近郊地区（离市中心约20公里）的轨道交通系统，其线路采用电气化，运行速度在4050 kmh，大多与地面交通立体交叉。其站间距离较小，为11.5km。我国北京东直门西直门间的40.5公里的线路，就是一条城市轻轨铁路线。欧洲、日本等轨道运输发达的国家，城市轻轨被广泛使用。如日本东京地铁只有200多公里左右，而城市铁路

20、共有2000多公里。因此，建设城市轨道交通绝不限于地铁一种形式。目前，轻轨已形成三种主要类型：钢轮钢轨系统；线性电机牵引系统（主要用于机场各场间）；橡胶轮系统。由于轻轨的造价一般仅为地铁的1/3，且施工简便，建设工期较短。加之轻轨的单向高峰小时客运量为13万人次，足以缓解城市交通拥挤的状况，且轻轨交通建设标准也低于地铁，因而易实现国产化的要求。因此，轻轨是适合我国大、中城市、特别是中等城市的一种城市轨道交通方式。3.独轨铁路独轨是车辆或列车在单一轨道上运行的城市轨道交通系统。独轨的线路一般采用高架结构，车辆则大多采用橡胶轮胎。从构造形式上可分为跨骑式独轨与悬挂式独轨两种，跨骑式独轨是列车跨坐在

21、轨道梁上运行的形式，而悬挂式独轨则是列车悬挂在轨道梁下方运行的形式。橡胶轮独轨系统采用全高架运行，不占用地面道路，具有振动小、噪声低、爬坡能力强、转弯半径小、投资较省等优点，当前的独轨、新交通系统和VAL系统均属橡胶轮系统。图15重庆3号线独轨实景图独轨运输能力一般为0.52万人次/时，多采用跨座式，轨道梁，转辙机、转向架是独轨系统的关键技术。由于采用橡胶轮胎，因而车体结构必须轻量化，轨道梁和支座材料的耐潮湿、耐酸性要求也较高。目前，我国重庆市轨道交通采用的就是这种制式（如图15所示）。独轨铁路历史悠久，早在1821年英国人P.H.Palmer就开发了独轨铁路，并因此获得发明专利。1824年在

22、伦敦船坞为运送货物修建了世界上第一条独轨铁路，它比1825年开通的蒸汽机车牵引的铁路还要早。当时采用木制轨道，用马作为牵引动力。1888年法国人在爱尔兰铺设了约15km的跨座式独轨铁路，蒸汽机车牵引，从此，有动力的独轨车辆走向实用化阶段，但最终因为车辆摇摆和噪声大等原因而于1924年停止使用。1893年，德国人Langen发明了悬挂式独轨车辆，并于1901年在德国的乌伯塔尔建成了世界上第一条悬挂式独轨线路投入运营，它线路长13.3km，其中跨河架设10km，成为利用街道上空建设独轨铁路的先驱，这条线路至今仍在使用，成为该市的一个历史景观。第二次世界大战后，随着科学技术的进步，独轨铁路技术了逐渐

23、成熟，由于其可以有效地利用公路和河流的上方空间而受到一些国家的重视。1958年瑞典出生的德国工业家Axel Lennart Wenner-Gren研制出跨座式、混凝土轨道和橡胶充气轮胎的独轨交通制式，即目前的ALWEG型。随后，美国、意大利等许多国图16美国西雅图市独轨车的实景图家都建设了这种形式的独轨铁路（如图16所示）。日本是目前世界上使用独轨最多的国家，其中采用悬挂式独轨系统的就有湘南江之岛线和千叶都市的1、2号线等。但同时，由于独轨铁路在导向、稳定性及转辙装置等关键技术问题尚有不足。技术的复杂而运量上又不占优势，使得其在世界范围内的广泛应用受到影响。4.有轨电车有轨电车通常采用地面线，

24、有时也有隔离的专用路基和轨道。隧道或高架区间仅在城市中心交通拥挤的地带采用。旧式的有轨电车由于其与公共汽车及行人共用街道路权，且平交道口多，因而其运行时所受的干扰多、速度慢。现代有轨电车与轻轨交通巳很接近，只是车辆尺寸稍小些，运营速度一般为20kmh。5.市郊铁路市郊铁路是连接城市市区与郊区，以及连接城市周围几十公里甚至更大范围的卫星城镇或城市圈的铁路，同时又是连接大中城市干线铁路的一部分，因此，它具有干线铁路的技术特征，如轨道通常是重型的。与城市轨道交通系统中的地下铁道等其他类型不同，在市郊铁路上通常是市郊旅客列车与干线旅客列车和货物列车混跑。市郊铁路的车辆运行速度远远大于其他城市交通工具，

25、平均运行速度达40 kmh以上，最高可达到120 kmh。如在法国，远郊的乘客只用半小时就可以到达市中心，如此快捷的运输速度吸引了大量客流。虽然市郊铁路采用干线铁路的技术标准，但其功能与干线铁路不同，因此，在技术性能上也略有差别。市郊铁路运行速度比干线铁路低；但其起动、制动加速度远高于干线列车，略低于地铁列车；站间距离约13 km。日本研究资料表明，市郊铁路的运营效率、能源消耗、投资费用以及土地利用等指标明显优于其他交通方式，市郊铁路的投资额大约是地铁的1/10-1/5，1人公里的能源消耗是汽车的1/7左右，而运送能力单向每小时高达6万人次，是一种快速、经济、环保且可行的城市轨道交通方式。6.

26、磁悬浮铁路磁悬浮铁路是根据电磁学原理，利用电磁铁产生的电磁力将列车浮起，并推动列车前进的高速交通工具。由于它运行时悬浮于轨道上，因而没有轮轨的摩擦，突破了轮轨粘着极限速度的限制，成为人们理想的现代化高速交通工具。（二）按路权及列车运行控制方式分类根据城市轨道交通系统是否专用及列车运行控制方式的不同，轨道交通系统可分为路权专用、按信号指挥运行，路权专用、按视线可见距离运行和路权混用、按视线可见距离运行等类型。1.路权专用、按信号指挥运行路权专用、按信号指挥运行类型系统的特点是线路专用，与其他城市交通线路没有平面交叉。由于路权专用及按信号指挥运行，可实行自动化的无人驾驶，行车速度高且行车安全性好。

27、属于这种类型的轨道交通系统主要有地下铁道、高技术标准的轻轨以及市郊铁路等。2.路权专用、按视线可见距离运行路权专用、按视线可见距离运行类型系统的特点是线路专用，与其他城市交通线路没有平面交叉，行车安全性好，但由于无信号、按可视间隔运行，行车速度稍低。属于这种类型的轨道交通系统主要是中等技术标准的轻轨。3.路权混用、按视线可见距离运行路权混用、按视线可见距离运行类型系统的特点是线路与其他运输车辆和行人共用，与其他城市交通线路有平面交叉。除在交叉口设置信号控制外，其余线路段按可视距离间隔运行，行车速度与安全性稍差。属于这种类型的轨道交通系统主要是低技术标准的轻轨和有轨电车。（三）按高峰小时单向运输

28、能力分类根据城市轨道交通系统高峰小时单向运输能力的大小，轨道交通系统可分为高运量、中运量和低运量等三种类型。1.高运量是指轨道交通系统的高峰小时单向运输能力达到30000人以上，属于这种类型的轨道交通系统主要有重型地铁、轻型地铁和市郊铁路等；2.中运量是指轨道交通系统的高峰小时单向运输能力为1500030000人，属于这种类型的轨道交通系统主要有微型地铁、高技术标准的轻轨和独轨铁路；3.低运量是指轨道交通系统的高峰小时单向运输能力为500015000人。属于这种类型的轨道交通系统主要有低技术标准的轻轨和有轨电车。当然，从不同的角度对于城市轨道交通,还可以有多种不同的分类方法。如：按轨道空间位置

29、分类，将城市轨道交通划分为地下铁道、地面铁路和高架铁路等；按支承导向制式划分，划分为钢轮双轨系统、胶轮单轨系统和胶轮导轨系统等；按服务区域分类，可以划分为市郊铁路、市内铁路和区域快速铁路等；按路权专用程度划分，可以划分为线路全封闭型、线路半封闭型和线路不封闭型；按照运行控制方式分类，可以划分为自动控制、半自动控制、人工操纵等。三、城市轨道交通的主要技术经济特征从城市发展的角度看，城市人口的多少，城市范围的大小，决定了城市规模的大小。按城市人口和城市规模分，城市有大、中、小之分，不同规模的城市，其对交通运输的需求是不同的；城市的社会经济发展步伐不同，对交通的需求也是不一样的；不同需求等级的线路，会有不同运量和速度的交通运输系统与之相适应。因此，城市轨道交通作为交通运输方式之一，其建设和发展与城市的社会和经济发展紧密相关，与城市的人口、规模、形态及地理、气候、环境密不可分。城市轨道交通有多种形式，其经济技术特征因各自的运能、速度、工程造价、营运费用及环境影响的