交通运输学概论.doc

一. 绪论a) 世界和我国第一条地铁线路诞生于何时何地 纽约地下铁路，1870，Subway 20世纪60年代北京建成第一条地铁线路b) 城市轨道交通的类型 按照运能分类: 高运量轨道交通：单向运能4.5万-7万 大运量轨道交通：单向运能2.5万-5万 中运量轨道交通：单向运能1万-3万 线路运能，即交通容量，也就是线路输送客流的最大能力，其指标是断面单向每小时最大的乘客通过量。 按照路权分类: 独有路权：如地下线路、高架线路 半独立路权：如地面线路 共有路权：如有轨电车 路权，指城市轨道交通运行线路与其他交通的兼容程度 按照敷设方式分类 地下隧道 高架 地面 按照轮轨关系分类 钢轮钢轨系统 橡胶轮系统 磁浮系统 按照技术特征分类 市郊铁路 地铁 轻轨 有轨电车 单轨系统 自动导向系统 磁浮交通 其他c) 地铁和轻轨的定义（区别） 国际隧道协会将地铁定义为轴重较重、单方向输送能力在3万人次以上的城市轨道交通系统，它可以修建在地下或采用高架的方式 轻轨（Light Rail Transit）是指轴重相对较轻，单方向输送能力在1.53.0万人次/h的一种中等运量的城市轨道交通系统。d) 单轨系统的类型 通常区分为跨座式和悬挂式两种，跨座式是车辆跨坐在轨道梁上行驶，悬挂式是车辆悬挂在轨道梁下方行驶e) 单轨系统的特点 （1）占用土地少。独轨铁路一般利用城市道路中央隔离带设置结构墩柱，高架独轨不需要很大空间，由于采用单一轨梁，相对于城市轻轨轨道所占的空间更小。 （2）运量较大。国外独轨列车一般由4辆6辆组成，列车运输能力每小时为500030000人次,运送速度一般在3040km/h。 （3）能适应复杂地形要求。由于使用橡胶轮胎，可以适应复杂地形的要求，适宜在狭窄街道的上空穿行，可减少拆迁，降低造价。 （4）建设工期短，造价低。独轨系统作为高架类型所发展的快速轨道交通，土方工程量不大，建设成本较低。独轨交通的车辆和轨道容易检查和维修保养，轨道使用寿命又大，因此运营管理费用相对也较低。而且独轨交通轨道结构比较简单，标准轨道梁可在工厂预制，现场拼装，既保证了精度又便于施工，从而可缩短建设工期。 （5）运输能确保安全。由于车辆与轨道的特殊结构,在轨道梁两侧均有起稳定作用的导向轮，不会发生行车颠覆，能确保运行安全。 （6）噪声与振动均低，且无排气污染等公害。由于独轨车辆采用了橡胶轮胎和空气弹簧转向架，在运行中振动小、噪音低，而电气牵引方式则保证了没有污染空气的废气排出，因此有利于保持清洁安静的城市环境。 （7）乘坐舒适。由于橡胶车轮和空气弹簧转向架的作用，列车运行平稳，再加上空调等现代化设备的装设，乘客乘坐环境舒适。 （8）视野广阔，眺望条件好，在城市中运行可兼有游览观光的作用。f) 磁浮交通的技术类型 超导：以日本技术（MLX型）为代表 常导：以技术（TR型）为代表 高速磁浮：超导都是高速磁浮 中低速磁浮：常导或超导二.线网规划 1.城市轨道交通的功能（基础性功能和先导性功能） 2.轨道交通线网规划的主要原则 线网布设要与城市主客流方向一致 规划线路要尽量沿道路主干道布设 规划线路要尽量经过或靠近大型客流集散点 线网规划要考虑资源共享 3.线网规划的主要内容 （1）背景资料的调查 （2）线网构架的研究 （3）实施规划的研究 4.客流预测的四阶段法 交通发生、交通分布、交通方式划分和交通分配四个步骤，这就是交通规划的四阶段法（也叫四步法）理论。 5.常见的线网结构形态及对城市发展的影响 （）线网的基本几何单元 放射单元 网格单元 环线单元 （）常见的线网形态 无环放射结构形态 网格结构形态 有环放射结构形态 有环网格结构形态 组合结构形态 6.线网规模的计算方法 按交通需求推算线网规模 L= Q /其中： L 线网长度（km）； Q 城市出行总量 公交出行比例； 轨道交通出行占公交出行的比例； 轨道交通线路负荷强度（万人次/公里·日）。 未来居民出行总量 Q： Q = m其中，m为城市远景人口规模（含常住人口和流动人口），为人口出行强度，单位为次/人·日。 按线网服务覆盖面推算线网规模 1)面积线网密度利用面积线网密度估算线网规模的公式为： L= S m1其中： L 为线网长度（km）；S为城市建成区面积(km2)； m1为线网密度（km/km2）； 2）人口线网密度利用人口线网密度估算线网规模，公式为： L= P m2其中： L 为线网长度（km）；P为规划人口(百万人)； m2为线网密度（km/百万人）；三. 线路工程1. 线路敷设的形式 2. 站间距的设置及其影响因素 车站的站间距应根据现状及规划的城市道路布局和客流实际需要确定，一般在城市中心区宜为1km左右，在城市外围区应根据具体情况适当加大车站间的距离（一般不宜大于2km）。 站间距与工程造价之间的关系 站间距与运营费用之间的关系 站间距与乘客出行时间之间的关系3. 线路平面设计的主要技术要素 城市轨道交通的平面线路是由直线、圆曲线和缓和曲线组成的 线路平面设计的主要技术要素有圆曲线半径、圆曲线长度、缓和曲线 线型和长度、夹直线长度等。4. 线路纵断面设计的主要技术要素 城市轨道交通的线路纵断面是由坡段和连接相邻坡段的竖曲线组成的。 轨道交通线路纵断面设计的主要技术要素有坡度、坡段长度及坡段连接5. 轨距加宽、超高的定义 曲线轨距加宽: 为了使固定轴距的轨道交通车辆能顺利通过曲线，在半径很 小的曲线 上，轨距要适当地扩大，这种扩大称为轨距加宽 曲线超高: 轨道交通车辆通过曲线部分时，由于离心力的作用，有向外侧抛 出的趋势，为了防止这种趋势的发生，平衡这个离心力，需使外侧钢轨比内侧钢轨高，这种设置称为超高；6. 限界的定义和类型 限界是指列车沿固定的轨道安全运行时所需要的空间尺寸。Ø 车辆限界 是车辆在正常运行状态下的一条最大动态包络线。Ø 设备限界 是一条用以限制设备安装侵入的界线。Ø 建筑限界 是考虑设备和管线安装尺寸后的最小有效断面。四. 轨道结构1. 轨道结构的组成 钢轨作用 引导机车车辆前进，承受并传递车轮压力，兼做轨道电 路（电气化铁路或自动闭塞区间）。 轨枕的功能 支承钢轨，保持轨距和方向，并将钢轨对他的各向压力传递到道床上，使用扣件把轨枕和钢轨连在一起形成“轨道框架”，增加了轨道结构的横向刚度。 钢轨与轨枕的连接是通过中间连接零件实现的，中间连接零件又称为扣件 其作用是将钢轨固定在轨枕上，即具有一定的扣压力，以保持轨距和阻止钢轨相对于轨枕的纵、横向移动 道岔： 用于列车由一条线路转向或越过另一条线路时的设备道岔有线路连接、线路交叉和线路连接与交叉等三种基本形式。2. 钢轨磨耗的种类 垂直磨耗 在直线和曲线上都存在垂直磨耗； 它与作用在钢轨上的垂直压力、轮轨之间的滑动摩擦有关，他随着通过质量的增加而增大 ； 当超过允许的垂直磨耗量，钢轨必须更换； 正常情况下垂直磨耗是确定钢轨使用寿命的重要依据。 侧面磨耗: 侧面磨耗发生在曲线的外股钢轨上； 伴随曲线外轨侧磨的同时，在曲线内轨上出现压溃、轨头压偏和宽度增加等现象。 减少侧磨的措施包括：采用径向转向架；采用耐磨轨（如高硅轨，淬火轨等）；合理设置超高、轨距和轨底坡；曲线润滑等。 波形磨耗:Ø 波形磨耗是指钢轨顶面或侧面上呈波浪形的不均匀磨损或塑性变形；Ø 波形磨耗依据其坡长可分为短波磨耗和长波磨耗。3. 道岔的构成 4. 有害空间的定义 有害空间：从辙叉咽喉至心轨实际尖端之间的轨线中断的距离5. 无缝线路的定义 是指将钢轨焊接起来的的线路五.车站建筑1. 轨道交通车站的分类及其特点 按车站的空间位置分类1. 地面车站2. 高架车站3. 地下车站 按运营性质分类4. 中间站5. 换乘站6. 中间折返站（区域站）7. 越行站8. 接轨站9. 终点站 按站台类型分类 岛式车站站台位于上、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）。 侧式车站站台位于上、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）。 岛、侧混合式车站岛、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。2. 岛式站台与侧式站台的比较 岛式站台的面积利用率高，能灵活调剂客流； 对岛式站台而言，行车控制都集中在同一站台，运营管理比较方便； 岛式站台方便乘客搭错更改方向，不用通过楼梯或地道换到另一侧站台； 侧式站台上下行乘客可避免相互干扰；区间线和站线间不设喇叭口，造价低，改建容易。3. 轨道交通车站的换乘类型 结点换乘 站厅换乘 通道换乘 同站台换乘 站外换乘六. 车辆结构1. 轨道交通车辆的组成 车辆的类型 带司机室拖车（A型） 无司机室带受电弓的动车（B型） 无司机室不带受电弓的动车(C型) 6节编组其排列为ABCCBA 8节编组其排列为：ABCBCBCAl 车体l 转向架l 牵引缓冲连接装置l 制动装置l 受流装置l 车辆内部设备l 车辆电气系统2. 车辆构造速度、车辆定距的定义 构造速度，又称结构速度，是在正常情况下，考虑机车和车辆车体和转向架结构强度和机车动力性能所允许的理论最大行车速度。 车辆定距 同一车辆的两转向架回转中心之间的距离3. 转向架的定义 支承车体； 相对车体可自由回转，使较长的车辆能自由通过小半径曲线； 悬浮和减振车体，提高运行品质； 加速和制动车辆。4. 转向架的构成（1）轮对（2）轮对轴箱装置（3）弹性悬挂装置（4）构架（5）制动装置（6）牵引电机与齿轮传动装置（7）转向架支承车体装置5. 转向架支承车体的方式 6. 轨道交通车辆的制动类型 按电动车组动能转移方式分类1. 一是摩擦制动方式，即动能通过摩擦副的摩擦转变为热能，然后消散于大气。常用的摩擦制动方式主要有闸瓦制动、盘形制动、轨道电磁制动等。2. 二是动力制动方式，即把动能通过发电机转化为电能，然后将电能从车上转移出去。常用的动力制动形式主要有电阻制动、再生制动等。l 按制动力获取方式分类Ø 黏着制动Ø 非黏着制动l 按制动源动力分类Ø 空气制动Ø 电气制动 七. 电力牵引1. 轨道交通车辆电力牵引系统按照驱动电机不同划分的类型 根据供电电压制式可分为：直流：600，750，1500，3000V (标称值)交流：6250，15000，25000V(标称值) 根据牵引电机可分为：直流电力牵引系统 交流电力牵引系统2. 直流电机的组成 3. 直流牵引电机调速的基本形式 （1）直流电机的基本调速方法 在上式中，CE是常数，Id是由负载决定的，因此调节电动机的转速可以有三种方法：调解电枢供电电压U、减弱励磁磁通和改变电枢回路电阻R。4. 直流牵引电机的电气制动类型 八. 供电系统1. 城市轨道交通供电系统根据用电性质划分类型 根据用电性质的不同，城市轨道交通供电系统可以分为为牵引电力机车供电的牵引供电系统和为动力、照明及其其他用电设备供电的降压供电系统。2. 牵引供电系统的组成 牵引供电系统由牵引变电所和牵引网组成，牵引网由馈电线、接触网、轨道回路及回流线组成的供电网络组成。在城市轨道交通牵引供电系统中，电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电动列车，再从电动列车经钢轨、回流线流回牵引变电所。1、轨道交通牵引变电所2、接触网3、回流线4、馈电线5、电分段6、钢轨3. 接触网的类型 接触网可分为接触轨和架空接触网两种类型。4. 迷流的定义 直流牵引供电系统在理想的状况下，牵引电流由牵引变电所的正极出发，经由接触网、电动列车和走行轨返回牵引变电所的负极。但钢轨与隧道或道床等结构钢之间的绝缘电阻不是很大，这样势必造成流经牵引轨的牵引电流不能全部经由钢轨流回牵引变电所的负极，有一部分的牵引电流会泄露到隧道或道床等结构钢上，然后经过结构钢和大地流回牵引变电所的负极，这部分泄露的电流就是杂散电流，又称迷流。九. 通信系统1. 轨道交通通信系统的组成1. 通信传输子系统2. 无线通信子系统3. 公务电话子系统4. 图像监控子系统5. 广播子系统6. 时钟子系统7. 电源子系统8. 乘客导乘及信息服务子系统2. 通信传输子系统中常用的网络传输技术 目前网络传输技术主要有SDH、ATM、OTN和宽带IP技术。十. 信号系统1. 轨道交通信号系统的作用 1）确保列车运行的安全，防止追尾和冲突； 2）提高运行效率（在保证安全的前提下，缩短行车间隔）； 3）实现列车运行的自动化列车速度自动控制，按时刻表自动运行，保证安全间隔，实现列车运行的自动调整，保证列车安全、准点运行，保证程序定位停车的精度；列车必须根据信号的命令运行；没有信号指示，列车的运行安全完全由调度员、值班员、司机来保证（负全责）。2. 轨道电路的定义及工作状态 钢轨是导体，左右两根钢轨可以用来形成回路，组成电路，用来检查列车占用钢轨线路状态，这就是轨道电路。 轨道上无车占用，且钢轨完好无损时，电路形成通路，轨道电路继电器励磁线圈有电通过，衔铁被吸起，中簧片连接前接点，绿灯或黄灯亮，表示该轨道电路上无车占用，列车可进入该轨道运行。此时，称轨道电路处于“调整状态”。 3. 进路、闭塞、联锁的定义 进路:列车在车站内（或车辆基地等部门）运行的路径 自动闭塞是将线路用轨道电路或其他的列车占用检测装置划分为若干闭塞分区，并保证列车按照空间间隔制运行的一种技术方法。在双线区段，宜采用单向自动闭塞；而在单线双向运行的区段应采用双向自动闭塞。列车在自动闭塞分区内，该分区被视为“占用”。由于闭塞分区长度的差异，可能造成前后列车间的空间距离过大，影响线路的通过能力。 “联锁” 是指为保证行车安全，而将轨道交通车站中的所有信号机、轨道电路及道岔等相对独立的信号设备构成一种相互制约、联合控制的连带环扣关系，即“联锁”关系。 4. 自动闭塞的类型及其特点 固定闭塞方式：是指基于轨道电路的自动闭塞方式，在这种方式中闭塞分区一旦划定将固定不变。 移动闭塞方式：指不依靠轨道电路向列控车载设备传递信息，而采用移动通信、地面交叉感应电缆、应答器等媒体向列控车载设备传递信息，实现自动闭塞。 准移动闭塞方式：是介于上述两类方式之间的自动闭塞方式，是基于报文式轨道电路的自动闭塞方式。5. 车站联锁系统的种类 电锁器联锁 道岔靠人力通过机械转换，信号机由有关人员通过电气或者机械操纵，用电锁器完成联锁关系。 继电联锁 用电气方法通过信号楼内的控制台操纵车站内的色灯信号机和电动转辙机，使信号机、进路和道岔实现联锁并能监督列车运行和线路占用情况。6. 城市轨道交通信号系统（ATC）的组成及其功能Ø 列车自动防护子系统（ATP，Automatic Train Protection ）Ø 列车自动监控子系统（ATS，Automatic Train Supervision ）Ø 列车自动运行子系统（ATO，Automatic Train Operation） ATP子系统功能Ø 1）安全停车点防护Ø 2）速度监督与超速防护Ø 3）列车间隔控制Ø 4）测速与测距Ø 5）车门控制 ATO子系统功能Ø 1）站间自动驾驶Ø 2）车站定位停车Ø 3）列车区间运行时分的定时控制Ø 4）限速区间Ø 5）车门控制Ø 6）记录运行信息 ATS子系统功能ATS其功能概括起来说就是控制和监督。控制主要是通过ATP、ATO系统的协助，按照列车运行图指挥行车、办理列车进路等。监督则是通过车地双向交换系统TWC收集列车运行信息，如车次号、到站、列车位置等，由控制中心计算机进行列车跟踪监视，将列车信息在控制中心模拟盘上显示，绘制列车实际运行图，并动态地对偏离运行图的列车进行调整。 十一. 运营管理1. 城市轨道交通运营管理工作的内容1. 行车管理2. 站务管理3. 票务管理4. 设备运营管理2. 运输计划的内容 3. 全日行车计划的定义及编制方法 定义; 营业时间内各小时开行的列车对数计划Ø 营业时间：确定的因素？Ø 全日分时最大断面客流量Ø 列车定员数：（车辆编组数和车辆定员数）Ø 线路断面满载率（车辆载客能力的拥挤度，高峰小时超载）4. 车辆运用计划的定义及编制方法 在一定类型的设备和行车组织方法条件下，未完成一定的运输任务而必须保有的车辆 5. 列车折返的类型 列车折返分为站前折返和站后折返。6. 列车交路计划的定义根据运营组织的要求及运营条件的变化，按运行图或由调度指挥列车按规定区间运行、折返的列车运行计划。列车交路计划规定了列车的运行区段、折返车站以及按不同交路运行的列车数量7. 列车交路的类型及其特点列车交路类型1. 长交路：列车在线路的两个终点站间运行。2. 短交路：列车在线路的某一个区段内运行，在指定的车站上折返。3. 长短交路：列车在线路上运行，既能够在两个终点站间折返，也能在某一中间站折返。l 不同列车交路类型的比较Ø 长交路：从行车组织的角度，长交路较短交路列车运行组织简单，对中间站折返设备要求也不高，适用于全区段客流量比较均衡的线路，但是在各区段客流量不均衡程度较大的情况下，会产生部分区段运能的浪费。Ø 短交路：能适应不同客流区段的运输要求，运营较经济，但要求中间折返站具有两个方向的折返能力以及具有方便的换乘条件，从乘客的角度，由于在出行过程中需要换乘，服务水平有所降低。Ø 长短交路：既能满足运输需求，又能提高运营效益。8. 列车运行图的含义 列车运行图是列车运行的综合计划，它规定了列车占用区间的次序，列车在每一个车站出发、到达或通过的时间，区间运行时分，车站停车时分。