國內(nèi)外城市軌道交通的發(fā)展.ppt

國內(nèi)外城市軌道交通發(fā)展對比分析 一 城市軌道交通發(fā)展概述 1832年世界上第一條城市街道鐵路在紐約建成1860年倫敦開始修建世界上第一條地下鐵路 倫敦大都會鐵路 用于解決當(dāng)時倫敦的交通堵塞問題 1863年通車 使用蒸汽機車牽引 明挖法 我國于1965年開始在北京建設(shè)第一條地鐵線路 作為平戰(zhàn)結(jié)合的戰(zhàn)備防御手段 明挖法 世界城市軌道交通發(fā)展階段 1 初步發(fā)展 1863 1924 地鐵誕生為大城市解決公共交通發(fā)展問題提供了寶貴經(jīng)驗 歐美城市軌道交通發(fā)展較快2 停滯萎縮 1924 1949 戰(zhàn)爭及汽車工業(yè)發(fā)展造成城市軌道交通發(fā)展停滯3 再發(fā)展 1949 1969 汽車過度增加 城市道路堵塞 空氣污染 嚴重影響城市生活水平 依靠電力的城市軌道交通受到重視4 高速發(fā)展 1970至今 城市化進程加快 要求城市軌道交通高速發(fā)展以適應(yīng)客流 我國城市軌道交通發(fā)展階段 19世紀末 中國最早的有軌電車在北京出現(xiàn) 此后設(shè)有租界或成為通商口岸的城市 香港 天津 上海 大連 撫順等 相繼開通有軌電車20世紀六十年代 七十年代 北京天津哈爾濱戰(zhàn)備防空20世紀八十年代 九十年代 北京上海廣州啟動現(xiàn)代城市軌道交通開發(fā)建設(shè)就是年代中期中央暫停所有城市軌道交通項目 20世紀九十年代末至今 在1998年的暫停結(jié)束之后 重新開始修建 2003年 有15座城市的第一批62條總長1733千米的城市軌道交通通過了國務(wù)院的審批 可見 我國城市軌道交通起步較晚 發(fā)展初衷也非城市交通 但隨著近年來國內(nèi)經(jīng)濟高速發(fā)展 我國城市軌道交通建設(shè)進入繁榮發(fā)展時期 并成為世界上最大的城市軌道交通市場 如今 北京天津上海廣州等20余個城市建成城市軌道交通網(wǎng)絡(luò) 預(yù)計到2015年前后 全國將建設(shè)87條地鐵線路 總里程2500公里 總投資近萬億元 城市軌道交通分類 按構(gòu)筑物形態(tài)或軌道鋪設(shè)方式 地下鐵路 地面鐵路按高峰小時單向運輸能力 高中低運量軌道交通系統(tǒng)按導(dǎo)向方式 輪軌導(dǎo)向 導(dǎo)向輪導(dǎo)向按輪軌材料 鋼輪鋼軌軌道交通系統(tǒng) 膠輪鋼筋混凝土軌道交通系統(tǒng) 按運能范圍 市郊鐵路 與干線旅客列車和貨物列車混跑 單向每小時6萬人次以上地鐵 高峰小時單向運輸能力在3 6萬人左右輕軌 高峰小時單向運輸能力1 3萬人次獨軌鐵路 在單一軌道上運行 跨騎式獨軌與懸掛式獨軌 有軌電車 自動導(dǎo)向交通系統(tǒng) 具有側(cè)向或中央導(dǎo)軌專用混凝土軌道 小型車輛 輕量橡膠輪胎 可無人駕駛小斷面地鐵 隧道斷面 車輛輪徑和電動機尺寸均小于普通地鐵 路權(quán)專用 運能中等 行車自動化程度較高膠輪地鐵 膠輪車輪 匹配軌道 專用導(dǎo)向裝置索道 國內(nèi)鮮見自動導(dǎo)向交通系統(tǒng) 小斷面地鐵 膠輪地鐵 僅重慶軌道交通二號線為膠輪輕軌系統(tǒng) 國外市郊鐵路發(fā)展 早在1900年以前 德國卡爾斯魯厄市交通運營公司AVG VBK采用輕軌 市域鐵路及城際鐵路之間的共線運營方式 很大程度上緩解了線路建設(shè)速度無法滿足客流需求的矛盾 收到了良好的經(jīng)濟和社會效果 歐洲鐵路的區(qū)域和通勤客流占到其鐵路客運總量的90 以上日本東京對郊區(qū)的輻射線路由2條高速線 5條普通鐵路 客運 14條私鐵和1條地鐵線構(gòu)成 市郊鐵路充當(dāng)了重要角色 我國市郊鐵路差距 我國市郊鐵路曾經(jīng)在大城市客運中占有相當(dāng)?shù)谋戎?1980年前 全國市郊列車客運量占全國客運總量的20 以上 到1995年已下降到10 市郊列車的開行數(shù)量從1975年的14 3 降到1997年的7 5 我國市郊鐵路衰落的原因 1 我國鐵路建設(shè)速度相對滯后 2 體制分割限制了市郊鐵路的發(fā)展 3 市郊鐵路的運營達不到公交化的要求 軌道與結(jié)構(gòu)工程 隧道內(nèi)的軌道結(jié)構(gòu)整體道床的類型較多 常用的道床形式有 無枕式整體道床軌枕式整體道床 無枕式整體道床 亦稱整體灌注式 無枕式軌道建筑高度較小 主要采用就地連續(xù)灌注混凝土基床或縱向承軌臺 國外一些國家修建鐵路隧道時常采用這種形式 香港地鐵和新建的輕軌也采用了這種形式 簡稱PACT型軌道 這種形式結(jié)構(gòu)簡單 減震性能也較好 但施工時需采用剛度較大的模架 施工較為復(fù)雜 軌枕式整體道床 這種道床可分為短枕式和長枕式兩種 1 短枕式整體道床這種道床軌道建筑高度一般為550mm左右 軌枕下道床厚度一般不小于160mm 一般設(shè)中心排水溝 這種道床穩(wěn)定 耐久 結(jié)構(gòu)比較簡單 施工方法簡便 進度較快 我國北京地鐵一 二期工程大多鋪設(shè)這種道床 經(jīng)20多年運營 使用狀態(tài)良好 天津地鐵亦鋪設(shè)了這種道床 2 長枕式整體道床這種道床設(shè)側(cè)向水溝 一般長軌枕預(yù)留圓孔 讓道床縱筋穿過 加強了與道床的聯(lián)結(jié) 它適用于軟土地基隧道 可采用排軌法施工 施工快 上海和新加坡地鐵鋪設(shè)了這種軌道 使用狀況良好 長枕式整體道床 高架橋上的軌道結(jié)構(gòu) 高架橋上的軌道結(jié)構(gòu)也可分為有碴軌道和無碴軌道兩種 有渣軌道VS無渣軌道 有渣軌道 有碴軌道具有造價相對低 施工速度快 維修方便及彈性好等優(yōu)點 目前一些工業(yè)先進的國家仍然采用 如原聯(lián)邦德國漢堡37km高架線路采用軌枕碎石道床 1985年建成通車的菲律賓馬尼拉輕軌鐵路 全長14 5km 為高架線路 采用雙塊式預(yù)應(yīng)力混凝土枕 潘得羅爾扣件 硬質(zhì)碎石道床 無渣軌道 無碴軌道具有穩(wěn)定性 平順性 剛度均勻性好 維修工作量少 簡潔易清洗等顯著優(yōu)點 逐漸被世界上許多國家所認識 并在過去的幾十年里 對無碴軌道結(jié)構(gòu)開展了長期 系統(tǒng)的研究工作 已把它作為城市軌道交通的主要軌道結(jié)構(gòu)型式加以發(fā)展和應(yīng)用 由城市軌道交通其特殊的運營特點所決定 城市軌道交通應(yīng)優(yōu)先采用無碴軌道結(jié)構(gòu) 有碴軌道養(yǎng)護維修量大 傳統(tǒng)的碎石道床由松散的碎石組成 因此 在列車荷載作用下 道碴的磨損 坍塌 局部陷入路基以及鋼軌和軌枕的變形 都會引起軌道的殘余變形 產(chǎn)生軌道不平順 而道碴的變形是引起軌道不平順的主要原因 占軌道變形的80 以上 整治道床占養(yǎng)護維修工作量的80 以上 軌道交通線路在其運營時間內(nèi)進行養(yǎng)護維修幾乎已不可能 據(jù)統(tǒng)計 自1863年倫敦開行第一列城市軌道交通線以來 世界各國的城市軌道交通累計已達4000km 其行車間隔時分不超過4min的線路占90 以上 其運營時間通常在18個小時左右 夜間的養(yǎng)護維修作業(yè)在安全 質(zhì)量和設(shè)備要求上提出更為苛刻的要求 此外 城市軌道交通除市郊鐵路外 地鐵和輕軌線在城區(qū)內(nèi)以隧道和高架形式穿越的情況居多 其養(yǎng)護維修作業(yè)在空間上受到極大限制 且隧道內(nèi)的工作條件十分惡劣 養(yǎng)護 高架線采用道碴道床 其軌下基礎(chǔ)單線自重為1 9t m 而選用結(jié)構(gòu)簡潔的軌道結(jié)構(gòu) 其雙線自重僅為1 8t m 因此 采用道碴道床增加了橋梁的自重 從而可能需加大梁跨和樁基尺寸 增加投資 投資 四 結(jié)構(gòu)工程 盾構(gòu)法1917年日本首次在鐵路建設(shè)中引進盾構(gòu)法 修建鐵羽越線折返段隧道我國應(yīng)用盾構(gòu)法建設(shè)城市軌道交通起步較晚 始于1980年 上海市進行了地鐵1號線試驗段施工時 研制了一臺直徑6 41米的刀盤式盾構(gòu)掘進機 后改為網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)掘進機 在淤泥質(zhì)粘土地層中掘進隧道1230米 淺埋暗挖法1986年我國開創(chuàng)淺埋暗挖法 修建了北京地鐵復(fù)興門折返線 而之前所建設(shè)的北京地鐵一二期工程和天津地鐵一號線均采用明挖法施工 線路 1 正線2 輔助線 1 折返線 2 臨時停車線 3 渡線 4 車輛段出入線 5 聯(lián)絡(luò)線 車站 換乘對比十字換乘 十字換乘不僅上 下兩線須呈十字形正交或接近正交 更重要的是兩站的站臺和換乘樓梯在平面上均應(yīng)呈十字形 十字換乘雖然在想像中對乘客上 下樓十分方便 但實際上樓梯寬度受站臺寬度所限 換乘客流亦將受到限制 特別是上下樓梯相交處之小平臺 對于換乘客流將會有很大的干擾 加之此種換乘方式至少上 下兩站相交處必須一次建成 初期投資將增加較多 正規(guī)的十字換乘 國外地鐵似亦鮮有所聞 北京地鐵二期工程環(huán)線修建時 預(yù)留西直門站 東四十條站皆屬此類 紐約地鐵有此換乘形式 但只能說是車站十字 相交 其換乘通道屬環(huán)形換乘 T形換乘是一座車站中間的側(cè)面與另一車站的端部通過換乘設(shè)施相銜接L形換乘是兩站的端部通過換乘設(shè)施相銜接 而且主體與換乘設(shè)施間不一定要直接或垂直相聯(lián)由于這兩種換乘方式布置起來比較靈活 明挖 暗挖施工均可 在修建一條線路時 對換乘設(shè)施需要預(yù)建的工程量較小 換乘通過能力較大 因而國外地鐵采用者較多 國外的早期的深埋L形換乘站 兩線相交成很小的銳角 實際上論其外形已非L形而是銳角形 北京地鐵復(fù)興門和建國門兩站 都采用T形換乘 雍和宮和積水潭都預(yù)建了L形換乘的接點 L T 同臺換乘 平行換乘 三 城軌車輛 軌道交通發(fā)展呈多樣化趨勢 目前 國際上軌道交通技術(shù)已日趨成熟 已經(jīng)上線運營的城市軌道交通就有地鐵 市郊鐵路 輕軌 單軌 線性電機牽引的軌道交通 磁懸浮鐵路及有軌電車等多種類型 其中以市郊鐵路 地鐵 輕軌和有軌電車應(yīng)用最為廣泛 以線性電機牽引系統(tǒng)最有發(fā)展前途 一 車輛構(gòu)成 車輛的構(gòu)成 輕軌車輛的構(gòu)成一般包括三種形式 四軸動車 六軸單鉸接車和八軸雙鉸接車 一般城市軌道交通車輛的構(gòu)成包括七部分 車體 轉(zhuǎn)向架 牽引緩沖裝置 制動裝置 受流裝置 車輛內(nèi)部設(shè)備和車輛電氣系統(tǒng)等 目前 我國地鐵車輛的進口價格為120萬 180萬美元 輛 而長春客車廠提供給北京復(fù)八線的鋼車體交流傳動VVVF變調(diào)壓車為68萬元美元 輛 國產(chǎn)化率54 中國出口到伊朗的地鐵車輛為54萬美元 輛 北京目前用的國產(chǎn)地鐵車輛也只相當(dāng)于40萬美元 輛 即使國外最先進的鋁合金車體的交流傳動地鐵車輛在國內(nèi)生產(chǎn)也僅需1O0萬美元 輛 可見大力發(fā)展國產(chǎn)城軌車輛生產(chǎn)可以大大降低城軌工程的造價 改變當(dāng)前我國發(fā)展城市軌道交通造價過高的現(xiàn)狀 這也是國家發(fā)展和改革委員會 軌道車輛產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策和國務(wù)院辦公廳 關(guān)于加強城市快速軌道交通建設(shè)管理的通知 所提出的內(nèi)容 即要求軌道交通工程中車輛和機電設(shè)備的平均國產(chǎn)化率不低于70 三 車輛段 車輛段的線路布置要根據(jù)車輛段作業(yè)要求 結(jié)合用地特點來布置 一般地 車輛段設(shè)計原則包括以下三方面 1 收發(fā)車順暢 車輛段是列車運營的起始于終止場所 其設(shè)計要根據(jù)線路特點保證列車出入的流暢 滿足能力要求 2 停車檢修分區(qū)合理 在部分線路較長的場合 車輛段與停車場的確定需要考慮的位置分布 一保證運營組織與管理的方面性 三 車輛段 3 用地緊湊 城市軌道交通系統(tǒng)一般在市區(qū) 土地資源稀缺 且價格昂貴 車輛段與停車場的設(shè)計要緊湊 一降低建設(shè)費用 車輛段一般可布置成貫通式或盡端式 貫通式車輛段均可以收發(fā)列車 能力較大 停車列檢庫一股道可以停3列車 四 信號與通信 國外城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展趨勢基于數(shù)字軌道電路的列車自動控制系統(tǒng)成為城市軌道交通信號系統(tǒng)的主流 采用基于數(shù)字通信的列車控制系統(tǒng) CBTC 是未來城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展方向 一 信號 空間間隔法 該間隔稱為閉塞區(qū)間 城市軌道交通系統(tǒng)的信號分為 傳統(tǒng)信號系統(tǒng)和現(xiàn)代信號系統(tǒng) 世界各國的城市軌道交通的信號系統(tǒng)大都采用列車自動控制ATC系統(tǒng) 一般可認為 ATC包括列車自動防護ATP 列車自動駕駛ATO和列車自動監(jiān)視ATS三個子系統(tǒng) 二 通信 一 調(diào)度指揮通信系統(tǒng)1 有線調(diào)度電話2 站間行車電話3 區(qū)間電話 二 無線通信系統(tǒng)1 運行線上的調(diào)度無線通信系統(tǒng)2 車輛段無線通信系統(tǒng) 二 通信 三 公務(wù)通信系統(tǒng) 四 廣播系統(tǒng) 五 電視監(jiān)視系統(tǒng) 六 傳輸通道系統(tǒng) 五 供電 環(huán)控 給排水 一 供電系統(tǒng) 負責(zé)提供車輛及設(shè)備運行的動力能源 供電系統(tǒng) 高壓供電源系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)動力照明供電系統(tǒng) 高壓供電源系統(tǒng) 集中式供電分散式供電混合式供電 北京地鐵1號線和環(huán)線 1 高壓供電源系統(tǒng) 城市電網(wǎng)對城市軌道交通系統(tǒng)內(nèi)部的變電所的供電方式 牽引供電系統(tǒng) 牽引變電所牽引網(wǎng) 目前世界上城軌的牽引網(wǎng)均采用直流牽引國際IEC電壓標準 600V 750V和1500V我國國標電壓標準 750V和1500V廣州 上海 1500V電壓制架空網(wǎng)北京 750V電壓制第三軌 2 牽引供電系統(tǒng) 供給電動車輛運行的電能 受流方式對比 三軌方式適合于具有下列特點的城市 1 投資緊缺 因為我國對于三軌方式的設(shè)計 施工及運營管理已積累了一套成熟而完備的經(jīng)驗技術(shù) 所有三軌方式下的設(shè)備已完全具備國產(chǎn)化能力 采用三軌方式節(jié)省資金 2 地鐵線路以地下或高架為主 地面線亦均為專用道 這樣完全可以避免三軌與其它道路平交而帶來的不便 以及對人畜的觸電威脅 3 當(dāng)時已有三軌方式的地鐵線路在運營時 新建線路采用三軌可以使新舊線路的受流方式一致 方便行車交路的變換及運營管理 而架空網(wǎng)方式則適合于具有下列特點的城市 1 架空網(wǎng)技術(shù)成熟 國外某些國家的架空網(wǎng)技術(shù)已基本成熟 如德國西門子的柔性架空網(wǎng) 日本的剛性架空接觸懸掛 2 已有架空網(wǎng)方式的地鐵線路在運營 或地鐵系由郊區(qū)地面電氣化鐵路改建 并向市內(nèi)延伸 便于新舊線路的銜接 3 動力照明供電系統(tǒng) 提供車站和區(qū)間各類照明 扶梯 風(fēng)機 水泵等動力機械設(shè)備電源和通信 信號 自動化等設(shè)備電源 動力照明供電系統(tǒng) 降壓變電所動力照明配電線路 二 環(huán)控系統(tǒng) 環(huán)控系統(tǒng) 通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)防排煙系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng) 1 通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng) 開式系統(tǒng)閉式系統(tǒng)屏蔽門系統(tǒng) 開式系統(tǒng) 多用于當(dāng)?shù)刈顭嵩碌钠骄鶞囟鹊陀?5攝氏度且運量較少的城市軌道交通系統(tǒng)閉式系統(tǒng) 多用于當(dāng)?shù)刈顭嵩碌脑缕骄鶜鉁馗哂?5攝氏度且運量較大 高峰時間內(nèi)每小時的列車運行對數(shù)和每列車車輛數(shù)的乘積大于180的城市軌道交通系統(tǒng) 2 防排煙系統(tǒng)設(shè)置機械排煙系統(tǒng)的原因 城市軌道交通系統(tǒng)地下車站及區(qū)間對外連通的口部相對來說比較少 一旦發(fā)生火災(zāi) 濃煙很難自然排除 3 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng) 中央控制室車站控制室就地控制裝置 三 給排水系統(tǒng) 1 給水系統(tǒng)給水系統(tǒng) 生產(chǎn) 生活和消防公用的給水系統(tǒng)生產(chǎn)及生活給水系統(tǒng)消火栓給水系統(tǒng)自動噴水滅火給水系統(tǒng)空調(diào)冷卻循環(huán)給水系統(tǒng) 2 排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng) 主排水泵站輔助排水泵站污水泵房局部排水泵房臨時排水泵房 城市軌道交通運營組織 法國 法國威立雅交通集團亞洲區(qū)總裁丹尼爾 居騏邁在2011年北京軌道交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展峰會上介紹 法國城市軌道交通項目的有效管理得益于明確的交通管理機構(gòu)和有效的交通政策 靈活的票務(wù)機制以及從長期發(fā)展的角度管理軌道項目 法國巴黎的公共交通系統(tǒng)由地鐵 郊區(qū)快軌 有軌電車 巴士組成 其中 地鐵有14條 市區(qū)內(nèi)每400 500米就有一個地鐵站 共有換乘站129座 郊區(qū)快軌有5條 主要連接城區(qū)和郊區(qū) 具有更加快捷 載客量大 換乘方便等特點 此外 還有4條有軌電車線 主要服務(wù)于巴黎市外圍 8000輛巴士則恰如其分地發(fā)揮了短途交通的作用 并和軌道交通形成很好的互補關(guān)系 這樣的公共交通體系 對于一個擁有1200萬人口 500萬輛汽車的世界大都市來說 已經(jīng)成為支撐其有條不紊運轉(zhuǎn)的核心部分 最關(guān)鍵的是 除了特殊情況外 即使在巴黎的繁華路段也很少出現(xiàn)堵車的現(xiàn)象 法國還率先實行了靈活的票務(wù)機制 并為其他國家所仿效 在巴黎 車票的種類可謂多種多樣 乘客的選擇也很多元 如其車票有日票 周票 月票 年票之分 按區(qū)域不同還有市區(qū)票和郊區(qū)票之分 巴黎也是最先實行 一票通 的城市之一 其 一票通 可以在巴士 地鐵 有軌電車上通用 日本 日本城市鐵路與城市 同時是交通 節(jié)點密切融合 鐵路樞紐往往成為城市的重點區(qū)域 這一點與世界大都市的鐵路發(fā)展及功能演化一脈相承 其交通樞紐的規(guī)劃 發(fā)展也經(jīng)歷了從關(guān)注特殊交通功能到注重交通功能與城市功能一體化的過程 日本城市鐵路分為兩類 一類是國營鐵路 如日本國鐵 主要任務(wù)是運輸 另一類是民營鐵路 主要任務(wù)是經(jīng)營 包括運輸能力的提升和參與樞紐地區(qū)的開發(fā)建設(shè)等 日本社團法人海外鐵道技術(shù)協(xié)力協(xié)會顧問加尾章在2011年北京軌道交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展峰會上介紹 日本交通樞紐規(guī)劃更注重構(gòu)建交通功能與城市功能有機融合的綜合交通體系 城軌交通運輸計劃 一 客流計劃 客流計劃是對運輸計劃期間城市軌道交通線路客流的規(guī)劃 它是全日