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地铁与轻轨. SUBWAY ANY LIGHT-RAIL. 授课 漆泰岳. 一、教材 张庆贺等编著。地铁与轻轨。人民交通出版社， 2002 ， 3 二、主要参数文献 1 、施仲衡等编著。地下铁道设计与施工。陕西科学技术出 版社， 1997 ， 6 2 、崔之鉴编著。地下铁道。西南交通大学出版社 3 、周晓军等编著。城市地下铁道与轻轨交通。西南交通大 学出版社 三、考试形式 开卷考试 (60%) 作业 (40%) 四、主要内容 规划、设计、施工与运营。
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地铁与轻轨 SUBWAY ANY LIGHT-RAIL 授课 漆泰岳
一、教材 张庆贺等编著。地铁与轻轨。人民交通出版社，2002，3 二、主要参数文献 1、施仲衡等编著。地下铁道设计与施工。陕西科学技术出 版社，1997，6 2、崔之鉴编著。地下铁道。西南交通大学出版社 3、周晓军等编著。城市地下铁道与轻轨交通。西南交通大 学出版社 三、考试形式 开卷考试(60%) 作业(40%) 四、主要内容 规划、设计、施工与运营。 五、联系 1、住址：交大东园2-1-10 2、电话：87601636
1 地铁与轻轨的发展历史 2 交通方式与城市发展 第一章 绪论 3 城市交通存在的问题及解决的途径 4 轨道交通的分类及特点
1 地铁与轻轨的发展历史 从1863年1月10日在英国伦敦建成世界上第一条地铁至今，地铁已经有整整140年的历史了。1994年统计，1990年世界上有98个城市约5300km轨道交通投入运营，另有29个城市，94条线约1000km在建。 • 国外地铁和轻轨的发展 (1)初步发展阶段(1863年～1924年) (2)停滞萎缩阶段(1924年～1949年) (3)再发展阶段(1949年～1969年) (4)高速发展阶段(1970年至今)
初步发展阶段(1863年～1924年) 欧美的城市轨道交通发展较快，这期间13个城市建成了地铁，还有许多城市建设了有轨电车。20世纪20年代，美国、日本、印度和中国的有轨电车有了长足发展。 停滞萎缩阶段(1924年～1949年) 二战的爆发和汽车工业的发展，使得城市轨道交通的停滞和萎缩。
再发展阶段(1949年～1969年) 汽车过度增加，使城市道路异常堵塞，行车速度下降，严重时导致交通瘫痪，加上空气污染，噪声严重，大量耗费石油资源，市区汽车有时难以找到停车位。于是人们又重新认识到，解决城市客运交通必须依靠电力驱动的轨道交通。轨道交通因此重新得到重视，而且从欧美扩展到亚洲的日本、中国、南朝鲜、巴西、伊朗、埃及等国家，这期间有17个城市新建了地铁。 高速发展阶段(1970年至今) 世界很多国家都确立了优先发展轨道交通的方针，立法解决城市轨道交通的资金来源。世界各国城市化的趋势，导致人口高度集中，要求轨道交通高速发展以适应日益增加的客流运输，各种技术的发展也为轨道交通奠定了良好的基础。近几年又有40多个城市修建了地铁、轻轨或其它轨道交通。
世界地铁各具特色 • 最快的地铁是美国旧金山地铁，运行时速达128km； • 最深的地铁是朝鲜平壤市的地铁，由于地质原因，路线和车站均在地面70～80m以下； • 最短的地铁是土耳其的伊斯坦布尔地铁，总长度只有0.6km，设有两个半车站； • 最长的地铁是纽约地铁，其线路37条，全长432.4km，车站多达498个，设施较为陈旧。 • 最早的地铁是1863年在英国伦敦建成，其干线长度为6km，由于当时电动机车尚未问世，其牵引机车仍用蒸汽机车； • 最豪华的地铁是莫斯科地铁，营运时间长，发车频繁，车座舒服，票价低廉，换车方便，堪称世界一流，被誉为“地下宫殿” ； • 最方便的地铁是法国巴黎，其车站以方便、先进、豪华扬名全球，它建在火车站下面，连地面大厅共有6层，建筑设计十分精美，技术设备极为先进； • 最先进的地铁是法国里尔，全部由微机控制，无人驾驶、轻便、省线、省电，车辆行驶中噪声振动都很小，为世界上行车间隔最短的全自动化地铁。
图1.5 法国里尔市地铁CHR OSCAR LAMBRET高架车站外景
国内发展情况 1965年7月北京地铁开工，1995年上海地铁开工，1998年广州，1999年深圳、沈阳、南京、重庆相继开工。台北和香港也发展了地铁。 大连、长春、哈尔滨、鞍山、武汉、杭州、乌鲁木齐、合肥、成都、兰州、佛山、桂林、昆明、西安、济南、福州、宁波等城市都完成了地铁路网规划，进行了初步设计。
中国城市地铁规划概况 • 北京：未来10年内，北京轨道交通将以每年40km的速度增长，到2008年将达到300km，市区计划铺设地铁线20条。在今后的20至30年内，北京市轨道交通建设的年投资额约为100亿元，到2020年，北京轨道交通的总里程将超过1000km。目前，正在建设的有八通线、城铁东线、五号线、四号线、十号线、奥运支线和机场客运专线。 • 上海：已开通的2号线19km，明珠线25km。“十五”期间，上海将投资千亿元人民币，新建轨道交通200多km。 • 广州：经审批同意的三号线总投资约为153亿元，平均造价4.3亿元/km，预期2005年建成；二号线全长23km，预计2003年年底通车；四号线和五号线也在规划中。到2010年，全长近130km的5条线将构成广州轨道交通网络。据悉，佛山、南海、广州共同投资100亿元建设“广佛地铁”，预计2005年建成。
天津：已开工的地铁一号线是天津市“十五”期间投资规模最大的一项城市基础设施工程，全长26.2km，计划用4年时间建成。据悉，天津市将在2010年前修建6条共计153km的地铁。天津：已开工的地铁一号线是天津市“十五”期间投资规模最大的一项城市基础设施工程，全长26.2km，计划用4年时间建成。据悉，天津市将在2010年前修建6条共计153km的地铁。 • 南京：2002年11月9日，南京地铁奥体中心站正式开工。总投资8000多万元。 • 成都：一期投入50亿元，建成1、2号线，2010年建成。 • 深圳：地铁一期工程将于2003年底建成通车，近中期目标是建设4条地铁和4条轻轨线，总投资达500多亿元人民币。 • 沈阳：2002年9月，全长21.6km的沈阳地铁一号线工程总体建设方案确定。目前，总体招标工作已经展开。 • 杭州：该市预计将于今年兴建地铁一号线，总长约52km。 • 哈尔滨：该市轨道交通一期工程可行性研究报告已经通过中国国际工程咨询公司专家组的评估。该项目长14.4km，总投资45.2亿元，平均每km造价2.5亿元。 • 青岛：该市地铁规划总长度114km，近期将建设全长16km的南北线，预计总投资5亿美元。
2 交通方式与城市发展 2.1 不同交通方式的城市形态 2.2 不同交通方式决定的市区范围 2.3 城市客运系统
表1.1 可容忍的时间 单位：min 表1.2 出行时耗最大限度
2.3 城市客运系统 • 按交通工具的所属性质分： (1) 私人交通(Private Transport) (2) 准公共交通(Paratransit) (3) 公共交通(Mass Transit) • 按客运交通系统形态分： • 环流交通(Circulation Traffic) • 干线交通(Line-haul Traffic) • 集散交通(Collector/Distributor Traffic)
环流交通—在城市活动中心区内部的流通，呈环形流动，属于高密度地区内的流动。环流交通—在城市活动中心区内部的流通，呈环形流动，属于高密度地区内的流动。 干线交通—从郊区到城市中心区，或城市中心区内CBD与临近卫星城之间的放射状交通，沿着带状运输走廊的穿梭活动。 环流交通和干线交通的特性为需求量大，要求运输的快速性和畅通性。使用专用的运行路线(如：城市快速路、高架轨道或地铁)，又称为“城市快速公交系统”。 集散交通—连接干线之间的辅助性交通，与环流交通和干线交通相比，集散交通通常为密度较低地区的交通运输活动。
城市快速轨道交通系统的主要特点是： • 以提供环状或带状(走廊型)的干线运输服务为主，是承担大城市客运交通的主要手段； • 运输量大、速度快，不受路面交通拥挤的影响，具有畅通性、准时性； • 可减少地面汽车交通量，减少汽车尾气、噪音对城市环境的影响； • 在轨道线网密度较低阶段，需要在车站站点处与其它交通工具转接，并与城市规划、土地开发紧密配合，方能发挥其全面性的整体服务； • 基础设施投资大，建设费用高，通常由国家、政府部门出资兴建； • 轨道交通系统庞大复杂，车辆、轨道、车站设施及机电设备之间的关系密切且相互影响，需要强大的专业技术管理人员进行设施、设备的维护及运营管理。
3.1 城市存在的问题 如：公交车速度，北京从60年代40km/h下降到90年代10km/h；上海重要路段平均车速8km/h；成都等。 (1) 交通阻塞，行车速度慢 (2) 交通秩序混乱，交通事故多 混行：步行、自行车、公交车等混合，交通次序混乱，交通事故频增，增大了城市客流的疏散。 (3) 耗能多，污染严重 大城市环境形势日益严峻，大气污染日益加剧，全国500多座城市，大气质量达到一级标准的不到1%，北京、沈阳、西安、上海、广州均列入世界十大空气污染最严重的城市。
3.2 引起城市交通阻塞的原因 (1) 道路面积少 根据《世界大都市比较统计年表》1994年、《国际统计年鉴》1996年。 (2) 人口密集、客流量大 我国城市化步伐加快，百万人口以上的城市已达35座，50～100万人口的城市也超过43座。根据国际标准，城市人口密度大于每平方公里2万人，属于拥挤情况。我国城市人口平均为4万/km2，局部城区有16万人/km2。我国许多大中城市交通主干道的高峰每小时客流量均超过3万人次，有的高达8～9万人次，低运输量的公共交通工具很难适应客流增长的需要。 (3) 缺乏科学的现代化管理 路网规划不合理，各种交通工具换乘联运不便，停车场、加油站、维修点配套不齐，现有的道路、高架地铁使用效率不高，居民利用机动车的程度低，平均每人每天只有0.8次。
上海每公里道路汽车拥有量506辆，北京为345辆，为发达国家汽车拥有量的两倍甚至数倍。上海每公里道路汽车拥有量506辆，北京为345辆，为发达国家汽车拥有量的两倍甚至数倍。 世界主要都市人口与道路密度对比表
3.3 解决城市公共交通问题的途径 结合城市的总体规划，做好城市快速轨道交通—地铁和轻轨的规划，有计划地、分期分批地建造地铁、高架轻轨、郊区快速铁路，并与公共汽车、出租车、有轨电车、轮渡等交通工具有机结合，互为补充，发展安全、高效、有序、经济和环保的交通体系。
4.1 城市轨道交通分类 地铁系统 轻轨系统 单轨系统 市郊铁路 表1.4 按交通容量划分的轨道交通类型
轨道交通的一般投资构成 • 土建工程：50-55％ • 轨道：2-7％ • 车辆：13-17％ • 机务段：5-6％ • 牵引供电：7-10％ • 通信信号：10-12％ • 其他：1-4％
地铁的国防功能 • 地铁除了充当公用设施外，在大城市中扮演最重要的角色是国防作用。无论是在伦敦还是在莫斯科，庞大的地铁系统就是一个复杂的地下国防工程，许多地铁系统都隐藏着巨大的秘密，比如说伦敦地铁就有直通英国议院大厦和首相府的绝密通道。这些绝密通道在二次世界大战中发挥了相当大的作用。
地铁系统的特点： • 具有自己的轮轨，与其它交通工具互不相连系； • 具有自己独有的车辆，不同城市地铁使用车辆不同；如：北京地铁使用前苏联车辆，定员186人(已国产化)；广州地铁引进德国车辆，定员300多人； • 牵引动力为电力(直流电，北京、天津采用三轨供电，广州、上海采用架空线供电)； • 运营速度快(一般速度为35～40km/h，最大车速为80km/h)。 • 地铁优势： • 运量大(单向高峰小时断面流量4万人次以上)； • 正点、安全、舒适； • 速度快； • 运输成本低； • 污染小； • 地下铁路大部分线路修在地下，能合理利用城市地下空间，保护城市景观。
地铁的缺点： • 造价高(地铁每公里造价高达7亿～9亿元)； • 建设周期长； • 工程施工技术复杂，要求高； • 系统内部通风系统复杂(采用机械进排风，设置专门的通风排烟设施，在车站和车厢内需要安设空调，车站站台和区间隧道之间还需要安装屏蔽门系统)。
轻轨系统的特点： • 具有专线，运量较大(单向小时客运量为1～4万人)； • 快速、安全、准时(一般速度为25～30km/h，最大为45km/h)； • 占地面积较小(若路面宽时，在路段上可采用实体隔离的地面轨道，在路口可降入地下或升至空中，与高架路比，高架轻轨占地面积仅为其1/3～1/2)； • 轻轨造价低，工期短(公里轻轨1.5～3.5亿元，从总投资看，地面:高架:地下≈1:3:9)； • 从噪音、废气、城市景观三方面考虑，轻轨对环境影响较小。
单轨系统的特点： • 单轨是指以单一轨梁支撑车厢并提供导引作用而运行的轨道交通系统，依据支撑方式可分为：跨座式与悬挂式。其特点是： • 运量较大(单向小时客运量为5000～40000，一般作为通往机场、码头等大型对外交通枢纽的客运交通干线)； • 与地铁相比，单轨系统的较小，车速差异不大，最小转弯半径减小，允许最大坡度提高，因而受地形的限制减少，可用于有一定起伏的丘陵地区； • 相对于城市轻轨所占的空间更小，对沿线城市景观的影响程度较轻； • 土方工程不大，建设成本较低，车辆和轨道容易检查和维修保养，轨道使用寿命长，运营管理费用相对也较低。
轻轨系统的缺点： • 单轨系统属于胶轮胶轨体系，轨轮间摩擦较大，能耗比地铁高出50%； • 单轨系统稳定性较差，跨座式单轨需设置辅助车轮，而悬挂式单轨的摆动则随车速的提高而加剧，目前还难以有效的解决，从而影响了其广泛应用。
市郊铁路的特点： • 编组灵活，可适应通勤出行的时间集中性和方向性，根据客流大小，调整编组数及发车间隔，有较高的加减性能和较好的运行秩序，能实现高效运输。在高峰期，市郊铁路可按10～12辆编组，单向小时运量为6～8万人，属于城市轨道交通中的高容量系统。 • 与地铁、轻轨相比，市郊铁路具有大站、高速的特点，市区内间距1.5～3km，郊区5～10km，运营速度可达到80km/h以上，大大缩短了远途出行时间； • 采用电力牵引，轮轨导向，启动快，对环境污染小，噪声小，能耗较低，与环境的协调性好； • 市郊铁路的车辆类型、线路特征均接近大铁路，可与大铁路共用。投资小，是地铁的1/5或高架铁路费用1/2。
