单元2 城市轨道交通行车基础设备.ppt

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1、单元单元2 2 城市轨道交通行车基础城市轨道交通行车基础设备设备单元2 城市轨道交通行车基础设备【学习目标】1.了解城市轨道交通行车基础设备性能特点；2.初步掌握各种行车基础设备的使用要求；3.熟悉各种行车基础设备基本结构；4.会运用有关行车设备组织行车，完成运输任务。【建议学时】10学时2.1列车城市轨道交通车辆类型不同，技术参数不一样，但其结构基本相同。一般城市轨道交通车辆的组成为：车体、车门、车钩缓冲装置、转向架、制动装置等（如图2-1所示）。例如，目前上海城市轨道交通运用的车辆均为城市轨道交通列车，它们均以电动车组编列运行，编组为6节（远期为8节），分4节动车与2节拖车。目前共有4种车

2、型，包括：直流传动的DC1型、交流传动的AC1型、AC2型、AC3型。2.1列车图2-1南京地铁车辆2.1列车一、列车与列车编组要求1列车与列车分类列车是指以正线运行为目的，按规定辆数编成并具有列车标志的车组。列车标志包括列车两端的标识灯、列车前端的车次号与目的地标识符。列车运行主要指列车在正线上的运行。在双线行车时，地铁、轻轨列车按右侧单向运行，而市郊列车则按左侧单向运行。按列车用途不同可分为：专用列车、客用列车、空驶列车、试验列车、工程列车和救援列车。2.1列车一、列车与列车编组要求2.有关列车编组的规定（1）编入列车中的机车和车辆的制动机应全部加入列车的制动系统。（2）客车、工程车应按规

3、定的编挂条件进行编组，下列车辆禁止编入列车：车体倾斜超过规定限度；曾经发生脱轨或冲撞事故，未经检查确认；装载货物超出限界，无挂运命令；装载长轨货物的平板车，无跨装特殊装置；平板车装载货物违反装载和加固技术条件；平板车未关闭侧板；制动系统故障；未按规定维护保养或清洁。2.1列车二、列车运行有关概念1运营时刻表运营时刻表是行车组织工作的基础，它规定了运营线路的每个运营周期（一般为每天）的起止时间、高峰期起止时间、各次列车占有区间的顺序、列车在一个车站到达和出发（通过）的时刻、列车在区间的运行时分、列车在车站的停站时分、折返站列车折返作业时间及电动客车出入车场的时刻。2.1列车二、列车运行有关概念1

4、运营时刻表运营时刻表是行车组织工作的基础，它规定了运营线路的每个运营周期（一般为每天）的起止时间、高峰期起止时间、各次列车占有区间的顺序、列车在一个车站到达和出发（通过）的时刻、列车在区间的运行时分、列车在车站的停站时分、折返站列车折返作业时间及电动客车出入车场的时刻。2.1列车二、列车运行有关概念2最小行车间隔时间缩短行车间隔时间可以减少旅客在站候车时间，有利于提高服务质量，增大对乘客的吸引力，也有利于减少列车编组辆数，节省工程投资。但是，缩小行车间隔时间受到多种因素的制约。3停站时间列车停站时间长短服从于旅客乘降的需要，因而主要取决于车站的乘客集散量、车辆的车门数和座位布置以及车站的疏导和

5、管理措施等。2.1列车二、列车运行有关概念4折返方式和折返时间列车的折返方式首先涉及一个是否所有的列车都在线路上全线运行的问题，由于各区间断面客流量一般是不均衡的，个别线路甚至相差较大。如果按照最大断面客流量开行一种列车，将使车辆客位利用率不高，造成一定程度的浪费，所以应视线路的具体情况采用长短交路相结合的组织方法，不仅提高列车和车辆运送效率，降低运营成本，避免了运能虚靡，同时还可以给乘客带来极大方便。2.1列车二、列车运行有关概念5列车运送速度在实际工作中，通常把速度分为三个不同的概念，即运行速度，技术速度和旅行速度。运行速度则是在列车运行时间中扣除加减速附加时间和在站停车时间后计算所得；技

6、术速度则是在列车运行时间中扣除在站停车时间后计算所得；旅行速度即指列车运送速度，它是列车在区段或铁路线路内运行的平均速度。2.1列车二、列车运行有关概念6行车通过能力轨道交通系统的通过能力是一个综合指标，取决于线路技术条件、信号系统、车辆性能、折返能力、停站时间、乘客素质和管理水平等诸多因素。根据客流的需要，通过能力一般可按每小时2030对考虑，即行车间隔时间为23min，必要时应预留进一步缩小行车间隔的潜力。7列车编组与车辆配置根据系统的设计客运量、车辆定员数和通过能力，可计算出车辆运行的编组方式。高峰小时内每班次列车的平均载客量应为系统设计客运量与通过能力之比。2.2线路与限界一、线路线路

7、是城市轨道交通的重要组成部分，其内涵是保证轨道交通在安全、快速前提下，确定列车在城市三维空间的走向。1.城市轨道交通线路分类城市轨道交通线路分类城市轨道交通线路按其在运营中的作用，可分为正线、辅助线、车场线。线路按其所处环境不同可分为地面线路、地下线路及高架线路。（1）正线。正线是指供载客列车运行的线路，贯穿所有车站和区间。城市轨道交通正线是独立运行的线路，一般按双线设计，采用与我国城市街面一致的右侧行车制。大多数线路为全封闭，与其他交通线路相交处，一般采用立体交叉。2.2线路与限界（1）正线。图2-2 上海地铁9号线运营正线2.2线路与限界（2）辅助线。辅助线是指为空载列车进行折返、停放、检

8、查、转线及出入段作业所运行的线路，包括折返线、渡线、停车线、车辆段出入线、联络线等。辅助线是轨道交通系统的重要组成部分，直接关系到系统运营组织的效率。折返线。图2-3 折返线形式2.2线路与限界渡线。渡线是指在上下行正线之间（或其它平行线路之间）设置的连接线，通过一组联动道岔达到转线的目的。图2-4 交叉渡线2.2线路与限界停车线。停车线一般设置在端点站，专门用于停车，也可进行少量检修作业（如图2-5所示）。图2-5 停车线2.2线路与限界车辆段出入线。为保证运行列车的停放和检修，在轨道交通沿线适当的位置应设置车辆段，车辆段与正线连接的线路为车辆段出入线（如图2-6所示）。图2-6 车辆段出入

9、线2.2线路与限界联络线。在整个城市轨道交通路网中，要使同种制式线路可以实现列车过轨运行，这种过渡一般需要通过线与线之间的联络线来实现。图2-7北京地铁复兴门站联络线2.2线路与限界（3）车场线。车场线(如图2-8所示)指车辆基地内各种作业线，具体包括：检修线：设置在车辆基地检修库内，专门用于检修车辆的作业线，配有地沟和架车设备。试验线：设置在车辆基地，用于对检修完毕的车辆进行运行状态检测的线路。洗车线：专门用于清洗车辆的作业线。出入库线：车辆基地与正线联系线路，专供列车进出车辆基地，一般分入库线和出库线。图2-8 车场线2.2线路与限界2.各种线路工程主要技术标准（见表各种线路工程主要技术标

10、准（见表2-2）。）。车型车型参数参数A A型型B B型型B1B1型型B2B2型型上部受电上部受电下部受电下部受电计算车辆长度（计算车辆长度（mmmm）22100221001900019000车辆最大宽度（车辆最大宽度（mmmm）3000300028002800车辆高度（车辆高度（mmmm）3800380038003800车辆定距（车辆定距（mmmm）15700157001260012600转向架固定轴距（转向架固定轴距（mmmm）2500250023002300（22002200）地板面距走行轨面高度（地板面距走行轨面高度（mmmm）1130113011001100受电弓落弓高度（受电弓落弓

11、高度（mmmm）38103810-38103810受电弓最大工作高度（受电弓最大工作高度（mmmm）54105410-54105410受流器端部距车体横向中心距离受流器端部距车体横向中心距离（mmmm）-1473147314401440-受流器中心距走行轨面工作高度受流器中心距走行轨面工作高度（mmmm）-140140256256-2.2线路与限界二、城市轨道交通限界1城市轨道交通限界的基本概念城市轨道交通限界的基本概念限界是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证城市轨道交通列车安全运行所必需的空间。2城市轨道交通限界的种类城市轨道交通限界的种类城市轨道交通的限界可分为车辆限界、设备限界

12、、建筑限界和接触轨或接触网限界。2.2线路与限界2城市轨道交通限界的种类城市轨道交通限界的种类（1）车辆限界。车辆限界是指车辆最外轮廓的限界尺寸。其是根据车辆的轮廓尺寸和技术参数，并考虑其静态和动态情况下所能达到的横向和竖向偏移量，按可能产生的最不利情况而进行组合确定的。（2）设备限界。设备限界是指线路上各种设备不得侵入的轮廓线。它是在车辆限界的基础上再计入轨道出现最大允许误差时，引起的车辆偏移和倾斜等附加偏移量，以及在设计、施工、运营中难于预计的因素在内的安全预留量。2.2线路与限界2城市轨道交通限界的种类城市轨道交通限界的种类（3）建筑限界。建筑限界是行车隧道和高架桥等结构物的最小横断面有

13、效内轮廓线。隧道建筑限界：在既定的车辆类型、受电方式、施工方法及结构型式等基础上确定的隧道的建筑限界。它分为矩形隧道建筑限界、圆形隧道建筑限界、马蹄型隧道建筑限界三种类型。高架桥建筑限界：有时在轨道交通线路上方设计高架的人行通道和桥梁，为保证安全，这种高架桥需要给轨道交通列车及设备留出适当的空间。车站建筑限界：车站建筑限界主要从平面和纵断面两个角度要求。（4）接触轨或接触网限界。接触轨或接触网限界是轨道交通供电系统的第三轨供电方式的接触轨或架空方式接触网设计位置的轮廓尺寸。2.3轨道与道岔一、轨道一、轨道 轨道是城市轨道交通系统的重要组成部分。轨道是作为一个整体结构，铺设在路基之上，直接承受列

14、车车辆及其荷载的巨大压力，对列车运行起着导向作用的一组设备。轨道是由钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔及其他附属设备等组成的构筑物（如图2-11所示）。图2-11 轨道的构成2.3轨道与道岔一、轨道一、轨道 1钢轨 钢轨是指两条直线形呈平行分布，安装在轨枕或路基之上的由钢铁材料制成的金属构筑物。钢轨是轨道的组成部分，其功用是直接承受车轮传递的列车及其荷载的重量，并引导列车的运行方向，此外在城市轨道交通系统中，钢轨还要兼供轨道电路之用。除上述功用外，钢轨有时还起到安全保护作用，这时的钢轨被称为“护轨”。（1）防脱护轨;（2）桥上护轨;（3）道岔护轨.2.3轨道与道岔一、轨道一、轨道 2轨枕 轨枕是轨道

15、的基础部件，它是承垫于钢轨之下，将钢轨所承受的重量压力，平均传递到道床上，同时又能有效地保持钢轨轨距和方向、几何形位的轨道部件。3道床 道床是指路基、桥梁或隧道等下部结构之上，钢轨、轨枕之下的碎石、卵石层或混凝土层。它是钢轨或轨道框架的基础。道床的主要作用是支承轨枕，把来自轨枕上部的巨大荷载，均匀地分布到路基面上，大大减少了路基的变形。道床依靠本身和轨枕间的摩擦，起到固定轨枕的位置，阻止轨枕纵向或横向的移动。2.3轨道与道岔二、道岔二、道岔 道岔是一种使列车车辆从一股道转入另一股道的线路连接设备，通常在车站、车辆段和停车场大量使用。由于道岔具有数量多、构造复杂、使用寿命短、限制列车速度、行车安

16、全性低、养护维修投入大等特点，与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。道岔是个大家族，最常见的是普通单开道岔，主要由转辙器、连接导轨和辙叉及护轨三大部分组成（如图2-12所示）。图2-12 道岔的组成2.3轨道与道岔二、道岔二、道岔 道岔组合的基本形式有三种：即线路的连接、交叉、连接与交叉的组合。常用的线路连接有各种类型的单式道岔和复式道岔；交叉有直角交叉和菱形交叉；连接与交叉的组合有交分道岔和交叉渡线等。常用道岔的种类有如下几种：1.单开道岔：主线为直线，侧线向主线的左侧或右侧分支的道岔（如图2-13所示）。图2-13单开道岔及其表示2.3轨道与道岔二、道岔二、道岔 2.双开道岔：又称对称道岔

17、，为Y形，即与道岔相衔接的两股道向两侧分岔（如图2-14所示）。图2-14双开道岔及其表示2.3轨道与道岔二、道岔二、道岔 3.三开道岔：三开道岔如同形，同时衔接三股道，由两组转辙机械操纵两套尖轨（如图2-15所示）。图2-15三开道岔及其表示2.3轨道与道岔二、道岔二、道岔 4.交分道岔：又称多开道岔、复式交分道岔。复式交分道岔像X形，实际上相当于四组单开道岔和一副菱形交叉的组合（如图2-16所示）。它起到了两个道岔的作用，且占地较短，特别是连接几条平行线路时，比单开道岔连接的长度缩短的更为显著，而且列车通过时弯曲较少、走行平稳、速度可较高，瞭望条件也较好。缺点：交分道岔构造复杂，零件数量较

18、多，维修较困难。图2-16交分道岔及其表示2.3轨道与道岔二、道岔二、道岔 5.交叉渡线：就是将复式交分道岔的X形的上面两点和下面两点分别连接起来，由四组单开道岔和一组菱形交叉设备组合而成。它不仅能开通较多的方向，而且占地不多，所以经常在车站采用。6.除此而外，还有一种交叉设备，通常使用的叫做菱形交叉。它由两组锐角辙叉和两组钝角辙叉组成，但没有转辙器，所以股道之间不能转线。2.4车站与车场一、车站一、车站 车站是城市轨道交通系统最重要的组成部分，是乘客上下车、换乘的场所，也是列车到发、通过、折返、临时停车的地点。还具有购物、集聚及作为城市景观等一系列功能。车站的选址、布置、规模等，不仅影响运营

19、效益，而且关系到城市的运转（如图2-17所示）。图2-17 车站2.4车站与车场一、车站一、车站 1.车站功能组成 从使用功能角度讲，大型城市轨道交通系统的车站组成包括：车站大厅及广场、售票大厅、运营管理场所、技术设备用房和管理用房。车站大厅及广场是乘客、游客和商人聚集的地方；售票大厅为乘客出售列车客票的地方；站台、垂直交通及跨线设施，直接供乘客乘降车使用；运营管理场所，旅客不能到达的地方，如车站办公室、仓库、维修设施及轨道线路等。涉及车站运行的技术设备用房及管理用房，一般分设于站厅和站台的两端部。从建筑空间位置角度讲，车站一般包括：主体、出入口及通道、通风道及风亭（地下）和其他附属建筑物。2

20、.4车站与车场一、车站一、车站 2.车站分类 按车站的空间位置可分为地下车站、地面车站、高架车站；按运营功能可分为终点站、中间站、换乘站、区间站（或称折返站）、通勤站；按车站站台形式分为岛式车站、侧式车站、岛侧混合式等车站形式；按车站施工方法分为明挖车站（又可分为浅埋式和深埋式）、暗挖车站等；按车站断面结构分为矩形车站（又可分为单层、双层、多层）、拱形车站（又可分为单拱、多跨连拱）、圆形车站（又可分为正圆、椭圆）、马蹄形车站等。2.4车站与车场一、车站一、车站 3.城市轨道交通车站的选型 车站的建筑形式必须结合城市特有的发展规划地理条件及经济状况，因地制宜的考虑选型；并与各种车站的建筑施工特点

21、结合起来进行选型。各种车站的建筑施工特点：（1）岛式站台：便于乘客换乘其他车次；（2）侧式站台：不利于乘客换乘其他车次；（3）矩形箱式车站：施工对周边环境影响大，土方量大，影响地面交通；（4）圆形或椭圆形的车站：技术要求较高，施工难度相对较大。（5）浅埋式车站：土方量较小技术难度减小客流上下高度的减小节省投资。（6）深埋式车站：深埋式基坑的技术难度增加土方量增加投资加大客流上下高度的增加。2.4车站与车场二、车场二、车场 车场又称为车辆停放及维修基地，也叫车辆段，是车辆停放、保养、修理的专门场所，主要由停车库、列检库、站场线路、信号控制楼等组成（如图2-18所示）。车辆段主要划分为检修区和运营

22、区，所有的检修工作均集中在检修区域进行，运营区主要负责段属车辆的停放、列检和乘务工作。为了便于统一管理，往往将机电、通号、公务、仓库、教育培训等部门、设施与车辆基地组建在一起，成为更大的车辆综合维修基地。图2-18 北京地铁杨庄车辆段2.5牵引供电系统一、供电系统一、供电系统 城市轨道交通供电系统（Power supply system for urban rail transit）由电力系统经高压输电网、主变电所降压、配电网络和牵引变电所降压、换流（转换为直流电）等环节，向城市轨道快速交通线路运行的动车组输送电力的全部供电系统。城市轨道交通供电系统通常包括两大部分，即对沿线牵引变电所输送电力

23、的高可靠性专用外部供电系统；以及从直流牵引变电所经降压、换流后，向动车组供电的直流牵引供电系统。2.5牵引供电系统二、牵引系统二、牵引系统1电力牵引概念 城市轨道交通电力牵引（electric traction of urban railw transit）以电力系统城市电网的电力为动力源，在车辆上将电能转换为机械能，从而牵引列车组在轨道上运行的一种城市交通牵引动力形式。由于它具有准时、快捷、安全、舒适、运量大、编组灵活及节能、无污染等优点，已经成为世界许多国家大中城市公共交通的骨干。目前全世界已有40多个国家的130多个城市，共修建了7000公里的城市轨道交通（包括地铁、轻轨）线路。2.5牵

24、引供电系统二、牵引系统二、牵引系统 2.城市轨道交通电力牵引构成 城市轨道交通电力牵引主要由牵引供电系统和电动车组构成（如图219所示）。牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网组成。图2-19 城市轨道交通电力牵引系统2.5牵引供电系统二、牵引系统二、牵引系统 2.城市轨道交通电力牵引构成 （1）牵引变电所的作用是将城市电网的交流电压（一般为110 kV、35 kV或10 kV）降压并整流成为直流电压。世界各国城市轨道交通的电压制均为直流，电压等级有600 V到3 000 V各种不同等级。国际电工委员会（IEC）推荐的直流供电电压为DC 750 V（允许波动范围为500V-900V）和DC 15

25、00 V（允许波动范围为1 000 V-1 800 V）。2.5牵引供电系统二、牵引系统二、牵引系统 （2）牵引网由馈电线、接触网、轨道和回流线组成。接触网是牵引网中最主要的组成部分，车上的受电器通过与它可靠地直接滑动接触，不断取得电能，以保持电动车组的正常运行。接触网按其结构可分为接触轨式和架空式两种。接触轨式是沿走行轨道一侧平行铺设第三轨，电动车组从侧面伸出的受电器（接触靴）与其滑动接触而取得电能（如图2-20所示）。接触轨又分上磨式、下磨式、侧磨式三种。图2-20 接触轨2.5牵引供电系统二、牵引系统二、牵引系统 架空式接触网是架设在走行轨道上部的接触导线、承力索系统（如图2-21所示）

26、。电动车组从上都伸出的受电器（受电弓）与接触导线滑动接触取得电能。架空接触网又分地面架空式和隧道架空式两种。图2-21 接触网2.6信号系统与通信系统一、信号系统一、信号系统 信号系统是城市轨道交通系统中最重要的设备之一。信号系统的作用是指挥行车，保证安全，提高效率。并且根据城市轨道交通高密度、短间隔、短站距和快速的特点，有着安全要求高、通过能力大、抗干扰能力强、可靠性高、自动化程度高等特点。信号系统从设备上讲主要是信号、联锁和闭塞等设备的总称。1.信号机 信号机用以指挥行车，保证列车的行车安全，列车必须绝对执行信号机显示的命令。城市轨道交通的信号机采用色灯信号机。（1）信号机命名。（2）信号

27、显示的颜色。信号显示的基本颜色为：红、黄、绿三种，再辅以蓝、月白，构成信号的基本显示系统。2.6信号系统与通信系统一、信号系统一、信号系统 （3）各种功能的信号机：进站信号机：禁止或允许列车进入站台，设于车站入口。出站信号机：禁止或允许列车从车站发车，设于列车运行方向出口。通过信号机：禁止或允许列车进入下一个闭塞分区，设于闭塞分区的分界点。防护信号机：防护列车发生侧向冲突，设于同区间平面交叉地点前方。阻拦信号：阻拦列车行进，不能超越规定地点。调车信号：禁止或允许列车进入调车进路。引导信号：当主体信号因故障显示红灯，通过人工办理点亮其下方月白灯光，准许列车以低于15km/h的速度继续行进，随时准

28、备停车。2.6信号系统与通信系统一、信号系统一、信号系统 2.发车表示器：依据发车表示器的显示告知司机同意关门发车。3.信号标志：主要有线路标志和信号标志。4.手信号：当信号机故障或停用情况下，采用手信号接发列车。5.联锁设备：所谓联锁，是指信号设备与相关因素的制约关系，我们这里所说的联锁其实是指车站信号设备之间的制约关系，是信号、道岔、进路之间的制约关系。联锁的基本内容是：防止建立会导致列车车辆相冲突的进路，必须使列车或调车车列经过的所有道岔均锁闭在与进路开通方向相符合的位置，必须使信号机的显示与所建立的进路相符。6闭塞：ATC系统按闭塞制式分为：固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞。2.6信号系

29、统与通信系统一、信号系统一、信号系统 7.列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）列车自动控制（ATC）系统是城市轨道交通信号系统最重要的部分。它实现了列车指挥和运行的自动化，最大程度的保证列车安全，提高运输效率。列车自动控制由列车自动防护（ATP）系统、列车自动驾驶（ATO）系统、列车自动监控（ATS）系统组成。（1）列车自动防护系统（Automatic Train Protection，简称ATP）。ATP系统是保证行车安全、防止列车进入前方列车占用区段和防止超速运行的设备。ATP是ATC的基本环节，是安全系统，必须符合故障安全。（2）列车自动驾驶系统（Automatic Train Operation，简称ATO）。ATO系统是非故障安全系统，它是模拟最佳的司机，高质量的自动驾驶，提高运行效率和舒适度。（3）列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）。2.6信号系统与通信系统二、通信系统二、通信系统 通信系统是实现运输集中统一指挥、行车调度自动化、列车运行自动化、提高运输效率的有效手段。通信系统是既能传输语音信号，又能传输文字、数据和图像等信息的综合业务数字通信网。通信系统按其用途可分为：传输系统、电话系统、调度系统、时钟系统、闭路电视、广播系统、商用通信系统、旅客信息系统等。