城轨运营安全管理第二章

第 二 章,城市轨道交通设备与基础设施,本章学习重点 ,1.城市轨道交通运营设备及其作用 2.城市轨道交通运营基础设施及用途,2.1 线 路,1. 线路的等级划分：线路是轨道交通系统中重要的组成部分，按线路远期单向客运能力，可分为、三个等级。 2. 线路的组成：线路是由钢轨轨枕、道岔、道床、连接零件和轨道加强设备等组成。它事城市轨道交通列车行车的基础，是城市轨道交通运营的重要设备之一。 3. 线路的类型：城市轨道交通系统的线路有不同种类型，以地铁为例，按其在运营中的作用分为正线、折返线、渡线、停车线、检修线、试验线、出入库线和联络线。,1）正线,正线是贯穿于所有车站、区间供车辆载客运营的线路。正线行车速度高、密度大，要保证行车安全和乘坐舒适，线路标准要求高。正线包括区间正线和车站正线。地铁运营是区间隧道，或护栏、地面、区间高架桥全部封闭的线路，一般为上下双行线，实行右侧行车惯例，南北走向向北为上行（正向）；东西走向向东为上行；环线内圈为上行。,2）折返线 折返线是在终点站或中间站以方便列车掉头、转线及存车等的线路。折返线有以下三种折返方式：,环形（灯泡线）：尽端式 ：渡线折返，分为站前、站后、区间站渡线三种,3）渡线在上下行正线之间（或其他平行线路之间）设置的连接线为渡线。 4）停车线停车线是场内作业停放列车的线路。 5）检修线设在车辆基地检修库内，专门用于检修列车的线路，设有地沟，配有驾车设备、检修设备。 6）试验线试验线是设在车辆基地，用于对检修完毕的列车进行状态检测的线路。 7）出入厂线出入场线是连接车站和正线的线路。根据地铁列车运营及检修的需要，地铁列车出入车场的走行线一般为双行线。 8）联络线联络线是轨道交通线路之间为调动列车等作业而设置的连接线路。,2.2. 车 辆,车辆是技术含量高且集中的机电设备，是整个城市轨道交通系统中最关键的设备，其造型和技术参数不仅是确定线路技术标准的基础，也是确定系统运营管理模式和维修方式的基本条件，而且还是系统设备选型和确定设备规模的重要依据。,（3） 车体的承载方式 a. 底架承载 b. 整体承载,（5）车体的外形特点：矩形、鼓形,P14,转向架是车体的走行部分，它安装在车体下方和轨道之间。,P15,小 结,本节课讲了城市轨道交通设备与基础设施都包括哪些及其中线路、车辆的类型、构成和作用。作业题： 1. 城市轨道交通运营设备与基础设施有哪些？ 2.线路的等级是如何划分的？有哪几部分组成？地铁线路按其在运营中的作用分为哪几种？ 3.车辆有哪几部分构成？ 4.车体的承载方式有几种？地铁车辆采用的是什么承载方式？,2.3 限 界,限界是指列车沿固定的轨道安全运行所需要的空间尺寸。为保证列车运行安全，各种建筑物及设备均不得侵入限界范围。 限界是规定交通（铁路）安全行车的基本保证之一。因此，限界是轨道交通（铁路）各业务部门都必须遵循的机车技术规程。,根据城市轨道交通系统的构成和设备运营要求，限界分为：,1. 车辆的限界 车辆限界是车辆在正常运营状态下形成的最大动态包络线。 1） 限界的坐标系 2）车辆轮廓限界 3）车辆限界的确定 车辆限界应根据车辆的轮廓尺寸和技术参数，并考虑其静态情况下所能达到的横向和竖向偏移，按可能产生的最不利情况进行组合计算确定。 2. 设备的限界设备限界是为了保证城市轨道交通系统的列车等移动设备在运营过程中的安全所需要的限界 3. 接触轨与架空接触网限界设接触轨与叫空接触网限界应根据受流器的偏移、倾斜、和磨耗、接触轨安装误差、轨道偏差、电间隙等因素确定。,2.4 轨 道,1. 钢 轨,作用：依靠钢轨顶部内侧与车辆轮缘的相互作用，引导列车前进。直接承受列车荷载，并将其传递到扣件、轨枕、道床至结构地基（路基或桥梁） 组成：钢轨和连接零件，包括夹板、螺栓、螺母、弹簧垫圈等,2. 轨 枕,作用：支撑钢轨、保持轨道的轨距、和方向，传递压力。 按材质分为：木枕、钢筋混凝土轨枕和钢枕。a木枕：木枕的弹性是最好的，结构是最简单的。由于资源有限，在我国除了桥上、道岔上很少用。b.混凝土枕：使用寿命长，稳定性能好，养护维修工作量小，得到了广泛的使用。c.钢枕：钢材铸造而成。优点是抗腐菌侵蚀，寿命长，但易受化学性腐蚀，不绝缘，仅在德国和瑞士等少数国家使用。中国铁路普通轨枕长度为2 . 5 m，型混凝土枕的长度为2.6m，每公里铁路铺设的轨枕数根据线路状况、通过的运量和行车速度，一般铺设为1 5201 840根。,3. 扣 件,定义： 联结钢轨与轨枕的零件叫扣件。 作用： 固定钢轨正确位置，阻止钢轨的横向和纵向位移，防止钢轨侧翻，还能提供适量的弹性，并将钢轨所受的力传递给轨枕。 组成：扣压件、轨距垫、铁垫板、橡胶垫板、螺旋道钉、玻璃钢套管等组成。,4. 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。 1）.功用：支承轨枕，把来自轨枕上部的巨大载荷均匀传递载荷，阻止轨枕纵横向移动，保持轨道正确位置，使轨道具有必要的弹性及缓冲功能。 2）分类：碎石道床、整体道床,5. 道 岔,道岔的定义：轨道交通列车车辆由一条线路越过另一条线路时的设备成为道岔。道岔是个大家族，有很多不同的形式（见图）。地铁和轻轨采用双线线路，线路之间很少用道岔，但在折返地段，要利用道岔实现线路的转换。地铁和轻轨常用道岔形式是普通单开道岔，占95%以上。 地铁和轻轨道岔种类：a. 正线道岔 b. 车场线道岔,独 轨 电 车 道 岔,检 修 库 铺 设 的 道 岔,编 组 场 道 岔 铺 设 形式,1） 道岔的构成： （1）转辙（zhe）器，尖轨、轨距拉杆及护轨组成,2） 道岔的组合形式与分类,（1）道岔组合的基本形式：线路的连接、交叉、连接与交叉的组合。 （2）常用道岔的种类： 单开道岔 双开道岔 三开道岔交分道岔 交叉渡线 菱形交叉,单 开 对 称 道 岔,交 分 道 岔,3）道岔的代号： 道岔的代号不是随便排列的，它实际上是代表了辙叉角，辙叉角越小道岔号越大道岔越长导曲线半径越大侧线通过道岔时越平稳允许速度越高,6. 其他附属设备,1) 车挡：车挡设置在尽头线末端，用于阻挡由于操作不当轨道交通车辆冲出尽头线或撞坏其它建筑物。 2）标志： （1）线路标志： 是用来表示线路状态和位置的一种标志性设施。 （2）信号标志：是指导列车操作人员的一种标志，主要有限制速度标、列车停车位置标、终点停车标和警冲标等。,2.5 车 站,地下车站,地面车站,高架车站,2. 城市轨道交通车站的组成,1）车站的组成：由车站主体（站台、站厅、设备用房、管理用房等）、出入口及通道、通风口及地面通风亭（仅地下车站）三大部分组成。 a.车站主体是列车在线路上的停车点，起作用时供乘客集散、换乘，同时它又是地铁运营设备设施的中心和办理运营业务的地方。 b.出入口及通道是供乘客进、出车站的建筑设施。 c.地下车站的通风道及地面通风亭，其作用是保证轨道交通车站具有一个舒适的地下环境。2）车站的规模：指车站站台外轮廓尺寸、层数及用房面积的大小等。其规模要根据本站远期预测高峰客流量、所处位置的重要性、站内设备和管理用房面积及该地区远期发展规划等因素综合考虑确定。客流量大小是重要因素。,本节小结,思考题： 车站的用途是什么？ 岛式车站和侧式车站各有什么优缺点？作业题： 什么是限界？ 道岔有哪几部分构成？种类有哪些？ 车站有几大部分组成？车站有哪些类型？,2.6 供电系统 P23,城市轨道交通供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和轨道交通供电系统实现电力的输送或变换，最后以适当的电压等级和一定的电流形式（直流或交流）供给车辆和其他的用电设备。 作用：不仅为城市轨道电动列车提供牵引用电，而且为运营服务的其他设备提供电能。 特点：运输能力大，牵引性能好，运用效率高，不污染环境。 但系统技术要求高，可靠性和安全性尤为重要，一旦出故障，不仅造成轨道交通的瘫痪，而且危机乘客生命、财产的安全。 要求：轨道交通供电系统的技术装备不断朝高度安全性、经济性和可靠性方向发展。,1）牵引供电系统,（1）牵引供电系统的工作原理：电能动车牵引电动机（输出机械能）驱动车辆运行 （2）牵引供电系统的组成及功能： 牵引变电所 接触网 受电器电动车组 轨道 回流线 （7）电分段,2）动力照明供电系统P24下,动力照明供电系统由降压变电所及动力照明组成。其功能如下： （1）降压变电所 （2）配电所 （3）配电线路,3）电力监控（SCADA）系统：,一、电力监控SCADA介绍SCADA（Supervisory Control and DataAcquisition）系统，全名为数据采集与监视控制系统。 二、城轨电力监控系统SCADA系统的主要功能SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视与控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。,2. 城市轨道交通供电系统的功能与作用,城市轨道交通的用电负荷按其功能不同可分为两大用电群体，一个是供电动客车运行所需的牵引用电 ；另一个是供车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电，如通风机、空调、自动扶梯、电梯、水泵、照明、AFC系统、FAS、BAS、通信系统、信号系统等。由于每种设备都有不同的用电要求和技术标准，所以城轨交通供电系统就要满足不同用户对电能的不同需求，以使其发挥各自的功能与作用。 P25,3. 牵引网与接触网P25下,沿线路设置的经由列车上的受流器向列车供给电能的导电网称为接触网。 由两部分组成：正极接触网供电和负极走行轨回流。包括：接触网、钢轨回路、馈电线和回流线等。,接触网按其结构形式分为： 接触轨和架空式接触网两种。 接触轨式接触网沿线路的一侧平行铺设的导电轨，故又称第三轨。接触轨分三种：上接触式、下接触式、侧接触式。接触轨的优点是可减小隧道净空高度，结构简单，造价低。缺点是人身和防火的安全性差一些。,2.7 信号系统 （P26）,1.列车自动控制系统ATC,ATC包括三个子系统：,功能：,（3）列车自动监控ATS,2. 信号系统的组成,信号系统包括信号设备、连锁设备、闭塞设备三部分。信号设备指挥列车运行；,连锁设备：保证轨道交通车站（包括车辆基地）列车运行的安全。 连锁的概念：信号、道岔、进路这三者相互制约的关系。 计算机连锁系统：是以计算机技术为核心，综合采用通信、控制、容错、故障-安全等技术来实现车站连锁逻辑控制功能,闭塞设备：则是保证区间列车运行安全的专门装置。 作用：通过相邻车站，线路所，比赛分区的设备或人为控制，是列车与列车相互间保持一定时空间隔，,3. 交通信号的特点： P27,1、具有完善的列车速度监控功能。城市轨道交通所承担的客运量巨大，对行车间隔的要求远高于铁路，最小行车间隔达90秒，甚至更小，因此对列车运行速度监控的要求极高。 2、速度传输速率较低。城市轨道交通的列车运行速度远低于铁路干线的列车运行速度，最高运行速度通常为80km/h，所以信号系统可以采用速率较低的数据传输系统。但是，随着城市轨道交通信号自动化技术的不断发展，对信息需求越来越多，信号系统也逐步采用速率较高且独立的数据传输系统。 3、联锁关系较简单但技术要求高。城市轨道交通的大多数车站没有配线，不设道岔，甚至也不设地面信号机，仅在少数有岔联锁站及车辆段才设置道岔和地面信号机，故联锁设备的监控对象远少于铁路车站的监控对象，联锁关系远没有铁路复杂。除折返站外全部作业仅为旅客乘降，非常简单。通常一个控制中心即可实现全线的联锁功能。 城市轨道交通信号自动控制最大的特点是把联锁关系和ATP编/发码功能结合在一起，且包含一些特殊的功能，如自动折返、自动进路、紧急关闭、扣车等，增加了技术难度。 4、车辆段独立采用联锁设备 城市轨道交通的车辆段类似于铁路区段站的功能，包括列车编解、接发列车和频繁的调车作业，线路较多，道岔较多，信号设备较多，一般独立采用一套联锁设备。 5、自动化水平高 由于城市轨道交通的线路长度短，站间距离短，列车种类较少，行车规律性很高，因此它的信号系统中通常包括自动排列进路和运行自动调整的功能，自动化程度高，人工介入极少。,