城市地下铁道系统构成详解

由于地下铁道的大部分线路在地下或高架上通行，因此其技术水平要求较高，可靠性和安全性要求也较高。地铁系统与国家铁路干线一样，主要由地铁线网、线路与轨道、车站、供电系统、通信信号系统、环境控制系统、车辆等设备构成，要求各部分能够有机结合、协同动作，最大限度地完成输送任务。

1.地铁线网

城市化初期，大都市的地铁线路一般只有1～2条，尚未形成网络。随着城市范围的扩大，城市人口急剧增加，城市既有的交通设施已远远不能满足居民出行的需求，要求地铁建设的呼声越来越高。世界性的大都市都开始加快建设地铁的步伐，地铁线路由原先的少数几条相互不甚关联的线路发展成纵横交错、错落有致的地铁网络，由整个网络共同承担繁重的城市客运任务。例如，莫斯科地铁从1933年开始修建，是世界上使用率第四高的地下轨道系统。莫斯科地铁的主要结构为中心向四周辐射状，全长383km，拥有12条线路及196个车站。12条地铁线路中11条是放射线，1条是环线，环线把所有地铁线联成一个整体，在城市公共交通中发挥着巨大的作用。据统计，莫斯科地铁每个工作日能接待800万～900万人次，占莫斯科公共交通总客运量的50%以上，而且由于地铁线网与城市总体布局实现了有机结合，因此莫斯科地铁是世界各大城市地铁中运营效率最高的。

2.轨道与线路

考虑到方便乘客出行、充分利用土地、节约建设费用等因素，地铁线路的走向一般选择易于施工和客流相对比较集中的地区。地铁线路按其在运营中的地位和作用划分为正线、辅助线和车场线。正线是车辆载客运营线路，行车速度快、密度大，要保证行车安全和旅客乘坐舒适，线路标准要求高；辅助线是为了保证正线运营而配置的线路，速度要求低，标准也低；车场线是车辆检修作业用的线路，行车速度较低，线路标准只要满足厂区作业即可。有时地铁线路间也设置联络线，用以满足车辆调配和转线运行的需要。

地铁轨道与铁路地面轨道基本相似，我国地铁系统采用标准轨距1 435mm，以便与铁路相互配合，更好地利用我国铁路的技术和设备。地铁钢轨采用重型钢轨，道床为碎石道床或混凝土道床。碎石道床的绝缘性和抗震性较好，但养护和维修的工作量较大。混凝土道床维修方便，但需要用弹性扣件和橡胶垫板等来改善轨道的弹性。

例如，华盛顿地铁在铁轨下垫放厚度为38mm的橡胶垫板，并在混凝土道床和隧道结构底板间加铺弹性毡，以减少地铁震动对地面建筑物的影响。为了提高轨道的弹性，有少数国家的地铁采用钢筋混凝土纵向连续轨枕。

3.车站

车站是乘客乘降的场所，也是地铁面向公众开放的窗口，车站规模的大小、设施的先进程度、服务水平的高低，从某种程度上也反映了城市的综合实力、科技发展水平及精神文明程度。因此，世界各国都比较重视地铁车站的建设。莫斯科地铁车站富丽堂皇，艺术性和观赏性都相当强；蒙特利尔地铁车站与周围环境有机融为一体，环境优美，令人流连忘返；华盛顿地铁车站朴实大方，极具实用性；东京地铁车站则多设于繁华闹市区，这样既可以吸引客流，又可以进一步促进商业中心的繁荣。

地铁车站按运营性质可分为中间站、尽头站、换乘站和折返站；按结构形式可以分为地下车站、地面车站和高架车站；按机能可分为郊外站、市内站、联络站和待避站；按车站与轨道的相对位置可分为岛式站台车站和侧式站台车站。

地铁车站出入口的数量、通道和楼梯的宽度、自动扶梯的条数、检售票设备的数量及站台的面积等都要能满足高峰客流量的需要。车站内还应有各种标志、指示图表、广播设备和问讯处等，以保证车站能为乘客提供优质的服务。

4.供电系统

电能是地铁系统必需的能源，所有的地铁设备都离不开电力供应，一旦供电中断，整个地铁运输将陷入瘫痪，因此高度安全、可靠的供电系统是地铁正常运营的重要条件和保证。

地铁供电系统一般包括牵引供电系统、动力照明系统和高压电源系统。牵引供电系统供给地铁车辆运行需要的电能，由牵引变电所和接触网组成；动力照明系统不仅为车站和区间各类照明、风机、水泵等动力机械设备提供电源，也为通信、信号、自动化等设备提供电源，它由降压变电所和动力照明配电线路组成；高压电源系统视各城市的具体情况而定，可以是市电直接供给地铁各变电所，也可由城市高压供电线路集中供给地铁线路，然后由电源变压器再分配给地铁沿线各变电所，还可以是这两种情况的综合。

5.通信信号系统(www.xing528.com)

通信信号系统在地铁中的作用相当重要，它既要确保行车安全，指挥列车运行，又要提高运营效率，充分利用通过能力。因此，目前国内外有关科研机构都在进一步加紧研制更加先进的通信信号设备。

根据地铁高速度、高密度、短间隔的特点，通信信号系统从传统的以地面信号为主发展到自动监控列车速度和自动调整列车追踪间隔的方式。通信信号系统按其功能可分为自动闭塞、联锁、列车自动监视系统，列车自动监控系统，列车自动防护系统，列车自动运行系统。

为了迅速、准确、可靠地传递和交换语音、图像、数据信息，通信信号系统构建了自成体系的独立完整的内部通信网。通信网由光纤数字传输系统、数字电视交换系统、闭路电视监视系统、无线调度系统及车站广播系统等组成。

6.环境控制系统

环境控制系统是地铁的重要组成部分，关系到乘客的旅行安全和旅途心情，影响地铁对广大市民的吸引力。早期的地铁较少考虑环境问题，以致乘客乘坐地铁时必须忍受高温、高湿及污浊的空气。随着经济和社会发展水平的提高，乘客对乘车环境有了更高的要求，不少城市开始在地铁系统中增设环境控制系统以满足乘客的要求。

环境控制系统主要包括地铁通风、空调和采暖等设备。

7.车辆

地铁车辆作为乘客运载工具，不仅要保证运行的安全、可靠、快速，而且应考虑乘客的舒适和方便，以及公共交通所需的大容量。

地铁车辆不管采取何种模式，都是电动车组编组，即装有牵引电动机、能自行行走的电动客车。通常把无驾驶室的车辆称为中间车，没有牵引电动机但有驾驶室的车辆称为控制车，牵引电动机和驾驶室都没有的车辆称为拖车。在编组运行时，带驾驶室的控制车始终在列车的两端，其他车型在列车中的位置可以互换。编组辆数由预测客流量及行车间隔时间决定，如上海地铁1号线远期采用8节编组，近期采用6节编组。

无论是动车还是拖车，地铁车辆都主要由车体、转向架、牵引缓冲装置、制动装置、受流装置、车辆内部设备、车辆电气系统组成。

由于地铁车辆主要运行在地下隧道中，而且地铁线路曲线半径小、坡度大、站距短，因此与地面轨道车辆相比具备更好的技术性能。地铁车辆不同于其他轨道车辆的主要特征在于：地铁车辆有较好的加减速性能，起动快，停车制动距离短，平均运行速度快；地铁车辆具有较大的载客容量，车门数多，便于乘客上下车，停站时间短；地铁车辆的车型较小，适合在隧道内运行，而且车辆采用难燃或阻燃材料制成，不容易发生火灾；地铁车辆的技术含量较高，一般都安装有列车自动控制、自动停车、自动驾驶装置等。

我国现有地铁车辆的主要技术参数如表2-2所示。

表2-2　我国现有地铁车辆的主要技术参数