第二节　地下铁道概述

地下铁道（简称地铁）是城市快速轨道交通的先驱。地铁不仅具有运量大、速度快、安全、准时、节省能源、不污染环境等优点，而且可以在建筑物密集而不便于发展地面交通和高架轻轨的地区大力发展。因此，地铁在城市公共交通中发挥着巨大的作用，给城市居民出行提供了便捷的交通工具。

如今地铁的概念是泛指车辆轴重大于15t，高峰小时单向运输能力在30000～70000人左右的一种大容量轨道交通系统。地铁的运行线路多样化，其形式包括地下、地面和高架。美国纽约以及我国台湾、香港等地也称其为“大容量轨道交通”（Mass Rail Transit）或“捷运交通系统”（Rapid Transit System）。这种轨道交通系统的建设规律是，在市中心为地下隧道线，市区以外为地面线或架空线。

目前的地铁技术不断发展，但总的来讲都是电力牵引，都可以实现车辆连挂、编组运行，它的主要技术参数见表1-2-1。

一、地下铁道系统的构成

1.地下铁道建筑物的组成

地下铁道是一种规模浩大的交通性公共建筑。地铁建筑物根据其功能、使用要求、设置位置的不同，划分成车站、区间和车辆段三个部分。这三个部分用轨道连接，构成一个完整的地铁线路运行系统。

车站是地铁系统中一个很重要的组成部分，地铁乘客乘坐地铁必须经过车站。它与乘客的关系极为密切，同时又集中设置了地铁运营中很大一部分技术设备和运营管理系统，因此，它对保证地铁安全运行起关键作用。车站位置的选择、环境条件的好坏、设计的合理与否，都会直接影响地铁的社会效益、环境效益和经济效益，影响到城市规划和城市景观。

区间是连接相邻两个车站的行车通道，它直接关系到列车的安全运行。区间设计的合理性、经济性对地铁总投资的影响很大，区间的线路标准和质量对乘客乘坐列车时的舒适感和列车运行速度的提高也有影响。

车辆段是地铁列车停放和进行日常检修维修的场所，也是技术培训基地，由各种生产、生活、辅助建筑及各专业的设备和设施组成。

为了保证安全运行和为乘客、员工提供舒适的环境，地铁还有安装通风、空调、采暖、给排水、供电、通信、防灾等设备的建筑物，还要建造可控制单条或多条地铁线路的运营控制中心。它们大部分和车站建在一起，也有单独修建的。

2.线路及轮轨系统

地铁工程设计必须符合政府主管部门批准的城市总体规划和城市轨道交通线网规划。地铁主体结构工程设计使用年限为100年。地铁线路应为右侧行车的双线线路，并采用1435mm标准轨距。

轨道结构应有足够的强度、稳定性和适量弹性，以保证列车安全、平稳、快速和乘客舒适。正线采用60kg/m钢轨，轻轨线路可用50kg/m钢轨，用弹性扣件和减震垫正确固定钢轨位置，并提供适量弹性。轨枕式整体道床和浮置板式整体道床在地铁中广泛运用。高架轨道段不适宜采用有砟轨下基础，多用弹性支承无枕式整体道床。

3.车辆及列车编组

地铁车辆作为旅客运载工具，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，还应具备故障、事故和灾难情况下对人员和车辆救助的条件。地铁车辆不管采取何种模式，都是电动车组编组，即装有牵引电机、能自行行走的电动客车，称为动车。通常把无驾驶室的车辆称为中间车，牵引电机和驾驶室都没有的车辆称为拖车。在编组运行时，带驾驶室的控制车编在列车的两端。其他车型在列车中的位置可以互换，一般编组车辆数为4～8节。编组辆数由预测客流量以及线路条件、运营组织等因素决定。

无论是动车还是拖车，地铁车辆主要由以下几部分组成：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、车辆电气系统等。

由于地铁车辆主要运行在地下隧道中，并且地铁线路曲线半径小、坡度大、站距短，与地面轨道车辆相比就要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：①地铁车辆具有较好的加减速性能，启动快，停车制动距离短，平均运行速度高。②地铁车辆具有较大的载客容量，车门数多，便于乘客上下车，缩短停站时间。③地铁车辆车型小，适合隧道内运行，而且车辆采用不燃或低温、无卤的难燃材料制成，不易发生火灾。④地铁车辆技术含量较高，一般都安装列车自动控制、自动停车、自动驾驶装置等。

我国现有地铁车辆主要技术规格如表1-2-2所示。

续上表

地铁列车受电方式有通过接触网—受电弓和接触轨—受电器受电两种，供电电压为DC1500V和DC750V两种。

4.供电系统

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。其中，牵引供电系统供给地铁车辆需要的电能，由牵引变电所和接触网或接触轨组成；动力照明系统提供车站和区间各类照明、风机、水泵等动力机械设备电源和通信、信号、自动化等设备电源，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

通信信号系统在地铁中的作用相当重要，既要确保行车安全，指挥列车运行，又要适应提高现代化管理水平和传输各种声、像信息的需要。地铁通信应做到系统可靠、功能合理、设备成熟、技术先进、经济实用。地铁通信由专用通信系统、民用通信引入系统、公安通信系统组成。专用通信系统应满足正常运营方式和灾害运营方式的通信需求，在正常运营时为运营管理提供信息，在灾害运营时为防灾、救援和事故处理的指挥提供保证。

6.通风、空调与采暖系统

地铁内部空气环境应采用通风、空调与采暖系统进行控制，系统应保证地铁内部空气质量、温度、湿度、气流速度和噪声等均能满足乘客的舒适感和设备正常运转的需要。

为保证乘客的舒适度，区间隧道除利用列车活塞风外，通常还要设机械式排风。车站和车厢内采用空调以保证一定的空气温度和湿度。地铁的通风排烟设备还用于发生火灾时的救护。地面和高架线路可省去专门的通风设备。

车站和区间隧道设通风道进行机械通风，进风直接采自大气，出风排出地面。采用的空调系统，每个乘客每小时供应的新鲜空气不应少于12.6m3，系统的新风量不应小于总送风量的10％。

地铁车站及区间不设采暖系统。对于最冷月份室外平均温度低于-10℃的地区，车站出入口宜设热风幕。

7.灾害防护

地铁和轻轨在施工和运营期间都可能受到火灾、洪水、台风、地震、严寒、大雪等自然灾害的影响，也可能受到战争、人为工程事故、人为破坏等危害。因此，地铁对各种灾害的防护都应有相应的措施。特别是火灾防护，要有自动报警、自动消防、通风排烟系统。地铁对战时空袭有优越条件，战时可疏散人流，还可作为人员掩蔽部。

二、地下铁道施工方法简介

施工是修建地下铁道极为关键性的环节，地下铁道的结构和构造随着施工方法的不同而不同。目前常用的施工方法及其适用范围如表1-2-3所示。

三、地下铁道的适应范围

地下铁道之所以在世界范围内得到广泛发展，一个很重要的原因就在于它具备城市道路交通不可比拟的优势：

（1）地铁是一种大容量的城市轨道交通系统，其单向小时运送能力可达30000～70000人次左右，而公共汽、电车单向每小时运送能力只在8000人次左右，远远小于地铁，所以在客流密集的城市中心地带建设地铁可以明显疏散公交客流，分担绝大部分城市公共交通流量。

（2）地铁具有可信赖的准时性和速达性。地铁线路与道路交通隔绝，有自己的专用线路，不受气候、时间和其他交通工具的干扰，不会出现交通阻塞而延误时间，因而在保证准时到达目的地方面得到乘客的信赖。

（3）地铁大多在地下或为高架，因而与其他交通方式互不干扰，安全性高。在当今世界汽车泛滥、交通事故居高不下的情况下，如不发生意外或自然灾害，地铁里乘客的安全性较高，这也是地铁吸引客流的原因之一。

（4）地铁噪声小、污染少，对城市环境不造成破坏。

（5）在城市发展空间日益狭小的今天，地铁充分利用了地下空间，节约出地面宝贵的土地资源为人类所用，这在一定程度上也刺激了其自身的发展。

虽然地铁具有很多其他交通方式并不具备的优势，但其缺点也相当突出，制约着地铁的进一步发展。地铁的绝大部分线路和设备处于地下，而城市地下各种管线纵横交错，极大地增加了施工难度，而且在建设中还涉及隧道开挖、线路施工、供电、通信信号、通风照明、振动噪声等一系列技术问题以及要考虑防灾、救灾系统的设置等，都需要大量的资金投入，因此，地铁的建设费用相当高。在日本，每千米地铁建设费用要超过200亿日元，我国每千米地铁造价达5亿～8亿人民币。即使对工业发达国家来说，大量建设地铁所需的费用也是难以承担的。地铁不仅建设费用比较高，而且建设周期长，见效慢。地铁还有一个致命的弱点在于，一旦发生火灾或者其他自然灾害，乘客疏散比较困难，容易遭受重大人员伤亡和财产损失，对社会造成不良影响。