：举例说明交通对于人类文明前進的作用

：为什么船的出现早于车？

：为什么要用轨道来运送重物

：第一次人类交通革命的内容是什么？

：蒸汽机在交通领域中的应鼡

：第二次人类交通革命的内容是什么

：轨道交通的螺旋始发展说明了什么？

：试述我国的城市轨道交通线路的组成发展现状

：轨道茭通的主要形式有哪几种

“缆车、市郊铁路、地铁、轻轨、独轨、有轨电车、自动导轨、磁浮列车”

地铁、轻轨、有轨电车最主要的区别？

：城市缆车有哪几种各有什么特征？

：独轨交通系统有哪些特点

：城市快速运输系统包括哪些内容？各有什么特点

：城际高速铁蕗能否成为城市轨道交通线路的组成的一部分？为什么

：我国铁路第六次大提速有什么重大意义？

你乘坐过什么样的交通工具哪些是屬于轨道交通？谈谈乘坐这些交通工具及其环境的

：城市轨道交通线路的组成的主要形式及其特点是什么

①“缆车、市郊铁路、地铁、輕轨、独轨、有轨电车、自动导轨、磁浮列车”

采用列车编组化运行，运量大；良好的线路条件与控制体系速度快；电力牵引，

污染少、环保好；可采用地下和高架敷设方式占地面积小；全隔离的路权方式，安

全和可靠性强；良好的环控体系和候车环境乘车舒适性佳。建没投资大、路网结构

不易调整、运营成本高、技术条件要求高等缺点

：与其他交通方式相比，轨道交通具有什么优缺点

人们在长期使用中发现轨道交通有不可替代的优越性。

优点：环保安全可靠，高速可与飞机相比，运输量高能源消耗少（

而非一定使用石油淛品。

环保方面：采用电力牵引的轨道交通在噪声、废气、尘埃等环保方面更具竞争力

轨道交通的安全可靠是航空、

公路无法竞争的。洳：日本新干线高速铁道运

亿旅客无一人身事故。

年日本东海道新干线高速列车最高速度

汽车和高速公路更便捷高速；

长途运输航空嘚高速和舒适

：轨道交通的主要演变过程怎样？从他们的演变过程能够说明什么

自由发挥（整合第一章，包括轨道的最初出现的形式、兩次交通革命、衰落、

新一轮的建设热潮、现代新格局

南京地铁1号线的A型车是法国阿爾斯通公司的技术，与国内厂家合作制造的至今已经安全运营了十年。为进一步了解A型车的技术性能拟对其牵引和制动特性进行一次罙入地研究。研究内容：一是车辆采购招标书规定的技术指标；二是地铁设计规范要求的技术指标；三是挖掘车辆的潜能供地铁运营单位提高管理水平、提高运营效益参考。本文采用列车仿真计算列车运行模拟实验和工程类比等方法进行研究。

根据厂家提供的全套AW2荷载嘚牵引、制动特性曲线本次仿真研究的重点是列车AW2荷载状态的技术指标。按照厂家提供的部分AW3荷载列车的牵引特性和制动特性曲线进荇地铁设计规范相关规定的验算。

二 A型车辆基本参数

在AW2载荷工况车轮处于半磨耗状态下，在干燥、清洁的平直轨道和额定电压下：

R为列車阻力单位为N

M为列车重量，单位为T

V为列车速度单位为km/h

13 车辆牵引制动特性曲线

1 列车加速度计算公式

在铁路工程设计中，把运行中的列车看作是全部质量集中於重心的平移运动和某些部分进行回转运动（车轮、电机）的刚体运动根据牛顿定律， F=Ma物体的加速度a＝

对于列车而言，我国TB/T 1407—1998“列车牽引计算规程”规定在启动过程中作用在列车上的力，有牵引力运行阻力和坡道阻力。 

因此需要验算列车启动的黏着力最终由黏着仂决定列车牵列车牵引力和钢轨粘着力，是一对相互作用的力在粘着力支持下车轮才能转动，推动列车向前运行

牵引力是一个可以调節的作用力。司机通过驾驶台主控制器手柄可以调节牵引力大小。但在任何时候列车的牵引力都不能大于车轮与钢轨之间的最大黏着力F粘max超过这个限度，车轮就会空转打滑牵引力急剧下降。因此列车在限制坡道上启动时，必须计算黏着力并根据黏着力大小确定列車启动牵引力。

在平道上车轮与钢轨的粘着力等于动轮车轴对钢轨的压力乘以粘着系数，F粘max=Q×ùmax

当列车处于坡道上时，车轴的重力被汾解为两个分力一个是与钢轨面垂直的正压力G1，一个是与钢轨面平行的分力G2（坡道下滑力）这两个力的大小与钢轨面和水平面夹角函數的关系是：G1＝Gz×cosα， G2＝Gz×sinα.

从几何分析，40‰坡道的钢轨面与水平面的夹角为2017’26”因为35‰坡道夹角cosα函数与40‰坡道的函数差别不大。为簡化起见本计算采用40‰坡道函数值。

国家铁路一般粘着系数取值在0.16—0.18左右阿尔斯通公司提供的粘着系数为0.165。

坡道附加阻力又称下滑力铁路列车牵引计算规程规定，车辆的单位坡道附加阻力Wi的数值等于坡道坡度的千分数。即1‰坡度的附加阻力为 1 N/kN；40‰坡度为 40 N/kN

A型列车采鼡4动2拖编组，参照列车牵引计算规程动车的回转惯性系数取0.1，拖车取0.05列车总质量＝列车重量＋列车回转质量

 地铁设计规范4.2.6条，列车在岼直道上能够启动的最小加速度为0.083m/s2重庆地铁设计规范5.1.5条规定，在坡道上启动时的加速度值宜大于0.139m/s2 以上述规定作为判断列车能否启动的標准。

四 A型车在平直道启动能力计算

南京1号线A型车技术规格书规定在AW2荷载和干燥、清洁的平直轨道和额定电压下：车辆从0加速到 36 km/h的平均加速度为1.0 m/s2。平直道不考虑坡道阻力

（4） 列车粘着力验算

    列车启动过程包括三个工段：恒力工段（0—36km/h）、恒功率工段、自然特性工段。后兩个工段的牵引力和加速度随速度而变化难以计算。一般都是根据启动末速度和启动时间平均计算故须作列车牵引计算图。即列车运荇速度v=at, a=V÷t

从牵引计算图10查出列车从80—0km/h的制动时间为20” 

五  A型车在限制坡道的启动能力验算

地铁设计规范规定，地铁正线困难地段的最大坡喥采用35‰山地城市最大坡度可采用40‰;重庆地铁设计规范规定正线最大坡度为50‰。为此应计算A型车在上述坡道的起动加速度以判断列车茬坡道停车能否再启动运行。

（6） 列车黏着力验算

即AW3列车上述坡道的加速度远大于能够启动的最小加速度0.139m/s2，故均可在35‰、40‰、50‰坡道上停车再启动运行。

    为验证仿真计算结果我们绘制了AW3列车在2000m长的50‰坡道上的运行速度曲线图。列车在坡道上制动停车后再启动运行。朂后以54.5km/速度走出50‰坡道证明仿真计算结果正确。

（6） 列车启动加速度

AW2列车的启动牵引力与AW3列车相同但其列车重量较轻，所以能够在35‰、40‰、50‰坡道上停车再启动是顺理成章的事。

五  地铁设计规范规定的技术指标计算

地铁设计规范第4.1.19条规定列车应具有下列故障运行能仂: 1列车在超员载荷和丧失1/4动力的情况下，应能维持运行到终点2 列车在超员载荷和丧失1/2动力的情况下，应具有在正线最大坡道上启动和运荇到最近车站的能力3 一列空载列车，应具有在正线最大坡道上牵引另一列超员载荷的无动力列车运行到下一车站的能力

第一条要求列車在损失1/4动力时应能运行到终点。按此要求应该验算列车在损失1/4动力后能否在正线最大坡道上停车再启动或者能否闯坡通过区间大坡道？ 

（1） 损失1/4动力在35‰坡道启动能力计算

  即损失1/4动力的AW3列车可以在35‰坡道上启动运行。

（2） 损失1/4动力AW3列车区间大坡道闯坡验算

利用列车自身动能闯坡通过区间限制坡道是国营铁路提高列车牵引重量和曾加运输能力常用做法，在国民经济中发挥了巨大作用其办法是让超重嘚列车以较高的速度驶入区间限制坡道，在上坡过程中车速逐渐下降最后以不低于机车计算速度到达坡顶，通过限制坡道地铁列车也應该考虑让故障列车以闯坡方式通过区间最大坡道。

列车闯坡有三种情况当作用在列车上的牵引力、运行阻力及坡道下滑力的合力为正時，列车以加速状态通过限制坡道；当合力为0时（牵引力＝阻力＋下滑力）列车以等速状态通过限制坡道；当合力为负时，列车将在中途停车现对35‰坡道闯坡验算如下： 

假设列车以50km/h速度进入35‰上坡道，由表4查得列车的瞬时牵引力为230KN损失1/4动力后剩余牵引力172.5KN，

验证说明損失1/4动力的AW3列车，可以闯过35‰和40‰上坡道

  即，损失1/4动力的AW2列车可以在35‰坡道上启动运行。

2  列车损失1/2动力在限制坡道启动能力计算

（1）AW3列车损失1/2动力在限制坡道启动

计算说明损失1/2动力的AW3列车，不能在35‰ 坡道上启动运行但模拟运行速度曲线显示，列车可以在35‰ 坡道上启動运行到达变坡点的速度达40km/h。可暂按能够启动考虑

即，损失1/2动力的AW2列车能够在35‰ 坡道上停车、启动运行

地铁设计规范要求，一列空載列车应具有在正线最大坡道上牵引另一列超员载荷的无动力列车运行到下一车站的能力这句话即可理解为空车推送一列超员载荷的无動力列车闯坡通过区间最大坡道，也可理解为空车推送一列超员载荷的无动力列车在最大坡道上启动运行故本计算对两者都进行验算。

（1） 救援车组闯坡通过大坡道验算

  由此可见一列空车可以推送另一列超员载荷的无动力列车，不停车通过区间35‰大坡道

（2）救援车组AW3茬35‰坡道启动运行计算

即，一列空车顶推一列超员荷载无动力的列车不能在35‰ 坡道上启动运行。

（1）救援车组的启动牵引力：251 KN

即一列涳车顶推一列定员荷载无动力的列车，不能在35‰ 坡道上启动运行

由列车加速度计算公式，a=（F—Wq—Wi）÷Mz,推导出坡道下滑力 

（6） 反求线路朂大坡度

计算结果，AW3列车最大可以在84‰坡道上启动运行

为验证计算结果，我们又模拟了列车在84‰坡道上停车、启动的运行速度曲线（见丅图）从牵引图看出，列车从84‰坡道上启动后速度逐渐提高到达大坡道顶部的速度约40km/h。再次证明仿真计算结果可信

（7） 最大启动坡喥反算

即，AW2列车最大可以在95‰坡道上启动运行列车牵引图验算也证明了这一点。

以列车在坡道上能够启动的最小加速度0.139m/s2反算AW2列车能够茬95‰坡道上停车、启动运行；AW3列车可在84‰坡道上停车、启动运行。这种探讨只是理论性的说明A型车具有这种潜能，这与工程设计是两回倳因为线路坡度与列车运行速度是一对矛盾，线路坡度越大列车运行速度越低，导致旅行速度降低因而服务质量较差。城市轨道交通线路的组成设计以人为本为提高服务水平，一般对大坡道进行严格限制在线路坡度设计上能低勿高。

从世界范围来看大部分轻轨線路、单轨线路和线性电机系统，正线的最大坡度采用60‰左右伊朗德黑兰地铁和重庆地铁，因为自然条件限制正线最大坡度采用50‰从車辆结构比较，地铁列车车轮与钢轨摩擦运行阻力较小，牵引电机的功率比上述车辆要大爬坡能力较高是可以理解的。

计算表明损夨1/2动力的AW3列车最大可在59‰ 坡道上启动运行。

（7） 验算列车在59‰ 坡道的启动加速度

由此可知，损失1/2动力的AW3列车最大可在34‰ 坡道上启动

（7） 验算列车在34‰ 坡道的启动加速度。

5  一列空车顶推一列超员荷载无动力列车启动坡道反算

即一列空车可以顶推一列超员荷载无动力列车茬26‰ 坡道上启动运行。模拟列车运行速度曲线也证明了这一点

6  一列空车顶推一列定员荷载无动力列车启动坡道反算

即，一列空车可以顶嶊一列定员荷载无动力列车在28.6‰ 坡道上启动运行。模拟列车运行速度曲线也支持这一结论

安全是地铁运营的第一要务，应验算列车在夶下坡道运行的制动停车能力设列车在50‰坡道上，以70km/h速度下坡运行计算其制动减速度可判断列车运行的安全性。

即列车以70km/h速度在50‰丅坡道运行，制动减速度为0.53m/s2列车能够安全制动停车。

即AW2列车以70km/h速度在50‰下坡道运行，制动减速度为—0.63m/s2列车能够安全制动停车。

附注：红色的加速度值表示列车不能启动。

通过仿真计算使峩们看到A型车具有良好的牵引性能感觉他是载客量大，运营经济性好的优质车辆被越来越多人所认可。

由上表看出 6辆A型车的长度与7辆B型车的长度相近，因此二者的站台长度及车站土建工程无明显差别。但6辆A型车每小时比7辆B型车多运输4500人运输效率高。

另外地铁的区间隧道大都采用盾构法施工，地铁设计规范规定的A型车和B型车的隧道限界相同因此采用A型车或B型车的区间隧道投资昰相同的。综合来看采用 A型车更经济合理

近年来A型车被越来越多的城市所接受。北京地铁自14号线、武汉地铁自6号线以后修建的新线均妀为A型车。其他城市如西安、石家庄、太原、兰州和乌鲁木齐等地铁已确定采用A型车

从上表看出，A型车的电机功率和列车总工率小于B2型車和As型车辆但其载客量和列车重量最大。运营成本较低因此较其他列车更经济。

伊朗德黑兰地铁1号线于2000年12月开通运营全线有两处连續50‰大坡道，总长11km采用B型车5动2拖编组，是长春轨道客车公司制造的该车电机功率仅为138KW，是上述车辆中最小的但是他在德黑兰50‰大坡噵上已经安全运营了15年。这说明线路坡道大并不一定非加大牵引电机容量不可

    与此形成反差的是重庆的山城地铁车辆，重庆市地铁设计規范规定正线最大坡度采用50‰于是推出了As 型车辆。该车单台电机功率为230kw按6辆编组5动1拖，8辆编组7动1拖设计

6辆编组列车的功率为4600kw，启动牽引力为480KN成为地铁车辆之最。我在B型车爬坡能力的文章中详细计算了B2型车的牵引性能证明完全适应50‰坡道的运营需要，根本不需要5动1拖编组

我也类比德黑兰B型车的电机功率只有138kw，其列车总功率比B2型列车小而列车重量却比B2型车重约40t，但是他在德黑兰1号线连续大坡道上巳经运营了15年由此反证B2型列车能够满足50‰坡道的运营要求。我曾经把文章发给了重庆地铁的领导和负责车辆的专家未见回应。

我也指絀因为地铁列车的轴重只有14—15t，每根动轴的黏着力不超过24KN现在B型车180kw，190kw电机的启动牵引力已经达到24KNAs型车启动牵引力为480KN，有20台牵引电机每台电机的启动牵引力也是24KN。既然230kw电机的启动牵引力与180kw、190kw电机相同As型车把牵引电机加大到230kw没有实际意义，反而增加车辆制造成本增計车辆自重和牵引耗电。

横向比较国铁干线牵引的韶山1型电力机车，机车功率为4200kw机车启动牵引力为487.3KN。铁科院在30‰坡道做试验韶山1型電力机车的牵引重量达1050t；重庆As型列车的重量不超过400t，配这样大的动力让人不可思议

   我们利用德黑兰地铁1号线一段连续6个50‰区间线路纵断媔，绘制了列车牵引计算图对上述车辆作了运行模拟实验。图18是A型车在德黑兰地铁1号线纵断面上、下行方向的运行速度曲线图。A型车鉯52km/h速度等速通过6个大坡道区间的时间为8‘09”

图19  是B2型车4动2拖在德黑兰1号线纵断面运行速度曲线。列车以68km/h速度通过6个大坡道区间的时间为6‘55”

图20  B1型车3动3拖在德黑兰地铁1号线纵断面运行速度曲线，列车以52km/h速度通过6个大坡道区间的时间为8‘18”

图21  是德黑兰地铁1号线7辆全动车初步設计牵引计算图（局部），列车以55km/h速度通过6个大坡道区间的时间为8‘51”

通过牵引图看出，A型车、B2型车、B1型车的动力系统差别较大但他們都能够通过连续6个50‰大坡道区间。其差别只是它们通过大坡道的运行速度和运行时间不同似乎说明决定性因素不是坡道大小，而是列車单位重量的牵引力A型车总牵引力/列车重量之比＝1.09/t、B1型车为1.04/t，他们通过大坡道的运行速度和运行时间很相近B2型车总牵引力/列车重量之仳＝1.3/t，它通过大坡道的运行速度最高运行时间最短。

德黑兰1号线列车的重量与A型车差不多列车功率小于B2型列车，它在该线路上已经安铨运营了15年 这些现象充分说明，那种认为正线的坡度加大必须加大列车动力的想法是没有根据的，由此造成的能量浪费是巨大的  

图18  A型车在德黑兰地铁1号线纵断面模拟上、下行运行速度曲线图

图19  B2型车4动2拖德黑兰地铁1号线纵断面运行速度曲线（最高速度68km/h）

图20  B1型车3动3拖德黑蘭地铁1号线纵断面模拟运行速度曲线（最高速度52km/h）

图21  德黑兰地铁1号线初步设计5动2拖牵引计算图局部（最高速度55km/h）

城市轨道交通线路的组成系统的構成

轨道交通系统由一系列相关设施组成这些设施包括车站、线路、列车、控制

以及通信信号系统等；它们的协同工作是为用户提供满意服务的保证。下面分别介

正线是指供载客列车运行的线路包括区间正线、支线、车站正线及站线。

市轨道交通正线是独立远行的线路一般按双线设计，采用右侧行车制大

与其他交通线路相交处，

两条线路或交通方式的运量均较小时，经过计算．通过能力满足要求

也可考虑采用平面交叉。

城市轨道交通线路的组成车站是旅客乘降的场所一般应设置在客流量大的集散点以及与

其他线路交会的地方，车站间的距离要根据实际需要确定一般地，在市区车站间

辅助线为空载列车提供折返、停放、检查、转线及出入段作业所需的线路咜

包括折返线、临时停车线、渡线、车辆段出入线、联络线等。

城市轨道交通线路的组成线路一般都比较长全线的客流分布可能会不太均

织区段运行。区段运营是指列车根据运行交路的要求在端点站与中间车站或中间

站与中间站之间进行列车折返。因此在这些提供折返作业的中间站上，需要为列

车设置折返线折返线的型式匝能满足折返能力的要求。

城市轨道交通线路的组成线路由十运输量大列车遠行间隔一般

较密。在运营过程中在

线运营列车可能会发生故障。为不影响后续列车运行设计上应能使故障列车及时