于了解轨道交通的运行状态并及时处理各种突发事件，通常
要设置控制中心，既可以一条线设置一个也可以多条线共设
一个。与控制中心相类似的还有车辆段和综合基地，这是保
证轨道交通正常运行的后勤基地，可以按线单独设置也可以
多线共建。
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上述设备有些是为了保证行车所必须设置的，如供电、信 号、通信等；有的则是面向乘客的，如自动售检票、通风空 调、防灾报警等；有的是既为车辆服务又乘客服务的，如给 排水系统。显然，设备系统的技术水平主要取决于电机学科 和电子科学。
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1.2城市轨道交通设备系统的发展
城市轨道交通的设备随着电力、机械、电子等工业的发展而
得到迅速发展。20世纪初信号技术主要是机械式集中联锁、
电话闭塞和机械式自动停车装置，到了20世纪30年代美国研
制了继电式电气集中及利用轨道电路的自动闭塞，以色灯信
号机取代了臂板信号机，感应式自动停车装置取代了机械接
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么么么么方面
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1.1城市轨道交通设备系统的组成
城市轨道交通运营设备的主体是车辆。正是因为车辆的产 生、发展和演变，才导致了当前多种形式的城市轨道交通模型 。对土建工程师来说，车辆类型的选定也就意味着够断面也基 本确定了。对于某时间段内的运量，可以采用大车大长度、大 的时间间隔方式来来解决同一运量。表面上看，这是解决运输 的理念不同，其实不同运输理念的背后，常常受许多技术因素 的影响，例如要缩短发车的时间间隔，就需要许多先进的技术 作支撑，否则是难以实现的。如前所述，现代社会对公共交通 的要求非常高，所以就必须要有众多的先进设备作保证。
专业的技术要求，因为与其他专业相关的设备系统都要与土建发
生关系，例如供电的接触网系统，需要土建提供安装的支架，若
对刚性接触网系统，盾构隧的结构形式；再如还控系统的设备容量一方面受控于某区
段的土建规模，另一方面设备容量的大小也直接影响到建筑布局
的结构形式。这充分说明轨道交通是项系统工程。
为了解决城市轨道交通中困难地段的曲线半径小、坡度大等
困难，日本和加拿人研发了直线电机系统，目前世界上已有 5个国家建成10 余条直线电机的轨道交通线路.世界上绝人多
数铁路都是由两根钢轨组成，但实际上欧洲人很早就开始研 发独轨铁路了。英国人派门（P.H.Palmer)于19世纪初研发了 由马牵引的独轨马车，当然那时轨道材料为木轨；1888年爱 尔兰建设了跨座式的独轨铁路，并由蒸汽机牵引；1897年德 国人发明悬挂式的独轨.现代铁路很容易使人联想到钢轮钢轨 .其实除了钢轮钢轨之外，还可以采用其他模式,如橡胶轮系 统，磁浮系统等。
由上述几个简单的例子可以发现，设备在城市轨道交通系
统中占有非常重要的地位，而设备系统的更新对于土建人 员来说，是非常时髦的，计算机出现便有计算机控制，网 络出现便有网络控制。但无论多么先进的设备在土建结构 空间之内，所以土建工程无论从建筑布置还是结构设计， 最好能够把握设备系统发展的脉络，以便留出足够的所以 改建的空间。
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城市轨道交通。只要解决大城市的公共交通问题。大城市一
般都面临客流集中、用地紧张、坏境要求高等诸多的技术问题，
尤其是随着现代经济的发展，一方面人们对速度和舒适性的要求
越来越高，另一方面也意识到资源和环境对人类的重要性，所以
对轨道交通系统的基础设施建设要求精巧细致，做到节省用地，
同时由于生活节奏的加速，也要求轨道交通能够更加便捷、快速
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目前，就城市轨道交通中最为普遍的地铁和轻轨而言，除
车辆系统之外，还必须包括一下设备系统：①供电系统，由
变电所、接触网（或接触轨）、电力监控设备等组成；②通
信系统，分有线通信和无线通信等；③信号系统，由联锁装
置和列车运行监控系统组成;④防灾报警系统，目前主要是火
灾自动报警系统，由火灾报警控制器和火灾探测器以及火灾
和舒适，这实际上就形成庞大的系统工程。这一系统工程要求以
乘客为中心，集车辆、信号、供电、还控、交通组织、土建工程
等为一体。从车辆、信号、供电、还控、交通组织到土建工程的
专业跨度非常大，无论是谁都难以掌握这么多门类的专业知识，
所以对于轨道交通系统来说，专业之间的协调或者说专业之间的
接口，显得尤为重要。尤其对土建的学生来说，更应该了解其它
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此外,技术的发展并没有固定模式。伦敦地铁从蒸汽机改 为笫三轨供电，芝加哥的西部铁 路线则采用高架接触网供电
.不仅如此.在芝加哥高架铁路电气化的同时，斯卜拉 (Sprague) 还于1897年发明了多单元的动车系统.也就足我们 今天的动车组，一改由单一机车牵引若干机车的模式.使牵引
力更加均匀，也有利于启动时加速。一般的电力机车是采用 旋转电机牵引.这几乎是固定的模式。但20世纪80年代中期,
前的独轨和磁浮交通系统则大都采用高架的方式，这叫两种
交通系统也无平交道口，而有轨电车由于速度与运量较轻轨 小，所以就可以采用平交道口的方式.因而造价更低、线路的 走向也更加灵活方便。
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3
马德里地铁
4
菲律宾马尼拉轻轨
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墨西哥橡胶轮车辆
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城市轨道交通系统与其他公共交通工具相比的优点除了 运量大之外.就是全天候、快捷、 舒适和节能,坏保。要实现 此目的,就必然要涉及土建系统的合理性、设备系统的先进性 和可 靠性。无论是土建工程还是设备系统.都是随着社会整 体工业水平的提高而发展的。最早的伦敦地铁采用的是蒸汽 机车，随着电力机车的出现，伦敦地铁也实现了电气化，这 也是世界上最早的第三轨供电的地铁系统.之所以由电力机车 来替代蒸汽机车，主要有以下几方面的原因：①蒸汽机车： 的推烟污染大：②蒸汽机车产生的噪声很大。事实上，人们 乘坐这种交通工具. 除了速度比其他交通工具快之外，在舒 适性方面也存在问题.同时对周边环境的影响也较大。人类的 需求促进了新技术的发展。
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城市轨道交通的设备特征是以机电和网络等现在电子技 术为基础的，一方面现代工业技术是直接为人服务的纽带， 另一方面设备的功能也大大体现了人类自身功能的延伸，如 驾驶系统、自动售检票系统。这些系统除了最大限度地满足 为乘客服务之外，还应该体现节能、环保环保。尤其是对于 地下线路，除了牵引用电之外，照明、环控、排水等均需要 消耗电能，设备的优劣也就直接影响到了耗电量的大小。
的发展，轨道交通车站及沿线分布的各种机电设备，都可以
采用计算机网络实现自动化管理。例如环境与设备监控系统
（EMCS）就可以对空调、通风、给排水、照明、自动扶梯
、导向系统、防淹门等实现最优化控制，从而延长设备的使
用寿命。
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火灾自动报警系统(FAS)也随着城市轨道交通客流的日益 集中而得到迅速发展，特别是国外的几次火灾和毒气事故 ，促使人实现报警与消防救灾联动。售票系统主要依靠人 工售票，所以在车站里需要设备足够面积的人工售票亭。 当自动售票系统（AFC）出现之后，一方面可以节省车站内 面积，另一方面也可以大大提高售检票的效率。电力对现 代轨道交通来说是至关重要的，目前轨道交通的电力调度 可以在控制中心通过电力监控系统（SCADA），对全线变电 所的运行状况实现监视和控制。
以系统集成的功能最优为目标.要求我们的专业技术人员 应该既要充分了解城市轨道交 通的功能,同时还得具备对设 备系统的性能与配置方面的知识,这才会使设备的选型和采 购趋于合理。尤其是对于设备功能相同条件下.用高低不同 的配置在设备的使用寿命中如何发挥 效益，这是设备选购 中值得深思的。其次,设备的配置与资金的状况是不容忽视 的另一重要问题，而这是依靠任何一个单一专业都无法解 20 决的问题。
触式自动停车装置。其中轨道电路技术，实现了由列车控制
信号显示，从而大大缩短了行车间隔。随后出现的计算机给
信号技术和设备控制技术带来了革命性的发展。就信号技术
而言，早期主要依靠驾驶的瞭望信号来操作列车的加速或减
速，现在已经在计算机的控制下自动完成，列车的调度和运
输的组织也可以在计算机控制下实现自动化。 随着网络技术
城市轨道交通设备系统 第一章
绪论
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城市轨道交通包含了通常所说的地铁、轻轨、市郊铁路、
独轨I有轨电车和磁浮系统等. “地铁”(Metro)一词已经有早期 的“地下铁道”(under ground railway)演变成城市轨道交通体 系的一类，其特点是：①运量大，车休较宽（2.8〜3.0m）， 一般单方向毎小吋的运量超过3万 人；②全封闭式,全线无平 交道口，可以实现高密度发车，发车密度达30对/h ,所以“地铁”已经脱离了中文的原意。“轻轨”（light rail transit）也不是中文表面上钢轻轨的意思，而足指与地铁相 对应的一种交通系统,即运量相对较小,一般单方向客运量为1 〜3万人/h，车体的宽度相对较小，一般在2.6m以下。显然, 从土建工程量来说.地铁的工程量要大些,而轻轨的相对要小些 ,但两种系统都可以采用高架线、地面线和地下线的方式。目
数处于亏损状态，但对技术人员来 讲,不能形成亏损是城
市轨道交通必然的意识，通过系统配置的寻优避免亏损
，这是今后城市 轨进交通系统集成追术的目标。
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系统集成功能的进优，是城市轨道交通功能的最佳,同时 运营成本虽低。满足功能要求的最经济的配置才是虽优的 配置。而不是单项技术指标最先进的配置。为此，作为城 市轨道交通领域的从业人员,应该思考和研究设备配置与大 系统功能之问的关系.一方面设备系统的类型差别很大,导致 初期投入和使用成本会相差很大。另一方面即使同一类型 ，因设备的功能需要不同以及技术特点的不问，也会导致 经济性差别很大。最为典型的例子是大连轨道交通3 号线的 信号系统采用CTC+ATP方式,在不影响使用功能的前提下，其 造价仅是常规系统的 1/6〜1/5,另一负面例子是某城市的第 一条轨道交通在信号设备方面的配置是满足列车运行问隔 时间为45s，但折返设备的能力是行车闻隔2min，造成了信 号设备投人的浪费，这充分说明设备系统的选择空问非常 大,而这恰恰是我们在认识上面需要引起重视的.