城市軌道交通線路與站場(chǎng)

項(xiàng)目一城市軌道交通線路規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目二城市軌道交通線路項(xiàng)目三城市軌道交通車站項(xiàng)目四城市軌道交通車輛基地項(xiàng)目五站場(chǎng)基礎(chǔ)知識(shí)城市軌道交通線路與站場(chǎng)2項(xiàng)目一城市軌道交通線路規(guī)劃設(shè)計(jì)

任務(wù)一城市軌道交通定義及分類城市軌道交通的優(yōu)勢(shì)與局限城市軌道交通是一種城市中利用軌道列車進(jìn)行人員運(yùn)輸?shù)姆绞健椴捎密壍澜Y(jié)構(gòu)進(jìn)行承重和導(dǎo)向的車輛運(yùn)輸系統(tǒng)。1.分類：地鐵系統(tǒng)、輕軌系統(tǒng)、單軌系統(tǒng)、有軌電車、磁浮系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo)向軌道系統(tǒng)、市域快速軌道系統(tǒng)。

我國(guó)現(xiàn)行的《城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（建標(biāo)104—2008）和《城市公共交通分類標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ/T114—2007）把城市軌道交通按系統(tǒng)運(yùn)輸能力劃分為高運(yùn)量、大運(yùn)量、中運(yùn)量和低運(yùn)量四個(gè)量級(jí)。

1）高運(yùn)量系統(tǒng)：?jiǎn)蜗蜻\(yùn)輸能力為4.5—7萬(wàn)人次/小時(shí)。

2）大運(yùn)量系統(tǒng)：?jiǎn)蜗蜻\(yùn)輸能力為2.5—5萬(wàn)人次/小時(shí)。

3）中運(yùn)量系統(tǒng)：?jiǎn)蜗蜻\(yùn)輸能力為1—3萬(wàn)人次/小時(shí)。

4）低運(yùn)量系統(tǒng)：?jiǎn)蜗蜻\(yùn)輸能力小于1萬(wàn)人次/小時(shí)。（1）地鐵系統(tǒng)metrotube

A、B型車3—7萬(wàn)人次/小時(shí)(2)輕軌系統(tǒng)上海地鐵6號(hào)線4CC型車設(shè)計(jì)1—3萬(wàn)人次/小時(shí)長(zhǎng)春3C6C(3)單軌系統(tǒng)1—3萬(wàn)人次/小時(shí)(4)（現(xiàn)代）有軌電車（tram）1萬(wàn)人次/小時(shí)以下

上海磁懸浮列車示范線――浦東機(jī)場(chǎng)線。89億元，長(zhǎng)31.17公里，設(shè)計(jì)速度505公里/小時(shí)；運(yùn)行速度430公里/小時(shí)。是世界第一條商業(yè)運(yùn)營(yíng)的高架磁懸浮專線。(5)磁浮系統(tǒng)廣州地鐵APM線

AutomatedPeopleMoverSystem2010年11月8日開(kāi)通廣州第一條使用膠輪路軌系統(tǒng)的路線。兩節(jié)編組運(yùn)行，兩節(jié)編組列車長(zhǎng)約24米，寬約3米(6)自動(dòng)導(dǎo)向軌道系統(tǒng)(7)市域快軌交通系統(tǒng)指的是大城市市域范圍內(nèi)的客運(yùn)軌道交通線路，服務(wù)于城市與郊區(qū)、中心城市與衛(wèi)星城、重點(diǎn)城鎮(zhèn)間等，服務(wù)范圍一般在100公里之內(nèi)。可采用Ａ．Ｂ型車,也可采用專門設(shè)計(jì)動(dòng)車組南京地鐵S1機(jī)場(chǎng)線1.線網(wǎng)的規(guī)劃要與城市客流預(yù)測(cè)相適應(yīng)2.線網(wǎng)規(guī)劃必須符合城市的總體規(guī)劃3.規(guī)劃線路要盡量沿城市主干道布設(shè)4.線網(wǎng)中線路布置要均勻5.大城市的交通組織一定要構(gòu)成立體交通體系6.線網(wǎng)中各條規(guī)劃線路上的客運(yùn)負(fù)荷量要盡量均勻7.在考慮線路走向時(shí)，應(yīng)考慮沿線地面建筑情況8.盡可能利用城市舊有的鐵路設(shè)施9.規(guī)劃好車輛段的位置和用地范圍10.規(guī)劃好環(huán)線的布設(shè)11.規(guī)劃好各線路的修建順序任務(wù)二

城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃一、線網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)原則二、線網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式至少3條線成網(wǎng)至2021年9月，北京地鐵運(yùn)營(yíng)線路共有24條地鐵線路，均采用地鐵系統(tǒng)，覆蓋北京市11個(gè)市轄區(qū)，運(yùn)營(yíng)里程727公里，開(kāi)通里程居中國(guó)第二任務(wù)三

城市軌道交通線路設(shè)計(jì)線路的設(shè)計(jì)階段一般可分為四個(gè)階段，即可行性研究階段、總體設(shè)計(jì)階段、初步設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段。城市軌道交通線路按空間布置方式，有地下線路、高架線路、地面線路，應(yīng)根據(jù)城市總體規(guī)劃和地理環(huán)境條件因地制宜地選擇。線路中心線：路基橫斷面上距外軌半個(gè)軌距的鉛垂線與路肩水平線的交點(diǎn)o的縱向連線。

線路平面：線路中心線在水平面上的投影。線路縱斷面：線路中心線展直后在縱斷面上的投影。一、線路平面設(shè)計(jì)平面組成：平面直線曲線圓曲線緩和曲線反映線路的曲直變化1.1圓曲線要素

偏角α

半徑R

切線長(zhǎng)

曲線長(zhǎng)1.圓曲線曲線半徑宜按標(biāo)準(zhǔn)半徑從大到小合理選用。在實(shí)際工作中，最大曲線半徑一般不超過(guò)3000米。1.2最小曲線半徑（m）地鐵線路按其在運(yùn)營(yíng)中的作用，應(yīng)分為正線、配線和車場(chǎng)線。配線包括折返線、渡線、聯(lián)絡(luò)線、停車線、出入線、安全線等。1.3圓曲線長(zhǎng)度

圓曲線長(zhǎng)度過(guò)小，會(huì)出現(xiàn)一節(jié)車輛同時(shí)在兩個(gè)緩和曲線上的情況，影響行車穩(wěn)定性和旅客舒適度。圓曲線最小長(zhǎng)度A型車不宜小于25m，B型車不宜小于20m，在困難情況下不得小于一個(gè)車輛的全軸距。2.緩和曲線作用行車平順、旅客舒適ρ：

R離心力逐漸增加，利于行車平穩(wěn)h：0

h向心力逐漸增加，與離心力增加配合軌距：BB+W曲線加寬3.直線直線與曲線相互協(xié)調(diào)，線路位置合理爭(zhēng)取較長(zhǎng)的直線段夾直線我國(guó)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50157-2013）》規(guī)定：正線及配線上相鄰曲線間夾直線長(zhǎng)度，一般情況應(yīng)大于等于0.5V（V為列車通過(guò)夾直線速度），困難情況A型車不短于25m,B型車不短于20m。車場(chǎng)線上的夾直線不得小于3m。4.線路平面圖

用一定的比例尺和規(guī)定的符號(hào)，把線路中心線及兩面的地形、地物，投影到水平面上繪出的圖。在線路平面圖上，應(yīng)標(biāo)明線路里程標(biāo)和百米標(biāo)以及曲線要素及起、終點(diǎn)里程。二、線路縱斷面設(shè)計(jì)平道坡道豎曲線縱斷面組成反映線路的坡度變化1.坡度LiHii上坡取正值

+下坡取負(fù)值-平坡

0AB

我國(guó)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50157-2013）》規(guī)定：正線上最大坡度宜采用30‰，困難地段可采用35‰。在山地城市的特殊地形地區(qū)，經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較有充分依據(jù)時(shí)，可采用40‰。聯(lián)絡(luò)線、出入線的最大坡度宜采用40‰，但均未包括各種坡度的折減值。地下隧道和路塹地段為便于排水，不設(shè)計(jì)成平坡，而設(shè)計(jì)成≮3‰的坡度。坡段長(zhǎng)度不小于遠(yuǎn)期列車長(zhǎng)度2.坡段長(zhǎng)度3.豎曲線縱斷面變坡點(diǎn)設(shè)置的豎向圓弧原因：1、產(chǎn)生振動(dòng)、局部加速度、旅客不適2、車鉤錯(cuò)動(dòng)、脫鉤△i≥2‰時(shí)設(shè)置應(yīng)豎曲線豎曲線半徑4.線路縱斷面圖

用一定的比例尺和規(guī)定的符號(hào)，把平面圖上的中心線展直后投影到鉛垂面上，并注有線路平面和縱斷面有關(guān)資料的圖。5.選擇合理縱斷面示意圖

“高站位，低區(qū)間”節(jié)能坡型三、線路標(biāo)志為滿足行車和線路養(yǎng)護(hù)維修的需要，在城市軌道線路應(yīng)設(shè)置線路標(biāo)志。包括百米標(biāo)、公里標(biāo)、曲線要素標(biāo)、圓曲線和緩和曲線始終點(diǎn)標(biāo)、坡度標(biāo)、豎曲線始終點(diǎn)標(biāo)、道岔編號(hào)標(biāo)、水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)、橋號(hào)標(biāo)、涵洞標(biāo)、水位標(biāo)等。項(xiàng)目二城市軌道交通線路任務(wù)一

地下隧道、高架結(jié)構(gòu)及路基

線路有下部基礎(chǔ)和上部建筑兩部分組成。下部基礎(chǔ)常采用整體道床結(jié)構(gòu)，通常包括路基、橋梁和隧道，上部建筑通常指的是軌道。一、地下隧道優(yōu)點(diǎn)：

1.對(duì)地面上的其他交通工具無(wú)干擾；

2.其運(yùn)輸能力不受氣候影響；

3.也避免了噪聲對(duì)城市的污染；

4.在戰(zhàn)爭(zhēng)期間還可作為民用防空設(shè)施。缺點(diǎn)：造價(jià)昂貴1.隧道橫斷面形式矩形圓形馬蹄形（拱形）明挖法（蓋挖法）盾構(gòu)法

暗挖法礦山法

沉管法

2.隧道施工方法:

明挖法修建矩形區(qū)間隧道洞口、郊區(qū)空曠地帶埋深較淺；地下車站應(yīng)優(yōu)先采用盾構(gòu)法：一種在盾構(gòu)機(jī)的保護(hù)下進(jìn)行土體開(kāi)挖和拼裝襯砌的施工方法。斷面形式有：圓形或橢圓形、半圓形、馬蹄形、箱形。大多為圓形

傳統(tǒng)的礦山法指用鉆眼爆破的施工方法，又稱鉆爆法。其工藝落后，安全性差，逐步被現(xiàn)代礦山法取代。沉管法：是將隧道管段分段預(yù)制，分段兩端設(shè)臨時(shí)止水頭部，然后浮運(yùn)至隧道軸線處，沉放在預(yù)先挖好的地槽內(nèi)，完成管段間的水下連接，移去臨時(shí)止水頭部，回填基槽保護(hù)沉管，鋪設(shè)隧道內(nèi)部設(shè)施，從而形成一個(gè)完整的水下通道。優(yōu)點(diǎn)：沉管隧道對(duì)地基要求較低，特別適用于軟土地基、河床或海岸較淺，易于水上疏浚設(shè)施進(jìn)行基槽開(kāi)外的工程特點(diǎn)。二、高架結(jié)構(gòu)城區(qū)高架結(jié)構(gòu)作為城市景觀的一部分，必須與城市的其他建筑相協(xié)調(diào)；在城區(qū)施工，要求建設(shè)速度快，對(duì)現(xiàn)有的交通干擾??；必要地段應(yīng)設(shè)置聲屏障以減輕車輛運(yùn)行的噪音。1、梁部結(jié)構(gòu)槽形梁下承式脊梁T梁板梁箱梁2、橋墩臺(tái)形式3.高架車站結(jié)構(gòu)按軌道梁與車站結(jié)構(gòu)的布置形式，高架車站結(jié)構(gòu)分為橋—建分離式、橋—建結(jié)合式、橋—建合一式三種。三、路基土工建筑物由松散的土石材料組成完全暴露在大自然中軌道的基礎(chǔ),直接承受軌道傳來(lái)的的壓力,并將其傳到地基有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性

路基的橫斷面

除路堤、路塹兩種基本形式另有不填不挖式、半堤式、半塹式、半堤半塹式路基體的斷面構(gòu)成（1）路基面路基頂部的表面稱為路基面。路基面應(yīng)根據(jù)線路數(shù)目、線間距、軌道結(jié)構(gòu)尺寸、曲線加寬、路肩寬度、是否有接觸網(wǎng)立柱等計(jì)算確定。區(qū)間曲線地段的路基面寬度，單線應(yīng)在曲線外側(cè)加寬，雙線應(yīng)在外股曲線外側(cè)加寬。加寬值在緩和曲線范圍內(nèi)線性遞減。（2）路拱為利于排水，路基面設(shè)計(jì)為三角形路拱，應(yīng)由路基中心線向兩側(cè)設(shè)4‰的人字排水坡，曲線加寬時(shí)，路基面仍應(yīng)保持三角形。（3）路肩路肩為路基面道床坡腳以外的部分，即路基兩側(cè)未被道床覆蓋的部分，為專業(yè)人員通行而設(shè)置。當(dāng)路肩埋有設(shè)備時(shí)，路堤及路塹的路肩寬度均不得小于0.6m，無(wú)埋設(shè)設(shè)備時(shí)路肩寬度均不得小于0.4m。（4）邊坡路基橫斷面兩側(cè)邊線，即線路外側(cè)的部分，稱為路基邊坡。路基邊坡主要根據(jù)路基的土質(zhì)、高度或土質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)決定。當(dāng)路堤高度小于等于8m時(shí)，路基邊坡坡度不應(yīng)大于1:1.5。路堤坡腳外應(yīng)設(shè)寬度不小于1.0m的護(hù)道。（5）基床路基基床是指路基上部受軌道、列車動(dòng)力作用，并受水文氣候變化影響較大，須做處理的土層。路基基床分表層和底層，表層厚度應(yīng)不小于0.5m，底層厚度應(yīng)不小于1.5m。基床厚度以路肩施工高程為計(jì)算起點(diǎn)。任務(wù)二軌道結(jié)構(gòu)軌道結(jié)構(gòu)由鋼軌、軌枕、聯(lián)結(jié)零件、道床、道岔及附屬設(shè)施等組成。軌道結(jié)構(gòu)是行車的基礎(chǔ),其的作用是引導(dǎo)列車運(yùn)行，直接承受由車輪傳來(lái)的荷載，并把荷載傳給路基或橋隧建筑物。軌道結(jié)構(gòu)必須堅(jiān)固穩(wěn)定，并具有正確的幾何形位，以確保列車安全、平穩(wěn)、不間斷運(yùn)行。軌道結(jié)構(gòu)的性質(zhì)和狀況決定了列車的運(yùn)行品質(zhì)，也決定了乘客乘坐的舒適性。作用：用來(lái)引導(dǎo)車輪的行駛，并將所承受荷載傳到軌枕、道床及路基上去，也為車輪滾動(dòng)提供最小阻力的接觸面。

兼作軌道電路或供電接觸網(wǎng)的導(dǎo)線一、鋼軌

斷面形狀為工字形，由軌頭、軌腰和軌底三部分組成

鋼軌要求有足夠的剛度、硬度、斷裂韌度、粗糙度、穩(wěn)定性及耐腐蝕性

60軌50軌

鋼軌分類kg/m

正線及配線宜采用60軌，車場(chǎng)線宜采用50軌60軌比50軌重量增加不多，而通過(guò)鋼軌的總重量可增加50%，抗彎強(qiáng)度增加34%，使用壽命1.5~3倍，維修工作量減少40%標(biāo)準(zhǔn)鋼軌長(zhǎng)度與鋼軌類型有關(guān)。我國(guó)50kg/m的鋼軌有12.5m及25m兩種標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，60kg/m鋼軌標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度有25m、50m和100m三種。在曲線軌道中，曲線內(nèi)股使用廠制標(biāo)準(zhǔn)縮短軌。如25.0m鋼軌的縮短軌有24.96m、24.92m、24.84m；2.5m鋼軌的縮短軌有12.46m、12.42m、12.38m。普通鋼軌有熱脹冷縮的性能，為適應(yīng)鋼軌伸縮鋪軌時(shí)在兩根鋼軌的接頭處，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)能壙p。鋼軌在使用過(guò)程中不可避免地產(chǎn)生各種傷損，如折斷，裂紋及磨耗等，為保證行車安全，出現(xiàn)鋼軌傷損應(yīng)及時(shí)更換。

作用：把鋼軌連接起來(lái)，使鋼軌接頭部分具有和鋼軌一樣的整體性，以抵抗彎曲和移位，并滿足熱脹冷縮的要求

1.普通接頭二、鋼軌聯(lián)結(jié)2.異型接頭3.導(dǎo)電接頭4.絕緣接頭5.膠接接頭

作用：承受鋼軌傳來(lái)的作用力，將其傳給道床，并有效地保持鋼軌的位置和軌距

鋪設(shè)：1440-1840根/公里三、軌枕

木枕

混凝土枕四、扣件作用：將鋼軌固定在軌枕上，保持軌距和阻止鋼軌相對(duì)于軌枕的縱、橫向移動(dòng)分類扣板式彈片式彈條式

混凝土枕扣件木枕扣件保持軌距有足夠的強(qiáng)度和壓力有適當(dāng)?shù)膹椥院鸵欢ǖ哪途眯杂辛己玫臏p震性能零部件和維修量少

軌距及水平調(diào)整性能五、道床

整體道床結(jié)構(gòu)有砟道床

(道碴層

)

作用：均勻地傳布軌枕壓力于路基上，并保持軌枕的位置，且使軌道有足夠的彈性，以減緩列車的沖擊震動(dòng)，利于排水。材料：碎石、篩選卵石、天然級(jí)配卵石、熔爐礦渣、粗砂中砂等七、軌道附屬設(shè)施

1.軌道加強(qiáng)設(shè)備

防爬設(shè)備軌距桿

3.車檔

2.護(hù)軌

任務(wù)三

道岔

道岔是線路相連接或交叉設(shè)備的總稱，它用來(lái)使車輛從一股道轉(zhuǎn)向或越過(guò)另一股道。由于道岔構(gòu)造復(fù)雜，限制行車速度、養(yǎng)護(hù)維修投入大，與曲線、接頭并稱為軌道的三大薄弱環(huán)節(jié)，因此應(yīng)使道岔具有良好的技術(shù)性能，確保列車能在規(guī)定的速度下安全、可靠地通過(guò)道岔和延長(zhǎng)道岔的使用壽命。

單開(kāi)道岔線路連接對(duì)稱道岔三開(kāi)道岔線路連接與交叉交分道岔交叉渡線

線路交叉直角交叉菱形交叉一、單開(kāi)道岔右開(kāi)1.轉(zhuǎn)轍器部分單開(kāi)道岔的轉(zhuǎn)轍器由兩根基本軌、兩根尖軌、各種聯(lián)結(jié)零件和道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)構(gòu)組成。2.轍叉及護(hù)軌轍叉是使車輪從—股鋼軌越過(guò)另一股鋼軌的設(shè)備，它設(shè)置于道岔側(cè)線鋼軌與道岔主線鋼軌相交處。轍叉由心軌、翼軌、護(hù)軌及聯(lián)結(jié)零件組成。3.連接部分連接轉(zhuǎn)轍器和轍叉的軌道稱為道岔的連接部分，它包括直股連接線和曲股連接線。1.轉(zhuǎn)轍器

1.1基本軌基本軌是用一根12.5m或25m標(biāo)準(zhǔn)斷面的普通鋼軌制成，主股為直線，側(cè)股按轉(zhuǎn)轍器各部分的軌距在工廠事先彎折成規(guī)定的折線或采用曲線形。1.2尖軌尖軌是轉(zhuǎn)轍器中的重要部件，依靠尖軌的扳動(dòng)，將列車引入正線或側(cè)線方向。1.3轉(zhuǎn)轍器上的零、配件1.滑床板2.軌撐3.頂鐵4.各種特殊

形式的墊板5.道岔拉桿和連接桿

6.轉(zhuǎn)轍機(jī)械

712.轍叉及護(hù)軌固定轍叉分為兩種，即整鑄轍叉和鋼軌組合式轍叉?？蓜?dòng)心軌道岔號(hào)數(shù)轍叉角的余切值N=cotα

9：6°20′25″7：8°07′48′743.連接部分連接部分是轉(zhuǎn)轍器和轍叉之間的連接線路，包括直股連接線和曲股連接線（又稱為導(dǎo)曲線）。1.對(duì)稱道岔二、其它類型的道岔

2.三開(kāi)道岔

3.菱形交叉

4.交分道岔三、列車過(guò)岔速度

道岔是線路提高速度的主要控制因素之一。列車通過(guò)道岔的速度包括直向通過(guò)速度和側(cè)向通過(guò)速度。道岔的過(guò)岔速度是控制線路行車速度的重要因素之一。道岔容許通過(guò)速度取決于道岔構(gòu)件的強(qiáng)度及平面型式兩個(gè)方面，這些是保證列車安全平穩(wěn)運(yùn)行和旅行舒適度所必不可少的條件。四、道岔中心線表示法及其幾何要素

按比例的中心線表示

單開(kāi)道岔主要幾何要素

9：a=13839mmb=15009mmL全=28848mmR=180m7：a=10897mmb=12070mmL全=22967mmR=150m五、道岔結(jié)構(gòu)病害原因分析道岔結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零件較多，在列車荷載作用下，加之維修保養(yǎng)不及時(shí)極易發(fā)生病害。1.轉(zhuǎn)轍器2.導(dǎo)曲線3.轍叉及護(hù)軌為保證列車運(yùn)行安全，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不正常情況應(yīng)立即采取措施消除。六、獨(dú)軌交通的道岔

任務(wù)四

軌道結(jié)構(gòu)的幾何形位

軌

距

水

平

高低(前后高低)方向

軌底坡

一、軌

距直線地段標(biāo)準(zhǔn)軌距為1435mm軌距應(yīng)在鋼軌頭部?jī)?nèi)側(cè)面下16mm處置取

δ=S0

–q

當(dāng)輪對(duì)的一個(gè)車輪輪緣與鋼軌作用邊貼緊時(shí)，另一車輪輪緣與鋼軌作用邊之間留出的空隙,此空隙稱為游間δ。

曲線軌距

二、水

平：兩股鋼軌的頂面，在直線地段應(yīng)保持在同一水平面上。水平也用道尺或軌檢車進(jìn)行測(cè)量。與軌距同時(shí)檢查。直線部分按公里前進(jìn)方向，以左股鋼軌為基準(zhǔn)，右股鋼軌頂面高時(shí)誤差用“+”號(hào)，低時(shí)用“-”號(hào)；曲線部分以里股鋼軌為基準(zhǔn)。三角坑

H=11.8VP2/RH——曲線外軌超高（mm）；

VP——列車通過(guò)速度（km/h）；

R——曲線半徑（m）外軌超高計(jì)算后，取5mm的整倍數(shù)一般地，城市軌道交通線路超高最大值不超過(guò)120mm。欠超高過(guò)超高或余超高未被平衡的欠超高不宜大于61mm,困難情況下不應(yīng)大于75mm；過(guò)超高不超過(guò)30mmHq=11.8vmax2/R-h三、高低：一股鋼軌頂面縱向的高低差，反映平順情況

吊板（暗坑）：軌底與墊板、墊板與軌枕、與道床頂面之間出現(xiàn)間隙，此間隙超過(guò)2mm四、方向（軌向）：軌道中線位置應(yīng)與它的設(shè)計(jì)位置一致，在直線是否順直，在曲線是否圓順相對(duì)軌距來(lái)說(shuō)，軌向更為主要測(cè)量時(shí)，用10m弦繩五、軌底坡：鋼軌向軌道中心傾斜，1:30或1：40

任務(wù)五

限界

限界：為保證列車在線路上運(yùn)行安全，防止車輛與沿線建筑物(設(shè)備)發(fā)生互相碰撞，而規(guī)定的輪廓尺寸線

車輛限界設(shè)備限界建筑限界車輛在正常運(yùn)行狀態(tài)下形成的最大動(dòng)態(tài)包絡(luò)線車輛在故障運(yùn)行狀態(tài)下形成的最大動(dòng)態(tài)包絡(luò)線，用以限制設(shè)備安裝的控制線

在設(shè)備限界基礎(chǔ)上，考慮了設(shè)備和管線尺寸后的最小有效斷面

1.車輛限界

直線地段設(shè)備限界是在直線地段車輛限界外擴(kuò)大一定安裝間隙后形成；車體肩部橫向向外擴(kuò)大100mm，邊梁下端橫向向外擴(kuò)大30mm，接觸軌橫向向外擴(kuò)大185mm，車體豎向加高60mm，受電弓豎向加高50mm，車下懸掛物下降50mm。

曲線地段設(shè)備限界應(yīng)在直線地段設(shè)備限界基礎(chǔ)上，經(jīng)計(jì)算加寬和加高。2.設(shè)備限界

相鄰的雙線，當(dāng)兩線間無(wú)墻、柱及其它設(shè)備時(shí)，兩設(shè)備限界之間的安全間隙不得小于100mm。區(qū)間直線區(qū)段矩形、圓形、馬蹄形隧道限界圖3.建筑限界

建筑限界在寬度方向上設(shè)備和設(shè)備限界之間應(yīng)留出20～50mm的安全間隙。當(dāng)建筑限界側(cè)面和頂面沒(méi)有設(shè)備或管道時(shí)，建筑限界和設(shè)備限界之間的間隙不宜小于200mm；困難條件下不得小于100mm。區(qū)間直線區(qū)段地面、高架限界圖

任務(wù)六

線路維修與無(wú)縫線路城市軌道交通線路維修工作的基本任務(wù)是經(jīng)常保持線路設(shè)備完整和質(zhì)量均衡，使列車能以規(guī)定速度安全、平穩(wěn)和不間斷地運(yùn)行，并盡量延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命?！邦A(yù)防為主，防治結(jié)合，休養(yǎng)并重”一、線路維修城市軌道交通線路維修工作的基本任務(wù)是經(jīng)常保持線路設(shè)備完整和質(zhì)量均衡，使列車能以規(guī)定速度安全、平穩(wěn)和不間斷地運(yùn)行，并盡量延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。預(yù)防為主，防治結(jié)合，休養(yǎng)并重根據(jù)作業(yè)的內(nèi)容、技術(shù)難度和規(guī)模，線路維修可以劃分為日常維修和養(yǎng)護(hù)、專項(xiàng)維修、大修三個(gè)修程。1.日常維修和養(yǎng)護(hù)日常維修和養(yǎng)護(hù)的工作范圍主要包括經(jīng)常性或預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)和失效零部件部分的維修等內(nèi)容，避免損壞擴(kuò)大而造成更大的損失，使設(shè)施保持完好均衡的技術(shù)狀態(tài)。2.專項(xiàng)維修專項(xiàng)維修是巡檢、定期檢查或申請(qǐng)保修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的異常的嚴(yán)重的病害經(jīng)過(guò)鑒定應(yīng)進(jìn)行的單項(xiàng)的維修或幾個(gè)單項(xiàng)維修的聯(lián)合作業(yè)。3.大修市軌道交通線路大修的主要任務(wù)是根據(jù)運(yùn)輸需要及線路設(shè)備損耗規(guī)律，周期性地、有計(jì)劃地對(duì)損耗部分進(jìn)行更新和修理，恢復(fù)和提高設(shè)備強(qiáng)度，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，增強(qiáng)軌道承載能力。二、無(wú)縫線路為減少接頭，把許多根普通長(zhǎng)度的鋼軌焊接起來(lái)形成長(zhǎng)鋼軌線路，稱為無(wú)縫線路。未經(jīng)鉆眼與淬火的標(biāo)準(zhǔn)軌，先在工廠焊接成長(zhǎng)軌條，然后運(yùn)抵線路鋪設(shè)用地，焊接成1000～2000m或設(shè)計(jì)要求長(zhǎng)度。1.普通無(wú)縫線路的組成2.基本原理鋼軌伸縮量其中α—鋼軌的線性膨脹系數(shù)11.8×10-6/°C

L--鋼軌長(zhǎng)度m△t—軌溫變化幅度°C鋼軌鋪設(shè)到線路上被鎖定后,不能隨軌溫變化自由伸縮,則在鋼軌內(nèi)將產(chǎn)生溫度應(yīng)力。

3.鎖定軌溫：

無(wú)縫線路用強(qiáng)力扣件和防爬設(shè)備將鋼軌扣緊在軌枕上，稱為鎖定線路。鎖定線路時(shí)的軌溫稱為鎖定軌溫。此時(shí)鋼軌內(nèi)的縱向應(yīng)力應(yīng)為零。（零應(yīng)力軌溫）鎖定軌溫稍高于當(dāng)?shù)貧v年最高軌溫與最低軌溫的中間值。

4.分類溫度應(yīng)力式放散溫度應(yīng)力式自動(dòng)放散式定期放散式項(xiàng)目三

城市軌道交通車站

車站是城市軌道交通必不可少的基礎(chǔ)綜合設(shè)施，除承擔(dān)行車技術(shù)作業(yè)外，還是為乘客服務(wù)的重要窗口。車站建設(shè)不僅要滿足運(yùn)營(yíng)及為乘客提供高質(zhì)量服務(wù)的要求，而且在工程造價(jià)要求合理的前提下還要與城市建設(shè)相協(xié)調(diào)。

任務(wù)一

車站概述一、城市軌道交通車站設(shè)計(jì)原則1.最大程度吸引客流。2．按遠(yuǎn)期運(yùn)量需求設(shè)計(jì)。3．預(yù)留適當(dāng)?shù)哪芰τ嗟亍?．最小程度占用地面面積。5．需采用多方案比選后，確定較優(yōu)方案。一般宜設(shè)在直線上二、車站分類

2.按規(guī)模分一等站二等站三等站1.按位置分地下車站地面車站高架車站終點(diǎn)站、中間站、折返站（區(qū)域站）換乘站、分岐站、越行站4.按是否具有站控功能分：集中站；非集中站3.按運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)分三、影響車站分布的因素城市規(guī)模大型客流集散點(diǎn)地區(qū)人口密度線路長(zhǎng)度城市地貌和建筑物布局軌道交通路網(wǎng)及城市道路網(wǎng)狀況車站分布對(duì)市民出行時(shí)間的影響站間距：一般1-2km，市區(qū)0.8-1.6km任務(wù)二

城市軌道交通車站組成

1.出入口

設(shè)計(jì)原則：吸引和疏解客流。個(gè)數(shù)：每個(gè)公共區(qū)不少于2個(gè)，一般4個(gè)出入口寬度：

客流量*1.1~1.25，一般不少于2.5m地下出入口通道力求短直，通道的彎折不宜超過(guò)三處，彎折角度宜大于90°。地下出入口通道長(zhǎng)度不宜超過(guò)100m。布置方式:2.（中間）站廳主要功能：集疏客流、檢售票、服務(wù)、設(shè)置部分管理與設(shè)備用房。

位于站臺(tái)一端（終點(diǎn)站）或兩側(cè)應(yīng)考慮付費(fèi)區(qū)與非付費(fèi)區(qū)的功能區(qū)別客服中心設(shè)置在付費(fèi)區(qū)和非付費(fèi)區(qū)之間布置方式：3、站臺(tái)供列車停靠、乘客乘降的功能層。站臺(tái)類型：優(yōu)缺點(diǎn)比較站臺(tái)尺寸的確定長(zhǎng)度寬度高度站臺(tái)計(jì)算長(zhǎng)度：列車最大編組數(shù)的有效長(zhǎng)度與停車誤差之和，有效長(zhǎng)度：無(wú)站臺(tái)門為列車首末兩節(jié)車輛司機(jī)室門外側(cè)之間的長(zhǎng)度，有站臺(tái)門為列車首末兩節(jié)車輛盡端客室門外側(cè)之間的長(zhǎng)度停車誤差(m):無(wú)站臺(tái)門1-2m，有站臺(tái)門+0.3m

一般地：一等站14m-15m，二等站l0-12m，三等站8-10m

站臺(tái)高度：站臺(tái)高度指站臺(tái)到軌頂面的高度，與車型有關(guān)。高站臺(tái):站臺(tái)平面與車輛車廂內(nèi)地板盡量保持同一水平面;

低站臺(tái):站臺(tái)比車廂地板面低。車門與站臺(tái)邊緣距離：該值由車輛的限界決定，還應(yīng)考慮站臺(tái)的施工誤差，一般100mm。當(dāng)車站設(shè)在曲線上時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加寬。

四、車站乘降設(shè)備

保證車站地面出入口、中間站廳、地下站臺(tái)之間乘客垂直移動(dòng)的便捷舒適，安全可靠。樓梯坡道自動(dòng)扶梯電梯1.樓梯

最簡(jiǎn)單易建的乘降設(shè)備。投資低、施工簡(jiǎn)單、管理方便．但易造成人流交叉干擾，乘客不方便。我國(guó)樓梯踏步的寬度×高度常采用：

300～320mm×145～150mm。

傾角26°34′

每個(gè)梯段不應(yīng)超過(guò)18級(jí)。不少于3級(jí)。休息平臺(tái)1.2~1.8m一般在站臺(tái)寬度允許的條件下，盡量放寬樓梯寬度。2.坡道高差較小，施工條件良好,用坡道替代樓梯坡道長(zhǎng)度應(yīng)以乘客走行時(shí)間能夠承受為限，一般不應(yīng)超過(guò)200m防滑措施及坡道照明

3.自動(dòng)扶梯設(shè)置在建筑物層間連續(xù)運(yùn)載人員的輸送機(jī)。

在城市軌道交通車站中，自動(dòng)扶梯的用途主要是解決乘客的快速疏解，滿足乘客對(duì)乘降舒適度的要求。

4、電梯與輪椅升降臺(tái)電梯是一種以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的垂直升降機(jī)，裝有箱狀吊艙，用于多層建筑乘人或載運(yùn)貨物。垂直電梯是車站應(yīng)設(shè)置的無(wú)障礙設(shè)施，不能設(shè)置垂直電梯時(shí)，應(yīng)在人行樓梯掛設(shè)輪椅升降臺(tái)。任務(wù)三

換乘站

換乘是指乘客在不同路線之間，在不離開(kāi)車站付費(fèi)區(qū)及不另行購(gòu)買車票的情況下，進(jìn)行跨線乘坐列車的行為。一、換乘站設(shè)計(jì)原則盡量縮短換乘距離，換乘路線要明確、簡(jiǎn)捷，盡量方便乘客；盡量減少換乘高差，降低換乘難度；換乘客流宜與進(jìn)出站客流分開(kāi)，避免相互交叉干擾；換乘設(shè)施的設(shè)置應(yīng)滿足換乘客流量的需要，且有擴(kuò)、改建余地；應(yīng)周密考慮換乘方式和換乘形式，合理確定換乘通道及預(yù)留口位置；換乘通道不宜超過(guò)100m，超過(guò)100m宜設(shè)置自動(dòng)步行道；應(yīng)盡可能降低造價(jià)。1.站臺(tái)換乘2.站廳換乘3.通道換乘4.組合換乘二、換乘方式1.站臺(tái)換乘（1）同站臺(tái)換乘

同站臺(tái)換乘是最便捷的換乘方式（2）垂直換乘（節(jié)點(diǎn)換乘）站廳換乘是指乘客由一個(gè)車站的站臺(tái)通過(guò)樓梯或自動(dòng)扶梯到達(dá)另一個(gè)車站的站廳或兩站共用的站廳，再由這一站廳通到另一個(gè)車站的站臺(tái)的換乘方式。2.站廳換乘3.通道換乘通道換乘常見(jiàn)于兩站臺(tái)間相距較遠(yuǎn)的車站。乘客下車后需經(jīng)過(guò)專用通道，步行一段距離，到達(dá)另一條路線的站臺(tái)轉(zhuǎn)車，通常都需要在中途轉(zhuǎn)換樓層。4組合換乘幾種換乘形式站外換乘站外換乘常見(jiàn)于因某種原因無(wú)法在付費(fèi)區(qū)換乘，而進(jìn)行的有條件換乘，就是使用用一張公交卡在轉(zhuǎn)乘站之間兩條或多條線出站后在規(guī)定時(shí)間內(nèi)換乘，而使用單程票卡則無(wú)法換乘?！肮ぁ弊中螕Q乘站“一”字形換乘站“L

T十”字形換乘站三、換乘站形式項(xiàng)目四

車輛基地對(duì)車輛的運(yùn)用、維護(hù)保養(yǎng)、檢修,使運(yùn)行車輛保持良好的技術(shù)狀態(tài)，確保行車安全，提高車輛的運(yùn)行效益一般每條城市軌道交通線設(shè)一個(gè)車輛段，若線路較長(zhǎng)則增設(shè)一個(gè)停車場(chǎng)。分類:盡頭式和通過(guò)式一、選址要求用地符合城市總體規(guī)劃有良好的接軌條件避開(kāi)工程地質(zhì)和水溫抵制不良的地段有良好的自然排水條件便于城市電力線路、給排水等市政管道的引入和道路的連接有足夠的有效用地面積和遠(yuǎn)期發(fā)展余地任務(wù)一

車輛基地概述二、車輛基地組成車輛段綜合維修中心物資總庫(kù)培訓(xùn)中心救援設(shè)施平面設(shè)置立體設(shè)置

三、車輛基地的規(guī)模

四、與鐵路聯(lián)系五、車輛段設(shè)置地鐵的車輛檢修修程分為大、架修、定修、三月檢和雙周檢。任務(wù)二

車輛段設(shè)置1.停車庫(kù)主要用于夜間收車后停車作業(yè)，以及停放備用車輛，可以進(jìn)行簡(jiǎn)單維護(hù)保養(yǎng)作業(yè)。設(shè)計(jì)規(guī)模線路車輛保有量一般一條停車線停放2~3列車

一、車輛段必備設(shè)施停車庫(kù)（棚）計(jì)算長(zhǎng)度Ltk=(L+1)×Nt+(Nt—1)×8+9

式中：Ltk—停車（棚）計(jì)算長(zhǎng)度（m）；(L+1)—列車長(zhǎng)度加停車誤差1m（m）；Nt

—每條線停車列位數(shù)；8—停車列位之間通道寬度（m）；9—停車庫(kù)兩端橫向通道總寬度。2.檢修庫(kù)專門用于車輛檢修作業(yè)的車庫(kù)，配有檢修設(shè)備。（1）列檢庫(kù)：完成列車列檢作業(yè)，可以在停車庫(kù)列檢線完成；（2）三月檢庫(kù)：完成列車三月檢作業(yè)；（3）定修庫(kù)：完成列車定修作業(yè)；（4）架修庫(kù)：完成列車架修作業(yè)；（5）大修庫(kù)：完成列車大修作業(yè)。列檢庫(kù)（棚）計(jì)算長(zhǎng)度Ljk=Lj×Nj+(Nj—1)×8+9式中：Ljk—列檢庫(kù)（棚）計(jì)算長(zhǎng)度（m）；

Lj—檢查坑長(zhǎng)度（m），為列車長(zhǎng)度加4m；Nj—每條線列檢列位數(shù)；

8—列檢車列位之間通道寬度（m）；

9—列檢庫(kù)兩端橫向通道總寬度。3.車輛清洗設(shè)備4.設(shè)備維修車間車輛段必須配備車輛清洗設(shè)備，并設(shè)專用的車輛清掃線。車輛段內(nèi)還應(yīng)由設(shè)備維修車間，負(fù)責(zé)段內(nèi)的動(dòng)力設(shè)施及通用設(shè)備維修。二、車輛段內(nèi)的線路1.停車（列檢）線2.洗車線3.檢修線4.吹掃線5.解鉤線6.靜調(diào)線7.鏇輪線8.試車線廣州地鐵芳村車輛廠線路布置圖東教站安全線牽出線D44L-37646062L-35D40D22材料庫(kù)線走行線說(shuō)明:1.L2/L8為交分道岔。2.L4、L6為單開(kāi)道岔。3.L33、L60、L62、定位，L-35作為試車線一部分。大架修庫(kù)線試車線L-14L-30L-31L-25L-26L-27調(diào)機(jī)庫(kù)線L-23L-22L-246道5道4道定檢線靜調(diào)庫(kù)線檢修線L-33L-32D20D36D34D32D30存車線L-29L-2856545248D184438404246D16L-21牽出線L-12S1234X11X10L-11AL-10AL-11BL-10BL-9L-8BL-7BL-6BL-5BL-4BL-3BL-2BL-1BD70X8X7X6X5X4X2X3X1D8L-8AL-1AL-3AL-2AL-5AL-4AL-7AL-6AG-1三月檢線雙周檢線不落輪旋修線L-8CL-7CL-6CL-5CL-4CL-3CL-2CL-1CS11S10D9S8S7S6S5S4S3S2S1D73133D25J12816141218D22846SXSRSCD42010242236X12D14D8AD8B1D7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD7B1D6B1D5B1D4B1D3B1D2B1D1B1D8B2D8CD6B2D5B2D4B2D3B2D2B2D1B2D7B2D7CD6CD5CD4CD3CD2CD1CD1329271311251523211719G-19D53517D1S210L-16L-15XK353739D15D21D19D17L-17L-18L-19L-20安全線牽出線工程車及特種車存放線存車線維修中心線三.車輛段設(shè)計(jì)原則：（1）收發(fā)車順暢；（2）停車檢修分區(qū)合理；（3）用地緊湊。

車輛段的用地規(guī)模一般為0.2～0.45km2車輛段設(shè)計(jì)主要分為三部分：咽喉部分線路部分車庫(kù)部分1.注意保證行車安全、滿足輸送能力的需要2.保證必要的平行作業(yè)3.努力縮短咽喉長(zhǎng)度，盡量節(jié)省用地任務(wù)一城市軌道交通線路按其在運(yùn)營(yíng)中的作用，分為正線、配線（輔助線）和車場(chǎng)線。正線貫穿所有車站、區(qū)間,供列車日常運(yùn)行。（右側(cè)行車制）輔助線包括折返線、聯(lián)絡(luò)線、停車線、出入線、安全線等。車場(chǎng)線指牽出線、車底（空車）停留線及車輛段內(nèi)各種作業(yè)線和試車線。項(xiàng)目五

站場(chǎng)基礎(chǔ)知識(shí)1.環(huán)形折返線:俗稱燈泡線

環(huán)形線折返設(shè)備可保證最大的通過(guò)能力，但施工量大，鋼軌在曲線上的磨耗也大。一般只適用于線路較短、線路延伸可能較小且該端點(diǎn)站又往往在地面的情況。二、折返線：專供列車折返調(diào)頭的線路。

2.盡端折返線一般說(shuō)來(lái)，站后盡端折返線折返是最常見(jiàn)的方式。折返線的有效長(zhǎng)度，宜為遠(yuǎn)期列車長(zhǎng)度加50m(不含車擋長(zhǎng)度)。

3.渡線折返存在一定的進(jìn)路交叉三、聯(lián)絡(luò)線：軌道交通線路之間為調(diào)動(dòng)列車等作業(yè)而設(shè)置的連接線路。

同種制式列車過(guò)軌運(yùn)行1.聯(lián)絡(luò)線與正線的接軌點(diǎn)宜靠近車站2.可設(shè)置單線或雙線

四、

停車線

城市軌道交通系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備多，且線路密度較大，列車運(yùn)行間隔較小，列車在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中難免發(fā)生故障。為不影響后續(xù)列車運(yùn)行，設(shè)計(jì)上應(yīng)能使故障列車及時(shí)退出運(yùn)營(yíng)正線，停放到停車線上，盡量減少對(duì)后續(xù)列車的干擾。

正線應(yīng)每隔5-6座車站或8-10km設(shè)置停車線，其間每隔2-3座車站或3-5km加設(shè)渡線停車線應(yīng)具備故障待避和臨時(shí)折返功能。出入線宜在車站端部接軌應(yīng)按雙線雙向設(shè)計(jì)五、車輛基地出入線

1．車輛基地位于線路端部線路起（終）點(diǎn)站站后接車輛基地，這種布置方式較好，車輛基地出入線與正線干擾少，有利于運(yùn)營(yíng)管理。2．車輛基地位于線路中部

六、安全線：為防止在車輛段（場(chǎng)）出入線、折返線和岔線（支線）上行駛的列車未經(jīng)允許進(jìn)入正線與正線列車發(fā)生沖突事故，在無(wú)其它列車運(yùn)行隔開(kāi)設(shè)備的下列情況，應(yīng)設(shè)安全線，以保證列車安全、正常的運(yùn)行。安全線的長(zhǎng)度一般不小于50m一、道岔和線路編號(hào)為便于車站或車輛段生產(chǎn)指揮作業(yè)的聯(lián)系和對(duì)設(shè)備的維修管理，應(yīng)對(duì)道岔和線路進(jìn)行編號(hào)。同一車站或車輛段內(nèi)的道岔和線路不得有相同的編號(hào)。道岔一般用阿拉伯?dāng)?shù)字依次編號(hào)。線路編號(hào)一般正線用羅馬數(shù)字，其它線用阿拉伯?dāng)?shù)字。任務(wù)二

兩相鄰道岔中心間的距離二、線間距

相鄰線路中心線間的距離。線路間距應(yīng)保證行車和各項(xiàng)作業(yè)的安全，滿足設(shè)置各項(xiàng)設(shè)備的需要。曲線地段應(yīng)直線地段基礎(chǔ)上按規(guī)定加寬。三、兩相鄰道岔中心間的距離

道岔配列形式L=a1+f+a2+△L=b1+f+a2+△L=b1+f‘+b2+△L=S/sinα任務(wù)三

線路連接形式

線路終端連接渡線連接梯線連接線路平行錯(cuò)移1.線路終端連接

把相鄰兩條平行線路合成一條，這種連接形式叫線路終端連接

由一副單開(kāi)道岔、一條連接曲線及道岔與曲線間的直線段組成

1.R一般不小于導(dǎo)曲線半徑2.g=S/sinα-(b+T)

g不宜小于5m,車場(chǎng)可減少到3m3.全部連接長(zhǎng)度在水平方向的投影為：

X=a+x+T2.渡線連接

（1）普通渡線

（2）交叉渡線

設(shè)于兩條平行線路間，由兩副轍叉號(hào)數(shù)相同的單開(kāi)道岔及兩道岔間的直線段組成

由四副轍叉號(hào)數(shù)相同的單開(kāi)道岔和一副菱形交叉及連接軌道組成

全部連接長(zhǎng)度在水平方向的投影長(zhǎng)度為

X=2a+x=2a+SN（3）縮短渡線

由兩副單開(kāi)道岔、反向曲線、曲線間直線段及曲線間的直線段組成

當(dāng)兩條平行線路間的距離較大時(shí)，為了縮短連接長(zhǎng)度

3.線路平行錯(cuò)移的連接

變更線路間距

4.梯線連接

（1）直線梯線

各道岔依次排列在一條直線上

（2）縮短梯線

當(dāng)平行線路間的距離較大時(shí)，為了縮短梯線長(zhǎng)度

將幾條與基線成不同傾斜角的梯線組合起來(lái)，連接較多的平行線路

（3）復(fù)式梯線

車輛段內(nèi)線路數(shù)較多，常用復(fù)式梯線連接任務(wù)四

線路有效長(zhǎng)

指股道上能停放列車而不影響信號(hào)顯示、道岔轉(zhuǎn)換及相鄰線路列車作業(yè)的長(zhǎng)度。線路有效長(zhǎng)的起止范圍主要由下列因素確定：

警沖標(biāo)；道岔始端基本軌接縫處絕緣；調(diào)車信號(hào)機(jī)；車擋（為盡頭式線路時(shí)）

警沖標(biāo)是防止停留在一線上的機(jī)車車輛與鄰線行駛的機(jī)車車輛發(fā)生側(cè)面沖撞而設(shè)在兩條線路交叉處適當(dāng)位置的一種信號(hào)標(biāo)志，學(xué)習(xí)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)

1.了解超聲波雷達(dá)工作原理。

2.掌握超聲波雷達(dá)特點(diǎn)、參數(shù)。

技能目標(biāo)

1.掌握超聲波雷達(dá)的調(diào)試技能。

2.掌握超聲波雷達(dá)探測(cè)障礙物的技術(shù)特點(diǎn)。建議課時(shí)

8課時(shí)模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定

一、超聲波雷達(dá)的特點(diǎn)

超聲波雷達(dá)在汽車上的應(yīng)用如圖2-1所示。超聲波雷達(dá)外形如圖2-2所示，其在應(yīng)用中具有如下特點(diǎn)：模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-1超聲波雷達(dá)在汽車上的應(yīng)用

圖2-2超聲波雷達(dá)外形

（1）汽車上用的超聲波雷達(dá)，頻率為40kHz，相對(duì)固定。

（2）超聲波的傳播速度低，并且指向性強(qiáng)，靈敏度高，能量消耗緩慢。一般測(cè)量距離小于10m。

（3）超聲波對(duì)色彩、光照度不敏感，適用于識(shí)別透明、半透明及漫反射差的物體。

（4）超聲波抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，可全天候工作，可在室內(nèi)、黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強(qiáng)、有毒等惡劣環(huán)境中使用。

（5）超聲波雷達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，成本低，信息處理簡(jiǎn)單可靠，易于小型化與集成化，并且可以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

（6）超聲波雷達(dá)適用于汽車低速行駛時(shí)，因?yàn)樵诓煌奶鞖馇闆r下，超聲波的傳輸速度不同，當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，超聲波測(cè)距無(wú)法跟上車距的實(shí)時(shí)變化，誤差較大。

（7）超聲波有一定的擴(kuò)散角，只能測(cè)量距離，不能測(cè)量方位，因此停車時(shí)必須在汽車前、后保險(xiǎn)杠不同方位上安裝多個(gè)超聲波雷達(dá)。

（8）對(duì)于低矮、圓錐、過(guò)細(xì)的障礙物或者溝坎，超聲波雷達(dá)不容易探測(cè)到。

（9）超聲波的發(fā)射信號(hào)和余振的信號(hào)都會(huì)對(duì)回波信號(hào)造成覆蓋或者干擾，形成探測(cè)盲區(qū)，可安裝攝像頭解決盲區(qū)問(wèn)題。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定

二、超聲波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)

超聲波雷達(dá)的主要材料是一種具有壓電效應(yīng)、能夠?qū)崿F(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的晶體材料——壓電晶片。超聲波雷達(dá)有一個(gè)發(fā)射頭，一個(gè)接收頭，通過(guò)超聲波發(fā)射頭發(fā)出超聲波脈沖，經(jīng)介質(zhì)（空氣）傳到障礙物表面，被障礙物反射后再通過(guò)介質(zhì)（空氣）傳回到接收頭，計(jì)算出超聲波脈沖從發(fā)射到接收往返的時(shí)間，根據(jù)介質(zhì)中的聲速，就可以得到從探頭到障礙物表面的距離。超聲波雷達(dá)典型結(jié)構(gòu)如圖2-3、圖2-4所示。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-3超聲波雷達(dá)典型結(jié)構(gòu)

圖2-4超聲波雷達(dá)結(jié)構(gòu)圖

三、超聲波雷達(dá)測(cè)距原理

1.超聲波雷達(dá)定義

超聲波雷達(dá)是一款極其常見(jiàn)的傳感器。如果覺(jué)得超聲波雷達(dá)有些陌生，那么它還有一個(gè)更通俗的名字——倒車?yán)走_(dá)。它是汽車駐車或者倒車時(shí)的安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示器告知駕駛員周圍障礙物的情況，消除了駕駛員駐車、倒車和起動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的不便，并幫助駕駛員解決了視野盲區(qū)和視線模糊的問(wèn)題（圖2-5所示為停車輔助，圖2-6所示為博視寶數(shù)碼倒車?yán)走_(dá)）。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-5停車輔助

圖2-6博視寶數(shù)碼倒車?yán)走_(dá)

2.工作原理

超聲波雷達(dá)的工作原理是通過(guò)超聲波發(fā)射裝置向外發(fā)出超聲波，通過(guò)接收器接收到發(fā)送過(guò)來(lái)超聲波時(shí)的時(shí)間差來(lái)測(cè)算距離，如圖2-7所示。目前，常用探頭的工作頻率有40kHz、48kHz和58kHz三種。一般來(lái)說(shuō)，頻率越高，靈敏度越高，但水平與垂直方向的探測(cè)角度就越小，故一般采用40kHz工作頻率的探頭。超聲波雷達(dá)防水、防塵，即使有少量的泥沙遮擋也不影響，探測(cè)范圍在0.1～3m之間，且精度較高，因此非常適用于停車。

工作時(shí)，超聲波發(fā)射器不斷發(fā)射出一系列連續(xù)脈沖，給測(cè)量邏輯電路提供一個(gè)短脈沖。由信號(hào)處理裝置對(duì)接收的信號(hào)依據(jù)時(shí)間差進(jìn)行處理，自動(dòng)計(jì)算出車與障礙物之間的距離。超聲波測(cè)距原理簡(jiǎn)單，成本低，制作方便，但其傳輸速度受天氣影響較大；另外，超聲波能量與距離的平方成正比衰減，因此，距離越遠(yuǎn)，靈敏度越低，從而使超聲波測(cè)距方式只適用于較短距離。目前，國(guó)內(nèi)外一般的超聲波測(cè)距儀，其理想的測(cè)量距離為4～5m，因此大多用于汽車倒車?yán)走_(dá)等近距離測(cè)距中。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-7倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)原理

如圖2-8所示，該倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)采用單片機(jī)控制，利用超聲波實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸測(cè)距，并考慮測(cè)量環(huán)境溫度對(duì)超聲波波速的影響，而且通過(guò)溫度補(bǔ)償法對(duì)速度進(jìn)行校正。使用由集成數(shù)字傳感器DS18B20構(gòu)成的溫度測(cè)量電路，可直接讀取溫度值，再根據(jù)溫度補(bǔ)償?shù)贸龀暡ㄔ谀骋粶囟认碌牟ㄋ伲蓡纹瑱C(jī)計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)獲得傳播時(shí)間，根據(jù)超聲波測(cè)距原理測(cè)得并顯示距離，再根據(jù)顯示的距離控制蜂鳴器的發(fā)聲頻率。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-8整體設(shè)計(jì)框圖

如圖2-9所示，超聲波雷達(dá)在空氣中工作，設(shè)探頭到障礙物表面的距離為L(zhǎng)，超聲波在空氣中的傳播速度為v（約為340m/s），超聲波從發(fā)出到接收所需的傳播時(shí)間為t，當(dāng)發(fā)射頭和接收頭之間的距離遠(yuǎn)小于探頭到障礙物之間的距離時(shí)，則超聲波雷達(dá)至障礙物表面之間的距離L=vt/2。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-9超聲波雷達(dá)測(cè)距原理

四、超聲波雷達(dá)的主要參數(shù)

1.測(cè)量范圍

超聲波雷達(dá)的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越小，檢測(cè)距離越大。

2.測(cè)量精度

被測(cè)物體體積過(guò)小、表面形狀凹凸不平、物體材料吸收聲波等情況都會(huì)降低超聲雷達(dá)測(cè)量精度。

3.波束角

以超聲波雷達(dá)中軸線的延長(zhǎng)線為軸線，到一側(cè)能量強(qiáng)度減小一半處的角度稱為波束角。波束角越小，超聲波雷達(dá)指向性越好。

4.工作頻率

一般選擇40kHz工作頻率，這樣傳感器方向性靈敏，且避開(kāi)了噪聲，提高了信噪比。

5.抗干擾性能

環(huán)境中的噪聲會(huì)干擾超聲波雷達(dá)接收物體反射回來(lái)的超聲波，超聲波雷達(dá)應(yīng)具有一定的抗干擾性能。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定

五、超聲波雷達(dá)安裝標(biāo)定

（一）超聲波雷達(dá)的安裝

超聲波雷達(dá)安裝在汽車前、后保險(xiǎn)杠上，一般前部安裝4個(gè)超聲波雷達(dá)，后部安裝4～6個(gè)超聲波雷達(dá)。UPA和APA的探測(cè)范圍和探測(cè)區(qū)域如圖2-10所示，圖中的汽車配備了前后方向各4個(gè)UPA，左右兩側(cè)各2個(gè)APA。APA的探測(cè)距離優(yōu)勢(shì)讓它不僅能夠檢測(cè)左右側(cè)的障礙物，而且還能根據(jù)超聲波雷達(dá)返回的數(shù)據(jù)判斷停車位是否存在，因此，可用于自動(dòng)停車時(shí)的停車位檢測(cè)。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-10超聲波傳感器應(yīng)用

（二）超聲波雷達(dá)的安裝調(diào)試

超聲波雷達(dá)的具體安裝步驟如下。

1.接通超聲波考核系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱電源

（1）通過(guò)連接考核系統(tǒng)配套的12V直流電源適配器對(duì)考核系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行供電，如圖2-11所示為超聲波考核系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-11超聲波考核系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱

（2）連接好電源適配器上的交流220V延長(zhǎng)線（圖2-12右側(cè)的電源延長(zhǎng)線）。電源適配器如圖2-12所示（不同時(shí)期可能會(huì)有不同的適配器）。

（3）將電源適配器一端通過(guò)220V電源線插到交流插座上，另外一端的圓形端子插接到考核系統(tǒng)主機(jī)右側(cè)的12V圓形黑色電源插孔，如圖2-13所示。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-12電源適配器

圖2-1312V電源接口

2.連接總線通信工具并進(jìn)行設(shè)置

連接總線通信工具（PFAutoCANTest），并打開(kāi)計(jì)算機(jī)配套軟件進(jìn)行相應(yīng)連接設(shè)置。

（1）將PFAutoCANTest總線工具和配套的線纜進(jìn)行連接，注意DB9插頭的插入方向，連接好后，如圖2-14所示。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-14已經(jīng)連接好DB9接口的PFAutoCANTest總線工具

（2）將PFAutoCANTest總線工具的CAN總線延長(zhǎng)線接入考核系統(tǒng)主機(jī)上側(cè)面板的右下方CAN接口（航空插座；注意接口方向，方向不正確將不能接入；接入時(shí)插頭的凹槽對(duì)應(yīng)于插座的凸起），連接情況如圖2-15所示。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-15已經(jīng)與PFAutoCANTest總線工具連接好的考核系統(tǒng)CAN接口

（3）將USB延長(zhǎng)線與計(jì)算機(jī)USB接口進(jìn)行連接，如果計(jì)算機(jī)端USB驅(qū)動(dòng)安裝正確，則PFAutoCANTest總線工具上“SYS”指示燈將會(huì)由紅色變成綠色；若USB驅(qū)動(dòng)安裝不正確，則一直顯示紅色。連接成功后的指示燈如圖2-16所示。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-16總線工具指示燈

（4）雙擊“PFAutoCANTest”軟件圖標(biāo)如圖2-17所示，打開(kāi)“PFAutoCANTest”軟件（該軟件為綠色免安裝軟件，可以直接打開(kāi)），打開(kāi)軟件后的界面如圖2-18所示。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-17軟件圖標(biāo)

圖2-18軟件界面

（5）點(diǎn)擊軟件最上面的“打開(kāi)設(shè)備”菜單，并選擇“PFAutoCAN-2”→“Dev0”，如圖2-19所示。

（6）點(diǎn)擊“Dev0”后，軟件界面如圖2-20所示。

備注：部分顯示器因分辨率、操作系統(tǒng)原因，軟件界面下方的“控制面板”窗口可能會(huì)出現(xiàn)顯示不全的現(xiàn)象，此時(shí)可以拖動(dòng)該窗口上方與數(shù)據(jù)窗口的邊界，進(jìn)行窗口大小調(diào)整。模塊二

超聲波雷達(dá)的原理、安裝與標(biāo)定圖2-19PFAutoCANTest總線工具選擇

圖2-20選擇“硬件”后的界面

（7）在圖2-20所示的軟件界面中，“PFAutoCAN-2Dev0-0”是PFAutoCANTest總線工具的高速CAN總線通道“數(shù)據(jù)窗口”，CAN總線物理