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  • 地铁

    地铁,英文为Metro 或者Subway,通常指地下铁路,亦简称为地下铁,狭义上专指在地底运行为主的城市铁路系统或捷运系统;但广义上,由于许多此类的系统为了配合修筑的环境,可能也会有地面化的路段存在,因此通常涵盖了都会地区各种地底与地面上的高密度交通运输系统。地铁指涵盖了都会地区各种地下与地上的路权专有、高密度、高运量的城市轨道交通系统(Metro),台湾则称为“捷运”,是城市对到交通中运力最大的一种运输方式。它与轻轨相似。中国大陆地铁的建设一般由政府出资,旨在解决城市交通问题。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 地铁 英文名: Metro、Underground、Subway

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     历史/地铁 编辑

    地铁地铁

    世界上首条地下铁路系统是在1863年开通的伦敦大都会铁路(Metropolitan Railway),是为了解决当时伦敦的交通堵塞问题而建。当时电力尚未普及,所以即使是地下铁路也只能用蒸汽机车。由于机车释放出的废气对人体有害,所以当时的隧道每隔一段距离便要有和地面打通的通风槽。

    到了1870年,伦敦开办了第一条客运的钻挖式地铁,在伦敦塔附近越过泰晤士河。但这条铁路并不算成功,在数月后便关闭。现存最早的钻挖式地下铁路则在1890年开通,亦位于伦敦,连接市中心与南部地区。最初铁路的建造者计划使用类似缆车的推动方法,但最后用了电力机车,使其成为第一条电动地下铁。早期在伦敦市内开通的地下铁亦于1905年全数电气化。

    1896年,当时奥匈帝国的城市布达佩斯开通了欧洲大陆的第一条地铁,共有5公里,11站,至今仍在使用。

    法国巴黎的巴黎地铁在1900年开通,最初的法文名字“Chemin de Fer Métropolitain”(法文直译意指“大都会铁路”)是从“Metropolitan Railway”直接译过去的,后来缩短成“métro”,所以现在很多城市轨道系统都称metro。俄罗斯的地铁也顺理成章,只是改用了西里尔字母,称为Метро。

    用途/地铁 编辑

    绝大多数的城市轨道交通系统都是用来运载市内通勤的乘客,而在很多场合下城市轨道交通系统都会被当成城市交通的骨干。

    美国的芝加哥曾有用来运载货物的地下铁路;英国伦敦亦有专门运载邮件的地下铁路。但两条铁路已先后在1959年及2003年停用。

    在战争(如第二次世界大战)时,地下铁路亦会被用作工厂或防空洞。不少国家(如韩国)的地铁系统,在设计时都有把战争可能计算在设计内,所以无论是铁路的深度、人群控制方面,都同时兼顾日常交通及国防的需要。

    另外,城市轨道交通系统亦被用作展示国家在经济、社会以及技术上高人一等的指标。例如前苏联的地下铁路系统便以车站装饰华丽出名,而朝鲜首都平壤的地下铁路系统亦有堂皇的装饰。

    建造/地铁 编辑

    地铁地铁

    在地底下挖隧道并不是一件容易的事,而且需要极大量的金钱和时间,至少也要好几年才能完成。

    明挖回填
    最简单直接的方法是明挖随填(明挖回填)。这种方法一般是在街道上挖掘大坑,再在下面建造隧道结构,隧道有足够的承托力后才把路面重新铺上。

    除了道路被掘开,其他地下结构如电线、电话线、水管等都需要重新配置。

    建这种隧道的物料一般是混凝土或钢,但较旧的系统也有使用砖块和铁的。

    钻挖法
    另一种方法是先在地面某处挖一个竖井,再在井底挖掘隧道。最常见的方法为使用钻挖机(潜盾机,盾构机),一面挖掘一面把预先准备好的组件安装在隧道壁上。对于建筑物高度密集的地方(如香港的香港岛),钻挖法甚至是唯一可行的建造方法。

    这种方法的优点是对街道或其他地下设施的影响非常小,甚至可在水底建造 (伦敦、首尔和香港的城市轨道系统都有很多越过河流或海港的隧道);隧道的设计也有较多的创作空间,例如车站会比站与站之间的隧道高一些,有助列车离站时加速以及进站时减速。

    但这种挖法也不是没有缺点的,其中之一是经常需要留意地下水的影响;另外在一些较硬的岩层开挖,可能需要炸药。地下空气供应问题甚至隧道坍塌亦有可能造成工人伤亡。此外,对于建筑高度密集的地方,挖掘时除了要留意避免对工地四周的建筑结构造成影响以外,有时亦要统筹所在的公用事业,把地底的输水、输电管线迁移,以便腾出地方来兴建列车通道。

    设备/地铁 编辑

    地铁地铁

    随着城市轨道交通自动化系统的快速发展,可编程序控制器(PLC)在地铁牵引整流器设备上也得到了广泛的应用。和利时公司LM系列小型PLC以其高性能、高品质、易维护等优点,成功应用于地铁牵引整流设备中,参与的线路包括北京地铁1#、2#、4#、5#、10#、13#、八通线、昌平线、大兴线和顺义线,天津地铁、抚顺铁路、长春地铁等国内地铁线路。不仅如此,LM运行的稳定更得到了海外客户的认可,并已成功应用到多条海外地铁铁路建设中。

    地铁供电一般采用直流牵引,变压器将高压10KV交流电变压为540V的交流电,整流器的作用就是通过不可控整流将540V交流电整定为750V的直流电,为机车提供直流牵引电。整流器在地铁安全运行中起着至关重要的作用,通常情况下每个变电站都会配置两台整流柜,正常运行时两台整流柜同时运行,当一台整流柜故障时,正常运行的整流柜能够在短时间内为机车提供牵引电,但是不能够长时间单台运行。因此能够准确及时的监测整流柜的实施运行情况是保证地铁机车安全运行的重要前提。

    和利时的LM系列PLC具有集成度高、安全、可靠性高、开放式设计、使用简单的特点。用于变电所的整流器中,主要是对整流器的熔断器、温度、电流电压等信号进行监视,具有熔断器快速诊断、过压、过流、温度保护及自检等故障保护功能,保证整流器出现故障时能够第一时间反映给操作员。

    众所周知,国内轨道交通系统始建于六十年代末期,当时的自动化技术还很落后,几十年来,应用于地铁系统的自动化控制技术处于逐步换代状况,针对目前最新的自动化控制技术,根据经验总结和LM扩展性能强的特点,和利时公司全新推广了地铁整流器触摸屏控制面板平台,把整流器面板上的温度报警灯等各路信号开关用触摸屏代替,使报警和仪表设备的显示更加方便直观,便于操作。大大的减少了成套的工程量,减少了接线的数量,且成本也不会增加。[1]

    车辆/地铁 编辑

    地铁地铁

    最初的城市轨道系统车厢是木制的,后来改为钢制以减少一旦发生火灾造成的危险。自1953年开通的多伦多的地下铁路,车厢开始再改良为铝制,有效减少维修成本和重量。

    很多地下铁路行走的隧道,都比在主要干在线的微小;所以一般而言地下铁路的列车体积一般比较小。有时隧道甚至能影响列车的形状设计,例如伦敦地铁的部份列车便是。

    大部份的城市轨道系统都是使用动车组,而不使用机车牵引客车厢。若果使用机车,经常会用推拉运作。

    另外,部份较为先进的系统已开始引入列车自动操作系统。伦敦、巴黎、新加坡和香港等地车长都毋需控制列车。更先进的系统甚至做到了无人操控,就例如香港地铁的迪士尼线。

    车型

    地铁车型是指地铁(城市轨道交通)所用车辆的型号。一般而言,世界各地地铁车型没有统一的标准,往往是按照某个地方的地铁所需量身定制,比如纽约地铁的A系统和B系统。在中国大陆,地铁车型往往被分为A、B、C三种型号以及L型。

    广州地铁文化广州地铁文化

    A型车

    长度:21-24米、有效长度22.1米

    宽度:3米

    每节最大载客量:310人

    每节列车一侧有五个门

    B型车

    长度:19-21米、有效长度19.8米

    宽度:2.8米

    每节最大载客量:240人

    森林地铁森林地铁
    每节列车一侧有四个门

    C型车

    长度:15-19米

    宽度:2.6米

    每节最大载客量:210人

    每节列车一侧有四个门

    L型车

    长度:17.8米

    宽度:2.8米

    每节定员:210-220人

    每节列车一侧有三个门 

    参数Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级Ⅴ级
    系统类型高运量地铁大运量地铁中运量轻轨次中运量轻轨低运量轻轨
    适用车辆类型A型车B型车C-Ⅰ、Ⅲ型车C-Ⅱ型车现代有轨电车
    最大客运量(单向小时人次)4.5-7.5万3.0-5.5万1.0-3.0万0.8-2.5万0.6-1.0万
    路形态隧道为主隧道为主地面或高架地面为主地面
    路用情况专用专用专用隔离或少量混用混用为主
    平均站距(m)800-1500800-1200600-1000600-1000600-800
    站台长度(m)200200120<100<60
    站台高低低(高)
    车辆宽度(m)3.0~3.2[1]2.82.62.62.6
    车辆定员(站6人/㎡)310240220220104~202
    最大轴重(t)161411109
    最大时速(km/h)80~160100807045~60
    平均运行速度(km/h)34~4032~4030~4025~3515~25
    轨距(mm)14351435143514351435
    额定电压(v)DC1500DC1500(750)DC1500(750)DC750(600)DC750(600)
    受电方式架空线/第三轨架空线/第三轨架空线/第三轨架空线地面轨道
    列车自动保护有/无
    列车运行方式ATO/司机驾驶ATO/司机驾驶ATO/司机驾驶司机驾驶司机驾驶
    行车控制技术ATCATCATP/ATSATP/ATSATS/CTC
    列车最多车辆编组3[2]~86~84~72~42
    列车最小行车间隔90秒120秒120秒150秒300秒

    特点/地铁 编辑

    隧道:很多地下铁路行走的隧道,都比在主要干线上的为小;所以一般而言地下铁路的列车体积一般比较小。有时隧道甚至能影响列车的形状设计,例如伦敦地铁的部分列车便是。

    动力:大部分的城市轨道系统都是使用动力分布式(即动车组),而不使用动力集中式。若果使用动力集中式,经常会用推拉运作。

    系统:部分较为先进的系统已开始引入列车自动操作系统。伦敦巴黎、台湾、新加坡和香港等地车长都毋需控制列车。更先进的轨道交通系统能够做到无人操控。例如世界上最长的自动化LRT(light rapid transit system)系统—温哥华Skytrain,整个LRT所有的车站及列车均为“无人管理”。上海地铁1号线、2号线、3号线、4号线、8号线已经实现有司机全程监控、控制开关门的半无人驾驶,10号线也将试行无人驾驶,届时司机将仅仅进行监控。

    1.快速。一般列车运行最高时速达80公里/小时,也有部分城市的市郊线路采用较高时速设计的,平均行车时速一般为35-36公里/小时,每站停车20-35秒。而一般的地面公交旅行速度为15公里/小时。

    2.准点。城市地面交通工具受路面交通情况或天气的影响,但地铁除去因系统发生故障和突发运营事件一般不受干扰。在交通繁忙的高峰时间,地铁列车间隔最短可达到115分钟一班,严格执行列车时刻表运行。运行时间覆盖地面公交运营时间。

    3.安全。列车采用安全自动控制系统来操作,严格保证列车行车间隔。地铁供电采用双电源,停电可能性甚微。地铁同样重视防火措施,设有足够的灭火设施设备,各车站均安装有闭路监控系统,以便随时了解车站的情况。此外,各车站均由公安部门负责治安情况。

    4.舒适。列车与车站均有空气调节装置,使温度与湿度保持在最舒适的范围内。一般列车按6辆编组,每辆车定员310人,其中座位62个,全列车可运载乘客1860人。

    5.便利。车站美观明亮环境洁净,设施设备现代化。由于采用自动售检票系统,适应大量乘客使用地铁。站厅与站台层设有督导员与站务员,以协助乘客解决问题。地铁各处均设有明确的导向标志,使乘客搭乘地铁非常方便、简易。 

    优缺点/地铁 编辑

    优点

    地铁地铁

    节省土地:由于一般大都市的市区地皮价值高昂,将铁路建于地底,可以节省地面空间,令地面地皮可以作其他用途; 减少噪音:铁路建于地底,可以减少地面的噪音。 减少干扰:由于地铁的行驶路线不与其他运输系统(如地面道路)重叠、交叉,因此行车受到的交通干扰较少,可节省大量通勤时间。

    节约能源:在全球暖化问题下,地铁是最佳大众交通运输 工具。由于地铁行车速度稳定,大量节省通勤时间,使民众乐于搭乘,也取代了许多开车所消耗的能源。

    缺点

    建造成本较高:由于要钻挖地底,铁路的建造成本比建于地面高昂。中国目前的地铁修建成本约为每公里3-5亿元。

    安全性/地铁 编辑

    虽然地铁对于雪灾和冰雹的抵御能力较强。但是对地震 、水灾、火灾和恐怖主义等抵御能力很弱。由于地铁的构造,而导致极易因为这些因素发生悲剧。为此自地铁出现以来,工程师们就不断持续研究如何提高地铁的安全性。

    地震
    地震可以导致行进中的车辆出轨,因此地铁都设计有遇到地震立即停驶的功能。 为防止地铁地道坍塌,处于地震地带的地铁结构必须特别坚固。

    水灾
    由于地铁内的系统低于地平线,而导致地上的雨水容易灌入地铁内的设施。因此地铁在设计时不得不规划充分的防水排水设施,即使如此也可能发生地铁站淹水事件。为此在发生豪雨之时,地铁车站入口的防潮板和线路上的防水闸门都要关闭。一个知名的例子是台北捷运在纳莉台风侵袭时曾经发生淹水事件。

    火灾
    在以前,人们不太重视地铁站内的防火设施,车站内一旦发生火灾,瞬间就会充满烟雾,而引发严重的灾祸1987年11月18日,英国伦敦地铁King's Cross站发生火灾,导致31人死亡。产生火灾的原因之一是因为伦敦地铁内采用了大量木质建筑。因此,日本地铁部门规定在地铁站内禁烟来避免火灾。

    2003年2月28日,韩国大邱广域市的地铁车站因为人为纵火而产生火灾,12辆车厢被烧毁,192人死亡,148人受伤。这次火灾产生如此严重死伤的原因除了车厢内部装潢采用可燃材料之外,车站区域内排烟设施不完善也是重要因素,加上车辆材质燃烧时产生了大量的一氧化碳等有害物质,而导致不少人中毒死亡。

    地铁空气之压力
    地铁因列车在隧道内高速移动,可能产生隧道及车厢内之压力剧烈改变,而造成旅客不舒适之感觉,或者影响设备之使用寿命,其压力改变之现象可详活塞效应。 地铁因列车高速移动产生之压力波若传抵隧道出口,将产生隧道口微压波噪音,干扰附近住民之安宁。 

    世界各国地铁/地铁 编辑

    亚洲

    地铁站地铁站

    亚洲最早的地铁出现在日本。日本大都市人口密集,因此为疏导交通而广兴地铁。在20世纪后半叶,亚洲各地的地铁飞速发展。亚洲建设地铁的主要目的是为了缓和阻塞的交通。除去日本和石油生产国,不少发展中国家的地铁路线都是用发达国家的援助资金兴建的。

    欧洲

    自英国伦敦地铁通车以来,20世纪中叶前在欧洲的许多大都市都建设了地铁

    北美洲

    美国第一条地铁出现在波士顿,但规模最大的却是纽约地铁系统,以曼哈顿岛(纽约中央车站)为中心辐射,总长超过1000公里,其中曼哈顿岛地区大都采地下设计,但也有不少高架路段(在曼哈顿岛之外的路段大都是高架设计)。纽约地铁曾屡次在电影等大众传媒中登场,具有极高的知名度。其他城市的地铁建设也在推进,目前有20个以上的城市兴建了地铁,其中大部分集中在东部地区,如波士顿、费城、华盛顿、芝加哥等。除此以外,中西部的洛杉矶、旧金山,海外领土波多黎各也有地铁。其中旧金山的BART被部分人士评价为全美最好的运输系统。

    南美洲

    朝鲜地铁朝鲜地铁

    南美第一个地铁通车于1913年12月,是在阿根廷首都布宜诺斯艾利斯。目前在南美大陆中有地铁的国家有巴西、智利、哥伦比亚、委内瑞拉和阿根廷,共计5个国家。

    非洲

    非洲在二次世界大战前多为欧洲发达国家的殖民地,没有建设地铁。2005年,埃及首都开罗的地铁通车,这是非洲第一条地铁。阿尔及利亚的首都阿尔及尔也在建设地铁,但还未通车。尼日利亚的拉各斯,埃塞俄比亚的首都阿迪斯阿贝巴也有建设地铁的规划。在埃及,为了应对色狼而引入了女性专用车辆。

    营运公司

    主要是在东亚较多,鉴于东亚的都市人口密度普遍远比欧美为高,加上交通多以公交主导。

    北京:北京地铁运营有限公司、北京京港地铁运营有限公司(此家公司为香港地铁公司投资的公司)

    天津:天津市地下铁道集团有限公司(负责天津地铁1~8及10~13线及天津地铁9号线(津滨轻轨)西延线(中山门——天津站区间))&天津滨海快速交通发展有限公司(负责天津地铁9号线(津滨轻轨)和导轨电车1号线,另预留市域Z1Z2Z4及滨海B线运营权)

    上海:上海地铁运营有限公司、上海磁悬浮交通发展有限公司 -(此两家均为上海申通地铁集团有限公司的子公司,但日常经营活动相对独立)

    重庆:重庆轨道交通(集团)有限公司

    深圳:深圳市地铁集团(已具有深圳地铁罗宝线、蛇口线、龙岗线、环中线的运营权)、港铁轨道交通(深圳)有限公司(负责龙华线全线开通后的运营)。(深圳地铁三号线投资有限公司已于2011年4月11日并入深圳市地铁集团有限公司)

    南京:南京地下铁道有限责任公司

    台北- 台北捷运公司、台湾铁路管理局(桃园机场捷运、捷运化区段)

    高雄- 高雄捷运公司、台湾铁路管理局(捷运化区段)

    东京:东京地下铁、都营地下铁、JR东日本、首都圈各大手私铁等

    大阪:大阪市营地下铁、近畿圈各大手私铁、JR西日本

    首尔:KORAIL、首都圈电铁

    吉隆坡:Rapid KL、KLIA Express和KL Monorail

    新加坡:新捷运(SBS Transit)&新加坡地铁有限公司(SMRT Trains)

    中国市场/地铁 编辑

    政策鼓励

    从1999 年开始,中国就陆续出台了有关城市轨道交通设备国产化方面的文件和规定,鼓励自主创新、集成创新和引进技术消化吸收再创新,提升我国城市轨道交通国产装备技术水平,打破外国的技术垄断和控制。

    国产化政策规定,总体达到70%(信号系统是55%—60%)国产化率,地铁建设部门才允许开工,进口国外设备才可以享受进口退税。同时保留30%的进口许可,是为了引进和消化国内没有的先进技术,进而加强国产设备的技术支撑。

    成本驱动

    地铁设备国产化的初衷是降低投资成本,国产设备最初是在资金紧张的二三线城市推广开来。较早采取国产设备的是沈阳地铁,申请过程历经数十年的沈阳地铁最终获批,正是因为选择采取造价较低的国产车辆,每公里造价可以节省上亿元。

    地铁建设投资巨大,价格高昂的进口设备占据主要原因;很多城市的地铁投资规划由于资金短缺一再推迟,不得不采用价格相对低廉的国产设备。另外,进口设备不仅产品本身报价高,后期运营和维修费用也很高。

    二三线城市修建地铁基本比较倾向于国产设备。大连地铁1 号线机电设备中的采暖、通风等国产化率达到100%,供电系统、车辆购置、安全门的国产化率分别为93%、80%、70%。一线城市地铁也开始加大国产设备的采购比例。北京地铁7 号线的设备清单中偏向国产设备,整条线路国产化率达到91%。

    投资机制

    降低成本是建设投资的必然逻辑,而成本压力能推动地铁国产化,内在的逻辑是各城市地铁建设投资是分散决策。各城市根据实际情况选择投资模式,自负盈亏,利益攸关,存在动力从长远角度考虑地铁建设项目的投资经济性。

    市场空间

     地铁建设热潮席卷全国,广阔的市场空间为国产设备商提供了发展壮大的空间。2010年是我国地铁建设、车辆国产化发展的分水岭,当时地铁新增线路从每年平均3-4 条线路快速提升至10 条以上,同时线路里程也增长至年均300-450 公里左右。市场需求的快速增长为地铁车辆国产化提供了肥沃的土壤。[2]

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    参考资料
    [1]^引用日期:2010-03-30
    [2]^引用日期:2013-09-25

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