城市軌道交通系統(tǒng)能耗影響因素的量化分析.pdf

1、城市軌道交通是城市公共交通體系的重要組成部分,具有運(yùn)量大、速度快、準(zhǔn)點(diǎn)率高、占地少、污染小等特點(diǎn),可較好地滿足城市內(nèi)部與城郊之間大規(guī)模的出行需求。隨著我國(guó)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)程的加快,系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)能耗快速增長(zhǎng),導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)成本激增。在能源相對(duì)稀缺、環(huán)境保護(hù)日益受到重視的我國(guó),研究城市軌道交通系統(tǒng)能耗結(jié)構(gòu)與影響因素,為系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與組織管理的節(jié)能優(yōu)化提供參考,對(duì)于促進(jìn)軌道交通可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 在借鑒國(guó)內(nèi)外已有研究成果

2、的基礎(chǔ)上,論文主要從固定/移動(dòng)設(shè)備技術(shù)條件、運(yùn)輸組織模式兩個(gè)方面分析城市軌道軌道交通能耗影響因素的靈敏度,基于相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和能耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步研究城市軌道交通能耗構(gòu)成與影響因素的關(guān)聯(lián)度。論文的具體工作包括以下幾個(gè)方面:
　　 (1)通過(guò)總結(jié)既有研究成果及分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),系統(tǒng)研究了城市軌道交通系統(tǒng)能耗構(gòu)成。城市軌道交通系統(tǒng)能耗主要由列車(chē)運(yùn)行能耗和車(chē)站運(yùn)營(yíng)能耗兩部分構(gòu)成,其中,列車(chē)運(yùn)行能耗約占總能耗的50％,基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)輸組織對(duì)其影響

3、顯著,是本文研究的重點(diǎn)。
　　 (2)總結(jié)提出了城市軌道交通系統(tǒng)列車(chē)運(yùn)行能耗和車(chē)站運(yùn)營(yíng)能耗的估算思路與框架。針對(duì)列車(chē)實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程,總結(jié)了兩種城市軌道交通列車(chē)運(yùn)行能耗的計(jì)算思路:即基于能耗曲線的測(cè)算思路和基于牽引做功的估算思路,分別可用于能耗曲線已知和未知的情形下的列車(chē)運(yùn)行能耗估算。另外,對(duì)車(chē)站運(yùn)營(yíng)能耗進(jìn)行了初步的總結(jié)與分析。
　　 (3)定量分析了列車(chē)選型和基礎(chǔ)設(shè)施中坡道、曲線以及站間距等要素對(duì)列車(chē)運(yùn)行能耗的影響。研究

4、結(jié)果表明:列車(chē)選型對(duì)運(yùn)行能耗的影響與列車(chē)目標(biāo)速度密切相關(guān),目標(biāo)速度和其他條件相同的情況下,不同列車(chē)的能耗差異可達(dá)19％；設(shè)置節(jié)能坡可顯著降低列車(chē)的運(yùn)行能耗,利用縱斷面的凸型條件設(shè)置10‰的節(jié)能坡,可節(jié)約6.7％的列車(chē)運(yùn)行能耗；曲線半徑對(duì)列車(chē)運(yùn)行能耗的也有較大影響,小曲線半徑導(dǎo)致列車(chē)運(yùn)行能耗額外增加,且增加量與列車(chē)運(yùn)行速度呈正相關(guān)性,最大可達(dá)30％以上,當(dāng)曲線半徑在800m以上時(shí),對(duì)列車(chē)運(yùn)行能耗的影響幾乎可忽略；在相同停站次數(shù)的情況下,列

5、車(chē)單位距離運(yùn)行能耗隨著站間距的增加而遞減,站間距從400m至2600m平均每增加200m,單位距離運(yùn)行能耗降低約13％,當(dāng)站間距大于2600m時(shí),對(duì)運(yùn)行能耗的影響不再顯著。
　　 (4)定量分析了運(yùn)輸組織模式中技術(shù)速度、停站方案、滿載率及編組方案對(duì)城市軌道交通列車(chē)運(yùn)行能耗的影響。研究結(jié)果表明:列車(chē)運(yùn)行能耗與技術(shù)速度的關(guān)系呈U形,技術(shù)速度為30km/h時(shí),列車(chē)運(yùn)行能耗最低,大于30km/h時(shí),技術(shù)速度每增加10％,能耗則增加約15

6、％。在其他條件一定的情況下,列車(chē)運(yùn)行能耗隨滿載率提高增加緩慢,但單位旅客周轉(zhuǎn)量的運(yùn)行能耗隨著滿載率的上升呈顯著下降趨勢(shì),且在技術(shù)速度較大時(shí)尤為敏感,計(jì)算實(shí)驗(yàn)案例表明城市軌道交通列車(chē)節(jié)能滿載率在45％左右。
　　 (5)在運(yùn)輸組織模式中,選擇合理、可持續(xù)的目標(biāo)速度不但要考慮列車(chē)的運(yùn)行時(shí)分,還應(yīng)考慮列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的能耗。因此,本文基于模糊綜合評(píng)判模型,提出了同時(shí)考慮能源消耗和運(yùn)行時(shí)分的列車(chē)目標(biāo)速度選擇方法,并通過(guò)案例驗(yàn)證了模型的有效

7、性。
　　 (6)提出了軌道交通能耗構(gòu)成及其影響因素關(guān)聯(lián)度的概念,通過(guò)構(gòu)建灰色關(guān)聯(lián)層次分析模型研究城市軌道交通系統(tǒng)能耗構(gòu)成及影響因素的關(guān)聯(lián)度。研究結(jié)果表明:列車(chē)自重、牽引動(dòng)力傳遞效率、車(chē)載輔助設(shè)備對(duì)系統(tǒng)總能耗影響最為顯著:列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)如速度均衡性和預(yù)判距離、編組方案、技術(shù)速度對(duì)系統(tǒng)總能耗也有重要影響；最大正線坡度、車(chē)站照明設(shè)備能耗、平均停站間距、車(chē)站動(dòng)力設(shè)備對(duì)系統(tǒng)能耗有一定影響；最小曲線半徑對(duì)系統(tǒng)能耗影響相對(duì)輕微。相關(guān)結(jié)論可