城市軌道交通車輛最高運行速度的選擇

1、<p>　　城市軌道交通車輛最高運行速度的選擇</p><p>　　摘要:研究目的:通過對影響列車最高運行速度的幾大要素進行分析,尋找軌道交通車輛選型時確定列車最高運行速度等級的一般規(guī)律,從而達到節(jié)約能源、減少車底數(shù)的目的。</p><p>　　研究結(jié)論:確定城市軌道交通車輛最高運行速度等級時一般以平均車站間距作為首要依據(jù),車站間距約為3.4km時,推薦選擇列車最高運行速度120

2、km/h;當車站站間距約為2.3km時,推薦選擇列車最高運行速度100km/h;當車站站間距約為1.5km時,推薦選擇列車最高運行速度80km/h。</p><p>　　關(guān)鍵詞:城市軌道交通;車輛選型;最高運行速度</p><p>　　對于城市軌道交通車輛選型來說,當交通制式確定以后,列車速度是一個重要參數(shù)。列車最高運行速度的選擇要考慮到多種因素:平均旅行速度,列車周轉(zhuǎn)時間,站間距,節(jié)約能

3、耗,線路條件等等。這里以城市地鐵為例來討論影響列車速度選擇的幾大因素和當前確定列車速度的實際經(jīng)驗。</p><p>　　1 影響城市軌道交通車輛最高速度選擇的幾個因素</p><p>　　1.1 考慮平均旅行速度與列車周轉(zhuǎn)時間的要求</p><p>　　一般來說,地方政府在規(guī)劃城市軌道交通網(wǎng)絡時,每條線路都是以某個商業(yè)核心區(qū)或者客流集散地(如機場、車站)為中心考慮的

4、。規(guī)劃時,通常對各條線路的端點站到商業(yè)核心區(qū)或客流集散地有一個旅行時間要求,規(guī)定不超過多少分鐘。這個時間就作為我們設計時的目標值。當旅行時間確定以后,隨著線路專業(yè)確定了線路長度,列車平均旅行速度也就確定了。列車平均速度對列車最高速度的選擇有決定性影響。</p><p>　　1.2 考慮站間距的影響</p><p>　　第二個對列車最高速度的選擇有影響的因素是站間距。列車最高速度的大小必須結(jié)

5、合站間距的大小來考慮?，F(xiàn)代地鐵車輛采用動力分散式布置后,平均加速度一般都在0.5~0.6m/s2,最大常用制動減速度在1.0~1.2m/s2。如果列車最高速度配置偏大,站間距偏小,則可能在列車還沒有運行到最高速度或在最高速度時運行極短時間就開始減速,這不符合經(jīng)濟運行要求。如果列車最高運行速度配置偏小,站間距偏大,則列車的加速時間短,平均速度低,延長了旅行時間,同樣也不合理。所以列車最高速度應與站間距相匹配,達到經(jīng)濟運行又滿足預定要求的結(jié)

6、果。</p><p>　　1.3 考慮線路條件的影響</p><p>　　線路條件主要包括坡道、平面曲線半徑、豎曲線半徑、外軌超高、隧道線路及地面或高架線路等。根據(jù)國標GB50157—2003《地鐵設計規(guī)范》的規(guī)定,地鐵線路正線的最大坡度不宜大于30‰,困難地段可采用35‰。線路平面曲線半徑的要求如表1。</p><p>　　式中　h———超高值(mm);</

7、p><p>　　VC———列車通過速度(km/h);</p><p>　　R———曲線半徑(m)。</p><p>　　曲線的最大超高宜為120mm,當設置的超高值不足時,一般可允許有不大于61mm的欠超高。</p><p>　　當線路條件確定以后,為了保證列車運行的安全性和旅客乘車的舒適性,從而限制了列車的最高通過速度。當然,為了提高通過速度可

8、以改善局部線路條件,如增大平面曲線半徑、增大豎曲線半徑、增大外軌超高等,但是要增加工程成本。隧道內(nèi)線路對列車最高速度的影響是因為隨著列車速度的增大,活塞風的阻力會隨著速度的平方值增大,一般來說,隧道內(nèi)線路的最高速度值不宜超過80km/h。高架線路或地面線路不存在這種情況,速度可以更高一點。</p><p>　　1.4 考慮節(jié)約列車運營能耗的要求</p><p>　　從列車的行駛阻力公式(以

9、深圳地鐵3號線日本日立公司的計算公式為例),地上R={(1.65+0.0247v)Wm+(0.78+0.0028v)Wt+[0.028+0.0078(n-1)v2]}×9.8,地下R=(2.089+0.0394V+0.000675V2)×9.8。</p><p>　　式中　V———速度(km/h);</p><p>　　Wm———m車質(zhì)量;</p><

10、;p>　　Wt———T車質(zhì)量;</p><p><b>　　n———編掛輛數(shù)。</b></p><p>　　可以看出,隨著列車速度的增大,列車的運行阻力隨著速度的平方值增大,則列車的能耗也隨著速度的平方值增大。所以,從節(jié)能的角度考慮,列車的最高運營速度越小越好。</p><p>　　1.5 考慮節(jié)省車輛購置費的要求</p>

11、<p>　　城市軌道交通的特點就是大運量、高密度。特別是客流高峰期,為了滿足乘客出行的需要,列車運行間隔很小。這就需要很多車底。但是當高峰期過了以后,客流量又大幅下降。如果為了高峰期配置過多車底,就會造成車輛浪費。這就要求提高列車的運行速度,減小列車周轉(zhuǎn)時間,從而減少車底的數(shù)量,節(jié)約車輛購置費,節(jié)省投資。</p><p>　　2 國內(nèi)部分軌道交通實例</p><p><b&

12、gt;　　詳見表3。</b></p><p><b>　　3 實際經(jīng)驗總結(jié)</b></p><p>　　根據(jù)目前國內(nèi)的各城市地鐵交通實際來看,城市規(guī)劃時要求的旅行時間目標值不是太苛刻,平均旅行速度沒有成為確定列車最高運行速度的制約因素。反而車站間距成為確定列車最高運行速度時考慮的首要因素。旅行時間目標值也會隨著車站分布作適當調(diào)整。目前國內(nèi)地鐵車輛的最高運行

13、速度大多數(shù)為80km/h,大連輕軌為100km/h,廣州地鐵3號線為120km/h。根據(jù)牽引計算,最高運行速度120km/h的地鐵車輛經(jīng)濟合理運行站間距離約為3.4km,最高運行速度100km/h的地鐵車輛經(jīng)濟合理運行站間距離約為2.3km,最高運行速度80km/h的地鐵車輛經(jīng)濟合理運行站間距離約為1.5km。</p><p>　　據(jù)前所述,我們知道地鐵車輛的平均加速度一般都在0.5~0.6m/s2,最大常用制動

14、減速度在1.0~1.2m/s2。這里按平均加速度0.5m/s2、最大常用制動減速度1.0m/s2計算,若采用最高速度80km/h,則加速和制動距離合計為740m;若采用最高速度100km/h,則加速和制動距離為1157m;若采用最高速度120km/h,則加速和制動距離為1667m。從實際運用來看,比較經(jīng)濟合理的方案是巡航及惰行距離占平均車站間距一半來考慮。因為如果巡航和惰性距離過大,則勢必最高速度偏小,加速距離短,平均速度低;如果巡航和

15、惰行距離過小,則勢必最高速度偏大, 加、減速距離長,能耗大,不經(jīng)濟。</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　城市軌道交通工程是一個系統(tǒng)工程,確定列車最高運行速度時各個因素相互影響,彼此牽連。所以在選擇列車最高運行速度時要綜合考慮各種因素的影響,既要考慮提高旅行速度,減少旅行時間,也要考慮節(jié)約能耗和降低投資。</p><p

16、>　　所以當車站站間距約為3.4km時,推薦選擇列車最高運行速度120km/h;當車站站間距約為2.3km時,推薦選擇列車最高運行速度100km/h;當車站站間距約為1.5km時,推薦選擇列車最高運行速度80km/h。</p><p><b>　　參考文獻:</b></p><p>　　[1]GB50157—2003,地鐵設計規(guī)范[S].</p>

17、<p>　　[2]GB/T7928—2003,地鐵車輛通用技術(shù)條件[S].</p><p>　　[3]汪松滋,等.城市軌道交通運營組織[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.</p><p>　　[4]鐵道第二勘察設計院,深圳市地鐵三號線車輛用戶需求書[Z].成都:鐵道第二勘察設計院,2006.</p><p>　　[5]鐵道第二勘察設計院,長沙市軌道