城市軌道交通車輛最高運(yùn)行速度的選擇

1、<p>　　城市軌道交通車輛最高運(yùn)行速度的選擇</p><p>　　摘要:研究目的:通過(guò)對(duì)影響列車最高運(yùn)行速度的幾大要素進(jìn)行分析,尋找軌道交通車輛選型時(shí)確定列車最高運(yùn)行速度等級(jí)的一般規(guī)律,從而達(dá)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(yùn)行速度等級(jí)時(shí)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(shí),推薦選擇列車最高運(yùn)行速度120

2、km/h;當(dāng)車站站間距約為2.3km時(shí),推薦選擇列車最高運(yùn)行速度100km/h;當(dāng)車站站間距約為1.5km時(shí),推薦選擇列車最高運(yùn)行速度80km/h。</p><p>　　關(guān)鍵詞:城市軌道交通;車輛選型;最高運(yùn)行速度</p><p>　　對(duì)于城市軌道交通車輛選型來(lái)說(shuō),當(dāng)交通制式確定以后,列車速度是一個(gè)重要參數(shù)。列車最高運(yùn)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(shí)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(lái)討論影響列車速度選擇的幾大因素和當(dāng)前確定列車速度的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　1 影響城市軌道交通車輛最高速度選擇的幾個(gè)因素</p><p>　　1.1 考慮平均旅行速度與列車周轉(zhuǎn)時(shí)間的要求</p><p>　　一般來(lái)說(shuō),地方政府在規(guī)劃城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)時(shí),每條線路都是以某個(gè)商業(yè)核心區(qū)或者客流集散地(如機(jī)場(chǎng)、車站)為中心考慮的

4、。規(guī)劃時(shí),通常對(duì)各條線路的端點(diǎn)站到商業(yè)核心區(qū)或客流集散地有一個(gè)旅行時(shí)間要求,規(guī)定不超過(guò)多少分鐘。這個(gè)時(shí)間就作為我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)的目標(biāo)值。當(dāng)旅行時(shí)間確定以后,隨著線路專業(yè)確定了線路長(zhǎng)度,列車平均旅行速度也就確定了。列車平均速度對(duì)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(gè)對(duì)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(lái)考慮。現(xiàn)代地鐵車輛采用動(dòng)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(dòng)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(méi)有運(yùn)行到最高速度或在最高速度時(shí)運(yùn)行極短時(shí)間就開(kāi)始減速,這不符合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求。如果列車最高運(yùn)行速度配置偏小,站間距偏大,則列車的加速時(shí)間短,平均速度低,延長(zhǎng)了旅行時(shí)間,同樣也不合理。所以列車最高速度應(yīng)與站間距相匹配,達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行又滿足預(yù)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(guó)標(biāo)GB50157—2003《地鐵設(shè)計(jì)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(guò)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(dāng)設(shè)置的超高值不足時(shí),一般可允許有不大于61mm的欠超高。</p><p>　　當(dāng)線路條件確定以后,為了保證列車運(yùn)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(guò)速度。當(dāng)然,為了提高通過(guò)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(duì)列車最高速度的影響是因?yàn)殡S著列車速度的增大,活塞風(fēng)的阻力會(huì)隨著速度的平方值增大,一般來(lái)說(shuō),隧道內(nèi)線路的最高速度值不宜超過(guò)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(diǎn)。</p><p>　　1.4 考慮節(jié)約列車運(yùn)營(yíng)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(hào)線日本日立公司的計(jì)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(yùn)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(yùn)營(yíng)速度越小越好。</p><p>　　1.5 考慮節(jié)省車輛購(gòu)置費(fèi)的要求</p>

11、<p>　　城市軌道交通的特點(diǎn)就是大運(yùn)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(yùn)行間隔很小。這就需要很多車底。但是當(dāng)高峰期過(guò)了以后,客流量又大幅下降。如果為了高峰期配置過(guò)多車底,就會(huì)造成車輛浪費(fèi)。這就要求提高列車的運(yùn)行速度,減小列車周轉(zhuǎn)時(shí)間,從而減少車底的數(shù)量,節(jié)約車輛購(gòu)置費(fèi),節(jié)省投資。</p><p>　　2 國(guó)內(nèi)部分軌道交通實(shí)例</p><p><b&

12、gt;　　詳見(jiàn)表3。</b></p><p><b>　　3 實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)</b></p><p>　　根據(jù)目前國(guó)內(nèi)的各城市地鐵交通實(shí)際來(lái)看,城市規(guī)劃時(shí)要求的旅行時(shí)間目標(biāo)值不是太苛刻,平均旅行速度沒(méi)有成為確定列車最高運(yùn)行速度的制約因素。反而車站間距成為確定列車最高運(yùn)行速度時(shí)考慮的首要因素。旅行時(shí)間目標(biāo)值也會(huì)隨著車站分布作適當(dāng)調(diào)整。目前國(guó)內(nèi)地鐵車輛的最高運(yùn)行

13、速度大多數(shù)為80km/h,大連輕軌為100km/h,廣州地鐵3號(hào)線為120km/h。根據(jù)牽引計(jì)算,最高運(yùn)行速度120km/h的地鐵車輛經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)行站間距離約為3.4km,最高運(yùn)行速度100km/h的地鐵車輛經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)行站間距離約為2.3km,最高運(yùn)行速度80km/h的地鐵車輛經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)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(dòng)

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(dòng)減速度1.0m/s2計(jì)算,若采用最高速度80km/h,則加速和制動(dòng)距離合計(jì)為740m;若采用最高速度100km/h,則加速和制動(dòng)距離為1157m;若采用最高速度120km/h,則加速和制動(dòng)距離為1667m。從實(shí)際運(yùn)用來(lái)看,比較經(jīng)濟(jì)合理的方案是巡航及惰行距離占平均車站間距一半來(lái)考慮。因?yàn)槿绻埠胶投栊跃嚯x過(guò)大,則勢(shì)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(guò)小,則勢(shì)必最高速度偏大, 加、減速距離長(zhǎng),能耗大,不經(jīng)濟(jì)。</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　城市軌道交通工程是一個(gè)系統(tǒng)工程,確定列車最高運(yùn)行速度時(shí)各個(gè)因素相互影響,彼此牽連。所以在選擇列車最高運(yùn)行速度時(shí)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(shí)間,也要考慮節(jié)約能耗和降低投資。</p><p

16、>　　所以當(dāng)車站站間距約為3.4km時(shí),推薦選擇列車最高運(yùn)行速度120km/h;當(dāng)車站站間距約為2.3km時(shí),推薦選擇列車最高運(yùn)行速度100km/h;當(dāng)車站站間距約為1.5km時(shí),推薦選擇列車最高運(yùn)行速度80km/h。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn):</b></p><p>　　[1]GB50157—2003,地鐵設(shè)計(jì)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(yùn)營(yíng)組織[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.</p><p>　　[4]鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院,深圳市地鐵三號(hào)線車輛用戶需求書[Z].成都:鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院,2006.</p><p>　　[5]鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院,長(zhǎng)沙市軌道