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,具有運量大、速度快、準點率高、占地少、污染小等特點,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。隨著我國城市軌道交通網(wǎng)絡建設進程的加快,系統(tǒng)運營能耗快速增長,導致運營成本激增。在能源相對稀缺、環(huán)境保護日益受到重視的我國,研究城市軌道交通系統(tǒng)能耗結構與影響因素,為系統(tǒng)規(guī)劃設計與組織管理的節(jié)能優(yōu)化提供參考,對于促進軌道交通可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。
　　 在借鑒國內(nèi)外已有研究成果

2、的基礎上,論文主要從固定/移動設備技術條件、運輸組織模式兩個方面分析城市軌道軌道交通能耗影響因素的靈敏度,基于相關規(guī)范標準和能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)進一步研究城市軌道交通能耗構成與影響因素的關聯(lián)度。論文的具體工作包括以下幾個方面:
　　 (1)通過總結既有研究成果及分析統(tǒng)計數(shù)據(jù),系統(tǒng)研究了城市軌道交通系統(tǒng)能耗構成。城市軌道交通系統(tǒng)能耗主要由列車運行能耗和車站運營能耗兩部分構成,其中,列車運行能耗約占總能耗的50％,基礎設施和運輸組織對其影響

3、顯著,是本文研究的重點。
　　 (2)總結提出了城市軌道交通系統(tǒng)列車運行能耗和車站運營能耗的估算思路與框架。針對列車實際的運行過程,總結了兩種城市軌道交通列車運行能耗的計算思路:即基于能耗曲線的測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運行能耗估算。另外,對車站運營能耗進行了初步的總結與分析。
　　 (3)定量分析了列車選型和基礎設施中坡道、曲線以及站間距等要素對列車運行能耗的影響。研究

4、結果表明:列車選型對運行能耗的影響與列車目標速度密切相關,目標速度和其他條件相同的情況下,不同列車的能耗差異可達19％；設置節(jié)能坡可顯著降低列車的運行能耗,利用縱斷面的凸型條件設置10‰的節(jié)能坡,可節(jié)約6.7％的列車運行能耗；曲線半徑對列車運行能耗的也有較大影響,小曲線半徑導致列車運行能耗額外增加,且增加量與列車運行速度呈正相關性,最大可達30％以上,當曲線半徑在800m以上時,對列車運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、車單位距離運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,單位距離運行能耗降低約13％,當站間距大于2600m時,對運行能耗的影響不再顯著。
　　 (4)定量分析了運輸組織模式中技術速度、停站方案、滿載率及編組方案對城市軌道交通列車運行能耗的影響。研究結果表明:列車運行能耗與技術速度的關系呈U形,技術速度為30km/h時,列車運行能耗最低,大于30km/h時,技術速度每增加10％,能耗則增加約15

6、％。在其他條件一定的情況下,列車運行能耗隨滿載率提高增加緩慢,但單位旅客周轉量的運行能耗隨著滿載率的上升呈顯著下降趨勢,且在技術速度較大時尤為敏感,計算實驗案例表明城市軌道交通列車節(jié)能滿載率在45％左右。
　　 (5)在運輸組織模式中,選擇合理、可持續(xù)的目標速度不但要考慮列車的運行時分,還應考慮列車運行過程中的能耗。因此,本文基于模糊綜合評判模型,提出了同時考慮能源消耗和運行時分的列車目標速度選擇方法,并通過案例驗證了模型的有效

7、性。
　　 (6)提出了軌道交通能耗構成及其影響因素關聯(lián)度的概念,通過構建灰色關聯(lián)層次分析模型研究城市軌道交通系統(tǒng)能耗構成及影響因素的關聯(lián)度。研究結果表明:列車自重、牽引動力傳遞效率、車載輔助設備對系統(tǒng)總能耗影響最為顯著:列車運行控制技術如速度均衡性和預判距離、編組方案、技術速度對系統(tǒng)總能耗也有重要影響；最大正線坡度、車站照明設備能耗、平均停站間距、車站動力設備對系統(tǒng)能耗有一定影響；最小曲線半徑對系統(tǒng)能耗影響相對輕微。相關結論可