城市軌道交通節(jié)能線路設(shè)計(jì)研究

1、<p>　　城市軌道交通節(jié)能線路設(shè)計(jì)研究</p><p>　　摘要：目前國內(nèi)軌道交通建設(shè)規(guī)模越來越大，建設(shè)速度也越來越快。隨著運(yùn)營里程的不斷增加，節(jié)約能源、降低運(yùn)營成本的問題也越來越突出。本文主要對(duì)城市軌道交通節(jié)能線路設(shè)計(jì)相關(guān)問題進(jìn)行了簡要分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：軌道交通；線路設(shè)計(jì)；特征 </p><p>　　中圖分類號(hào)： S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

2、： A </p><p><b>　　一、線路設(shè)計(jì)特征 </b></p><p><b>　　1、總體性 </b></p><p>　　線路設(shè)計(jì)要做到統(tǒng)籌全局，把握總體方案，主要處理好以下5個(gè)方面的關(guān)系，選擇出綜合最優(yōu)的方案。 </p><p>　?。?）城市總體規(guī)劃。既與城市總體規(guī)劃保持一致，又補(bǔ)

3、充完善城市總體規(guī)劃。 </p><p>　?。?）城市綜合交通銜接。應(yīng)與城市其他交通方式融為一體，做好綜合交通接駁與換乘。 </p><p>　?。?）內(nèi)外部接口協(xié)調(diào)。線路設(shè)計(jì)有賴于各專業(yè)、各系統(tǒng)的相互配合，需加強(qiáng)內(nèi)外部接口協(xié)調(diào)。 </p><p>　?。?）工程可實(shí)施性。線站位方案需結(jié)合施工工法、征地拆遷、交通疏解等因素綜合考慮可實(shí)施性。 </p>

4、<p>　　（5）工程經(jīng)濟(jì)性。降低工程綜合造價(jià)，減少運(yùn)營成本。 </p><p><b>　　2、復(fù)雜性 </b></p><p>　　線路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)涉及多專業(yè)、多部門集體協(xié)調(diào)、研究的復(fù)雜性系列工程。首先，要全面研究有關(guān)的線路資料，徹底了解所設(shè)計(jì)地鐵在城市軌道交通系統(tǒng)中的走向、換乘關(guān)系、功能定位、站點(diǎn)分布；分析沿線工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料。其次，對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行踏勘

5、核對(duì)工作，掌握沿線道路、建筑物、交通、地下管線情況。落實(shí)規(guī)劃線位的可實(shí)施性，找出控制線位的控制點(diǎn)，綜合協(xié)調(diào)線位與站位的匹配。最終提出優(yōu)化線位、站位的可能性，擬定車站和區(qū)間的施工工法及結(jié)構(gòu)類型。 </p><p>　　線路初步方案擬定后，經(jīng)業(yè)主同意后，廣泛與市規(guī)劃、環(huán)保、交通管理、文物、園林、重要建筑物業(yè)主征求意見，進(jìn)行協(xié)調(diào)。并根據(jù)協(xié)調(diào)意見對(duì)線路進(jìn)行調(diào)整，以最終穩(wěn)定線位及站位。當(dāng)然以上工作不是一蹴而就，需要多次踏勘

6、、多次協(xié)調(diào)后才能最終達(dá)到線路方案的穩(wěn)定。 </p><p>　　二、影響能耗的因素 </p><p>　　城市軌道交通的能耗主要分為列車牽引能耗和動(dòng)力照明能耗兩大部分。列車牽引能耗指列車在運(yùn)行過程中消耗的電能，主要包括列車牽引系統(tǒng)、空調(diào)及附屬系統(tǒng)等設(shè)備能耗;動(dòng)力照明能耗指車站在運(yùn)營過程中消耗的電能，主要包括空調(diào)及通風(fēng)、照明、給排水、電梯、自動(dòng)扶梯、屏蔽門、弱電系統(tǒng)等設(shè)備能耗。 </p

7、><p>　　1、影響牽引能耗的因素 </p><p>　　影響城市軌道交通系統(tǒng)牽引能耗的因素主要包括車型、車輛啟動(dòng)制動(dòng)方式、車輛最高速度、站間距、牽引供電系統(tǒng)電壓和饋電方式、季節(jié)因素、線路條件(平面曲線、縱坡、敷設(shè)方式等)和行車密度等。 </p><p>　　2、影響動(dòng)力能耗的因素 </p><p>　　影響城市軌道交通系統(tǒng)動(dòng)力能耗的因素主要包

8、括車站敷設(shè)方式、車站的環(huán)控方式、車站規(guī)模、車站客流乘降量、季節(jié)及地域、車站出入口數(shù)量和自動(dòng)扶梯數(shù)量等。 </p><p>　　三、線路條件對(duì)牽引能耗的影響 </p><p>　　以下模擬分析結(jié)果的前提條件均為6節(jié)4M2T編組的B型車，列車最高運(yùn)行速度為80km/h。 </p><p><b>　　1、站間距 </b></p>&l

9、t;p>　　城市軌道交通線路的站間距應(yīng)根據(jù)具體情況確定。站間距較小能夠方便步行到站的乘客，但會(huì)降低旅行速度，增加乘客出行時(shí)間和運(yùn)營公司的配車數(shù)量;同時(shí)，由于多設(shè)車站也增加了工程投資和運(yùn)營成本。站間距較大有利于列車的節(jié)能，但是容易讓步行到站的乘客感覺不便，并且會(huì)增加車站負(fù)荷。根據(jù)國內(nèi)外城市軌道交通設(shè)計(jì)和運(yùn)營的經(jīng)驗(yàn)，主要服務(wù)于城市中心地區(qū)的軌道交通線路平均站間距為1．0～1．2km，市區(qū)以外有所增加。 </p><

10、p>　　軌道交通線路的站間距大小與牽引能耗有直接的關(guān)系，列車的牽引能耗在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)消耗較大。站間距過小，列車啟動(dòng)制動(dòng)頻繁，牽引能耗較大;站間距過大，列車給電時(shí)間長，同樣不利于節(jié)能。 </p><p>　　在運(yùn)行距離相同的情況下，站間距對(duì)運(yùn)行能耗的影響主要是因?yàn)轭l繁制動(dòng)導(dǎo)致的動(dòng)能損失。列車在平直道上牽引時(shí)，牽引電能在轉(zhuǎn)化為列車動(dòng)能的過程中存在電氣損耗和列車運(yùn)行的基本阻力損耗，雖然列車在制動(dòng)過程中，將一部分動(dòng)

11、能回饋牽引網(wǎng)，但這一部分難以彌補(bǔ)制動(dòng)造成的動(dòng)能損失。 </p><p><b>　　2、敷設(shè)方式 </b></p><p>　　城市軌道交通敷設(shè)方式有高架、地面和地下3種，地下線的坡道附加阻力、曲線附加阻力、隧道附加阻力一般要比地面線和高架線大，另外采用地面或高架線還可減少通風(fēng)設(shè)備、排水設(shè)備、車站和隧道照明等設(shè)備的耗電。因此，線路的敷設(shè)方式對(duì)牽引能耗有影響。 <

12、/p><p>　　由于地面和高架線相對(duì)于地下線，其曲線和坡度的設(shè)計(jì)條件一般都會(huì)比地下線好，而且車體內(nèi)照明用電量也要小，地面和高架線的耗電要比地下線小，但也存在以下一些特殊情況。 </p><p>　?。?）對(duì)于北方的嚴(yán)冬季節(jié)，由于車內(nèi)采暖設(shè)備耗電量大的影響，地面和高架敷設(shè)方面的優(yōu)勢不是非常明顯，如長春輕軌、津?yàn)I輕軌。 </p><p>　?。?）重慶單軌采用的橡膠輪胎，

13、摩阻力較大，也會(huì)導(dǎo)致牽引能耗的增加。 </p><p>　　（3）有些地面或高架敷設(shè)方式的坡度起伏較大，因列車較為頻繁地爬坡與制動(dòng)，牽引電耗相較于純地下線路來講，并未有很大的電耗優(yōu)勢，如滬4號(hào)線、重慶單軌。 </p><p>　　四、線路設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 </p><p><b>　　1、平面設(shè)計(jì) </b></p><p>

14、;　　平面設(shè)計(jì)需在穩(wěn)定的線網(wǎng)方案前提下開展，否則無功而返。例如在2011年長沙線網(wǎng)修編過程中，新線網(wǎng)中8號(hào)線穿越了岳麓山風(fēng)景名勝區(qū)，涉及到橘子洲核心景區(qū)、麓山核心景區(qū)，非核心景區(qū)有石佳嶺景區(qū)、大學(xué)歷史文化風(fēng)貌保護(hù)區(qū)、城市景觀控制區(qū)、新民學(xué)會(huì)等，見圖1。為了保護(hù)岳麓山風(fēng)景名勝區(qū)，在進(jìn)行第二輪建設(shè)規(guī)劃編制之前，對(duì)新線網(wǎng)由進(jìn)行了微調(diào)，其中8號(hào)線不再向西過江穿越岳麓山風(fēng)景名勝區(qū)，而改為向東進(jìn)入星馬片區(qū)。 </p><p>

15、;　　圖1長沙軌道交通與岳麓山景區(qū)關(guān)系 </p><p><b>　　2、縱斷面設(shè)計(jì) </b></p><p>　　線路的縱斷面設(shè)計(jì)是在平面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，同時(shí)又是對(duì)平面設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)和調(diào)整，由此最終確定線路在城市三維空間的位置。主要內(nèi)容包括：確定敷設(shè)方式和過渡段、分析控制點(diǎn)、方案設(shè)計(jì)、坡度計(jì)算及制圖等。特別要注意在縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件，盡量避開或少穿越不良地質(zhì)層

16、，降低施工和運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。如武漢2號(hào)線過漢江區(qū)間，結(jié)合地質(zhì)特征經(jīng)多方案比選，最終推薦縱斷面見圖2，盡最大可能地避開不良地層。 </p><p>　　圖2武漢地鐵2號(hào)線過江段縱斷面圖 </p><p><b>　　3、橫斷面設(shè)計(jì) </b></p><p>　　城市軌道交通工程有地下、地面和高架敷設(shè)形式，其中地面和高架敷設(shè)形式對(duì)地面道路有著很大影響，因

17、此需要結(jié)合道路進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì)。在地面道路中的橫向布置，應(yīng)結(jié)合道路兩側(cè)建筑情況，與既有或規(guī)劃地面道路相結(jié)合。高架橋工程在道路中的布置一般有路中、路側(cè)或機(jī)非隔離帶等幾種情況。對(duì)一些不能與既有或規(guī)劃道路相配合的地段，需要結(jié)合高架橋工程對(duì)地面道路進(jìn)行改造或?qū)Φ缆芬?guī)劃進(jìn)行修改。 </p><p><b>　　4、輔助線設(shè)計(jì) </b></p><p>　　輔助線是為保證地鐵線路的

18、正常運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)列車的合理調(diào)度，并滿足非正常情況下（事故、故障和災(zāi)害）組織臨時(shí)運(yùn)行和維修作業(yè)所設(shè)置的線路。在線位、站位穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，根據(jù)運(yùn)營方案要求，必須落實(shí)線路配線布局，包括聯(lián)絡(luò)線、折返線、停車線、出入段（場）線、單渡線等設(shè)置，才能保證車站規(guī)模穩(wěn)定。因配線不當(dāng)而調(diào)整會(huì)造成大量車站設(shè)計(jì)返工，如在蘇州4號(hào)線及其支線接軌方案中，綜合考慮4個(gè)配線方案，見圖3。最后為了減少車站廢棄工程，預(yù)留遠(yuǎn)期延伸條件，結(jié)合客流特征方便同站臺(tái)換乘，推薦采用了最后

19、一個(gè)方案。 </p><p>　　圖3蘇州軌道4號(hào)線紅莊站支線接軌方案 </p><p><b>　　5、調(diào)線調(diào)坡設(shè)計(jì) </b></p><p>　　調(diào)線調(diào)坡又稱線路平面和縱斷面調(diào)整。調(diào)線調(diào)坡設(shè)計(jì)是在對(duì)車站和區(qū)間竣工斷面進(jìn)行測量的基礎(chǔ)上，根據(jù)結(jié)構(gòu)侵入限界的情況，在不降低線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，對(duì)局部地段的線路平縱斷面進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，作為修改軌道

20、設(shè)計(jì)的依據(jù)和鋪軌前施工整體道床的基準(zhǔn)，以滿足行車的限界要求，從而保證運(yùn)營安全。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　在城市軌道交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，線路設(shè)計(jì)具有總體性、復(fù)雜性、階段性等特點(diǎn)，其設(shè)計(jì)水平的高低直接關(guān)系到整個(gè)地鐵設(shè)計(jì)質(zhì)量及工程投資的高低，因此需綜合考慮各影響因素，認(rèn)真進(jìn)行線站位方案研究，并積極與各市政部門對(duì)接，逐步穩(wěn)定線站位方案，

21、最終確定科學(xué)合理、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的有利于運(yùn)營的線路方案。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]鄧凱英．城市交通系統(tǒng)的最短路徑高效搜索算法研究[J].科教文匯：下旬刊，2010． </p><p>　　[2]郭彥云．城市軌道交通有效路徑問題研究[J].北京：北京交通大學(xué)，2011． </p>