城市軌道交通節(jié)能線路設(shè)計研究

1、<p>　　城市軌道交通節(jié)能線路設(shè)計研究</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。隨著運營里程的不斷增加，節(jié)約能源、降低運營成本的問題也越來越突出。本文主要對城市軌道交通節(jié)能線路設(shè)計相關(guān)問題進行了簡要分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：軌道交通；線路設(shè)計；特征 </p><p>　　中圖分類號： S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼

2、： A </p><p><b>　　一、線路設(shè)計特征 </b></p><p><b>　　1、總體性 </b></p><p>　　線路設(shè)計要做到統(tǒng)籌全局，把握總體方案，主要處理好以下5個方面的關(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

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)計有賴于各專業(yè)、各系統(tǒng)的相互配合，需加強內(nèi)外部接口協(xié)調(diào)。 </p><p>　?。?）工程可實施性。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施性。 </p>

4、<p>　?。?）工程經(jīng)濟性。降低工程綜合造價，減少運營成本。 </p><p><b>　　2、復(fù)雜性 </b></p><p>　　線路設(shè)計是一項涉及多專業(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、站點分布；分析沿線工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料。其次，對現(xiàn)場進行踏勘

5、核對工作，掌握沿線道路、建筑物、交通、地下管線情況。落實規(guī)劃線位的可實施性，找出控制線位的控制點，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，進行協(xié)調(diào)。并根據(jù)協(xié)調(diào)意見對線路進行調(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力照明能耗兩大部分。列車牽引能耗指列車在運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;動力照明能耗指車站在運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、車輛啟動制動方式、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、影響動力能耗的因素 </p><p>　　影響城市軌道交通系統(tǒng)動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)量和自動扶梯數(shù)量等。 </p><p>　　三、線路條件對牽引能耗的影響 </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，但會降低旅行速度，增加乘客出行時間和運營公司的配車數(shù)量;同時，由于多設(shè)車站也增加了工程投資和運營成本。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，并且會增加車站負(fù)荷。根據(jù)國內(nèi)外城市軌道交通設(shè)計和運營的經(jīng)驗，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和制動時消耗較大。站間距過小，列車啟動制動頻繁，牽引能耗較大;站間距過大，列車給電時間長，同樣不利于節(jié)能。 </p><p>　　在運行距離相同的情況下，站間距對運行能耗的影響主要是因為頻繁制動導(dǎo)致的動能損失。列車在平直道上牽引時，牽引電能在轉(zhuǎn)化為列車動能的過程中存在電氣損耗和列車運行的基本阻力損耗，雖然列車在制動過程中，將一部分動

11、能回饋牽引網(wǎng)，但這一部分難以彌補制動造成的動能損失。 </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)方式對牽引能耗有影響。 <

12、/p><p>　　由于地面和高架線相對于地下線，其曲線和坡度的設(shè)計條件一般都會比地下線好，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、津濱輕軌。 </p><p>　?。?）重慶單軌采用的橡膠輪胎，

13、摩阻力較大，也會導(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，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號線、重慶單軌。 </p><p>　　四、線路設(shè)計的主要內(nèi)容 </p><p><b>　　1、平面設(shè)計 </b></p><p>

14、;　　平面設(shè)計需在穩(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)貌保護區(qū)、城市景觀控制區(qū)、新民學(xué)會等，見圖1。為了保護岳麓山風(fēng)景名勝區(qū)，在進行第二輪建設(shè)規(guī)劃編制之前，對新線網(wǎng)由進行了微調(diào)，其中8號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 </b></p><p>　　線路的縱斷面設(shè)計是在平面設(shè)計的基礎(chǔ)上進行，同時又是對平面設(shè)計的檢驗和調(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、方案設(shè)計、坡度計算及制圖等。特別要注意在縱斷面設(shè)計時應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件，盡量避開或少穿越不良地質(zhì)層

16、，降低施工和運營風(fēng)險。如武漢2號線過漢江區(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號線過江段縱斷面圖 </p><p><b>　　3、橫斷面設(shè)計 </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)形式對地面道路有著很大影響，因

17、此需要結(jié)合道路進行橫斷面設(shè)計。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)或機非隔離帶等幾種情況。對一些不能與既有或規(guī)劃道路相配合的地段，需要結(jié)合高架橋工程對地面道路進行改造或?qū)Φ缆芬?guī)劃進行修改。 </p><p><b>　　4、輔助線設(shè)計 </b></p><p>　　輔助線是為保證地鐵線路的

18、正常運營，實現(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）組織臨時運行和維修作業(yè)所設(shè)置的線路。在線位、站位穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，根據(jù)運營方案要求，必須落實線路配線布局，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)整會造成大量車站設(shè)計返工，如在蘇州4號線及其支線接軌方案中，綜合考慮4個配線方案，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換乘，推薦采用了最后

19、一個方案。 </p><p>　　圖3蘇州軌道4號線紅莊站支線接軌方案 </p><p><b>　　5、調(diào)線調(diào)坡設(shè)計 </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)計是在對車站和區(qū)間竣工斷面進行測量的基礎(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，對局部地段的線路平縱斷面進行適當(dāng)調(diào)整，作為修改軌道

20、設(shè)計的依據(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)計中，線路設(shè)計具有總體性、復(fù)雜性、階段性等特點，其設(shè)計水平的高低直接關(guān)系到整個地鐵設(shè)計質(zhì)量及工程投資的高低，因此需綜合考慮各影響因素，認(rèn)真進行線站位方案研究，并積極與各市政部門對接，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)濟環(huán)保的有利于運營的線路方案。 </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>