城市轨道交通节能线路设计探究 7页

城市轨道交通节能线路设计探究　　摘要：目前国内轨道交通建设规模越来越大，建设速度也越来越快。随着运营里程的不断增加，节约能源、降低运营成本的问题也越来越突出。本文主要对城市轨道交通节能线路设计相关问题进行了简要分析。关键词：轨道交通；线路设计；特征中图分类号：S611文献标识码：A一、线路设计特征1、总体性线路设计要做到统筹全局，把握总体方案，主要处理好以下5个方面的关系，选择出综合最优的方案。（1）城市总体规划。既与城市总体规划保持一致，又补充完善城市总体规划。（2）城市综合交通衔接。应与城市其他交通方式融为一体，做好综合交通接驳与换乘。（3）内外部接口协调。线路设计有赖于各专业、各系统的相互配合，需加强内外部接口协调。（4）工程可实施性。线站位方案需结合施工工法、征地拆迁、交通疏解等因素综合考虑可实施性。（5）工程经济性。降低工程综合造价，减少运营成本。2、复杂性7 线路设计是一项涉及多专业、多部门集体协调、研究的复杂性系列工程。首先，要全面研究有关的线路资料，彻底了解所设计地铁在城市轨道交通系统中的走向、换乘关系、功能定位、站点分布；分析沿线工程地质和水文地质资料。其次，对现场进行踏勘核对工作，掌握沿线道路、建筑物、交通、地下管线情况。落实规划线位的可实施性，找出控制线位的控制点，综合协调线位与站位的匹配。最终提出优化线位、站位的可能性，拟定车站和区间的施工工法及结构类型。线路初步方案拟定后，经业主同意后，广泛与市规划、环保、交通管理、文物、园林、重要建筑物业主征求意见，进行协调。并根据协调意见对线路进行调整，以最终稳定线位及站位。当然以上工作不是一蹴而就，需要多次踏勘、多次协调后才能最终达到线路方案的稳定。二、影响能耗的因素城市轨道交通的能耗主要分为列车牵引能耗和动力照明能耗两大部分。列车牵引能耗指列车在运行过程中消耗的电能，主要包括列车牵引系统、空调及附属系统等设备能耗;动力照明能耗指车站在运营过程中消耗的电能，主要包括空调及通风、照明、给排水、电梯、自动扶梯、屏蔽门、弱电系统等设备能耗。1、影响牵引能耗的因素7 影响城市轨道交通系统牵引能耗的因素主要包括车型、车辆启动制动方式、车辆最高速度、站间距、牵引供电系统电压和馈电方式、季节因素、线路条件(平面曲线、纵坡、敷设方式等)和行车密度等。2、影响动力能耗的因素影响城市轨道交通系统动力能耗的因素主要包括车站敷设方式、车站的环控方式、车站规模、车站客流乘降量、季节及地域、车站出入口数量和自动扶梯数量等。三、线路条件对牵引能耗的影响以下模拟分析结果的前提条件均为6节4M2T编组的B型车，列车最高运行速度为80km/h。1、站间距城市轨道交通线路的站间距应根据具体情况确定。站间距较小能够方便步行到站的乘客，但会降低旅行速度，增加乘客出行时间和运营公司的配车数量;同时，由于多设车站也增加了工程投资和运营成本。站间距较大有利于列车的节能，但是容易让步行到站的乘客感觉不便，并且会增加车站负荷。根据国内外城市轨道交通设计和运营的经验，主要服务于城市中心地区的轨道交通线路平均站间距为1．0～1．2km，市区以外有所增加。7 轨道交通线路的站间距大小与牵引能耗有直接的关系，列车的牵引能耗在启动和制动时消耗较大。站间距过小，列车启动制动频繁，牵引能耗较大;站间距过大，列车给电时间长，同样不利于节能。在运行距离相同的情况下，站间距对运行能耗的影响主要是因为频繁制动导致的动能损失。列车在平直道上牵引时，牵引电能在转化为列车动能的过程中存在电气损耗和列车运行的基本阻力损耗，虽然列车在制动过程中，将一部分动能回馈牵引网，但这一部分难以弥补制动造成的动能损失。2、敷设方式城市轨道交通敷设方式有高架、地面和地下3种，地下线的坡道附加阻力、曲线附加阻力、隧道附加阻力一般要比地面线和高架线大，另外采用地面或高架线还可减少通风设备、排水设备、车站和隧道照明等设备的耗电。因此，线路的敷设方式对牵引能耗有影响。由于地面和高架线相对于地下线，其曲线和坡度的设计条件一般都会比地下线好，而且车体内照明用电量也要小，地面和高架线的耗电要比地下线小，但也存在以下一些特殊情况。（1）对于北方的严冬季节，由于车内采暖设备耗电量大的影响，地面和高架敷设方面的优势不是非常明显，如长春轻轨、津滨轻轨。（2）重庆单轨采用的橡胶轮胎，摩阻力较大，也会导致牵引能耗的增加。7 （3）有些地面或高架敷设方式的坡度起伏较大，因列车较为频繁地爬坡与制动，牵引电耗相较于纯地下线路来讲，并未有很大的电耗优势，如沪4号线、重庆单轨。四、线路设计的主要内容1、平面设计平面设计需在稳定的线网方案前提下开展，否则无功而返。例如在2011年长沙线网修编过程中，新线网中8号线穿越了岳麓山风景名胜区，涉及到橘子洲核心景区、麓山核心景区，非核心景区有石佳岭景区、大学历史文化风貌保护区、城市景观控制区、新民学会等，见图1。为了保护岳麓山风景名胜区，在进行第二轮建设规划编制之前，对新线网由进行了微调，其中8号线不再向西过江穿越岳麓山风景名胜区，而改为向东进入星马片区。图1长沙轨道交通与岳麓山景区关系2、纵断面设计7 线路的纵断面设计是在平面设计的基础上进行，同时又是对平面设计的检验和调整，由此最终确定线路在城市三维空间的位置。主要内容包括：确定敷设方式和过渡段、分析控制点、方案设计、坡度计算及制图等。特别要注意在纵断面设计时应结合地质条件，尽量避开或少穿越不良地质层，降低施工和运营风险。如武汉2号线过汉江区间，结合地质特征经多方案比选，最终推荐纵断面见图2，尽最大可能地避开不良地层。图2武汉地铁2号线过江段纵断面图3、横断面设计城市轨道交通工程有地下、地面和高架敷设形式，其中地面和高架敷设形式对地面道路有着很大影响，因此需要结合道路进行横断面设计。在地面道路中的横向布置，应结合道路两侧建筑情况，与既有或规划地面道路相结合。高架桥工程在道路中的布置一般有路中、路侧或机非隔离带等几种情况。对一些不能与既有或规划道路相配合的地段，需要结合高架桥工程对地面道路进行改造或对道路规划进行修改。4、辅助线设计辅助线是为保证地铁线路的正常运营，实现列车的合理调度，并满足非正常情况下（事故、故障和灾害）组织临时运行和维修作业所设置的线路。在线位、站位稳定的基础上，根据运营方案要求，必须落实线路配线布局，包括联络线、折返线、停车线、出入段（场）线、单渡线等设置，才能保证车站规模稳定。因配线不当而调整会造成大量车站设计返工，如在苏州4号线及其支线接轨方案中，综合考虑4个配线方案，见图3。最后为了减少车站废弃工程，预留远期延伸条件，结合客流特征方便同站台换乘，推荐采用了最后一个方案。图3苏州轨道4号线红庄站支线接轨方案7 5、调线调坡设计调线调坡又称线路平面和纵断面调整。调线调坡设计是在对车站和区间竣工断面进行测量的基础上，根据结构侵入限界的情况，在不降低线路主要技术标准的前提下，对局部地段的线路平纵断面进行适当调整，作为修改轨道设计的依据和铺轨前施工整体道床的基准，以满足行车的限界要求，从而保证运营安全。结束语在城市轨道交通系统设计中，线路设计具有总体性、复杂性、阶段性等特点，其设计水平的高低直接关系到整个地铁设计质量及工程投资的高低，因此需综合考虑各影响因素，认真进行线站位方案研究，并积极与各市政部门对接，逐步稳定线站位方案，最终确定科学合理、技术可行、经济环保的有利于运营的线路方案。参考文献[1]邓凯英．城市交通系统的最短路径高效搜索算法研究[J].科教文汇：下旬刊，2010．[2]郭彦云．城市轨道交通有效路径问题研究[J].北京：北京交通大学，2011．[3]徐振廷．城市轨道交通线路选线设计[J].交通科技，2009.7