线路节能坡设计方案对地铁能耗的影响

在地铁运营支出费用中，电能消耗费用占到很大比例。在地铁建设时期，通过合理利用节能坡的理念进行线路纵断面的设计，可以有效降低牵引能耗值，大大节省运营支出。此文着重就线路纵断面节能坡的设计与列车运行及列车能耗的关系进行比较与分析。     

高速铁路进站节能坡设计方法研究

在线路纵断面的设计中引入节能坡设计理念,对优化线路纵断面设计、降低牵引能耗值和节省运营支出具有重要意义。根据高速铁路的特点,提出高速铁路进站节能坡的设计方法和计算算法,给出计算流程,确定各影响参数的约束条件。开发进站节能坡设计程序模块,实现多参数化的进站节能坡设计。在此基础上,采用计算机仿真分析方法,对车站坡段坡度、车站中心至节能坡变坡点距离、动车组编组质量、进站制动力使用系数、节能坡进入初始速度5个主要影响因素进行计算和仿真分析,确定各因素对进站节能坡的影响程度,为进站节能坡的设计提供参考和依据。     

地铁线路区间纵断面节能设计优化模型

线路纵断面形式是影响地铁列车牵引能耗的重要因素之一。在给定线路平面设计方案和车站位置的前提下,考虑地铁设计规范要求和线路地理条件限制等现实约束,构建以上、下行列车总牵引能耗最小为目标的区间纵断面设计优化模型,并采用遗传算法求解区间坡度和坡长的最优组合序列。案例分析表明,与实际设计方案相比,采用本文模型得到的纵断面设计方案可节约5%左右的列车牵引能耗;当区间衔接的两车站高程相差较大时,采用先缓上坡后陡上坡(反方向先陡下坡后缓下坡)的单向坡设计形式较为节能;当车站高程相近时,采用先下坡后上坡的V型纵断面设计形式有利于牵引节能。     

城市轨道交通市域快线节能坡参数研究

研究目的:随着地铁对节能要求和运营服务水平的提高,列车牵引能耗占总系统能耗的1/2,地铁线路纵断面坡度设计对列车牵引能耗影响尤为明显。本文通过研究各种最高速度(100 km/h、120 km/h、140 km/h)下市域快线节能坡的坡长与坡度,并分析V型坡与W型坡以及单面坡与多段坡运行能耗,最终得出经济适用的节能坡设置参数。研究结论:(1)节能坡设置长度:100 km/h为460 m,120 km/h为580 m,140 km/h为660 m;(2)长大区间下,结合适宜的站间距,W型坡较V型坡能耗更低,且随着缓坡坡度的增加,节能趋势更加显著;(3)两车站平均坡度大于10‰时,采用多段坡比采用单面坡能耗更低,且采用缓坡+陡坡的方案节能效率更加明显;(4)两车站平均坡度10‰～20‰时,随着单面坡平均坡度值的增加,多段坡节能效率逐渐降低;(5)本研究成果可为长大区间下市域快线线路纵断面设计提供参考。     

市域轨道交通纵断面设计研究

研究目的:随着我国城市化进程的加快,城市空间不断扩展,为满足市区与郊区之间的客流集散,缓解城市交通压力,我国越来越多的城市都规划建设有市域轨道交通线路,在以往的市域轨道交通线纵断面设计中多参考城市轨道交通纵断面"V"型节能坡的设计理念。经过多年发展,城市轨道交通纵断面"V"型节能坡设计理念较为成熟,但由于城市轨道交通速度低、站间距小,而市域轨道交通速度高、站间距大,纵断面设计若采用节能坡存在埋深过大、区间排水泵站实施困难、地质变化大等问题,因此有必要基于市域轨道交通线路的特点,对纵断面设计采用"W""V"型坡进行研究比选,探索更为合理的设计理念。研究结论:本文通过"W"型坡与"V"型节能坡牵引计算图的对比分析,发现采用"W"型坡列车单位能耗在正常范围内,综合比选工程实施的经济性、安全性等方面,市域轨道交通纵断面设计中"W"型坡适应性更好:(1)"W"型坡的能耗与"V"型坡相比略有增加,但是区间埋深、排水泵房实施较合理;(2)采用"W"型纵断面能减少区间的埋深,对区间排水泵房及相关设施的实施有更好的安全及经济性;(3)本研究成果适用于市域轨道交通速度高、站间距大的区间纵断面设计。     

城市轨道交通地下线路节能坡设计研究

城市轨道交通系统耗电量巨大,特别是牵引用电占到了城市轨道交通用电量的50%以上。以成都市轨道交通9号线一期地下线路工程为例,通过对单面坡、V型坡、W型坡的纵断面研究,梳理出不同工况下节能坡的设计方法,有效降低城市轨道交通车辆的牵引能耗,以期为设计速度100km/h的城市轨道交通纵断面设计提供有益参考。     

基于车体加速度的超大跨度桥上线路纵断面优化方法

合理的线路纵断面是高速列车安全平稳通行的必要条件。超大跨度铁路桥梁成桥线形较设计线形易出现较大偏差,由于线路调整能力有限,桥上线路纵断面难以达到设计高程,故需在成桥线形基础上变更线路纵断面设计。在满足道床厚度要求的前提下,变更后的纵断面线形难以满足线路设计规范要求,严重影响了工程验收及列车达速运营。为此,以实测桥梁线形为基准,充分考虑道床厚度及线路衔接,依据傅里叶级数原理建立线路线形频域特征与车体加速度的关联关系,进而构建纵断面目标优化模型,提出一种适用于超大跨度铁路桥上线路纵断面的优化方法。以某超大跨度悬索桥为例,研究结果表明：该方法可使线路纵断面的最小波长远离车体加速度敏感波长,降低车体振动加速度;优化后的线路纵断面车体加速度响应最大值为0.15 m/s²,优于工程实际中所采用的多坡段纵断面;优化后的线路纵断面具有良好的平顺性及适应性。本方法可直观反映优化后线路纵断面的频域特性,并从波长的角度实现了纵断面优化与高速列车行车性能的关联,可用于指导桥上线路纵断面设计及优化。     

城市轨道交通列车牵引节能综合技术研究与实践

牵引能耗与单车驾驶策略、列车运行计划的编排、线路规划设计等因素相关。结合广州地铁运营能耗数据分析,利用城市轨道交通列车牵引计算仿真系统对牵引节能技术进行仿真模拟。经对比分析,总结出有利于降低牵引能耗的单车牵引曲线、节能运行图及线路条件等综合节能技术措施,且综合节能效果达5%~10%,可为已开通地铁线路的运营综合节能提供参考,也为国内城市轨道交通规划设计阶段的节能措施提供参考。     

遂渝线无碴轨道综合试验段平纵断面设计参数动力性能评估

应用车辆—轨道耦合动力学理论,系统研究分析了遂渝线无碴轨道综合试验段线路平纵断面设计参数在快速旅客列车、提速客车、快速货车2、5 t双层集装箱货车、普通货车等客货共线运营条件下轮轨系统的动力学性能。仿真计算结果表明,在各种运营条件下遂渝线无碴轨道试验段线路平纵断面设计参数是合理的,行车安全性和舒适性能够得到保证。     

轨道交通特大桥铺轨线形设计及其工程实践

针对先期施工预留轨道交通特大跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥在荷载作用下变形较大,且与轨道交通设计线路纵断面线形不匹配的现状,根据梁面实测标高和桥梁设计变形,在既有线路设计纵断面基础上重新设计轨道施工时的纵断面即轨面控制标高.在满足限界、最小轨道设计高度等基本要求的同时,使新纵断面下的轨面线形及标高能够适应施工过程中、施工完成后和列车活载作用下的桥梁变形.目前工程已通车运营,现场轨道状态良好.     

铁路电力工程节能减排有关技术措施的研究

铁路电力工程建设是根据各专业的用电要求,为除电力机车以外的所有用电设备和场所进行安全可靠供电的,但在电能输送过程中会产生各环节的能耗,如线路损耗、变压器损耗、无功损耗、机电设备的耗能、功能照明等。通过对电力供应系统各能耗环节的分析,提出电力工程设计可采用新能源技术和节能的电气设备,并针对各能耗环节提出可采取的节能减排技术措施。     

锦州港至白音华铁路天河梁越岭段线路方案研究

越岭段的铁路选线是线路选线中的重点、关键,涉及到线路走向、投资节省、运营安全、减灾防灾等;越岭段的选线应因地制宜、因线制宜,综合考虑铁路建设及运营期间的各方面需求。针对锦州港至白音华铁路由赤峰越天河梁进入锡林浩特界,线路方案综合了灾害防治、绿色环保、运营通风、运输实践、投资节省等因素,经过系统的研究、比选后确定。天河梁越岭段线路选线是减灾选线理念在山区越岭选线的工程实践,对严寒多雪的山区铁路越岭选线具有一定指导意义。     

山西中南部铁路壶关至红旗渠段长大坡道缓坡设置研究

山西中南部铁路是一条新建的万吨重载煤炭运输通道,是国内首条研究30t大轴重万吨列车运行安全的铁路,铁路线路平纵断面、车站分布等的设计,需满足万吨级列车的循环制动与纵向冲动等要求。运用列车纵向动力学仿真软件指导重载铁路的设计,通过对不同机车牵引万吨单编列车的纵向动力学仿真研究,特别是万吨列车在不同坡度坡道上的制动限速、制动距离,以及长大下坡道困难区间操纵运行的安全性和纵向冲动,研究山西中南部铁路壶关至红旗渠段长大坡道缓坡设置问题,以满足万吨重载列车在非正常情况下的运行、养护维修及救援要求。研究结论为:壶关至红旗渠间居中位置应增设缓坡1处,并配备救援设备。研究结论已应用于项目设计,在壶关至红旗渠间增设了平顺站,并设机待线,配备双机重联救援机车。     

城市轨道交通列车定时节能优化方法研究

针对城市轨道交通启停频繁的运行特点,从降低牵引能耗的角度出发,应用"四阶段"最优运行策略,得到各个阶段牵引能耗的计算公式。以牵引距离为自变量,将运行距离和线路条件等作为约束条件,设计了单列车站间牵引能耗计算方法。在此基础上,以牵引能耗值和运行时间误差的权重和作为目标函数,采用遗传算法进行优化,得到最优的牵引距离,从而得到各个阶段的运行距离,达到定时节能的目的。通过限制最大加速度值达到同时降低牵引能耗值和提高乘客舒适度的目的。通过算例在MATLAB软件中进行仿真分析,与实测值相比,定时节能优化情况下可节能22.45%;兼顾舒适度情况下,可节能21.99%。从仿真图可以看出,优化结果减少了工况转换次数,曲线更平滑。     

长大坡道区间牵引网上下行并联供电的探讨

针对城市轨道交通的长大坡道区间，利用列车势能与动能的转换，从节能和改善牵引网电压降指标的角度，提出在该牵引供电分区内的合适位置将上、下行线路牵引网并联供电的具体实施方案，同时提出实现配套多边联跳保护的设置方案，并对其安全性及节能效果进行分析。结果表明：利用列车势能与动能的转换，对于工程长期运营的综合节能效果较为显著，具有巨大的经济及社会效益。     

无砟轨道桩板结构路基设计计算

鉴于无砟轨道桩板结构路基没有相应的设计规范,在分析其结构特点和使用要求的基础上,借鉴相关行业标准和研究成果,将荷载分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载,提出按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合,取各自的最不利组合以分项系数形式的表达式进行桩板结构路基设计计算。对荷载分项系数、组合值系数、准永久值系数以及结构抗力设计值和正常使用规定限值提出建议值。建议:承载板长度宜取20~50 m、厚度宜取0.5~0.8 m,并按一定原则设置;桩间距纵向宜取5~10 m,横向宜与线间距相对应;设置过渡段以满足过渡衔接处差异沉降和竖向转角要求。     

再生能馈装置在北京地铁工程的应用及节能效果分析

介绍北京地铁14号线工程供电系统,提出地铁工程供电系统应用再生能馈装置需验证系统稳定性、电能质量及返送城市电网等重要问题,现场试验结果证明再生能馈装置能够满足相关技术要求。通过统计再生能馈装置正式运行后较长时间内的电能数据,计算节能电量,分析牵引用电量和返送电网电能数据,结果表明再生能馈装置投入运营后节能效果良好。     

山区城市地铁供电系统设计关键技术

结合贵阳市轨道交通1号线工程,分析山区城市地铁供电系统设计关键技术,分别就列车再生制动能量回馈方案,长大坡道牵引网上、下行并联方案,特殊区段环网电缆敷设方案,特殊区段接触网安装方案和高土壤电阻率地区接地网设置方案进行探讨。随着1号线的试运营,这些设计方案部分已取得预期效果,希望对后续山区城市地铁供电设计有一定的借鉴和参考。