市域铁路纵断面标准研究

研究目的:市域铁路设计速度100~160 km/h,是快速、高密度、公交化的客运专线铁路。随着我国城市化进程的发展,对市域铁路建设的需求越来越大,但是已开通运营的市域铁路采用的标准规范均不统一。结合市域铁路特点,本文从区间正线最大坡度、长大坡道设置条件、相邻坡段连接、最小坡段长度几方面对市域铁路纵断面标准展开研究,以期为市域铁路项目设计及规范编制提供参考。研究结论:(1)区间正线最大坡度可以采用35‰;(2)相邻坡段坡度差大于或等于3‰时应设置竖曲线;(3)最小坡段长度不应小于200 m且相邻竖曲线不重叠;(4)本文确定的市域铁路纵断面标准较我国现行《城际规范》、《线规》、《地铁规范》规定的标准低;最大坡度与日本、法国、德国标准一致,设置竖曲线坡度差较法国、德国规定的标准低;(5)本研究成果对市域铁路线路纵断面标准确定及规范编制具有参考价值。     

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。     

地铁节能线路纵断面设计研究

介绍地铁节能线路纵断面的设计方法,通过大量的列车牵引计算图,分析一些典型线路纵断面的运行效果,认为在车站两端设置-22‰～-26‰的加速坡道,可以降低列车牵引电能消耗约20%～25%。说明加速坡的合理长度与列车运行的目标速度有关,认为在最高运行速度80km/h的线路上采用250m长的加速坡比较合适。     

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。     

巡航模式下地铁纵断面节能坡优化研究

地铁列车运行常采用巡航模式来保证运营的安全、舒适和准点,而人工纵断面线形设计较难契合列车的巡航状态、不适应设计条件的多变,无法做到有效节能。以变坡点里程和高程为变量,以列车双向运行牵引能耗为目标建立纵断面线形节能优化模型,采用差分进化算法进行模型求解。优化策略包括初始方案搜索和整正两个阶段,初始方案搜索阶段依据区间长度假定适当多的变坡点进行优化,方案整正阶段将删除初始方案上坡度代数差极小的变坡点得到优化方案。优化结果表明：巡航模式下,节能坡坡度值越大,中间坡度越缓,列车双向能耗越小。灵敏性分析表明：惰行距离较长时,宜设置较长的节能坡;车站高差增大时,宜缩小低位车站节能坡的长度和坡度值,增长高位车站节能坡的长度。     

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。     

地铁线路纵断面设计探讨

地铁线路尤其是地下线路的纵断面设计不同于常规铁路的线路纵断面设计,针对其自身特点,结合天津地铁1、3、6号线等具体工程设计实践,论述车站和区间线路埋置深度、车站站坪及站端节能型坡度设计、竖曲线与最小坡段长度的配合、区间线路纵坡设计,论述最大坡度的设置条件及注意事项,并着重就现行《地铁设计规范》对相邻坡度差最大限值尚无明确规定的问题,从行车平稳性和乘客舒适度、方便设计、有利施工、减少轨道养护维修等方面进行较深入研讨,并提出建议性意见:坡度差限值30‰,困难时35‰。     

地铁B型车列车最高运行速度选择研究

研究目的:国内城市轨道交通快线项目越来越多,合理选择列车最高运行速度是决定快线项目成本和效益的关键。由于缺乏相关规范,目前一般根据旅行时间目标和区间达速比选取,遗漏了一些重要的影响因素,造成部分项目速度选择不尽合理。本文从旅行时间价值、牵引能耗、车辆购置费和维修费、盾构区间建设成本以及车辆基地建设成本等方面进行系统分析,提出地铁B型车列车最高运行速度选择的原则和方法以及参考指标,供城市轨道交通快线项目选择列车最高运行速度参考使用。研究结论:(1)地铁B型车(4M2T)在区间最短匀速巡航时间10 s的条件下,列车最高运行速度80 km/h、100 km/h和120 km/h的最小区间长度分别为1 000 m、1 500 m和2 500 m;(2)列车最高运行速度越高,建设和运营成本越高,但呈非线性关系;(3)研究条件下,根据速度提高获得的时间价值与增加的成本比较,当区间距离在1.5 km以内时,最高运行速度100 km/h列车需要降速运行;当区间距离为1.5~3.5 km时,100 km/h最高运行速度具有优势;当区间距离达到3.5 km及以上时,120 km/h最高运行速度具有优势;(4)具体建设项目可按照本文提出的方法,根据线路的具体情况进行模拟计算和分析,并综合考虑线网资源共享等因素,选取最优的列车最高运行速度;(5)本研究成果对城市轨道交通快线项目规划设计时合理选择列车最高运行速度具有指导意义。     

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。     

线路关键点对400km/h高速铁路纵断面参数设计影响

研究目的:400 km/h等级高速铁路的规划设计是我国现阶段高速铁路建设与发展的重要目标。目前,尚未有400 km/h高速铁路纵断面参数设计标准的研究。在满足高速列车行驶安全与旅客乘坐舒适条件下,本文对400 km/h等级高速铁路纵断面参数进行了设计与验证,为后续工程应用提供理论依据。研究结论:(1)相同坡度差、夹直线长度条件下,列车垂向振动加速度最大值随竖曲线半径的增加而减小,建议400 km/h高速铁路最小竖曲线半径取值为30 000 m;(2)当竖曲线半径≥20 000 m,车体垂向振动加速度最大值数值受坡度差值影响很小;(3)车体垂向振动加速度随着夹直线长度的增加而逐渐消散,叠加振动减小,建议400 km/h高速铁路夹直线长度最小取值为200 m;(4)本文研究可为400 km/h高速铁路纵断面参数设计提供技术支撑。     

基于运输质量和运输能力的高速铁路长大坡道设置研究

针对我国西部地区高速铁路建设出现的长大坡道,从上坡对运输质量影响和下坡对运输能力影响两方面研究高速铁路的长大坡道设置问题。通过列车模拟牵引计算,研究250 km/h动车和350 km/h动车在15‰～30‰上坡道的运输质量下降情况,提出在困难艰险山区,长大坡道坡长设置可考虑动车组在大坡道上的运行速度不低于设计速度的70%。从最制约运输能力的列车到达间隔出发,分析长大坡道设置对列车到达间隔的影响,采用CRH380BK+CTCS3-300T车型车载,以250,300 km/h为制动初速,分别测算-15‰,-20‰,-25‰,-30‰理论连续坡道下的列车到达间隔。计算结果表明,若要满足5min的追踪间隔时间,或采取限速措施,或对大坡道的长度加以限制,基于CRH380BK+CTCS3-300T监控制动距离数据,给出列车运行限速和大坡道坡长设置的建议。研究表明,对于设计速度300 km/h及以上的高铁线路,大坡道长度设置建议维持原设计规范标准;对于设计速度250 km/h的高铁线路,30‰坡道长度建议不宜大于4 km,25‰坡道建议不宜大于5 km,20‰坡度建议不宜大于8 km。     

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。     

广州地铁3号线北延段工程线路节能坡设计

结合轨道交通节能坡设计原理及设计所需考虑的工程地质、实施条件等因素,对广州地铁3号线北延段工程地下长区间隧道及相邻站址高程差异大的区间隧道纵断面节能坡设计进行分析,认为该工程长区间隧道采用"W"字形节能坡,相邻站址高程差异大的区间隧道采用单面坡设计是合理的。     

第一北老岭隧道通风效果的卫生学评价

一、概况第一北老岭隧道位于鸭园至大栗子间,全长2419.3m,为人字坡单线隧道,石碴道床,断面呈马蹄形,断面积25m~2左右,坡度2.8～22.1‰,进出口高差12.4m,两端洞口与坡顶高差分别为36.6m和24.2m。除下行方向出口端有67m长(曲线半径300m)的曲线外,大部分为直线;距下行方向出口(低洞口)70m打一斜井,设有50A_4-11NO22型轴流风机为洞口风道吹入式通风。由于坡度大用2台2100马力东方红Ⅰ型内燃机车牵引,日通过列车22列。隧道内列车载重550t,上行车速22km/h下行车速29km/h洞内平均气温16.7～18.5℃,气     

成都轨道交通13号线电分相段平纵断面设计研究

成都轨道交通13号线为线路等级速度140 km/h的市域轨道交通快线,采用交流25 kV供电方式,需要设置电分相.在电分相区段,列车需断电惰行通过,由此产生的速度损失对运营影响较大.结合牵引计算,分析了电分相设置对速度的影响,以及对线路坡度、站间距的要求.通过优化该线的平纵断面,实现了列车在通过该线3处电分相的速度损失...     

地铁B型车牵引能耗与再生制动节能效果分析

通过模拟列车运行速度曲线,分析列车的牵引耗电量和再生制动的节能效果;探讨地铁运营的节能措施,提高运营管理水平。通过对大量列车牵引计算图的分析,获得了地铁B2型车和B1型车日常运营的启动加速度、制动减速度、列车旅行速度、牵引耗电量、列车单位耗电量以及再生制动的节能效果;比较了运行速度由80 km/h提高到100 km/h的运行效果;探讨了地铁车辆选型的基本原则,对工程设计和运营管理具有一定的参考价值。     

市域轨道快慢车组合运营线路节能坡方案优化探讨

针对快慢车组合的市域快线节能坡优化开展研究。首先提出市域轨道节能坡优化的总体框架,开展列车节能运行操纵策略实验和标准三站两区间的节能坡数值实验,得到设计规律。在此基础上,结合广州地铁18号线实际工程数据,对全线节能坡方案进行优化探讨。结果表明,快慢车组合运营线路的节能坡设计主要受快慢车比例和快车跨站限速影响,当快车比例较大、跨站限速高时采用小站缓坡更加节能。方案理论上节能效果显著,证明了方法的有效性。     

快慢车组合运行条件下市域快线节能坡优化模型与算法研究

基于既有研究大多局限于站站停列车运行条件下的地铁节能坡优化,为解决快慢车组合运行条件下市域快线节能坡优化问题,在对列车受力分析的基础上,提出快慢车组合运行下列车运行能耗表达函数,并构建以运行能耗最小和列车运行时间偏离最小为目标的节能坡优化模型,并基于改进的遗传算法设计快速求解算法。通过广州市域快线18号线验证,研究结果表明:本文所提模型与算法能够有效求解节能坡设计方案,相对于原始方案,优化方案在保持运行时间小幅变动的前提下,使列车牵引能耗降低了15.2%～25.2%。并发现快慢车的不同比例对节能坡设计方案和节能效果有影响,慢车比例越大,方案的节能效果越显著。     

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。     

地铁既有线区间增设车站及其配线纵向坡度设计研究

针对既有线改造工程中的区间增设车站的纵向坡度可选取范围进行初步探讨,从列车停止平稳性、列车启动和制动、车站纵向排水、车站建筑及无障碍设计、车站站台门安装、车站设置配线等几个角度对纵向坡度的要求进行初步分析,并得出以下结论：1)必须对地铁列车的停放制动以及列车的启动和制动的技术性能进行必要及足够的校验、验证,这是决定在既有线区间增设车站的纵向坡度是否可适度放大的关键所在;2)综合考虑地铁列车的停放制动以及列车启动和制动等技术性能,车站纵向坡度应该允许适度放大,但考虑车站建筑的设计以及乘客使用便利,这个幅度也不宜过大;3)从道岔的养护和维修角度,建议允许设置道岔的纵向坡度不宜超过现有规范10‰的规定。