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牽引計(jì)算在城市軌道交通項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的作用
牽引計(jì)算在城市軌道交通項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的作用 摘 要: 按一般的設(shè)計(jì)慣例,牽引計(jì)算工作僅僅是在線路方案穩(wěn)定后所作的列車運(yùn)行模擬計(jì)算,從而得出列車在各個(gè)區(qū)間內(nèi)的走行時(shí)間、走行速度以及能耗。但隨著城市軌道交通項(xiàng)目綜合技術(shù)要求的不斷提高,如何從最經(jīng)濟(jì)合理的角度確定設(shè)計(jì)規(guī)模,以最小的投入得到最大的回報(bào),這就存在各專業(yè)之間相互制約的一系列復(fù)雜關(guān)系,而牽引計(jì)算工作在這中間所起的作用,就是從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度,找出最合理的技術(shù)參數(shù),從而指導(dǎo)線路、車輛、信號(hào)、供電及環(huán)控專業(yè)的設(shè)計(jì)工作。
關(guān)鍵字:牽引計(jì)算、指導(dǎo)、線路、車輛、信號(hào)、牽引供電、環(huán)境控制、設(shè)計(jì)
1、指導(dǎo)線路專業(yè)對平、縱斷面的優(yōu)化設(shè)計(jì)
選線就是選擇軌道交通路線,它是城市軌道交通工程設(shè)計(jì)的龍頭。選線首先是經(jīng)濟(jì)
選線,或稱行車路線的選擇,然后是技術(shù)選線。經(jīng)濟(jì)選線就是選擇行車路線的起訖點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)據(jù)點(diǎn),主要是站在吸引客流量,切實(shí)解決交通擁擠狀況的角度出發(fā)的。行車路線的選擇應(yīng)結(jié)合城市規(guī)劃,符合客流產(chǎn)生、流動(dòng)和消失的規(guī)律,并要符合城市客流發(fā)展的規(guī)劃。技術(shù)選線就是按照行車路線,結(jié)合有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范,平縱斷面設(shè)計(jì)要求,落實(shí)線路位置的技術(shù)工作。在城市軌道交通項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中,由于城市已有道路的既有條件或管線埋設(shè)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響,使得線路定線工作難度頗大。牽引計(jì)算工作主要在技術(shù)選線過程中,根據(jù)列車在線路上的自由運(yùn)行速度值,核算緩和曲線長度、夾直線長度的設(shè)置是否符合要求,以及曲線超高的設(shè)置是否滿足速度要求,從而確定曲線超高的加寬值是否達(dá)到限界要求。反之,線路對緩和曲線長度、夾直線長度以及曲線超高、超高的加寬值的核算結(jié)果又影響牽引計(jì)算列車運(yùn)行速度的確定。
以重慶跨座式單軌交通為例。由于跨座式單軌交通線路不同于鋼輪鋼軌,它的超高直接在軌道梁上反映,且必須在線路設(shè)計(jì)中結(jié)合列車在該地段的運(yùn)行速度,將線路超高、限界加寬值一次設(shè)計(jì)到位,無法在施工完成后調(diào)整超高值。重慶輕軌濱江路段CK4+200~CK4+350地段,正好位于穿越嘉陵江匝道橋橋墩柱位置,由于既有匝道橋修建時(shí)未預(yù)留夠輕軌雙線位置,迫使線路右線繞行穿行于兩匝道橋橋墩間,且有一段半徑150m的小半徑,如果列車以正常情況穿越該段,速度可達(dá)55km/h,但由于兩匝道橋橋墩間間距無法滿足55km/h速度超高的加寬要求,限制了列車在該段的運(yùn)行速度,最終使得該段右線不能設(shè)置超高,列車運(yùn)行速度僅達(dá)到30km/h。如下圖所示。
2、指導(dǎo)車輛專業(yè)對車輛技術(shù)參數(shù)的選擇
由于城市軌道交通車輛選型工作難度較大,既要考慮車輛的技術(shù)性能,又要考慮美觀舒適實(shí)用,從建設(shè)方角度還要考慮經(jīng)濟(jì)合算,所以在設(shè)計(jì)中,車輛選型工作幾乎貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過程。
為了保證擬定車輛技術(shù)指標(biāo)能滿足設(shè)計(jì)要求,我們可在擬定車輛技術(shù)條件前提下,利用牽引計(jì)算,先核算部分車輛技術(shù)指標(biāo)是否達(dá)得到線路技術(shù)要求。例如,我們可以核算列車在定員或者超員狀況下,如果失去一部分動(dòng)力,能在多大的坡道上起動(dòng),能以多高的速度通過線路限坡等等。我們還可以在擬定的列車牽引特性下,完成整個(gè)線路的牽引計(jì)算工作,再求算出整個(gè)列車運(yùn)營范圍內(nèi)所需的等效發(fā)熱電流,或稱均方根電流值(IRM),如果滿足以下關(guān)系式:
IRM≤(0.8~0.9)Im
公式中:Im——為車輛電機(jī)的額定電流值。 則表示擬定車輛電機(jī)的額定功率選定是正確的,滿足要求的。反之,不能滿足上式要求,則說明擬定車輛電機(jī)的額定功率選定是不夠的,不能滿足要求,需重新選定。
3、指導(dǎo)信號(hào)專業(yè)進(jìn)行閉塞分區(qū)的設(shè)計(jì)
軌道交通系統(tǒng)的能力大小,主要是靠信號(hào)系統(tǒng)的制式來保證的,先進(jìn)的信號(hào)系統(tǒng)能最大程度地降低兩列相鄰列車的追蹤距離,從而降低列車的折返時(shí)間,提高列車的追蹤能力。同時(shí),不同等級的軌道交通系統(tǒng),其乘客輸送能力差異大,線路、車輛條件有別,行車管理、運(yùn)營組織方式也不同。因此,信號(hào)系統(tǒng)必須滿足和適應(yīng)這一特殊需要。在以上條件確定的前提下,我們要進(jìn)行信號(hào)閉塞分區(qū)設(shè)計(jì)。信號(hào)閉塞分區(qū)長度的確定,以及信號(hào)速度碼的確定必須在牽引計(jì)算工作的配合下完成。牽引計(jì)算不僅能直觀的反映出列車在各個(gè)點(diǎn)所處的速度,而且還可以反映線路要求限速的位置、范圍,從而有效地劃分出閉塞分區(qū)的長度及速度碼。閉塞分區(qū)長度的計(jì)算公式如下:
L=Lf+Lz+Ls 層式中:L——閉塞分區(qū)長度;
Lf——制動(dòng)反映時(shí)間所走距離; Lz——列車從某一速度值制動(dòng)為0速度所需制動(dòng)距離;
Ls——安全保護(hù)距離。
其中Lz就靠牽引計(jì)算來測算。
在折返站信號(hào)閉塞分區(qū)設(shè)計(jì)時(shí),我們也是根據(jù)不同的折返站布置形式,盡可能地用信號(hào)系統(tǒng)來滿足折返能力要求。這一設(shè)計(jì)過程也與牽引計(jì)算工作密不可分。
4、指導(dǎo)牽引供電專業(yè)對主變電站規(guī)模的確定以及各牽引降壓所數(shù)量與分布的確定
主變電所是軌道交通能源核心部位,它的容量大小直接影響整個(gè)軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)輸能力。為了節(jié)省能源,我們在設(shè)計(jì)中又不能將它設(shè)計(jì)成無限大,如何正確合理選定主變電所容量及牽引降壓所數(shù)量與分布,必需依靠列車牽引模擬計(jì)算,即牽引計(jì)算。只有在牽引計(jì)算工作完成之后,根據(jù)列車在不同的位置上所處的工況,確定在該位置時(shí)間矢量的耗電量大小,從而累計(jì)出列車在整個(gè)運(yùn)營線路上的耗電量大小,為牽引供電專業(yè)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。
5、指導(dǎo)環(huán)控專業(yè)對地下車站和地下區(qū)間的環(huán)控通風(fēng)設(shè)計(jì)
列車在地下區(qū)間運(yùn)行時(shí),由于列車運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)區(qū)間空氣運(yùn)動(dòng),造成活塞風(fēng),如何利用活塞風(fēng),保持地下空間的溫度,是環(huán)控專業(yè)需要解決的問題,這個(gè)問題的解決,也必須在列車牽引計(jì)算工作完成后,才能有針對性地確定列車在不同的速度下通過地下區(qū)間造成活塞風(fēng)的大小以及產(chǎn)生熱量的大小,從而選定隧道風(fēng)機(jī)和排熱風(fēng)機(jī)設(shè)置位置及風(fēng)機(jī)功率大小。根據(jù)列車通過地下區(qū)間的頻率以及每列車所散發(fā)的熱量,來確定如何調(diào)劑地下區(qū)間的溫度。
6、結(jié)論
當(dāng)然,線路、車輛、信號(hào)、供電及環(huán)控專業(yè)的設(shè)計(jì)工作的制約因素還很多,牽引計(jì)算工作所起的指導(dǎo)和制約作用只是其中之一,但是正確、合理、經(jīng)濟(jì)地作好牽引計(jì)算工作對優(yōu)化平、縱斷面設(shè)計(jì),經(jīng)濟(jì)合理地選擇車輛類型、正確完成信號(hào)閉塞分區(qū)設(shè)計(jì)、選擇經(jīng)濟(jì)合理的引供電系統(tǒng)容量以及正確合理地完成地下區(qū)間和車站的環(huán)控通風(fēng)設(shè)計(jì)均具有指導(dǎo)作用。
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