城市轨道交通列车最高运行速度的选择
发表时间：2014-11-01 20:22 作者： 来源： 浏览：
钟亚凯浙江师范大学工学院 浙江 金华 321004
吴金洪浙江师范大学工学院 浙江 金华 321004
沃佳良 浙江师范大学工学院 浙江 金华 321004
罗小花 浙江师范大学工学院 浙江 金华 321004
摘 要：随着生活、工作的节奏不断加快，人们对于出行的速度要求越来越高。分析了城市轨道交通最高运行速度的影响因素，利用MATLAB确定了最高运行速度与影响因素之间的定量关系，为选取列车最高运行速度提供了参考。
关键词：城市轨道交通；最高运行速度；出行时间
目前我国的城市轨道交通建设正在进入高速发展期，预计至2020年末累计投运里程将达到7000km左右，届时轨道交通将覆盖全国主要大中城市，在城市交通系统中发挥主体、骨干作用。
对于城市轨道交通系统选型来说，列车最高运行速度是一个重要参数。提高城市轨道交通最高运行速度能减少列车周转时间，从而减少车辆的投资费用，降低运营与维护成本，对城市轨道交通运营公司的经济效益是明显的。提高最高运行速度还能缩短乘客的乘车时间，有助于提高服务水平、吸引更多的客流，显然有益于改善运营企业的财务状况。
1 城市轨道交通列车最高运行速度的影响因素
1.1线路条件
线路的平面曲线半径、竖平面曲线半径、坡度等。其中平面曲线半径对通过速度有很大的要求，坡度对于运行速度也有很大的影响。从旅客乘坐舒适度考虑，不同的线路条件对最高运行速度的选择也有不同的影响。
1.2 车辆性能
车辆构造速度规定了列车能够达到的理论最高运行速度。此外，还有车辆的起动加速度和制动减速度等参数。
1.3 ATC类型
ATC系统能连续、自动地对列车运行进行控制。不同类型的ATC系统，采用的列车运行控制方式和行车自动化的程度也不一样。
1.4 站间距
站间距的大小直接关系到列车最高运行速度。当站间距偏小时，列车出站后还没有运行到最高速度或在最高速度时运行极短时间就开始减速进站，显然不符合经济运行要求。当站间距偏大而最高运行速度选择又偏小时，会延长运行时间，同样也不合理。所以列车最高运行速度应与站间距相匹配，才能既满足运行需求又经济适用。
1.5 行车组织方法
列车运行图规定的各区间列车运行时分、各车站列车停站时间，列车运行图铺画方式和列车编组辆数等。
1.6 考虑节约列车运行能耗
列车的牵引力主要用来克服列车在运行过程中的各种阻力，列车的阻力随着速度的增加而增加。因此，列车的最高运行速度越高，能耗也就越大。为了降低能耗，列车的最高运行速度不能太高。降低最高运行速度，会减少列车运输能力，同时居民出行时间会增加，为了确保高峰时间的运输能力，满足对出行时间的要求，列车的最高运行速度不能太低。
2 影响最高运行速度因素的定量分析
假设城市轨道交通列车从车站起动后经匀加速至最高运行速度，再匀减速进站直至停车。居民在城市轨道交通出行的总时间为：
式中，T 为总出行时间（s）；
L 为平均乘客出行距离（m）；
D 为平均站间距（m）；
t 为列车停站时间（s）；
A 为列车启动及制动总时间（s）；
B 为列车在启动及制动过程中所行距离（m）；
Vmax为列车最高运行速度（m/s）。
为了简化计算，假设列车加速度与减速度相等，则
式中，a为加速度（m/s2）。
式（1）可变为：
设L =10km，D分别取0.6km、0.7km、0.8km、0.9km、1km，t =30s，a =0.8m/s2，Vmax从10m/s到40m/s，每增加0.5m/s计算1次，得出居民出行总时间与最高运行速度之间的关系，如图1所示。
图1 站间距取不同值时居民出行总时间与最高运行速度之间的关系
由图1可知，在站间距确定的情况下，首先居民出行总时间随着最高运行速度的提高急剧减少，然后居民出行总时间随着最高运行速度的提高逐渐增加。对应某一站间距，在某一列车最高运行速度处，存在居民出行总时间的最小值，此最小值所对应的列车最高运行速度即为优选值，如表1所示。
表1 列车最高运行速度的优选值
列车停站时间（s）
列车加速度（m/s2）
站间距(m)
居民出行总时间（s）
最高运行速度优选值（m/s）
30
0.8
600
1358.1
22
700
1214.6
23.5
800
1102.3
25.5
900
1011.6
27
1000
936.6
28
由表1可知，站间距对列车最高运行速度的影响非常明显，随着站间距的提高，列车最高运行速度也可以提高。只要做好自行车或公交车与城市轨道交通的换乘，就可以增大城市轨道交通站间距，轨道交通的吸引范围也随之增大。
3 结束语
通过对居民出行时间与列车最高运行速度之间的影响分析，得知不同最高运行速度与居民出行总时间的定量描述，为适当提高最高运行速度、最高限度吸引客流，以及为城市轨道交通列车最高运行速度的选择提供了参考依据。但是，城市轨道交通是一个系统工程，具体对某条线路选择列车最高运行速度时，要综合考虑各种因素的影响。
参考文献
[1] 吴军浩，吴金洪．城市轨道交通旅行速度影响因素分析[J]．北京：中国铁路装备，2012（10）.
[2] 毛保华，李夏苗，王明生．城市轨道交通规划与设计[M]．北京：人民交通出版社，2006.
发表评论