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时间:2018-04-29
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1、地铁线路纵断面区间单向坡设计探析 摘要:地铁线路纵断设计经常面临单向坡道问题,是采用单个坡段还是采用多坡段组合设计问题,一直都存在争议。针对单向坡度设计问题,本文根据工程实例,通过多方案比选研究,结合运营模拟检算,提出了单向坡度设计应与列车运营相结合的设计理念,进而分析出地铁线路纵断面单向坡度设计的一些原则,以供地铁线路纵断面设计借鉴和参考。 关键词:地铁线路纵断面单向坡设计 中图分类号:TU7文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)12(c)-0053-03 地铁线路纵断面一般设计为高站位、低区间的凹型节能
2、坡度,但在线路纵断面设计中经常遇到单向坡度设计的情况,如昆明地铁3号线大树营站至东部客运站段由于地形起伏较大,此四站三区间线路纵断面就面临单向坡度设计问题。经统计,3号线单向坡度约占本工程线路总长的35%。如何合理地设计好地铁单向坡度问题,笔者根据地铁设计工作实际,通过列车模拟计算和多方案研究,提出地铁线路纵断面单向坡度设计的一些原则和体会。 1线路纵断面设计存在的问题 所谓线路纵断面单向坡是指车站与车站之间采用同一方向的坡度。单向坡度设计应结合不同的地形、地质和水文条件、线路敷设方式与埋深要求、隧道施工方法、地上地下建筑物与
3、基础情况,以及线路平面条件等因素进行合理设计,当单向平均坡度小于10‰时,区间一般可设计为凹型节能坡度,当区间单向平均坡度大于10‰时,就很难设计为凹型节能坡度,此时就宜考虑设计为单向坡度。单向坡度采用一面坡或多段坡道组合设计问题存在两种普遍看法:一种看法为单向坡度采用一面坡道设计较为合理,可以提高列车运营的舒适性,方便运营维护,节能效果也较好;另一种看法认为采用多段坡度(缓坡+陡坡)组合才能达到节能效果,也较符合列车运行规律。以上两种观点都是定性看法,均无定量分析,存在感性层面认识。对于高站位、低区间的凹型节能坡度设计,众多同仁
4、进行了较为成熟的研究,但对单向坡度的线路纵断面设计问题,相关研究和分析的成果较少。 2研究单向坡度目的 地铁工程是为了安全、快速、大批量地运送旅客,土建工程是永久工程,线路纵断面直接影响列车的运行效果,并对长期运营成本产生较大影响。据统计,地铁能源消耗的费用一般要占运营支出的20%~30%。较好的线路纵断面设计方案能够大大降低列车牵引能耗,因此,线路纵断面设计最终目的是为运营服务,提高运营环境舒适性,降低能源消耗。 3单向坡设计研究的优点 在满足地铁线路合理选线的基础上,对单向坡度设计采用列车模拟仿真软件,通过对多个方案进
5、行时间、能耗等指标计算,从而确定出相对科学合理的线路优化方案。其优点如以下几点。 (1)将地铁工程在设计阶段就置于系统工程的控制之下,从工程设计开始就考虑了综合运营目标的相互协调,使整个工程尽可能优化。 (2)由于线路纵断面是在列车运行仿真模拟的条件下设计出来的,这样可以最大限度地接近运营列车的实际运行情况,能够更好地达到地铁系统远期的功能目标。 (3)能耗是一个长期的运营支出问题,地铁的能耗费用一般在运营支出中占较大比重,因此,合理的纵断面设计,能够在很大程度上降低运营成本,符合国家节能减排的政策。 (4)由于在地铁建设
6、初期就考虑了列车运行要求,不仅增加了安全可靠性,也更符合建设为运营服务的宗旨。 4单向坡度方案设计及模拟计算 列车运行过程中减小加减速时间和列车牵引时间,才能达到节能和提高旅行速度目的。笔者结合昆明地铁3号线工程某区间,通过在理想状态下进行多方案研究和模拟计算,从而归纳分析出单向坡坡度设计的方法。 线路纵断面方案设计和列车运营模拟计算采用地铁A型车、6辆编组,列车重量337t,架空接触网1500V牵引供电;列车最高运行速度为80km/h,不限速运营模式。线路坡度的设计应符合《地铁设计规范》的相关要求,正线最大坡度不宜超过30
7、‰,困难地段可采用35‰。目前业内在线路纵断面设计时,通常情况下坡度设计值不超过28‰,且采用超过24‰以上的大坡度,坡段提升高度不宜超过16m,否则应检查列车编组及其牵引、制动力性能,以及满足各种故障情况下列车的运行能力要求。 昆明地铁3号线工程太平村站(A站)至虹桥村站(B站)站间距约1.5km,两站之间由于地形起伏原因,必须采用单向坡设计,区间单向坡平均坡度值为16‰。 同时对采用27‰、25‰、23‰陡坡+缓坡的四个可能性方案进行研究,通过对上、下行列车进行运营模拟计算,对每个方案的综合运营时间和能耗进行了研究分析,得
8、出较为科学合理的坡度设计方案。本段工程设计也得到了相关部门和专家审查组的一致认可,取得了较好的工程效果。下面笔者就其中平均坡度16‰的单向坡为例,在采用单面坡和缓坡+陡坡组合的情况下,通过列车运营模拟计算,进行较为详细的比选。 (1)平均坡度为1
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