驼峰式城市轨道优化设计
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城市轨道交通的车站设计与优化随着城市的不断发展和交通需求的增加,城市轨道交通作为一种快速、安全、环保的交通方式得到了广泛应用。
作为城市轨道交通系统中的重要组成部分,车站的设计和优化对整个系统的运行效率和乘客出行体验起着重要的影响。
本文将从车站的功能定位、站厅与站台设计、人流引导与安全等方面,探讨城市轨道交通车站设计与优化的相关问题。
一、车站的功能定位在城市轨道交通系统中,车站不仅是供乘客进出交通工具的地方,还承担着换乘、信息发布和乘客舒适度提升等功能。
因此,车站的功能定位至关重要。
首先,车站应具备高效的换乘功能。
通过合理规划车站的布局和换乘通道,能够提高乘客换乘的速度和便利性,从而减少换乘所需的时间和空间成本。
其次,车站应满足乘客出行信息需求。
在车站内设置足够的导向标识和信息发布装置,如LED屏幕、语音广播等,及时向乘客提供列车时刻表、站点信息和乘车指引,提高乘客的出行效率。
最后,车站应关注乘客的舒适度。
通过设置舒适的候车区、座椅、公共卫生间等设施,提供良好的室内环境和人性化的服务,使乘客在车站内得到舒适的旅行体验。
二、站厅与站台设计站厅和站台是车站最主要的两个区域,其设计关乎到乘客的进出站效率和舒适度。
首先,站厅的布局应合理。
通过设置合理的售票厅、安检通道和检票口等,保证乘客快速、有序地进出站。
此外,站厅的通风、照明和空调等设施也应合理配置,以提供良好的室内环境。
其次,站台的设计应考虑乘客上下车的便利性。
设计合理宽敞的站台,并设置足够的出入口和候车区,以满足高峰期大量乘客的需求。
同时,站台应与列车的车门对齐,方便乘客上下车,减少乘客的过道时间。
三、人流引导与安全车站的人流引导与安全是确保乘客安全顺畅出行的重要环节。
首先,人流引导系统应科学合理。
通过设置导向标识、线路图、地图等,引导乘客快速找到出入口、候车区和换乘通道,减少因迷路而造成的拥堵和延误。
其次,车站应加强安全设施的设置。
如设置安全门、监控设备、紧急报警装置等,提高车站的安全防护水平。
城市轨道交通线路的优化设计研究一、引言随着城市经济的发展和城市规模的日益扩大,城市交通已经成为制约城市发展的重要瓶颈之一。
而城市轨道交通作为城市交通的重要组成部分,其建设和管理已经成为城市发展的必由之路。
城市轨道交通的线路设计质量直接关系到交通安全和运输效率,因此,城市轨道交通线路的优化设计研究显得格外重要和必要。
二、城市轨道交通线路现状分析城市轨道交通的线路网络结构和公交线路网一样,都是建立在城市空间布局和职能区划等因素的基础上的。
城市轨道交通的建设和运营,往往经历了设计阶段、建设阶段和运营阶段这三个阶段。
从线路设计的角度看,其主要目的是为了满足城市交通需求、提高交通运输效率和方便城市居民的出行。
然而,在实际应用过程中,城市轨道交通线路设计存在以下不足和问题:1.缺乏统一的线路设计标准在城市轨道交通线路的设计过程中,不同城市往往存在着不同的线路设计标准和规范。
这会导致各地轨道交通线路设计的差异较大,难以实现一致性和标准化管理。
2.线路规划不合理在一些城市中,由于公共交通规划不合理,在城市规划和空间布局方面存在缺陷,导致轨道交通线路的建设和运营无法充分发挥效益,甚至造成地下空间的浪费。
3.线路布局不科学一些城市轨道交通线路布局比较混乱,交通流量大,但是与城市职能区划不匹配,最终导致交通拥堵和效率低下。
针对以上不足和问题,城市轨道交通线路的优化设计研究尤为重要和必要。
三、城市轨道交通线路优化设计研究1.以市场为导向,强调需求导向轨道交通线路设计应该以满足市场需求为导向,建立起以市场需求为中心的设计理念。
通过对市场需求的认真分析和预估,建立完善的线路网络体系,实现线路的合理规划和布局。
2.建立统一的线路设计标准城市轨道交通线路设计应该统一化,使线路设计标准更加统一,实现标准化管理。
制定出统一的线路设计规范和标准,建立线路设计审核制度,保证线路的规范化和一致性。
3.注重线路运营效益的提高轨道交通线路的设计要注重最大程度的提高线路运营效益。
城市轨道交通换乘站点优化设计城市轨道交通是现代城市发展中不可或缺的交通方式之一,而换乘站点作为轨道交通系统的重要节点,对于提高交通效率和方便乘客出行起着至关重要的作用。
因此,优化设计城市轨道交通换乘站点就成为了城市规划的重要课题之一。
换乘站点的优化设计需要考虑多个因素,其中包括交通流量、空间利用、乘客的舒适度等。
在设计之初,需要通过合理的规划和布局确保顺利的换乘流程。
一方面,要考虑站点的位置,使得站点能够便捷地连接多条轨道线路,减少乘客的换乘时间和换乘步骤。
另一方面,站点本身也要具备足够的空间,以容纳庞大的客流量,并确保乘客在换乘过程中能够得到舒适的体验。
这也意味着换乘站点的布局需要兼顾人流、车流和空间等因素的平衡。
在满足基本需求的前提下,换乘站点的优化设计也可以考虑引入一些创新的元素和概念。
例如,可以引入绿化和景观设计,使得站点呈现出更加宜人的环境,提供更好的视觉享受和休息场所,缓解乘客的疲劳感。
此外,还可以引入智能科技,实现自动检票、导航和信息查询等功能,提高乘客的出行便利性。
通过这些创新设计,不仅可以提高换乘站点的功能性,还能够提升城市形象和品质。
除了站点的设计,换乘通道的布置也是优化设计的重要部分。
通常情况下,乘客需要通过扶梯、电梯或楼梯等方式到达不同的轨道线路。
因此,在设计时需要考虑到各种乘客的需求,包括老年人、残障人士和有孩童的家庭等。
换乘站点应该提供无障碍设施和方便的乘客导引,确保所有乘客可以顺利、安全地换乘。
除了上述的设计考虑,换乘站点的运营管理也需要优化。
在高峰期或人流量较大时,站点需要采取相应的措施,如增加售票窗口和自动售票机,增加安全检查通道等,以提高乘客的效率和体验。
此外,换乘站点还需要设置准点和实时信息显示,及时告知乘客有关列车晚点或变更的信息,方便乘客做出相应的决策。
在城市轨道交通系统的设计和建设中,换乘站点的优化设计是城市发展的重要环节之一。
通过科学合理的站点规划、布局和管理,可以提高交通效率,提升城市形象,改善乘客的出行体验。
城市轨道交通换乘站优化设计城市轨道交通是现代城市中不可或缺的一部分,它的发展不仅极大地便利了人们的出行,也为城市的发展和繁荣做出了重要贡献。
在城市轨道交通系统中,换乘站作为连接不同线路的节点,承担着起到关键的作用。
因此,优化设计城市轨道交通换乘站是提高城市交通效率、优化乘客体验的重要手段。
一、站点布局的优化设计换乘站的站点布局直接影响着乘客的出行体验和效率。
合理的站点布局应考虑到乘客的转接时间以及方便性。
首先,换乘站之间的距离应该适当,既要保证乘客在换乘站下车后尽快到达另一站的上车点,又要避免相邻站点距离过近导致换乘站太过密集,增加了建设和管理成本。
其次,站点布局还应考虑到换乘站的周边环境,如公共交通和市区道路的连接情况。
合理的换乘站布局应能方便乘客进出周边交通工具,同时缓解周边道路交通压力。
此外,为了提高乘客的便捷性,换乘站应设有充足的出入口,同时要配备电梯、扶手电梯等无障碍设施,方便行动不便的乘客使用。
二、设施的优化设计换乘站的设施应根据乘客的需求进行精心设计和配置。
首先,换乘站的候车区域应设置足够的候车座椅,避免乘客长时间站立等候。
候车区域的通风设备和空调设施也很重要,能提供一个舒适的候车环境。
其次,换乘站还应设有便利的票务系统和自助服务设施,如自助售票机、自动取票机等,减少人工售票和取票的排队时间。
同时,站内应安装进站闸机,简化乘客进站流程,提高通行效率。
另外,为了方便乘客查询和获得信息,换乘站应设有明显的指示牌和信息屏,提供车次信息、乘车指南等相关信息,方便乘客了解线路、到站时间等重要信息,减少迷路和错过车次的情况。
三、安全措施的优化设计安全是换乘站设计的重要考虑因素。
换乘站应配备安全设施,如监控摄像头、安全警报器等,保障乘客的人身安全。
此外,换乘站应考虑应对突发事故和紧急状况的应急措施。
例如,合理的应急出口设置、安全疏散通道、灭火器等设备的配置,能有效地预防和应对突发事故,并最大程度地保护乘客的生命安全。
城市轨道交通路线设计及优化研究一、前言城市轨道交通系统作为城市公共交通重要组成部分,不仅能够加强城市间的联系,还能缓解城市交通压力,保障城市快速发展。
针对城市轨道交通线路的设置与优化问题,本文将从整体规划、线路设计、站点布局等方面进行探讨,致力于为城市轨道交通系统优化提供参考。
二、整体规划1.目标规划整体规划应立足于城市轨道交通发展的长远目标,确定轨道交通系统的规模和规划路线,并结合城市人口、土地利用、交通状况等因素进行科学调配。
2.需求分析需求分析主要针对人流量、交通流量、换乘量、通行时间等因素进行分析,结合城市发展需要进行科学评估,以制定合理的轨道交通线路。
3.城市布局城市布局是整体规划中重要的一环,应在确定轨道交通路线时多考虑一些因素,如政策法规、气象气候等,确保形成完整的轨道交通系统。
三、线路设计1.线路类型线路类型应根据城市属性等因素进行分类,如环线、辐射线、已有线路升级等,在多种线路类型中寻求合适的方案。
2.线路走向线路走向设计是设计过程中的关键环节,应在考虑人流量以及交通流量的基础上,将线路走向与城市交通规划相结合,以便于缓解城市交通压力。
3.车站设置车站设置是线路设计中的关键点之一,除了首末站外,中途车站的设置应体现区域性和人流量,坚持合理布局原则,以方便市民的出行需求。
四、站点布局1.站点规划站点规划主要包括站点空间布局、层高及平面设计等方面的考虑,应在坚持有效环保、防火、安全及节能原则的基础上进行规划设计。
2.车站功能车站功能应结合城市发展需求定位,根据站点人流量,安排合理的服务设施,如自动售票机、洗手间等,以满足广大市民的需求。
五、结论城市轨道交通路线的设计与优化是城市交通整体规划的重要内容,不仅关系到地方政策制定,还涉及到市民的出行便利。
本文阐述了城市轨道交通路线的设计与优化要点,建议在设计和建设路线时,多结合当地城市人口结构和交通状况,以推动城市轨道交通系统的建设。
城市轨道交通线路优化设计探析作者:张永生来源:《科学与财富》2017年第32期摘要:本文对城市轨道交通线路设计进行了分析和研究,对如何改善运营条件、节约能源、利于城市土地资源开发等方面提出了相应的平、纵断面优化方法,并总结了相关经验,从而为城市轨道交通线路优化设计的进一步研究提供参考和依据。
关键词:轨道交通;线路优化设计面临城市内部交通日益拥堵的难题,城市轨道交通能够有效的解决城市拥堵难题已得到各界的公认,加快城市轨道交通发展也成为各个城市未来城市交通发展的重中之重。
为了更好的发挥城市轨道交通在城市综合交通体系中的作用,必须深入研究线路的功能定位,优化轨道交通设计工作中线路的串联作用,充分发挥城市轨道交通的作用和优势。
1 轨道交通线路设计的主要任务及特点轨道交通线路设计主要任务:根据城市轨道交通工程的功能定位,将全线车站、场段、设备系统等专业串联起来,达到各专业较优的使用功能,并最大限度降低工程难度、节约建设成本、提高辐射范围、高效拉动区域发展等。
线路专业主要特点可以概括为“点、线、面”。
点:保障各车站、系统专业的有机结合;线:稳定线位、站位、敷设方式等,确定合理工程规模;面:以城市总体规划为基准,保证工程与城市发展的契合。
2 轨道交通线路设计2.1 依据外部条件确定线、站位初步方案依据沿线规划、管线、既有建构筑物、客流等外部条件,初步确定线、站位方案,上报规划部门及城市轨道交通主管部门等。
相关政府部门通过初步线、站位方案后,进行线路平、纵断面初步方案绘制,并下发各车站、系统专业,进行各专业意见征询。
2.2 依据内部条件修正线、站位初步方案依据各车站、系统专业反馈的意见,进行线路初步方案的修正,达到各专业认可后,下发正式线路资料。
各专业依据正式线路资料开展后续工作,其中包括车站、区间、场段、行车、各设备系统、商业开发、交通接驳等相关专题设计。
2.3 进行内业设计进行平、纵断面内业设计,其中平面设计包括线路、车站建筑、结构工法等,纵断面设计包括线路里程坡段长度、坡度、标高、沿线建构筑基础形式标注等。
城市地铁线路优化设计及运行效果评估随着城市化进程的不断推进,越来越多的人选择地铁作为出行的主要交通方式。
然而,随之而来的问题也不容忽视,如线路拥堵、乘客疏散不便等。
为了解决这些问题,城市地铁线路的优化设计及运行效果评估就显得尤为重要。
一、城市地铁线路优化设计1. 轨道布局优化城市地铁线路的轨道布局优化是指在满足乘客需求的前提下,合理规划和布局线路,以提高运输效率和减少拥堵。
在轨道布局优化中,有以下几个关键因素需要考虑: - 人口分布:根据城市人口的分布情况,合理规划地铁线路的起止点和中途站点,以满足不同区域的乘客出行需求;- 交通枢纽连接:将地铁线路与重要的交通枢纽相连接,方便换乘和提供更便捷的服务;- 综合交通规划:与城市规划部门进行密切合作,结合城市整体交通规划,避免地铁线路与其他交通方式发生冲突。
2. 运力配置优化运力配置优化是指根据乘客流量和出行需求,合理配置地铁列车和站点的设施设备,以提高运输能力和效率。
在运力配置优化中,应考虑以下因素:- 车辆购置:根据预计的乘客流量,合理规划车辆的购置数量和类型,以满足高峰期的运力需求;- 车站设施:合理规划车站设施,包括闸机、自动售票机、信息显示屏等,以提高乘客体验和安全性;- 列车编组:针对高峰期和低峰期的乘客流量差异,灵活调整列车编组方案,以提高运力利用率。
二、城市地铁运行效果评估1. 运行时间评估地铁的运行时间是评估其效果的重要指标之一。
通过统计和分析地铁列车的发车间隔、运行速度和到站时间等数据,可以评估出地铁运行的效率和准时性。
根据评估结果,可以对地铁运行时间进行优化调整,以提高服务水平。
2. 乘客满意度调查乘客满意度调查是评估地铁运营情况的重要手段。
可以通过问卷调查、电话访谈等方式收集乘客对地铁运行的评价和建议。
从中可以了解乘客对地铁的整体评价、对站点设施和列车状况的满意度等方面的评估,以便针对性地进行改进。
3. 运行安全评估地铁作为一种大众交通工具,安全性是其运行效果评估的重要指标之一。
城市轨道交通系统的设计与优化第一章介绍城市轨道交通系统作为城市公共交通的一个重要组成部分,已经成为城市发展的重要标志。
城市轨道交通系统设计的合理性和优化的效果直接影响城市交通运输能力的提升,因此该话题一直备受关注。
第二章设计原则城市轨道交通系统设计应遵循以下原则:1.根据城市交通需求,确定不同类型线路的设置地铁、轻轨、单轨等不同类型的轨道交通系统应根据城市的实际情况和交通需求确定路线设置。
在决定路线时,应避免穿越人口稠密区域和历史街区,确保城市交通的高效和安全。
2.注重环保和节能城市轨道交通系统应注重环保和节能,将绿色节能理念融入整个交通系统的设计和建设中。
例如,轨道交通系统可以采用无轨向标准,以降低噪音和震动,同时采用节能照明系统和智能控制技术,以降低能耗。
3.提高客运效率城市轨道交通系统的设计要注重提高客运效率,为旅客提供更加便利和高效的服务。
例如,在车站设置自助售票机和自动扶梯,提高运营效率;加强维护管理,保证系统运行的稳定性和可靠性。
4.重视安全问题城市轨道交通系统的设计要重视安全问题,确保系统设施和功能能够满足强制性标准和安全性要求。
例如,应加强对车站和车辆的安全监测和保障,规范操作流程,确保旅客和工作人员的安全。
5.易于运营维护城市轨道交通系统的设计要注重运营和维护的便利性。
例如,合理布局人员和设施,做好检修和保养工作,确保设备的长期稳定运行;在车站和车辆设备中增加检测和监控系统,提高设备的故障诊断能力。
第三章系统设计城市轨道交通系统的设计应包括以下几个步骤:1.确定系统架构和线路布局在系统设计之初,应确定系统架构和不同线路的布局。
根据乘客负荷、车速、站点间距、地形等因素,绘制适宜的线路图,建立地下、地上和高架三条主线路。
同时,应根据旅客流量和交通需求等因素,在站点和换乘点附近设置商业和服务设施,提高整个交通系统的便利性和吸引力。
2.确定车辆和配套设备根据线路的类型和设计标准,确定不同类型的车辆和配套设备。
城市轨道交通线网优化设计与规划城市化进程不断加速,城市人口迅速增长,对城市交通系统的需求越来越高。
城市轨道交通作为一种高效、环保、便捷的交通工具,被广泛应用于世界各大城市。
然而,随着城市规模扩大和轨道交通线路增多,存在着一些问题,如线网布局合理性、运营效率和服务质量等方面的挑战。
因此,轨道交通线网优化设计与规划成为一个重要的课题。
首先,城市轨道交通线网的优化设计需要综合考虑城市的发展规划、人口流动特征和交通需求。
在规划阶段,需要基于城市的整体发展目标和空间结构,确定轨道交通线网的总体布局。
这涉及到线网的密度、覆盖范围和各线路之间的联系等问题。
而在具体设计阶段,应考虑到线路的线形布置、站点设置和换乘便利性等方面因素,以满足市民的出行需求,提高运营效率和服务质量。
其次,线网的优化设计还需要考虑运营效率和空间利用效果。
合理的站点布局和线路设定能够减少换乘次数和减少拥挤现象,提高运营效率。
此外,轨道交通线网需要与其他交通方式相衔接,以形成多层次、多模式的交通体系,提供便捷的出行选择。
有效的线网规划还能够减少城市道路的拥堵状况,提高空间利用效率,为城市可持续发展营造良好的交通环境。
另外,轨道交通线网的优化设计还需要注重服务质量和乘客体验。
合理设置站点和换乘节点,便于乘客的出行需求,减少出行时间。
此外,对于乘客出行信息的获取和服务的改善也十分重要。
通过信息化技术的应用,可以提供实时的线路运行信息、拥挤指数和乘车指南等,提高乘客出行的便利性和舒适度。
同时,合理的站台设置和运营管理也能够提高轨道交通的安全性和稳定性,保障乘客的乘车体验。
最后,城市轨道交通线网的优化设计还需要综合考虑经济效益和社会效益。
合理的线网布局与车辆配备可以降低建设和运营成本,提高经济效益。
同时,提供便捷、高效的出行选择也能够减少车辆的使用,减少交通拥堵和环境污染,提高社会效益。
因此,在轨道交通线网的优化设计中,需要综合考虑各方面因素,以实现经济、社会和环境的协调发展。
城市轨道交通系统设计与优化近年来,随着城市人口的增长和交通方式的多样化,城市轨道交通系统越来越成为城市交通的主要组成部分。
一个高效的城市轨道交通系统不仅可以方便居民出行,减少交通拥堵,还可以促进城市的经济发展。
因此,城市轨道交通系统的设计和优化显得尤为重要。
一、城市轨道交通系统的设计城市轨道交通系统的设计需要考虑多方面因素,包括交通量、车站设置、线路规划等等。
首先,要考虑到交通量的大小,设计合理的车站数量和线路长度。
其次,车站的设置要考虑到周边的交通、商业、居民等因素,以保证车站的通达性和便利性,同时充分利用周边商业资源,促进经济发展。
最后,线路规划需要考虑到城市的未来发展和既有交通方式的配合,以确保轨道交通系统与城市的整体发展相协调。
二、城市轨道交通系统优化城市轨道交通系统的优化需要从多个方面入手。
一方面,需要优化车站设置,充分发挥车站的辐射作用,配置合理的周边商业和公共服务设施,同时强化车站管理,提高服务质量。
另一方面,需要优化线路规划,考虑到车站之间的距离、转乘关系等因素,以提高出行效率和服务质量。
此外,城市轨道交通系统的优化还需要考虑到技术创新。
比如,采用先进的列车控制技术和通信技术,提高列车的运行效率和安全性;采用智能化调度系统,提高车辆的运行效率和可靠性;采用可持续发展技术,提高轨道交通系统的能源利用效率和环保水平。
三、城市轨道交通系统的未来展望随着城市轨道交通系统的不断发展和优化,其未来将呈现出更多的创新与变革。
首先,城市轨道交通系统将更加智能化和便利化。
比如,列车控制系统将更加自动化和智能化,车站服务将更加贴近居民需求,同时轨道交通系统将与其他智能化设施实现有机连接,提供更为便捷的出行方式。
其次,城市轨道交通系统将更加可持续化和环保化。
比如,采用可再生能源供电,利用轨道交通系统的动能回收来发电,减少能源消耗和碳排放;同时,城市轨道交通系统还将更加普及和平民化,为居民提供更为便捷、经济的出行方式。
- 1 - 驼峰式城市轨道优化设计 齐政亮,朱程晟,程玉佼,王雄 中南大学交通运输工程学院 摘要:本文通过优化设计地铁轨道来缩短运行时间及降低能量消耗,为地铁修建提供一定的方案支持。由于列车长度相对两站间距离差别不是很大,此时已不能将列车视为单质点。本文采用多质点牵引计算模型,从力学及运动学角度进行分析,以列车提供的起始加速度和轨道坡度为变量,将轨道设计为驼峰式,建立了相应的时间模型和能量模型。在此基础上,采用时间变步长的方法,利用实时控制思想,运用计算机模拟每个阶段的运行情况,得出相应的时间和耗能,并与整个轨道基本处于同一水平面上的现行轨道进行比较,在运行时间基本相等的情况,节约能量最多可以达到24.296%,这充分说明驼峰式轨道具有可观的经济效益。同时,本文结尾还进一步分析了驼峰式轨道设计带来的其他效应,具有一定的创新性和实用性。 关键字:多质点;牵引计算;驼峰式;变步长;实时控制
1. 问题提出 自世界上第一条铁路于1863年在伦敦开通以来,已经经过了一个半世纪,地铁系统现已遍布世界各地。而在城市轨道中,两站之间的距离较短,一般为1~3公里,两站间运行时间只有1~3分钟。因此在一个全旅程中会频繁地启动和制动,这样在启动时需要提供大量的电能,制动时大量的能量又变成热量而浪费掉[1]。在能源极为紧张的二十一世纪,我们提出一种“驼峰式”轨道设计方案,通过利用动能和势能之间的转换,希望能降低能量的消耗量。 驼峰式轨道的大体形状如图1所示,即列车出站时沿轨道先启动经过一小段之路后,下坡行驶,到达一定深度和速度后再水平行驶,在快进站时制动上坡,最后到达和上一站在同一水平线上的站台。
图1 驼峰式轨道的形状 2. 多质点牵引计算模型
为便于分析对比研究,我们基于以下情况:采用GBT79282003中B型地铁车辆数据,六节编组;不考虑地质的具体情况,假设轨道可以沿直线建造;列车提供的起始加速度与制动加速度相等,列车在斜坡上的空气阻力和水平道路上的空气阻力相等;两站间距离为1500m,站台长度为160m,设计的坡道长度等于车长L=120m,列车停在车站时,列车的中心位置正好处于车站平台的中心位置。
2.1时间模型 对于每两个相邻站点之间列车的运行情况,我们划分成七个阶段,分别为出站至车头到达下坡点之间的20m,从车头在下坡开始的位置到车尾在下坡开始的位置,从车头在水平道路开始的位置到车尾在水平道路开始的位置,整个车全处于水平道路的位置,根据对称性,剩下三个阶段是前三个阶段的反过程,相对应的过程列车运行情况完全相同。下面就每一个阶段根据运动学公式进行分析,得出列车在相邻两站之间的运行时间和耗能[2]。 (1)第一阶段
本阶段末列车速度 2112vas (1) - 2 -
式中:a为列车起始加速度,是本文研究的一个重要参数。 该阶段的时间: 112sta (2) (2)第二阶段 由于该过程列车部分或全部行驶在下坡上,列车的加速度除了考虑列车自身的牵引加速度外,还要考虑由于道路的坡度引起的加速度,而每一时刻坡道上的列车长度是不断变化的,所以每一时刻列车的加速度也是不断变化的,为了充分反映列车的行驶状况,我们把时间当做变量进行变步长分析,每一个无限小的t时间内可以认为列车加速度是不变的,在下述运动学分析中,用每个t时间段开始时刻的速度和加速度来描述这个步长内列车的运行状况,最后把本阶段所有步长内列车的行驶时间求和就得到了本阶段的列车运行总时间。
本阶段的初始速度等于第一阶段的末速度,即21vv,初始加速度等于列车起始加速度,即
2aa。
初始时刻 21vv 20s 2aa 0n
t 时间内前进路程 222212xvtat
列车在坡度上长度 222ssx t 时刻末列车速度 222vvat
t 时刻末的加速度 22sin120saag (3)
1nn 该阶段的时间 2tnt (4) 其中,为设计轨道的坡道与水平面的夹角。 通过设置t的大小,不断循环,直至2120s(等于车长)跳出循环,此阶段结束,车头到达水平道路开始位置,开始进入第三阶段。 (3)第三阶段 此阶段为从列车头在水平道路开始处到列车尾在水平位置开始处,此阶段和第二阶段分析方法相同,即每一个时刻列车的加速度是不断变化的,所以我们采取同样的方法——变步长法,认为无限小的t时间内列车加速度不变,在下述运动学分析中,用每个t时间段开始时刻的速度和加速度来描述这个步长内列车的运行状况,然后对每一个t时间进行分析,最后得出该阶段的列车运行状况。
本阶段列车的初始速度等于第二阶段的末速度,即32vv,加速度等于第二阶段末的加速度,
即32aa。 初始时刻 32vv 3120s 32aa 0n - 3 -
t 时间内前进路程 233312xvtat
列车在坡度上长度 333ssx t 时刻末列车速度 333vvat
t 时刻末列车的加速度 33sin120saag (5)
1nn
该阶段的时间为 3tnt (6)
方法和阶段二相同,通过设置t的大小,不断进行循环,直至30s跳出循环,此阶段结束,此时列车刚好全部停留在水平位置处,进入第四阶段。 (4)第四阶段
此时列车以最大速度4v,即第三阶段的末速度,行驶在水平道路上,水平道路的长度等于两站之间的距离减去两个站台中心到坡道处各80m,两个坡道在水平线上的投影距离240cos和第四阶段开始时列车停在水平道路上的120m,所以列车运行时间为
44(80*2120240cos)/tsv (7) (5)由于第四阶段为匀速行驶,所以第三阶段的末速度等于第五阶段的初速度;又由于列车提供的起始加速度和制动加速度相等,所以第三阶段的末加速度和第五阶段的初加速度相等。那么,第五阶段就相当于第三阶段的逆过程。同理,第六、七阶段是第二、一阶段逆过程,运动情况完全相同,所以列车运行时间也对应相等。 综上所述,列车运行总时间为
12342()ttttt (8) 由上述分析可知,我们只要给出一系列列车的起始加速度a和坡道与水平道路的夹角的组合就能得到相邻两车站之间列车运行的最短时间。
2.2能量模型 分析列车在相邻两站之间的运行消耗的能量情况,由于列车从静止开始启动到减速为零,两个站点处的动能不变,两站的地势近似认为相等,所以动能和势能基本不变。那么,列车的消耗的牵引电能主要消耗在克服基本阻力(包括空气阻力和轨面与轮对的摩擦阻力等)产生的热能和刹车时闸瓦与轮对作用产生的热能上。 利用上面的变步长法得到的每个步长内的列车运行速度,结合求列车运行过程基本阻力的经验公式[3],可以得到每个步长内的列车所受到的阻力,阻力与位移的乘积相加便是列车克服基本阻力产生的热量。对于刹车时闸瓦与轮对作用产生的热量,列车提供的刹车加速度一定,那么制动力是确定的,制动力与制动距离的乘积就是这部分能量。把上述两部分热量相加便是列车在相邻两站点间运行的耗能。具体分析步骤如下: (1)克服基本阻力产生的热能计算 查找相关资料[3],得到列车带电单位阻力的经验公式为 - 4 -
2(0.00065*100013.15*4)/0.01398[0.036250.00064(1)*6]/fwABvCvAMNMBCNM
(9)
其中,fw为带电单位阻力,N为地铁车辆编组总数,M为地铁车辆质量(吨) 克服基本阻力产生热量: 1iiWFx阻力 (10) (2)刹车过程闸瓦与轮对作用产生的热量 制动力等于列车质量和制动加速度的乘积,即FMa,制动距离包括第五、六和七阶段列车的行驶距离S=120+120+20=260m,所以产生的热量为:
2*260WFSMa (11) 综上所述,列车在相邻两站间运行的耗能为: 12260iiWWWFxMa阻力 (12) 在时间模型中,我们已经得到了每一个步长内的速度,根据列车的质量和编组,便可以得到每一个步长内列车内的带电单位阻力,然后根据公式(12)便可以得到列车整个运行过程中消耗的能
量。通过改变变量a和坡道与水平面夹角允许的组合情况,可以得到最经济运行轨道设计和列车运行方式。 3. 问题解决及相应分析 查找资料[6],得到现用地铁列车的参数如下: 编组N=6,车重M=336t,列车运行最大速度为80km/h。根据相关资料人体舒适的列车牵引加速
度值我们设a的范围为[0,0.8] 2/ms,轨道坡道与水平面的夹角的范围设为[0,0.175]rad。 我们通过列车运行最大速度分析、运行时间分析、运行耗能分析,得到不同目标下的最优解,并与轨道基本处于同一水平面上的现行轨道进行了对比。
3.1列车运行最大速度分析 我们以国标现行规定的列车运行最大速度80km/h为限制条件,将不符合条件的情况去除,得到不同组合下列车可以达到的最大运行速度,利于
我们进一步分析列车的运行状况。 3.2列车运行时间分析
fFwMg阻力