三金潭車輛段出入段線節能設計

高 華

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司， 湖北武漢 430063)

三金潭車輛段出入段線節能設計

高 華

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司， 湖北武漢 430063)

三金潭車輛段出入段線長約2.7 km，解決好其出入段線的節能設計有利于節能坡科研技術的推廣應用，為以后長線路出入段線的節能設計提供經驗借鑒。三金潭出入段線的節能設計，實現牽引耗電節約30%，大大節約了出入段線的運營成本，滿足了我國城市軌道交通的節能環保需求。

車輛段 出入線 節能設計 軌道交通

1 項目概況

三金潭車輛段與綜合基地由武漢市軌道交通3號線終點站市民之家站后接軌，車輛段出入線由正線終點引出后下穿張公堤、銀潭路、金銀潭大道、武漢德利彩印有限責任公司廠房后，接入地面車輛段，出入段線長約2.7 km(如圖1所示)。

圖1 三金潭車輛段出入段線接軌示意

2 節能坡設計基本原理

最大限度利用重力對列車進行牽引或制動，在出站時利用重力進行加速，進站時利用重力進行減速，以達到減少列車牽引能耗的效果。

3 出入線牽引耗電現狀調查

國內部分城市軌道交通車輛段出入段線在相同旅行速度下的牽引耗電指標如表1所示。

三金潭車輛段出入段線由于線路長度偏長，且不符合正線節能坡設計條件，不能直接引用正線節能坡設計科研成果。如果僅按常規設計，比國內軌道交通車輛段出入段線牽引耗電平均水平偏高30%。

表1 部分軌道交通車輛段出入段線牽引耗電

4 建立模型

為了實現對三金潭車輛段出入段線的節能設計，于出入段線恰當位置假定節能坡終點，使節能坡終點與接軌站等高，滿足節能設計的條件。設計模型如圖2所示。

圖2 三金潭車輛段出入段線節能設計模型

4.1 參數選定

設計中選定武漢軌道交通1號線的動車組為列車計算實例，以列車自重為計算重量，取0～30‰的整數坡度值進行研究，采用10的整數倍進行坡段長度設計。利用 “城市軌道交通列車運行模擬系統”仿真軟件進行節能校核計算。

4.2 節能坡坡度值的選取

(1)勻速坡坡率值的選取

列車勻速行駛的受力分析如圖3所示。

圖3 列車勻速行駛受力示意

當Gsinθ=Rt時，牽引耗電最省。

列車在不同最高旅行速度下對應的勻速坡度值如表2所示。

表2 不同速度對應的勻速坡度值

通過對列車在不同旅行速度下勻速坡坡率的分析，最后選定5‰為節能坡的勻速坡坡率值。

(2)加速坡坡率值的選擇

列車在各加速坡率值下牽引耗電如圖4所示。

圖4 列車在各加速坡率行駛時牽引耗電

由圖4可知，當加速坡坡率值為25‰時，列車牽引耗電指標最小。

經常以上對比分析，最后選定5‰為出入段線勻速坡坡率值，選定25‰為加速坡坡率值。

4.3 節能坡坡段長度的選擇

加速坡與勻速坡各長度比例組合下，出入段線牽引耗電如圖5所示。

圖5 加速坡與勻速坡在各坡長組合下行駛時牽引耗電

通過計算分析得出結論，三金潭車輛段出入段線節能坡設計中，當加速坡坡段長度為勻速坡坡段長度2倍時，能耗最小。

4.4 三金潭車輛段出入段線節能設計結果

經過分析研究，結合線路實際條件，三金潭車輛段出入段線節能設計結果如圖6所示。

圖6 三金潭車輛段出入段線節能坡設計結果

采用節能坡后，牽引耗電對比如表3、表4所示。

表3 出入段線非節能坡方案牽引計算結果

表4 出入段線節能坡方案牽引計算結果

采用節能坡可節約牽引耗電約30%。

5 結論

通過對三金潭車輛段出入段線節能設計研究得出如下結論：

(1)對長出入段線進行平縱斷面設計時，可于出入段線恰當位置假定節能坡設計終點使之與接軌站等高，滿足節能坡設計前提條件。

(2)根據線路實際情況，選定恰當的節能坡勻速坡和加速坡坡率值。

(3)通過仿真模擬，找出加速坡與勻速坡最佳坡段組合，使能耗最省。

[1] GB 50157—2003地鐵設計規范[S]

[2] GB 50091—2006鐵路車站及樞紐設計規范[S]

[3] GB 50090—2006鐵路線路設計規范[S]

Access Polyline Energy Design of Sanjintan Depot

GAO Hua

2013-11-21

高 華(1981—)，女，畢業于中南大學道路鐵道工程專業，工程師。

1672-7479(2014)01-0064-02

U212.32

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