跨座式單軌交通車輛段試車線長度計算研究

胡恩德，巨邦盛，李 波

(重慶市軌道交通設計研究院有限責任公司，重慶 401122)

跨座式單軌交通車輛段試車線長度計算研究

胡恩德，巨邦盛，李 波

(重慶市軌道交通設計研究院有限責任公司，重慶 401122)

跨座式單軌交通車輛新車組裝及檢修后均需要在試車線進行動態調試，以檢驗新車組裝質量和修程車檢修質量；檢驗車輛技術狀態，進行系統調試和性能試驗。在車輛段設計中，試車線的設計非常重要，其設計重點是合理確定試車線長度。采用平均加速度法和牽引計算法對單軌交通試車線長度進行計算，分析比較高速試車和中速試車2種試車工況的計算結果，指出試車線長度設計應優先采用牽引計算方法得出的數據，并根據用地條件設計試車線。當車輛段試車線長度不能滿足高速試車要求時，應在正線選擇合適區段進行高速試車。

跨座式單軌交通；試車線；長度計算;設計

1 概述

跨座式單軌交通車輛采用無搖枕轉向架，橡膠輪胎，具有噪聲低，轉彎半徑小，爬坡能力強的特點。與地鐵系統一樣，跨座式單軌車輛新車和修竣車均需進行動態調試，因此車輛段應設置1條試車線，以滿足調試需要，目前重慶單軌系統的4個車輛段都設置有試車線，因受用地條件的限制，試車線長度不同，所能承擔的任務也有差異。其長度主要與列車的性能，包括運行速度、制動性能和參數以及試車綜合作業要求有關。試車線設計時對長度、曲線半徑、坡度都有要求[1]，單軌系統的試車線也有自己的特點：試車線采用預應力鋼筋混凝土梁，供電方式為軌道梁兩側剛性接觸網，試車線首末端要安裝特制的車擋，因軌道梁面距地面有一定高度，需設置專門的登車小站臺。試車線不設檢修地溝，但需設過軌人行通道。如果條件允許，試車線應盡量滿足75 km/h高速試車要求，最低限度也應能進行50 km/h中速試車[1]。

2 跨座式單軌交通車輛的試驗

單軌車的試驗分為靜態調試和動態調試，其中動態調試需要在試車線上進行，在新車組裝合格后以及列車進行重點檢修、全面檢修后都需要進行動態調試[2]，分述如下。

2.1 新車交付試驗

試驗流程：車輛制造完成→按有關規范在制造廠進行必要的試驗→出廠運送到用戶→將每節車廂和轉向架用平板車運到車輛段進行組裝→靜調→試車線試驗→正線試驗→上線運行[3]。

主要試驗內容如下[4]。

新車經組裝檢查合格后作庫內走行試驗，在試車線進行加速度試驗(普通加速和高加速)，常用制動試驗，緊急制動試驗，退行超速保護性能試驗，縱向救援連掛試驗，車門開、關試驗，旁路功能檢查。并應進行模擬AW2工況(即滿載工況)和AW3(即超載工況)運行試驗。

車輛運行過程中，監控顯示車輛狀態正確，車輛運行平穩，走行部分無異常振動和聲音。

司機在試車線每次轉換方向運行時，必須在規定位置停穩聯系信號樓，得到信號樓下放速度碼后方能動車。非正常情況可以例外。

新車在試車線試驗完成以后，還必須上正線試驗，主要試驗項目有主電機試驗、牽引電機的各種性能進行確認、噪聲試驗、坡停、開關門試驗及開關門狀態顯示試驗、列車網絡監控系統試驗、屏蔽門與車門聯動試驗等。

新車調試未進行車輛交車前(車載ATP無法使用)，試車線試驗時應切除ATP設備進行駕駛調試，但只許在規定區段按限制速度調試。

2.2檢修后的試驗[5]

列車重檢、全檢→編組調試→靜調→試車線試驗→正線試驗→交付運營。

列車檢修后上試車線調試，重點檢查主電動機運行情況、車輛的起動性能應正常，測定加速度、減速度，檢查制動性能應正常，車輛儀表、軸承、門窗等各部分運行正常，無異常情況。 列車控制裝置、ATP/TD信號系統各項功能正常。試車線調試合格后列車應上正線試驗。

3 試車線的功能和任務

試車線承擔新車和檢修后車輛功能檢查、牽引性能試驗和制動性能試驗、車載信號系統試驗，以及車載顯示測試，報警、登錄和診斷測試等[6-7]。

車門、屏蔽門(PSD)聯動測試，與其他系統的接口測試，雙側車站定位停車測試在正線試驗時完成。

試車線還承擔新司機駕駛教學任務，新司機需在試車線上學習駕駛，考核合格后才能跟車上正線實習。

由于試車線承擔車輛組裝、檢修后動態試驗的任務，只有動態試驗合格的車輛才能上正線試驗，交付運營，因此在車輛段的設計工作中，試車線的設計也顯得非常的重要。

4 設計規范對試車線設計的規定

(1)《跨座式單軌交通設計規范》( GB50458—2008)規定[8]：車輛段應設試車線。試車線的設計應滿足下列要求：

試車線應為平直線路，困難條件下允許在線路端部設曲線。試車線應有配套的信號和供電設備，試車線的其他技術標準宜與正線標準一致；

試車線的有效長度應根據車輛性能、技術參數以及試車綜合作業要求計算確定，試車線盡端應設車擋；

應在試車線的適當位置設置試車設備房屋；

地面試車線應有一段不小于一列車長度的硬化地面，便于維修人員作業。

(2)《城市軌道交通工程項目建設標準》(建標104～2008)規定[1]：“承擔定修及以上修程的車輛段應設試車線，其長度應滿足列車高速運行性能試驗要求。在困難條件下，因用地長度不足，試車線長度可按中速(50 km/h)運行試驗，完成車輛動力運行試驗，也可在正線上指定地段完成高速運行性能和有關信號的試驗。”

因完全理想的試車線場地難以實現，為適應地形，試車線一般都設計有曲線，實際設計中試車線設計采用的最小曲線半徑300 m；一般設計為平坡，困難條件下可設在不大于5‰的坡道上。試車線采用關節型道岔或具有同等性能的道岔，當影響試車速度時采用關節可撓型道岔。

重慶市跨座式單軌交通2號線試車線采用了關節型道岔，3號線童家院子車輛段試車線采用了平移式道岔。

對關節型道岔和平移式道岔，道岔處于直線狀態時列車可不限速，當道岔處于曲線或折線狀態時，列車在AW0(空載)狀態下通過道岔的限制速度為15 km/h。試車線設計時應保證線路通過道岔時處于直線狀態[8]。

5 跨座式單軌列車試車線的長度計算

試車線應有足夠的長度，才能滿足車輛高速試車的要求，對跨座式單軌交通車輛，試車線長度應滿足列車最大設計8輛編組試驗的要求，可按以下方法計算。

5.1 理論計算

5.1.1車輛相關參數[8]

(1)列車長度(車鉤連接面之間長度)：4編組列車長60.2 m，6輛編組列車長89.4 m；8輛編組列車長118.6 m。

(2)最高運行速度Vmax：75 km/h(20.83 m/s)

(3)起動平均加速度a1：不小于0.833 m/s2(列車速度從0 km/h達到30 km/h)

(4)常用制動平均減速度a3：1.1 m/s2

(5)緊急制動減速度：1.25 m/s2

(6)試驗惰行時間：5 s

(7)試驗安全距離：120 m

5.1.2平均加速度法計算試車線長度[9]

根據車輛調試大綱的規定，列車動車試驗過程基本方式為：以低速(v≤7 km/h速度)巡線一周，檢查試驗線上的路況(注意線路上應無鐵屑等易損壞車輪的異物)，一切正常后方可進行試驗。試驗過程為列車加速、惰行、減速，停車，其計算公式可為[10]

S=S1+S2+S3+S4+S5

其中，S為試車線長度，m；S1為啟動距離，m；S2為惰行距離，m；S3為制動距離，m；S4為車身距離，m；S5為安全距離，m。

(1)列車按最高運行速度試車時試車線長度計算

①啟動距離

m

②運行(惰行)距離(按5 s 計)

S2=Vmaxt=20.83×5=104.15 m

注：綜合考慮惰行延遲和制動響應等時間2 s。

③安全距離S5取值為130 m

8輛編組列車試車線長度S=118.6+763.65+104.15+238.88+130≈1 355.28 m

(2)列車按50 km/h左右運行速度試車時試車線長度計算

②運行(惰行)距離(按5 s計)

S2=V50t≈13.89×5≈69.45 m

注：綜合考慮惰行延遲和制動響應等時間2 s。

③安全距離S5取值為130 m

8輛編組列車試車線長度S=118.6+154.09+69.45+115.48+130≈587.62 m

5.2 牽引計算

根據車輛特性曲線，采用牽引計算方法可以比較準確計算試車線長度。考慮到新車需按AW2(滿載)工況試驗，應按AW2工況條件進行牽引計算。牽引、制動特性曲線如圖1所示。

圖1 單軌車輛牽引、制動特性曲線

AW2工況下速度為75 km/h時，牽引計算結果如圖2所示。

圖2 AW2工況下速度為75 km/h時的牽引計算簡圖

從牽引計算結果可知，0～75 km/h啟動距離997 m，而用平均加速度法計算的啟動距離為763.65 m，相差233.35 m。牽引計算的制動距離343 m，平均加速度法計算制動距離為238.88 m，相差104.12 m。牽引計算的8輛編組AW2工況試車線長度為1 778.6 m。

AW0工況(空載)下速度為75 km/h時，牽引計算結果如圖3所示。

圖3 AW0工況下速度為75 km/h時的牽引計算簡圖

從圖3中可知，0～75 km/h啟動距離584 m，制動距離275 m。與平均加速度法計算值比較，啟動距離誤差179.65 m，制動距離誤差36.12 m。牽引計算試車線長度為1 218.6 m，與平均加速度法計算的試車線長度相差136.68 m。

比較可知，用平均加速度法計算的試車線長度比較接近于AW0工況牽引計算結果。由于列車檢修后都是在AW0條件下上試車線試驗，所以按AW0計算的試車線長度能滿足一般檢修試車。AW2工況下，試車線要求的長度要長很多，一般車輛段都達不到要求，只能在正線試驗。

計算AW0和AW2兩種工況條件下，8輛編組列車以75 km/h和50 km/h試車線計算結果如表1所示。

表1 75 km/h和50 km/h試車線計算結果

從計算結果可知，中速試車時，平均加速度法的計算結果接近于牽引計算結果。試車速度越高，其誤差越大。

從以上的計算可以得出結論，對單軌列車而言，試車線長度應達到1 300 m以上，才能滿足檢修試車需要。更高速度的試車則需要上正線進行。如受到地形限制，只能中速試車時，試車線的長度至少應為700 m。

6 重慶跨座式單軌線路試車線

重慶市軌道交通3號線童家院子車輛段設置了長度為1 400 m的試車線1條。由于受基地總平面布置及場地的影響，試車線中部設置半徑為400 m的曲線一段，當曲線不設超高時，可滿足檢修后的列車和新購車進行空載工況高速動態試驗。試車線縱斷面設計試車線全長范圍均設計為平坡。車輛最大運行速度為75 km/h，試驗線由于長度條件限制和安全限制最大運行速度不可以超過65 km/h。高速牽引制動性能試驗，在正線選擇平直區段進行[11]。

2號線試車線設置在大堰村車輛段，也是重慶首條試車線，最小曲線半徑300 m，設計為平坡。受地形限制，車輛段內設長度700 m的試車線1條，平坡，有300 m半徑的曲線2處。當曲線不設超高時，其長度滿足45 km/h速度的試車要求；當曲線設2%超高時，其長度滿足50 km/h速度的試車要求。此外，修竣車和新購車的高速牽引制動性能試驗，考慮在正線的濱江路段CK1+450～CK3+700區段進行。該區段全長約2.25 km，最小曲線半徑為300 m，最大坡度為4.5‰，可滿足列車進行75～80 km/h的高速試驗[12]。

重慶目前正在建設的3號線南延伸道角車輛段設有長度627.6 m試車線，也只能滿足中速試車要求。2號線延伸線白居寺車輛段試車線長度為585.98 m，尚不能滿足中速試車要求的長度，只能滿足2號線目前4輛編組列車中速試車，6輛編組列車低速試驗。

重慶長客車輛公司設計的廠內動調線，因廠區條件很有限，其長度只有400 m左右，只能用作低速試車。

7 試車線附屬設備

跨座式單軌試車線因其軌面距地面約有2.2 m，需設置小站臺登車，列車前進方向線路末端需設置特制的車擋。試車房屋一般設在信號樓內，試車線路沿線設置信號地面設備。

8 結論

(1)為滿足新車調試和運營檢修的試驗要求，車輛段有條件時，應設計滿足車輛高速試車長度要求的試車線，至少也應滿足中速試車要求，當試車線長度不足時，應在正線選擇適合高速試車的區段。

(2)試車線長度計算中，根據平均加速度法和牽引計算結果，優選牽引計算確定的試車線長度。

(3)車輛動態調試前應經靜調合格，安全性驗證通過以后，按編制好的調試大綱進行動態調試。

(4)試車線長度應達到1 300 m以上，至少應為700 m。

[1] 北京城建設計研究總院有限責任公司.建標104—2008 城市軌道交通工程項目建設標準[S].北京：中國計劃出版社，2008．

[2] 長春軌道客車股份有限公司.重慶跨座式軌道交通3號線試驗大綱[Z].長春：長春軌道客車股份有限公司，2010.

[3] 鐵科院北京工程咨詢有限公司，北京地下鐵道運營有限公司，長春軌道客車股份有限公司.GB/T14894—2005 城市軌道交通車輛組裝后的檢查和試驗規則[S].北京：中國標準出版社，2005．

[4] 重慶市軌道交通總公司，重慶市軌道交通設計研究院.CJ/T 287—2008跨座式單軌交通車輛通用技術條件[S].北京：中國標準出版社，2008．

[5] 重慶市軌道交通(集團)有限公司.單軌列車檢修規程[S].重慶：重慶市軌道交通(集團)有限公司，2007．

[6] 張雄，李劍虹.論地鐵車輛段試車線的功能及設計要求[J].鐵道工程學報，2008(6)：101-105，111.

[7] 滕一陛.上海地鐵1l號線高速試車方案研究[J].鐵道標準設計，2010(3)：134-137．

[8] 重慶市軌道交通總公司.GB50458—2008 跨座式單軌交通設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2008．

[9] 薄海青.地鐵車輛段試車線長度精確計算[J].鐵道標準設計，2012(12)：116-120．

[10] 楊金虎.深圳地鐵機場快線試車線長度計算[J].現代物業·新建設，2013，12(4)：118-120．

[11] 北京城建設計研究總院.重慶市軌道交通三號線一期工程初步設計[Z].北京：北京城建設計研究總院，2006.

[12] 鐵道部第二勘測設計院.重慶輕軌較新一期工程初步設計[Z].鐵道部第二勘測設計院.成都，2000．

Research on Length Calculation of Test Track in Straddle Type Monorail Transit Depot

Hu Ende， Ju Bangsheng， Li Bo

(Chongqing Rail Transit Design & Research Institute， Chongqing 401122， China)

In order to test the quality of assembled new vehicles and the maintenance quality of repaired vehicles， the straddle type monorail vehicles require dynamic debugging in the test track after assembly or maintenance. The technical conditions of vehicles are inspected and system debugging and performance test are conducted. It is very important to design a test track when a depot is design， especially the defining of the length of the test track. In this paper， the average acceleration method and traction calculation method are employed to calculate the length of the test track; the calculation results of the two kinds of test conditions in high speed test and middle test are analyzed and compared; the design of test track length should give priority to traction calculation method to obtain data， and test track is so designed according to the site conditions. When the test track length in depot can not meet the requirements of high speed test， an appropriate section of the main line shall be selected for high-speed test．

Straddle type monorail transit; Test track; Length calculation; Design

2014-01-14；

：2014-03-10

胡恩德(1965—)，男，高級工程師，1986年畢業于重慶大學，工學學士，E-mail:549831675@qq.com。

1004-2954(2014)11-0147-05

U232

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.11.034