城市轨道交通运用车设计计算方法
摘 要:城市轨道运用车的配属数量直接决定了轨道交通线路的“输送能力、服务水平”,并对工程总投资有很大影响。在简要目前使用的城市轨道交通运用车方法的基础上,根据上海市已建成线路(1 号线和3 号线) 的实际运营情况,进行分析研究,提出基于功能和定位的新的计算思路,并提出初步的计算方法。
关键词:城市铁路; 轨道交通; 运用车; 计算方法; 系统能力
首先,客流预测的主要依据:城市人口规模发生了变化。当时在进行客流预测时,上海人口指标为2020 年达到1 600 万,而实际上这一数值目前已经达到了。还有一个原因就是对城市轨道交通的导向作用估计不足。上海城市轨道交通1 号线南段莘庄地区随着该线建成而迅速发展,是1 号线的主要客流源,也导致1 号线高峰小时客流量超出了设计预计。还应该考虑到:设计年度一般跨度为25 年,客流预测也只预测到25 年后,所以产生了城市轨道交通工程是“5 年设计建设、按25 年设计、使用却要100 年”的不合理逻辑。
所以,客流预测虽然是建立在的数学模型基础上的,但是由于模型中大多数参数的变动性大,随着时间的不断推移,往往超出预计范围之外,从而导致预测结果难以准确,故轨道交通设计以客流预测为唯一依据值得商榷。
(1) 轨道交通服务水平、车型及列车编组
轨道交通服务水平、车型及列车编组在设计过程中总是相互影响并关联着,也正是由于这个原因,在设计过程中,这3 个因素有着多个能够达到要求的不同组合,是争议较为集中的地方。在实际设计过程中,往往总是由工程甲方先确定车型,设计单位再按照用足最小行车间隔并在合理拖动比和预留一定输送能力储备的条件下进行列车编组确定。
笔者以为,设计过程的科学性难以保证。
(2) 工程投资
城市轨道交通的车辆价格昂贵,车辆购置费在工程总投资中占有较大的比重。目前采购进口的大型车价格为115 万美元/ 辆,小型车为90 万美元/ 辆,国产轨道交通车辆也要500 万元/ 辆。
轨道交通车辆的配属可以分步实施,根据客流量的需要,分期采购,以达到较佳的投资效益。
(3) 固定设施利用
城市轨道交通的顺利运营还需要大量的配属设施为之服务。与运用车配属相关的还有车辆段和停车场等设施,运用车的数量决定了这些设施的总规模,其规模也应当分期实施,但要做好预留。
(4) 舒适度标准
城市轨道交通的舒适度是城市文明程度的反映。为使舒适度标准达到一个较高的水平,这就要求设计中每m2 的定员数量应该取得较低才能满足这一要求。在满足客流需求和相同行车密度的条件下,较低的定员标准要求加大列车编组辆数,虽然增大了投资,但却有更大的社会效益。同时,高标准的舒适度在一定程度上也是储备了输送能力,提高了城市轨道交通应对突发性客流的能力。
从以上分析,城市轨道设计中的运用车应当以“ 效能”为核心,以最优的投资换取最佳的社会效益。
(1) 按照线路在城市公共交通系统或者城市轨道交通路网中的地位和等级来决定一些设计参数。在满足远期客流需求的基础上,综合考虑最小行车间隔、车型和列车编组等相互制约的因素来决定各自的取值。
(2) 按线路最小行车间隔(目前为2 min) 计算运用车数,得出的值为线路系统能力。
(3) 以计算得出的系统能力作为该线设施配属远期总规模的依据。
4 公式修正
若采纳以上建议,则前述的计算公式并不发生变化,只是计算过程的重新调整。
(1) 根据该线路在城市公共交通或者城市轨道交通网络中的地位,确定其采用的车型和列车编组辆数。
以上海市城市轨道交通路网为例,分析认为: R 线采用大型车,6 辆～8 辆编组,行车间隔取最小值;M 线采用大型车,4 辆～6 辆编组,行车间隔取最小值;L 线采用小型车,3 辆～6 辆编组,行车间隔取值最大不得超过6 min 。相关参数确定后必须满足下式60 R高峰≤ r列× t间隔
其中,t 间隔必须不小于全线设施所允许的最小行车间隔。
(2) 将既定的列车编组辆数和最小行车间隔代入式(1) ,得最终运用车配属数量。
5 评价
通过修正后的计算方法计算出的结果比原方法计算结果大,因为两者的目标函数不同。原方法为节省投资,修正后则是以最合理的投资达到最佳的社会效益,充分发挥城市轨道交通的“ 效能”,而且“按需投资” 的原则,为达到目标提供了机动空间。
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[ 1 ] GB50157 92 , 地下铁道设计规范.