基于節(jié)能和面向乘客服務(wù)的城市軌道交通車輛選型模型研究

葛躍庭 周云霞

本文以節(jié)能需求、服務(wù)需求兩方面為出發(fā)點，對城市軌道交通車輛的選型模型進行研究。

節(jié)能;城市軌道交通車輛;車輛選型

作為城市軌道交通車輛初期規(guī)劃設(shè)計的重要內(nèi)容，車輛選型對于車輛的運營成本、運行速度、制動速度等方面有著直接影響。新時期背景下，城市軌道交通車輛的選型在滿足節(jié)能設(shè)計的同時，還需要在最大程度上滿足乘客的服務(wù)需求，為乘客提供舒適的乘車環(huán)境，降低乘客候車時間，以此吸引更大的客流量，從而促進城市軌道交通的良性發(fā)展。

1.城市軌道交通車輛的使用需求

1.1節(jié)能需求

城市軌道行業(yè)的發(fā)展雖然緩解了城市交通壓力，為人們的日常出行帶來了很大便利，但由于車輛的牽引能耗較高，使得我國緊張的資源狀態(tài)更加局促。為此，新時期背景下，關(guān)于列車的節(jié)能研究已經(jīng)成為城市軌道交通行業(yè)發(fā)展的重要方向。影響城市軌道交通車輛牽引能耗的因素有很多，例如季節(jié)、電機類型、車輛重量、敷設(shè)方式等等。通過文獻查閱能夠發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段國內(nèi)外關(guān)于城市軌道交通車輛牽引能耗的相關(guān)研究有很多，但大多都屬于技術(shù)層面研究，雖然有一少部分研究是針對客運量、列車自重、滿載率等自身因素，但關(guān)于列車選型對于車輛能耗影響的研究卻十分稀少。城市軌道交通車輛的選型與成本支出有著密切聯(lián)系，具體體現(xiàn)在三個方面：①購置費用。不同型號的城市軌道交通車輛不僅購置費存在很大差異，并且還對車輛購置計劃有著很大影響。因此，城市軌道交通車輛的選型對總購置費有著很大影響;②電耗成本。不同型號車輛的電耗成本有著很大差異，具體表現(xiàn)在牽引耗電、動力照明耗電、設(shè)備耗電等幾個方面;③運營成本。城市軌道交通運行過程中會產(chǎn)生一系列運營成本，其中電力消耗是與車輛選型影響最為直接的因素。除此之外，車輛選型與維修成本也有著密不可分的聯(lián)系。

1.2服務(wù)需求

服務(wù)需求主要基于乘客角度出發(fā)，具體內(nèi)容分為三個方面：①時間需求。城市軌道交通車輛不僅速度快，并且發(fā)車時間間隔更短、到站時間更加準時。而車輛的選型與車輛運行速度有著直接關(guān)系，速度更快的列車到站時間更快，能夠在很大程度上縮短乘客候車時間;②費用需求。不同城市的城市軌道交通票價也有所不同，現(xiàn)階段，我國城市軌道交通所采用的票價制度有計程票價制、單一票價制、計時票價制以及分區(qū)票價制。而票價的制定與車輛運行成本有著直接關(guān)系，與車輛選型有著間接關(guān)系;③舒適度。對于乘客而言，城市軌道交通車輛的舒適度體現(xiàn)在很多方面，例如溫度、濕度、擁擠程度、噪音大小等。而這一系列條件與車輛選型有著很大關(guān)聯(lián)，只有保證運行車輛舒適度較高，才能夠產(chǎn)生更大客流量，以此促進城市軌道交通的良性發(fā)展。

2.城市軌道交通車輛的選型分析

通過上述分析可以看出，城市軌道交通車輛在選型過程中，應(yīng)該盡量滿足服務(wù)需求、節(jié)能需求。因此，在單線運行的情況下，一條線路上可以配置四輛列車，并加上不具有動力的特殊作業(yè)列車，進而縮短乘客候車時間，滿足乘客的服務(wù)需求。另外，在多線運行的情況下，不同線路之間應(yīng)該保持密切聯(lián)系，從而還能夠?qū)崿F(xiàn)特殊作業(yè)車輛的公用，例如鋼軌打磨車。這樣一來，能夠在一定程度上降低城市軌道交通的運營成本，提高設(shè)備利用效率。

（一）牽引系統(tǒng)

內(nèi)燃機車是城市軌道交通當中的重要列車類型，雖然其不具有承載功能，但在調(diào)車、救援、維修施工等方面卻起著至關(guān)重要的作用。因此，內(nèi)燃機車需要具備能夠在最大坡道上牽引、推進一列超載列車的功率。以某B型列車為例，該列車凈重197.6t、超載情況下重量為321.2t，在滿足節(jié)能需求、服務(wù)需求的條件下。應(yīng)該保證發(fā)動機功率在470kW以上，才能夠滿足在35‰的坡道上實現(xiàn)對B型空載列車的單機推進;且在雙機重聯(lián)的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)在35‰坡道上對1列B型超載列車的推進。詳細的牽引噸位計算如表1所示。

其次，車輛選型過程中，應(yīng)該保證發(fā)動機的排量至少為18L，并且具有自動換擋、手動換擋等功能，并且為降低燃油消耗，應(yīng)該保證換擋操作簡單、便捷。

（二）制動系統(tǒng)

城市軌道交通車輛的制動系統(tǒng)主要可分為兩個子系統(tǒng)，一個是控制制動子系統(tǒng)，另一個是停車制動裝置。其中，制動系統(tǒng)的選擇應(yīng)該保證兩點，其一，在單機牽引一列空載列車時，應(yīng)該保證在最大線路坡道上停車時不會產(chǎn)生下滑的情況;其二，在雙機重聯(lián)牽引一列超載列車時，應(yīng)該保證在最大線路坡道上停車不會產(chǎn)生下滑的情況。

另外，機車行駛于平直路線上時，常用制動速度應(yīng)該不小于1m/s2，緊急制動速度應(yīng)該不小于1.2m/s2。并且應(yīng)該保證在制動距離允許范圍內(nèi)完成停車，機車制動距離情況如表2所示。

結(jié)束語：

綜上所述，近年來，隨著我國城市化發(fā)展進程的加快，城市交通路網(wǎng)建設(shè)逐漸趨于完善，尤其是在城市軌道交通建設(shè)方面取得了突飛猛進的發(fā)展，在很大程度上緩解了城市交通壓力。作為城市軌道交通規(guī)劃的基礎(chǔ)內(nèi)容，車輛選型應(yīng)該保證在滿足節(jié)能需求的同時，加強車輛舒適度、提高車輛制動速度，進而保證為乘客提供良好的乘車服務(wù)。

參考文獻

[1]陳穎雪，石志峰，劉志鋼.基于零膨脹回歸模型的城市軌道交通觸網(wǎng)故障頻次研究[J].數(shù)學的實踐與認識，2019（9）.

[2]郭瑞軍，馮琳.基于模糊積分評價和拉姆塞模型的城市軌道交通定價研究[J].大連交通大學學報，2019（4）.

[3]王晨.城市軌道交通高架線路噪聲預(yù)測簡化模型的建立及驗證[J].城市軌道交通研究，2019，22（8）.

[4]欒鑫，鄧衛(wèi)，程琳.城市軌道交通線網(wǎng)多準則余弦決策支持模型[J].重慶交通大學學報（自然科學版），2017，36（6）：92-98.