考慮服務(wù)水平的城市軌道交通牽引能耗解析

李旭

摘要：軌道交通牽引能耗，會(huì)受到很多因素產(chǎn)生影響，其中直接聯(lián)系著滿載率、開行間隔等。為對服務(wù)水平和牽引能耗之間存在的關(guān)聯(lián)有所明確，在對服務(wù)水平有所保障的前提下，能夠?yàn)殚_行方案的編制提供相應(yīng)的基礎(chǔ)，需要研究牽引能耗，構(gòu)建模型，并對節(jié)能潛力加以分析。本文針對考慮服務(wù)水平的城市軌道交通牽引能耗給出了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：服務(wù)水平;城市軌道交通;牽引能耗

城市軌道交通，最突出的特征便是能耗以及污染非常低，有著較高的運(yùn)能和準(zhǔn)點(diǎn)率，所以非常吸引出行者，發(fā)展十分迅速。但在發(fā)展的過程中，也面臨著一些問題需要解決，其一，市民對于軌道交通的依賴性非常大，使得交通服務(wù)網(wǎng)絡(luò)有非常大的擴(kuò)展，需要提升目前的運(yùn)輸服務(wù)水平;其二，軌道交通總耗電量的提升量非常大。結(jié)合當(dāng)前所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)量來看，在軌道交通總用電量方面，牽引能耗占據(jù)了一半以上，因?yàn)闋恳芎闹苯佑绊懼?wù)水平，產(chǎn)生著互相制約的效果，針對同一線路來說，越高的服務(wù)水平，產(chǎn)生的牽引能耗也就越大。所以，在對軌道交通服務(wù)水平有所保證的基礎(chǔ)條件下，牽引能耗的降低，是急需解決的關(guān)鍵性問題。

1、面向城市軌道交通能耗評估服務(wù)水平指標(biāo)分析

1.1提取能耗服務(wù)水平指標(biāo)

結(jié)合軌道交通出行產(chǎn)生的各項(xiàng)因素以及具體的出行決策過程進(jìn)行分析，需要對五大準(zhǔn)則進(jìn)行明確，進(jìn)而對軌道交通服務(wù)水平評估。其一為安全;其二為快捷;其三為舒適;其四為方便;其五為經(jīng)濟(jì)[1]。1）安全性最突出的表現(xiàn)便是乘客的財(cái)產(chǎn)和生命安全，屏蔽門的安全設(shè)置等;2）快捷性的重要體現(xiàn)為準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)率以及具體的運(yùn)行速度;3）便捷性在于提供的電梯服務(wù)、出行引導(dǎo)、換乘便捷性以及列車時(shí)間間隔;4）舒適性為整體環(huán)境的打造，溫度的設(shè)置，站臺(tái)服務(wù)人員等等;5）經(jīng)濟(jì)性為制定的優(yōu)惠措施以及票價(jià)。

這些準(zhǔn)則當(dāng)中的每一項(xiàng)指標(biāo)，都與服務(wù)水平指標(biāo)體系有著直接的關(guān)聯(lián)，其中開行間隔、開行列數(shù)與滿載率有著直接的關(guān)聯(lián)，開行列數(shù)對于線路的牽引能耗產(chǎn)生的影響也是直接性的。此外，環(huán)境以及溫度，是編制空調(diào)控制方案的重要參考依據(jù)，也是各個(gè)季節(jié)能耗產(chǎn)生重大差異的關(guān)鍵性原因[2]。針對相同路線當(dāng)中的牽引能耗來說，因?yàn)槠帘伍T的設(shè)置、列車定員以及行駛速度等技術(shù)裝備，需要對牽引能耗的相關(guān)度充分考量，在獲取一系列指標(biāo)的前提下，本文挑選環(huán)境溫度、列車開車間隔以及滿載率指標(biāo)，針對牽引能耗的服務(wù)水平指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.2服務(wù)水平指標(biāo)等級的詳細(xì)劃分

由于線路和能耗服務(wù)水平指標(biāo)有著直接的關(guān)聯(lián)，包括外部溫度以及環(huán)境滿載率、列車開行間隔。但因?yàn)椴煌倪\(yùn)營公司會(huì)結(jié)合自身編制的標(biāo)準(zhǔn)，對車廂內(nèi)部的溫度加以控制，所以可以將列車滿載率以及開行間隔指標(biāo)，當(dāng)作線路服務(wù)水平指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)的基礎(chǔ)[3]。

結(jié)合美國制定的等級，對我國車輛站席密度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化之后，獲取的等級劃分表以及滿載率表，如表一和表二所示。計(jì)算出來的列車參數(shù)，以某城市地鐵1號(hào)線為基礎(chǔ)，在對相應(yīng)的開行間隔、滿載率數(shù)據(jù)有所明確的前提下，根據(jù)表格，便可得出具體的服務(wù)水平等級。

2、確保服務(wù)水平基礎(chǔ)之上的節(jié)能潛力分析

首先需要對SVR牽引能量模型進(jìn)行構(gòu)建，這樣可以對滿載率詳細(xì)估算，并精準(zhǔn)確定環(huán)境溫度、服務(wù)水平指標(biāo)，在變化的情況下會(huì)產(chǎn)生多少線路牽引能耗。此外，利用詳細(xì)分析服務(wù)水平指標(biāo)，可明確在確定客流需求的前提下，開行間隔對滿載率的決定效果。所以，在相應(yīng)的服務(wù)水平當(dāng)中，需要結(jié)合指標(biāo)闕值區(qū)間范圍，利用對開行間隔的優(yōu)化，對線路牽引能耗所產(chǎn)生的變化進(jìn)行分析，從而可以對一定服務(wù)水平基礎(chǔ)條件之下的服務(wù)交通節(jié)能潛力進(jìn)行分析。

2.1服務(wù)水平指標(biāo)關(guān)系分析

結(jié)合牽引能耗構(gòu)建出來的模型，其中應(yīng)用的變量為客運(yùn)周轉(zhuǎn)量以及滿載率。列車滿載率，具體來說便是計(jì)算過程當(dāng)中，客運(yùn)周轉(zhuǎn)量占據(jù)運(yùn)能公里的具體比重，可對交通運(yùn)行服務(wù)加以評估，也可以對全天或者某段時(shí)間當(dāng)中的運(yùn)力利用水平進(jìn)行評價(jià)。在相同的線路當(dāng)中，全天線路當(dāng)中的滿載率平均計(jì)算公式為：

在對全天每個(gè)時(shí)間段中的客運(yùn)量、開行間隔、最大客流斷面系統(tǒng)有所明確的基礎(chǔ)之上，便可對每個(gè)時(shí)間段以及時(shí)段斷面的服務(wù)水平進(jìn)行評估，并明確各時(shí)段運(yùn)能利用率以及相應(yīng)的匹配度。

2.2變量約束條件

為了將本次研究能夠簡化一些，可利用兩個(gè)時(shí)段完成探究工作，其一為高峰時(shí)段，其二為平峰時(shí)段。對當(dāng)前已有時(shí)段劃分研究成果進(jìn)行參考，將全天當(dāng)中最大高峰中的每小時(shí)客運(yùn)量60%，當(dāng)作劃分具體時(shí)段的標(biāo)準(zhǔn)。

例如：某區(qū)域地鐵一號(hào)線，在2020年5月3日，結(jié)合這一標(biāo)準(zhǔn)將高平峰時(shí)段進(jìn)行劃分。其結(jié)果如圖一所示。在該工作日的7：00～9：00范圍內(nèi)，17：00～19：00范圍內(nèi)，客流量明顯最大，高于全天最大高峰小時(shí)客流的60%，為典型的高峰期。這一時(shí)段所產(chǎn)生的集合屬于Hg，其他時(shí)段變化分為平峰期，每小時(shí)運(yùn)營所產(chǎn)生的集合便是HP。其中高峰期以及平峰期，各變量需要對相應(yīng)的約束條件滿足[4]。

3、結(jié)語：

總之，通過分析服務(wù)水平指標(biāo)存在的關(guān)系，以及具體的變量約束條件，可以得出在確定客流需求的前提下，開行間隔對最終的滿載率產(chǎn)生了決定性作用，所以需要優(yōu)化開行間隔，在對這一服務(wù)水平條件給予滿足的前提下，分析相應(yīng)的線路牽引能耗，這樣才能編制出最節(jié)能以及最舒適的優(yōu)化策略。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚恩建， 李斌斌， 唐英，等. 考慮服務(wù)水平的城市軌道交通牽引能耗研究[J]. 鐵道學(xué)報(bào)， 2019（6）：16-23.

[2]劉鵬， 田瓊. 城市軌道交通列車牽引能耗分析[J]. 山東科學(xué)， 2012（03）：7-11.