温州市域铁路S1号线牵引计算

发布时间:2023-04-15 17:16:58

温州市域铁路S1号线牵引计算王艳琴;郝明远;汪星华;高永亮【摘要】Accordingtodevelopmcntneedsofurbanrailtransit,thecharacteristicsofurbanrailtransitandtractioncalculationisintroduced.UsingWenzhouLineS1engineeringastrackprofiles,fivescheduledmarshallingsaresimulatedbasedontractioncalculation.Thesimulationresultsshowthatmarshallingway4M2Tisthemostsuitable.%根据城市轨道交通发展的需要,在介绍城市轨道交通及牵引计算特点的基础上,以温S1号线一期工程为线路条件,对预定的五种列车编组形式进行了牵引计算,仿真结果表明编组方式4M2T是最适合的.【期刊名称】《大连交通大学学报》【年(,期】2013(034004【总页数】4(P57-60【关键词】城市轨道交通;牵引计算;线路设计【作者】王艳琴;郝明远;汪星华;高永亮【作者单位】中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司产品技术研究中心,河北唐063035;中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司产品技术研究中心,河北唐山063035;中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司产品技术研究中心,河北唐山063035;中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司产品技术研究中心,河北唐山063035
【正文语种】0引言城市轨道交通与其他城市公共交通工具相比,具有运量大、安全舒适、快速环保等优点,但由于城市轨道交通运量大,总耗电量仍相当于大.如何最大限度地优化列车的运营条件,降低能耗,成了现在城市轨道交通研究的主要目标[1.所以,本文根据温州轨道交通发展的需要,用预定的五种列车编组方式在温州S1号线一期工程从温州南站至半岛二段进行了牵引计算[2.1S1线一期工程平面示意图1工程概况与列车编组选取1.1S1线工程概况温州市域铁路网规划由4条线组成,其中S1线走向为东西走向,连接沿海铁路温州南站、温州站、永强机场和半岛,是构建未来温州大都市核心区两大中心——中心城和瓯江口新城的快速联系通道,串联瓯海中心、中心城区、龙湾中心与半岛,并服务于温州南站、温州站、永强机场.一期工程位于温州市中心区,由温州南站至半岛二段,二期至洞头县洞头岛,线路全长77.0km.其中一期工程线路全长49.3km,设车站14座,预留车站6座,线路平面示意图如图1所示.1.2列车编组为资源共享节省投资,温州市域铁路应该从线网角度考虑采用统一平台车辆.由于城市轨道交通车辆选型工作难度较大,既要考虑车辆的技术性能,又要考虑美观舒适实用,从建设角度还要考虑经济合算,所以在设计中,车辆选型工作几乎贯穿整个设计过程.针对温州市域铁路不仅具有干线铁路速度快、有越行、运输组织较复杂的特点,120km/h城轨车初步建议选型方案及可供选择编组方式对应的车辆参数如表1所示,本文将通过实际线路仿真计算来确定一种最适合S1线的车型.
1五种编组方式对应的车辆参数2M2T2M2T3M3T4M2T最高运营速度120km/h列车重量/t264264396392396供电电压AC25kV50Hz轮周功率/kW15502600232539005200起动牵引力/kN260260390390390功转折点/(km·h-121.463621.463648平均加速度/(m·s-20.423780.58660.42510.58790.69加速至120km/h的时间/s128.2572.59126.6772.1755.705加速至120km/h总距离/m2917.4631548.862872.6361537.191131.768单位阻力公式R=13.5+0.136v+0.0028v213.2+0.134v+0.0026v编组四辆编组六辆编组技术参数2从上表中可知,2M2T(1550kW3M3T(2325kW理论值相近,而2M2T(2600kW3M3T(3900kW理论值相近,所以在接下来的牵引计算中,列车编组选取3M3T(2325kW3M3T(3900kW以及4M2T(5200kW进行仿真计算,选择一种最适合S1线的城际车.2牵引计算参数准备列车牵引计算是城市轨道交通的重要组成部分,利用计算机对列车的牵引计算进行模拟能解决列车在不同线路、不同编组形式下的运行时分、能耗和时间等问题,为新线设计、旧线改造及运用等方面提供理论依据[3-4.选用铁科院开发的可用于线路设计、能耗计算、列车牵引或制动特性研究的软件,该软件近年来已在国内有关提速、高速的研究工作中得到了广泛的应用.2.1一期工程线路数据线路数据是用来描述列车运行的线路参数,文章以温州S1号线一期工程的线路纵断面图为依据,推导出满足仿真需要的线路数据,包括以下三个文件:(1坡度文件用来表达从线路起点到终点的公里标、坡度信息、标高、线路号等信.坡度文件的起点位置、终点位置即为线路所涉及的范围,列车只能在此范围内运行,而且只能沿着起点至终点的方向运行,不能反向运行.要反向运行的话,必
须对线路文件进行上下行转换.本文温州市S1号线的运行范围为5.650.55km;其中坡度文件除了表达各个坡度外,同时还为另外两个文件提供位置索引,曲线文件中的曲线和标记文件中的标记范围不能超出坡度文件的范围.(2曲线文件用来表达线路中的曲线,描述曲线的位置、曲线半径及长度等信息.线方向为右弯取0,左弯取1.曲线起点公里标、公里标增减方向、线路号都是按曲线起点所处的位置来衡量的;(3标记文件用来表达坡度文件和曲线文件以外的各种信息.标记文件中,至少要有两个车站标记,不能为空文件.S1号的标记文件如表2所示:其中标记类型整数代表如下意义:1,车站;7,限速;9,桥梁;2标记文件数据序号所在位置公里标/km类型标记数据增减方向线路号1125.6000071201136.000007801147.50000712011510.800001温州西站11611.24940910312.211……2951.050001半岛二站15.600001温州南站11(4用坡度文件、曲线文件以及标记文件生成的线路数据如图2所示.2线路数据2.2列车相关曲线三种列车编组形式对应的牵引力曲线与制动力曲线分别如图3与图4所示:3仿真结果分析3.1运行曲线仿真软件采用每辆车为1个质点的多质点模型,可按实际列车编组情况进行牵引计算.根据《新牵规》,仿真过程中,计算粘着系数μj取值如下:
式中,V为速度,单位为km/h.5“站站停”速度/时间—距离曲线仿真过程中采用手动与自动相结合的计算方式,对部分不满意的结果进行了回退重算,避免了一些与实际不相符的问题,使计算结果尽量地符合实际过程.三种编组形式的列车在S1线一期工程中“站站停”的运行曲线如图5所示.3.2运行结果对比本文从“直达”与“站站停”两方面进行牵引计算,仿真结果对比如下.列车牵引能耗对铁路运输成本有着重要的影响,而影响牵引能耗的因素也很多,本文是在列车编组情况一定、线路条件一定,而牵引功率不同计算的[5.能量E算公式如下所示:式中,F为最大牵引力;S转折为恒转矩时的运行距离;P为功率;t转折~120为恒功率时的运行时间;t120+为达到最大速度后列车运行时间,时间越长,消耗能量越多;ηtotal为效率.牵引计算过程中电耗量包括区间能耗、站停能耗、出入段能耗,并未加入再生制动中回收的能量.3三种编组停站仿真结果对比3M3T(2325kW3M3T(3900kW4M2T(5200kW序号区间名称区间长/m方式时分/min电耗/kWh时分/min电耗/kWh时分/min电耗52002温州西站-德政村站29003德政村站-友霞路站19004龙霞路站-温州站15795温州站-上江路站30236上江路站-龙腾路站5378/kWh1温州南站-温州西站直达25.951025.350425.154117358温州大道站-南洋大道站31009南洋大道站-奥体中心站388010奥体中心站-永强201811永强站-机场站251512机场站-灵昆站733213灵昆站-半岛二站52507龙腾路站-温州大道站停站45.661141.960838.764814合计45827备注停站时间30s
由表3可知,平均旅速6071km/h之间时,功率大的车型,运行时间短,能耗会略大.4结论通过对仿真计算结果的分析,在同样的区间长度范围内,编组方式为4M2T的列车与编组方式为3M3T(2325kW3M3T(3900kW的列车相比较,其平均速度快、牵引时间短、牵引能耗低,各项指标都优于其它两种.所以,对于温州市S1号线一期工程来说,4M2T的编组方式是比较好的.参考文献:1]桂翔.城市轨道交通牵引计算仿真系统的研究与开发[D.北京:北京交通大学,2008.2]李晓明,陈进杰.基于城市轨道交通列车牵引计算的列车编组形式选择[J.铁道勘察,2008(1:82-84.3]胥红梅,郭湛,李晓宇.地铁列车牵引计算算法及程序实现[J.现代城市轨道交通,2011(5:80-82.4]李晓明,齐辉.列车牵引计算在城市轨道交通中的应用研究[J.市政技术,200725(6:495-497.5]张宇.深圳地铁1号线(续建车辆牵引仿真计算[J.电力机车与城轨车辆,200831(5:12-1.

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