城市軌道交通運用車設計計算方法
摘 要:城市軌道交通運用車的配屬數量直接決定了軌道交通線路的“輸送能力、服務水平”,并對工程總投資有很大影響。在簡要總結目前使用的城市軌道交通運用車計算方法的基礎上,根據上海市已建成線路(1 號線和3 號線) 的實際運營情況,進行分析研究,提出基于功能和定位的新的計算思路,并提出初步的計算方法。
關鍵詞:城市鐵路; 軌道交通; 運用車; 計算方法; 系統能力
首先,客流預測的主要依據:城市人口規模發生了變化。當時在進行客流預測時,上海人口指標為2020 年達到1 600 萬,而實際上這一數值目前已經達到了。還有一個原因就是對城市軌道交通發展的導向作用估計不足。上海城市軌道交通1 號線南段莘莊地區隨著該線建成而迅速發展,是1 號線的主要客流源,也導致1 號線高峰小時客流量超出了設計預計。還應該考慮到:設計年度一般跨度為25 年,客流預測也只預測到25 年后,所以產生了城市軌道交通工程是“5 年設計建設、按25 年設計、使用卻要100 年”的不合理邏輯。
所以,客流預測雖然是建立在科學的數學模型基礎上的,但是由于模型中大多數參數的變動性大,隨著時間的不斷推移,往往超出預計范圍之外,從而導致預測結果難以準確,故軌道交通設計以客流預測為唯一依據值得商榷。
(1) 軌道交通服務水平、車型及列車編組
軌道交通服務水平、車型及列車編組在設計過程中總是相互影響并關聯著,也正是由于這個原因,在設計過程中,這3 個因素有著多個能夠達到要求的不同組合,是爭議較為集中的地方。在實際設計過程中,往往總是由工程甲方先確定車型,設計單位再按照用足最小行車間隔并在合理拖動比和預留一定輸送能力儲備的條件下進行列車編組確定。
筆者以為,設計過程的科學性難以保證。
(2) 工程投資
城市軌道交通的車輛價格昂貴,車輛購置費在工程總投資中占有較大的比重。目前采購進口的大型車價格為115 萬美元/ 輛,小型車為90 萬美元/ 輛,國產軌道交通車輛也要500 萬元/ 輛。
軌道交通車輛的配屬可以分步實施,根據客流量的需要,分期采購,以達到較佳的投資效益。
(3) 固定設施利用
城市軌道交通的順利運營還需要大量的配屬設施為之服務。與運用車配屬相關的還有車輛段和停車場等設施,運用車的數量決定了這些設施的總規模,其規模也應當分期實施,但要做好預留。
(4) 舒適度標準
城市軌道交通的舒適度是城市文明程度的反映。為使舒適度標準達到一個較高的水平,這就要求設計中每m2 的定員數量應該取得較低才能滿足這一要求。在滿足客流需求和相同行車密度的條件下,較低的定員標準要求加大列車編組輛數,雖然增大了投資,但卻有更大的社會效益。同時,高標準的舒適度在一定程度上也是儲備了輸送能力,提高了城市軌道交通應對突發性客流的能力。
3 建議
從以上分析,城市軌道交通設計中的運用車計算應當以“ 效能”為核心,以最優的投資換取最佳的社會效益。
(1) 按照線路在城市公共交通系統或者城市軌道交通路網中的地位和等級來決定一些設計參數。在滿足遠期客流需求的基礎上,綜合考慮最小行車間隔、車型和列車編組等相互制約的因素來決定各自的取值。
(2) 按線路最小行車間隔(目前為2 min) 計算運用車數,得出的值為線路系統能力。
(3) 以計算得出的系統能力作為該線設施配屬遠期總規模的依據。
4 公式修正
若采納以上建議,則前述的計算公式并不發生變化,只是計算過程的重新調整。
(1) 根據該線路在城市公共交通網絡或者城市軌道交通網絡中的地位,確定其采用的車型和列車編組輛數。
以上海市城市軌道交通路網為例,分析認為: R 線采用大型車,6 輛～8 輛編組,行車間隔取最小值;M 線采用大型車,4 輛～6 輛編組,行車間隔取最小值;L 線采用小型車,3 輛～6 輛編組,行車間隔取值最大不得超過6 min 。相關參數確定后必須滿足下式60 R高峰≤ r列× t間隔
其中,t 間隔必須不小于全線設施所允許的最小行車間隔。
(2) 將既定的列車編組輛數和最小行車間隔代入式(1) ,得最終運用車配屬數量。
5 評價
通過修正后的計算方法計算出的結果比原方法計算結果大,因為兩者的目標函數不同。原方法為節省投資,修正后則是以最合理的投資達到最佳的社會效益,充分發揮城市軌道交通的“ 效能”,而且“按需投資” 的原則,為達到目標提供了機動空間。
參考文獻:
[ 1 ] GB50157 92 , 地下鐵道設計規范.
