节能纵坡

条目

地铁线路纵断面设计中，通常将地下铁道车站设在线路纵剖面的最高处，车站两端均为下坡，称为节能纵坡。地铁节能坡是指符合列车运行规律的节能坡道，它遵循遵循“高站位、低区间”的设计原则，车站一般位于纵断面的高处，区间位于纵断面的低处．列车进站停车前，借助上坡的坡度阻力．将动能转化为列车势能，以缩短制动时间、减少制动发热，节约环控能量消耗，列车从车站起动后，借助下坡的动力将势能转化为列车动能，以缩短列车牵引时间快速起步，从而达到节约牵引能耗的目的。

正文

简介

根据城市轨道交通运营线路的能耗统计分析，列车运行的牵引用电约为总用电量的50%-60%。随着城市轨道交通网络规模的不断扩大，总的运营能耗量呈快速增长的趋势。城市轨道交通线路设计不合理、列车操纵不节能，使得能耗问题越来越突出。因此，如何挖潜降耗，突破关键技术，对降低城市轨道交通运营成本、提高经济效益有着越来越重要的现实意义。

列车牵引计算节能理念融入城市轨道交通设计中，从工程设计开始考虑运营目标的相互协调，使得工程达到最大程度的优化，为列车运行提供节能基础，之后在节能线路设计基础上，研究列车牵引计算，避免了各专业间孤立设计而造成的工程浪费。使得优化设计出来的线路纵断面和列车节能操纵策略，能最大限度的降低城市轨道交通长期运营支出。在节能纵坡取值范围寻优中，对长度1000m、1200m、1500m的区间进行坡段组合，采用现有的城市列车运行计算系统进行模拟仿真，统计不同列车在其上运行的能耗,通过对不同车型在同一组合上的牵引制动能耗进行分析，寻找每个线路组合对应的较优坡度取值范围，同时，分析同一车型在各线路组合间的牵引制动能耗，找出不同区间长度对应的较优区间组合，为城市轨道交通节能线路设计方案提供相应的实验数据值。在列车牵引计算优化方面，对列车处于变坡点的坡度和处于变曲率点的半径进行处理，建立了定时能耗模型，采用了时间步长法进行计算。在时间步长算法中，考虑到坡度和曲线对列车受力的影响：列车处于变坡点时，计算每个时间步长下的折算坡道，列车在曲线变化点时，将每一个车辆经过节点的过程看作一个阶段，认为该阶段过程中列车受力状态相同，在此基础上对该阶段进行牵引计算。在进行牵引计算时，考虑到单质点模型和多质点模型的特点，本文提出采用单质点模型和多质点模型相结合的计算方法，当列车处于非节点时，采用单质点模型进行计算，当列车在变坡点上时，采用改进单质点模型进行计算，当列车经过变曲率点时，采用多质点模型进行分阶段计算。节能评估线路选址和纵断面设计轨道线路选址关系到周边用地和资源使用情况、列车行走距离和运行阻力大小，影响列车牵引能耗。能评报告应介绍线路选址基本方案，包括运量等级、速度目标、线路走向与构成、正线数量与长度、站间距、线路平面最小曲线半径、轨道材料等主要技术参数。凡区间有条件，线路纵断面应设计成节能坡，应介绍节能坡最大坡度要求、实际坡度、使用比例等。评估方案的合理性，分析它和先进方案在节能方面存在的差异，提出优化措施。