城市轨道交通形式范例6篇

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城市轨道交通形式

城市轨道交通形式范文1

关键词:城市轨道交通;慢行交通;步行;自行车;接驳换乘

中图分类号:U213.2文献标识码: A 文章编号:

1 引言

长期以来,城市交通拥堵严重现象已成为亟待解决的问题。城市轨道交通在很大程度上解决了交通拥堵问题,但只有合理规划轨道交通接驳换乘体系才能发挥其强大功能,而慢行交通与轨道交通的接驳换乘研究日益引起界内专家的重视。因地制宜形成机动车道路系统和慢行交通道路系统等配套合理的综合道路系统,充分体现“以人为本”的城市交通建设指导思想,使自行车、步行与轨道交通合理衔接,创造绿色和谐的城市交通环境[1]。

2 慢行交通概述

慢行交通主要相对于快速交通和高速交通而言,本文初步定义为平均速度低于20km/h、噪声较低、制动性好、以人为本、近距离出行的非机动车交通方式统称。主要以行人为动力进行空间移动,平均出行速度较低,步行速度一般为4km/h左右,而自行车速度一般在10km/h左右,出行距离比较短,一般在3km之内 [2]。

慢行交通是一种全新理念,主要基于可持续发展的交通观念,其目的在于缓解城市交通拥堵,解决城市轨道交通“最后一公里”的难题,发展低污染、多元化交通工具,从而实现城市社会、经济与环境的可持续发展,创建和谐的城市交通运输系统 [3]。

慢行交通接驳换乘不仅提高短程出行效率,弥补公交服务的不足,而且在促进交通可持续发展、保障弱势群体出行便利等方面具有无法替代的作用,与机动化交通相互竞争、相互配合,共同构成城市客运交通系统[4]。

在能源供应趋紧、大城市交通拥堵加剧的背景下,规划高品质的慢行交通衔接体系能够引导市民形成全新的出行理念,本文主要研究步行、自行车与轨道交通车站的衔接规划设计。

项目 :《广西高等学校特色专业及课程一体化建设项目》,编号:GXTSZY234

3 步行

步行是城市轨道交通最基本、最主要的接运方式,只有通过步行的合理接驳,轨道交通才能真正实现对乘客“门到门”的服务。轨道交通与步行交通的接驳换乘研究主要包括人行通道、过街设施及人车分离设施的规划设计,为乘客提供一个安全、和谐的步行换乘环境,保证车站所有流动乘客顺利完成各种相关活动。

3.1 规划设计原则

在规划设计步行与城市轨道交通换乘体系时,应遵循以下几个原则:

①以轨道交通车站为核心,对步行换乘设施进行整合,提供独立的人行通道以连接车站合理步行区范围内的建筑设施,保证人车分离,提供安全、协调的步行环境;

②对车站周边道路断面优化设计,设置合理的行人过街横道线、中央安全岛及交通标识系统;

③设置良好的的导向标志,建立通达性强的人行通道以连接车站站台,并满足步行便捷、安全疏散的要求。

3.2 步行接驳通道设计

步行接驳通道的物理性状与几何尺寸直接影响了乘客换乘轨道交通时的走行时间,列车在车站内的停靠时间以及乘客在站台上的分布形态也会影响乘客换乘的时间,在规划步行与轨道车站的衔接系统时,确定步行通道长度和宽度是关键所在。

(1)通道长度

通道长度是指与站台衔接通道两端之间的距离(即乘客沿通道所走过的距离),但轨道交通车站换乘通道内往往设有坡道、楼梯及自动扶梯等多种垂直移动设施,这都会影响换乘乘客的步行速度。

在乘客换乘轨道交通的过程中,实际走过的距离为通道长度和乘客在两端站台上所走过的距离之和[5],通道单纯长度与乘客步行时间不会形成线性关系,在计算接驳通道长度时,应将所有影响乘客走行速度的设施折算成相对于水平移动的换算系数,则通道换算长度为各种实际长度换算后的总和,计算公式如下表示:

其中,LL―通道内水平步行距离;

Li―第i种非水平步行距离;

Ri―相对的换算系数;

n―非水平步行距离的种类。

换算系数的选取根据乘客通过非水平距离与相同水平距离所用时间之比来确定。

(2)通道宽度

换乘客流具有一定的周期性,为保证换乘客流的安全与舒适,步行通道应有足够的宽度,可根据以下公式进行估算[6]:

其中: q―高峰换乘客流(人/h)

σ―超高峰小时系数,一般取值为1.2~1.4

Im―接驳车辆到达平均时间间隔(s)

β―通道服务客流占全部换乘客流的百分比(%)

C―通道的通过能力(人/m・h)

―疏散乘客所需要的平均时间(s)

αlos―通道相应服务水平下的饱和度

4 自行车

自行车是城市轨道交通的接驳方式之一,参考我国众多城市居民出行调查报告,在人口稠密的轨道交通枢纽地区,机动车换乘量仅次于步行换乘。自行车不同于定时、定点、定线的公共交通,具有便利性、随意性和灵活性等特点,在距离轨道交通车站大约1km~3km的范围内,自行车作为便捷的接驳方式具有强大的优势,在居民区附近的轨道交通车站会吸引更多乘客选择轨道交通为主要出行工具。

在我国城市公交系统不完善、服务质量不佳的情况下,在轨道交通车站为自行车使用者提供良好的停车换乘环境,规划合理的自行车接驳换乘体系,对于提高城市轨道交通吸引客流能力有着重要的促进作用。因此在规划设计轨道交通枢纽时,应考虑一定的非机动车停放场地,若地面空间有限,可设置地下停车场,同时还应创建非机动车专用道并配备相应型号设施,以确保出行者的安全。

4.1 原则

对自行车与轨道交通车站接驳换乘系统进行规划设计时,应遵循如下基本原则[7]:

①与既有规划协调一致:自行车停车换乘比较适合于城市区或居住区附近的轨道车站,应规划一定规模的自行车停车场。在规划设计时,要与城市空间规划、总体交通规划及区域交通规划相协调,重视客流走廊,符合换乘客流往返规律。

②以人为本:自行车换乘系统主要为骑自行车换乘轨道交通的乘客服务,应充分考虑行人交通需求,为其提供便利的换乘条件,更好地吸引出行者采用自行车存车换乘模式。因此,在规划自行车衔接系统时,从骑车人的角度出发,尽量提供自行车专用道系统,自行车停车场应与轨道车站出入口保持合适的距离,为乘客提供安全、便捷、舒适的换乘环境。

③功能与效益相结合:自行车存车换乘设施一般根据轨道交通车站位置与功能进行规划设计,对于换乘客流量较大的车站,应设置集中的专用路外停车场,对于换乘量较小的车站可分散停放。为避免自行车停放造成的不良影响,必须提供合理的自行车专用停车位,由于车站周边地区地价较高,建设投资大,在衔接系统规划中,要合理规划换乘设施位置与规模,尽量减少投资与风险。

④合理性与操作性相结合:自行车存车换乘顺利实施是衔接规划目标实现的基础,一方面取决于规划方案的合理性,另一方面取决于实施部门的可操作性,因此,在规划自行车接驳换乘系统时必须遵循两者相结合的原则。

在城市轨道交通车站附近配备适宜的非机动车停车场时,应注意以下几项要点:

①所有车站应按要求配置一定规模的非机动车停放场,并应根据实际情况设置遮雨棚;

②结合车站各出入口位置,分散布置自行车停放场,与出入口距离应控制在80m之内;

③对于非地面车站,可结合高架桥下的空间及地下空间,布置适量的非机动车停车位;

④当地区中心用地条件有限时,可结合轨道交通车站周边的建筑情况,设置适宜的非机动车停放场,或采用立体式停车库;

⑤非机动车停放场还可结合绿化建设,在轨道交通建设过程中,应考虑地面的规划情况,可以同步建设非机动车停放场。

4.2 自行车停车场规模

自行车停车场面积取决于停放量和单位停车面积,自行车单位面积受到标准停车宽度和停放形式的影响,一般取值为1.8/辆,可按以下公式进行估算:

式中:Nbike―高峰时段10min内换乘的乘客数量(人);

tbike―自行车的平均停放时间(s);

sbike―自行车停放时所需的面积(m2/辆);

Pbike―自行车平均载客人数(人/辆),一般取1.0人/辆;

αbike―某一服务水平下的停车饱和度;

βbke―存车换乘自行车数占停放自行车总数的百分比(%)。

4.3 自行车停车布局模式

(1)在出入口附近设置路边停车场

有些轨道交通车站周边土地已经完全开发利用,用地比较紧张,主要利用车站出入口旁边的空闲地块,设置自行车临时停靠点。

(2)在高架桥下设置自行车停车场

这种模式一般适合轨道交通高架车站与自行车的衔接系统,直接在高架桥下配置适宜的自行车存放场。

(3)在地下站厅设置自行车停车库

结合轨道交通车站地下大厅的布局模式,可设置地下停车库,采用该模式的车站出入口台阶还应带有斜坡,以方便自行车出入。采用这种模式时,换乘方便、距离短,自行车管理业方便,但为了减少资金利用,地下停车库应与轨道交通车站同步规划与设计。

(4)在站前广场设置自行车停车场

对于换乘客流量较大和换乘方式比较复杂的轨道交通车站,应规划一定规模的交通广场,并设置公交车、小客车、出租车和自行车等多种换乘设施,共同为轨道交通服务。自行车停车场应布置在车站出入口附近,避免靠近机动车衔接设施,以免造成自行车流与机动车流交织干扰。

4.4 自行车停车换乘管理政策

(1)加强停车场的管理[8]

由于自行车比较灵活、轻便,容易造成停放自行车被偷被盗现象,降低居民采用“自行车+公共交通”出行模式的积极性。因此,应加强衔接自行车存放场的管理,采取相应措施与政策,配备一定数量的看管人员,避免存放自行车被偷被盗现象,使换乘停车更加安全,还可根据实际情况配置相应的维修服务设施,以保障自行车换乘的可靠性。

(2)允许折叠自行车搭乘轨道交通

近年来,由于折叠自行车轻巧,便于携带,且折叠后占用空间较小,很多市民已经开始采用携带折叠自行车搭乘轨道交通的方式上下班,为打通轨道交通“最后一公里”带来了很好的发展契机,使更多以轨道交通为主要出行方式的乘客更加方便地出行。但折叠后的自行车虽然体积很小,但仍占据一定的空间,很容易影响到其他乘客。因此相关部门应该制定相应的管理政策,在方便一部分出行者的同时,将对其他人造成的不良影响降到最低。

①限制可搭乘轨道交通的折叠自行车规格

折叠后的自行车不能有任何突出物(包括脚蹬)超出组成长、宽、高的六个平面。允许折叠后体积不超过0.05-0.06m3的自行车才能搭乘轨道交通[9]。

②配备适宜的包装袋

因为折叠后自行车车轮仍暴露在外,可能会对其他乘客造成不良影响,因此,应为携带折叠自行车搭乘轨道交通的乘客配备合适的包装袋,将折叠后的自行车放入专用包装袋内再搭乘轨道交通。

(3)设置公共自行车租赁点[10]

a.公共自行车与私人自行车具有相似特征,但相较而言,使用公共自行车出行具有更高的资源利用效率,有利于减少自行车乱停乱放现象,且占地面积少,有利于城市文明建设。

b.由于公共自行车租赁点离出发地和目的地有一定距离,因此使用公共自行车换乘轨道交通必须考虑车站附近租赁点的布设情况,包括租赁点密度和规模,只有设置合理规模和密度的公共自行车租赁点,才能吸引更多居民采用公共自行车换乘轨道交通的出行方式。

5 结论

通过对慢行交通概念进行解析,主要对步行和自行车接驳轨道交通进行规划设计,根据其交通特性,对步行通道进行规划设计,得出通道长度和通道宽度的计算公式;根据自行车停车场规模计算公式得出计算方法,并对几类布局模式进行分析,最后对自行车停车换乘管理政策提出几点建议。

参考文献

[1] 王静霞.新时期城市交通规划的作用与思路转变. 城市交通[J].2006

[2] 李晔.上海市慢通系统规划-解读[J]. 上海同济大学:绿色交通导向

[3] 宋新生.城市绿色交通方式之间的衔接与协调[J]. 平顶山工学院学报,2006,25-26

[4] 熊文,陈小鸿,胡显标. 城市慢行交通规划刍议[J]. 城市交通,2010.1

[5] 杜鹏,刘超,刘智丽. 地铁通道换乘乘客走行时间规律研究[J]. 交通运输系统工程与信息,2009.8

[6] 覃煜,宗传苓. 轨道交通接运系统规划方法浅析[J]. 城市交通,2006.9

[7] 陈思. 自行车与轨道交通换乘衔接研究[D]. 长安大学,2008.5

[8] 殷秋敏,邓卫. 自行车与城市轨道交通的衔接规划与管理[J].东南大学,交通科技, 2008.4

[9] 蔡军荣. 折叠自行车评定方法探讨[J]. 科技发展,1999.8

城市轨道交通形式范文2

关键词:轨道交通;设计;高架结构

1高架城市轨道交通建设现状

众所周知,伴随着新世纪的到来,中国的城市轨道交通建设也翻开了崭新的一页。目前中国人口过百万的三十四个城市中,有二十个超大城市和特大城市正在建设和筹建自己的轨道交通。目前在建的线路长度近400公里,这其中高架线路型式因其造价低、建设周期短而越来越受到决策者和设计者的青睐。据统计,在已建成通车的8条146.94公里的线路中,仅有一条高架线,长度占17%,而正在建设的16条线路中,高架长度已占到约40%。表1为已建项目高架线路情况统计。

城市快速轨道交通高架桥梁与一般城市高架道路桥梁不同,虽与铁路桥近似,但也有其特殊性,主要体现在以下几个方面:

①桥上铺设无缝线路无碴轨道结构,因而对结构型式的选择及上、下部结构的设计造成特别的影响;

②城市轨道交通特有的桥面系布置及接口关系;

③列车的运行最高速度为80km/h, 运行密度大,维修时间短;

④建设地点一般位于城区或近郊区,对景观要求、施工工期及环保要求较高。

目前,正在建设高架轨道交通项目的北京、上海、武汉等地,业主和设计者已充分认识到了上述特点,并积极开展了分析研究工作,为高架结构的选择和设计积累了一定的经验,正在修编的《地下铁道设计规范》也特别加入了高架结构这一章。本文重点论述了高架结构型式选择的影响因素及高架结构设计应注意的问题,供大家探讨交流。

2高架型式选择的影响因素

高架线路型式的显著特点是建设周期短、造价低,但同时也会带来景观及噪音污染的问题,因此,选择高架型式必须考虑建设地点、景观及环境影响因素。

2.1 高架型式的适用地段

在轨道交通线路设计时, 在如下地段考虑选择高架型式是比较适宜的:

1.城市繁华地区以外的城近郊区,周围建筑较少。道路宽阔,线路可选择在道路一侧或道路中间。

2.连接城市中心区与周围卫星城、开发区、机场等。

3.中等规模及以下城市,规划予留出城市轨道交通专属用地。

根据上海明珠线一期工程及泰国等城市的经验,在大城市中心区一般不建议采用高架线路。

2.2 高架型式与景观影响

高架车站、区间具有工程量小、工程投资少的特点,但同时会给城市带来景观上的不协调、噪音的污染等问题。针对高架车站、区间本身的特点,首先应从建筑布局、结构形式及环境设施上进行全面的构思,对所处地段的地形、环境特征加以巧妙的、空间尺度适宜的利用,将轨道交通设计成在景色中运行的流线,连成一幅巨大的动态的画面。处理得当,不仅会消除其对城市景观的负面影响,而且会为城市增添一道亮丽的动态风景线。

解决高架型式对景观的影响主要可从区间高架结构型式的选择、车站造型和车站体量等方面考虑,建议采取以下几方面的措施:

1)高架线路首先注意线形,应与区域特点、土地利用规划、原有道路相协调。平面线形应尽量平衡流畅。

2)道路分幅,尽量留出中央的绿化分隔带,两侧又留有不同层次绿化的行道树,给人以明快舒适之感。

3)车站设计地点,结合旧城改造或新区予留两侧的绿化地,这会改善街道景观和人们的心理感受。其次要从质感、色彩等方面考虑与环境的协调,以求获得美观的视觉效果。另外,车站建筑也应体现文化内涵及历史传统建筑化的基本元素。

4)高架结构形式的选择必须借鉴桥梁美学的概念,充分考虑合理的高跨比、梁体外部线形及桥墩造型。

5)高架车站的体量也是景观设计应注意的问题。高架车站应简洁通透,尽量缩小车站体量,减少站务用房。

2.3 高架型式与环境影响

高架轨道交通工程的建设和运营不可避免地对沿线周围环境产生影响;其主要影响因素有噪音影响、振动影响及施工环境影响。

2.3.1噪声影响

在建设施工和运营期间均会产生噪音影响。

施工期间噪声环境影响,主要来源是拆除建筑物作业、道路破碎作业、钻孔灌注桩作业、挖掘、运土等工种。因此,大型挖土机、空压机、钻孔机、重型车辆、风镐、振动棒、电锯、混凝土搅拌机、大型吊机等是各个阶段噪声。

运营噪声为列车在地面及高架线行驶时向线路两侧辐射的噪声,主要有车辆噪声和车辆运行时激发桥梁结构振动而产生的“二次噪声”;车辆噪声包括动力系统噪声和轮轨系统噪声。轮轨噪声包括平直轨道上的滚动噪声、钢轨接缝处的撞击噪声以及弯道和制动时的尖叫声,这些噪音声源是由于轮轨互相作用激发车轮和钢轨的振动而产生的,它的产生主要与线路型式、桥梁结构、车辆类型、列车长度、行车密度及感应点距地面高度等因素相关。

2.3.2振动影响

振动和噪声是不可分的,振动的强度也就是噪声的强度。施工期间产生振动的主要因素有:大型挖土、重型运输、道路破坏及回填夯实等。

运营期间的振动主要是由列车运行时的动力振动而引起结构的振动及列车通过桥墩、基础传至地面的振动。结构自身的振动应用结构动力学由设计解决,传至地面的振动会对相邻建筑产生影响。

2.3.3工程环境影响对策

减振降噪主要有三种途径,其一,振动噪声源减振降噪,主要通过降低轮轨冲击力和摩擦以及减振系统实现。主要措施有控制最小曲线半径、轨下设置橡胶减振垫、梁下设置橡胶支座等。其二,在噪声的传播途径中通过吸收和阻隔等方式降噪,最常用的方式是桥上设置声屏障。其三就是在需要降噪的具置设置隔音吸音设施,如隔音窗,隔音外墙等。减振降噪措施:

1)尽量避免过小的曲线半径。在设计过程中合理的进行纵平面布置,确保线路的平顺。这一措施同时还能降低轮轨的磨耗,提高列车通过曲线时的安全度和舒适度。同时线路的选择应距周围建筑物一定距离。

2)桥上采用无缝线路。

3)根据不同路段的减振降噪要求采用不同类型的弹性扣件和道床形式,在达到减振降噪要求的同时尽量作到经济合理。如北京城市铁路采用的隔而固钢弹簧浮置板道床,可有效地减振和消除固体声。减振效果为:噪声传递损失可达40-60dB。

4)列车在高架线路运行时产生的结构噪声与高架结构主梁的型式、墩台基础结构及支座布置情况有很大的关系。设计中考虑在人口密集区采用槽形梁可有效降低列车运行时的噪声影响。基础采用桩基础,以减小震动向远距离的传播。支座采用抗振动性能好的板式支座。

5)施工过程中,施工单位应制订环保措施规程及实施细则,并成立工作小组,经常检查落实条例执行情况。合理制订施工工艺流程,优化施工工序,缩短施工工期。做好施工期的交通疏解工作,防止交通拥挤阻塞。

6)桥梁结构在外侧设置声屏障进行降噪处理。

7)在沿途建筑物上增加隔声窗。

8)结合改建后的道路横断面设置绿化带,可以有效地降低地面噪声。

3 高架结构设计应注意的问题

3.1 特殊荷载

轨道交通高架桥因桥上铺设无缝线路,引起了一些特殊力。桥上铺设无缝线路因温度变化、列车荷载的作用以及冬季钢轨折断致使梁轨之间产生相对位移,因扣件纵向阻力的作用,梁轨相对位移受到约束,因此梁轨间产生大小相等、方向相反的纵向力。它们分别是:伸缩力、挠曲力、断轨力,制动力与铁路桥也不同。

3.2 变形控制

由于城市轨道交通高架桥采用无渣无枕轨道结构,钢轨扣件调高量仅为40mm,即桥梁的后期变形不能大于40mm.桥梁设计时必须考虑变形控制。主要的变形包括予应力混凝土梁的徐变变形和基础的后期沉降。从1997年开始,笔者有幸参加了国内第一条高架城市轨道交通线路-上海明珠一期工程的设计及该工程对桥梁的徐变控制和基础沉降的研究课题,课题从设计、施工监测、到运营阶段对桥梁的徐变和沉降进行了深入研究,课题历时4年多。正在建设的北京城市铁路,也对桥梁的徐变进行了测试,工程实践表明,在设计和施工过程中采取一些适当措施,其变形是可以得到有效控制的。

控制徐变变形的措施:

1.设计时适当增加梁的刚度,减少弹性变形,从而减少徐变变形基数;

2.优化予应力钢束布置,控制张拉应力。

3.提高张拉时混凝土的龄期。

4.梁体设计预拱度时考虑徐变变形的影响。

5.施工加强对混凝土的养护,减低水灰比。

6.梁浇注完成后,要做好施工组织,尽量延迟承轨台开始浇注的时间。

7.加强监测,将测量信息及时反馈给设计。

基础变形控制

1.尽量采用桩基础;

2.增加桩长;

3.增加桩数;

4.选择持力层。

3.3 桥梁结构形式的选择

长距离的高架桥结构形式的选择应遵循安全、经济、美观、便于施工,满足桥下道路交通及环保要求,因此,高架桥区间标准段桥式选择的成功与否,是高架线路建设能否成功的关键因素之一。

3.3.1合理跨径:从景观、经济和施工技术等各方面综合考虑确定。区间标准梁的合理跨度以25m-30 m为宜。

3.3.2结构体系:城市中小跨度桥多采用简支梁体系或连续梁体系。简支梁结构简单,受力明确,容易做到设计标准化、制造工厂化、施工机械化,安装架设方便, 施工速度较快。连续梁桥为超静定体系,其优点是结构刚度大,变形小,动力性能好,有利于改善行车条件,减小列车运行产生的噪音和振动。优先推荐简支梁体系。

3.3.3梁型

根据几条线的建设经验,区间标准梁的结构型式重点应考虑预应力混凝土箱梁、预应力混凝土槽形梁和预应力混凝土T形梁。

箱梁能适应各类条件,是目前国内广泛采用的高架结构形式之一,它具有闭合薄壁截面,抗扭刚度大,整体受力性能好、动力稳定性好。箱梁外观简洁、适应性强,在区间直线段、曲线段、折返线及渡线段等处均可采用,对于斜弯桥尤为有利。

T形梁属肋梁式结构的一种,其抗弯性能好。由于主梁为工厂或现场预制,故质量较高。桥梁上部结构由四片T梁相互联结而成,吊装重量轻,施工方便,且构件容易修复或更换。

槽形梁为下承式梁,与上承式梁相比,其最大优点是结构高度相对较低,且两侧的主梁可起到隔音作用。

表2列出了各种型式梁特性的综合比较。

3.4 施工方式选择

对于标准区间桥梁,其施工方法主要有整孔预制方案、节段拼装和现浇三种方式。从表1可以看出,在目前国内建成和在建的线路中,桥梁施工方法多采用现浇,这是由于当时国内桥梁运输和吊装设备的限制及标段划分较小的原因造成的。但是,世界上桥梁技术发展迅速,桥梁的结构也在多样化,特别是由于桥梁架设施工技术的发展,促使各类桥梁的架设质量与进度不断提高。由于高速铁路桥梁和轻轨交通高架桥梁发展的需要,也使架桥设备与技术日新月异。修建城市轻轨高架桥,应采用预制简支梁吊运架设法,利用现代桥梁施工设备与技术,以流水作业方式进行建设施工。这种方法已在意大利、法国、南韩、墨西哥等国家被证明是保证桥梁外观质量、缩短工期、降低总成本、减少施工对社会的负效应的最佳方式。

预制施工方案的特点:

1)在现场预制箱梁,通过运输机械将箱梁运到桥位,再利用架桥机械将箱梁安装就位。

2)对施工现场周边的城市环境影响较小。由于采用预制、吊装的施工方法,在桥墩及基础施工完成后即可对施工沿线现场进行清理,并在线上完成桥梁架设,可有效减小拆迁量,减少施工场地占用面积和时间以及对城市交通的影响。

3)桥梁上部结构为工厂化生产,施工工艺简单易行,技术成熟,桥梁的内部质量及外观都能得到保障,可有效避免全线现浇作业中桥梁质量参差不一,外观相差较大的现象。

4)整孔预制、运输、架设方案单工作面施工速度远远快于其他施工方案。如采取恰当运梁方式,更有利于减少施工对城市环境及城市交通的影响。

5)预制施工的发展-阶段拼装法:分段箱梁的运输、安装方便,采用跨越式架桥桁机,对交通和社区的干扰最小。此外桥梁跨度较大并可灵活调整。

3.5 车站结构型式及减振措施

从结构形式上高架车站主要分三类:站桥分离式,桥从车站穿过,与车站的构件不发生任何关系;站、桥结合式,即行车道处设行车道梁,该梁简支在车站框架横梁上,支承点采取减振措施;站、桥合一式,即车站部分框架结构作为行车道,列车直接在框架梁板上行走。这三种结构形式有如下的优缺点:

高架车站结构型式比较表

表3

3.6 使用环境对结构设计的特殊要求

城市轨道交通高架桥作为重要的生命线工程,其使用寿命为100年,因此设计时应满足耐久性要求。高架车站,因站台雨棚多设计为半开敞式,因此设计时应按露天结构进行设计。

4 需进一步研究的课题

虽然城市轨道交通高架桥的建设已有一些经验,但仍需解决以下问题:

1)桥梁结构耐久性及100年设计基准期的设计参数选择。

2)施工方法研究,如整孔预制运架技术、阶段拼装技术、先张预应力技术等。

3)车站型式及规模优化。

4)减振降噪技术。

5 结语

综上所述,城市轨道交通高架型式的设计有其自身的特点,它涉及了线路、桥梁、轨道、建筑景观、建筑结构、环境保护、施工等多个领域,是一个综合的设计系统。作者在这里只是抛砖引玉,希望中国的高架城市轨道交通系统建设不断完善、持续创新。

参考文献

城市轨道交通形式范文3

关键词:轨道交通;减振

中图分类号:U231 文献标识码:A

随着城乡一体化进程的加快,城市规模不断扩大,城市人口日益激增,城市机动车拥有数量迅速增长,导致污染和能耗问题以及城市道路的拥堵问题成为制约城市交通发展的症结。而城市轨道交通以低污染、低能耗、大容量及安全、准点、快速的优点成为解决城市交通问题的首选方案。目前全国有28座城市在修建地铁,中国城市进入了“地铁时代”。但是,城市交通轨道尤其是地铁轨道,不可避免的穿越人口密集区和重要的建筑屋下,列车行驶时产生的振动和噪声严重影响人们的正常生活及工作。交通引起的振动、噪音已经被列为世界七大环境公害之一,因此设法降低城市轨道振动及噪音,良好完善地与自然和生活环境协调,成为人们普遍关注的问题,因此对轨道的减振降噪性能提出了更高的要求。

地铁线路产生的振动和噪音主要来自车辆和轮轨作用,对于车辆产生的噪音,可通过改善车辆的结构,提高车辆的防振性能得以改善,都在不同程度上减少了振动和噪音。除此之外还应在轨道结构上采取必要的措施。目前根据振动减振情况及地铁设计规范有关规定的不同,分为一般减振、中等减振、高等减振及特殊减振四种级别。其中高等减振措施适用于地下线线路穿越居民住宅密集区、地面及高架线临近或穿越交通干线两侧、综合类、工业、商业区,随着人们生活质量的提高,对居住环境的提高,此类减振措施范围最大,成为地铁中使用量最大的减振类型。现就轨道专业只要采用的高等减振措施做一个分析:

1 Vanguard先锋扣件:Vanguard先锋扣件是国际上著名的PANDROL公司近年开发的一种新型低刚度弹性扣件,通过弹性支撑块扣紧钢轨两侧轨腰和轨头结合部位的特殊结构设计,让钢轨悬浮于轨下基础上,使扣件在很低刚度(7~10kN/mm)设计时,允许钢轨产生较大的垂向位移(3~4.5mm),又能很好地控制钢轨轨头的外翻变形。与常规扣件相比,该扣件具有较低的垂向刚度和较小的钢轨倾翻角。该扣件节点安装结构高度与常规扣件基本相同,为37mm。

该扣件的特点是弹性支承于轨头下的轨腰部,依靠降低支承静刚度实现减振,但轨头不会偏移,轨距保持良好,但该扣件在小曲线半径地段易产生钢轨啸叫声。

2 谐振式浮轨扣件:。谐振式浮轨扣件一种开发的国产化新型高性能减振扣件,减振原理同先锋扣件基本相同。结构可以应用于中、高等减振地段。该扣件对于支撑橡胶块材料的阻尼等关键部件进行了优化,使钢轨的高频振动得到了有效的拟制,减振效果相比先锋扣件更好。对道床或隧道壁的减振量较一般扣件提高15分贝以上,同时能显著降低钢轨振动及由此引发的钢轨噪声辐射,并大大减轻钢轨波浪度的加剧,提高乘坐舒适性。

谐振式浮轨扣件的减振降噪效果与橡胶浮置板道床结构相近,但造价与普通减振扣件接近,仅为橡胶覆置板道床结构的1/6~1/8,而且重量轻、施工简便、纵向阻力调节简便,不仅适用于普通线路,也适用于隧道、高架、桥梁等,可在一定程度上替代橡胶浮置板道床结构。

3 减振道垫质量弹簧体系:减振道垫质量弹簧体系是一种较新型的轨道结构,是在连续铺设的道床板底下敷设减振道垫板,道床板与减振垫板组成质量弹簧体系,达到减振目的。减振垫采用天然橡胶、合成橡胶或其它高分子等材料,有点支承、条带状支承或满铺几种形式。

减振道垫减振质量弹簧体系施工方便、快速,相对与减振效果(可减振15dB以上)而言造价较低,性价比较高,不影响过轨管线,尤其是在道岔区使用方便。

4 梯形轨枕道床:弹性梯形轨枕道床是由日本铁道综合技术研究所开发的专利技术,是一种预制钢筋混凝土纵梁支撑轨道结构,由预应力混凝土纵向长梁和钢轨形成复合轨道,两个纵向长梁中间用钢管连接形成框架,在预应力纵向长梁下设置弹性聚氨塑脂支垫,使其浮于混凝土基础之上,是一种轻型化的浮置板轨道结构。它具有自重轻、低振动、更换维修支垫方便等特点。

梯形轨枕道床自重轻,每节纵梁长6.15m,一对纵梁中间用三个钢管连接,纵横向刚度较大,稳定性好;与橡胶浮置板相比由于其减轻了参振质量,减振效果低于浮置板,但是和弹性支承块轨道相比,减振效果略优于弹性支承块轨道,理论研究其减振可达15dB;系统固有频率25-30Hz左右,梯形轨道在人体能感觉到的频率范围(60~2000Hz)的减振效果较好。目前国内北京、上海、广州、深圳地铁正在试验应用,并进行国产化开发应用研究。由于减振用弹性聚氨塑脂支垫等核心技术和材料仍需要进口,造价较高。

5 值得进一步研究的问题。近年来,在城市轨道交通中已使用多种新型减振轨道结构形式和多种减振降噪措施,但普遍存在施工工序 繁 杂 、工期长 、成本高 、性价比低等不足,制约着城市轨道交通在减振降噪方面的发展。我国轨道交通的减振降噪方案设计中,采用了大量的国外轨道哦减振降噪技术和产品。我国由于在轨道减隔振方面的研究和工程实践起步较晚,所采用的减振降噪技术方案都比较单一,所以新材料、新工艺、新结构的研发和性能试验就显得尤为重要和急迫。因此,必须对目前各种减振降噪技术进行梳理、总结、归纳,从而掌握具有更好的减振技术,拥有更经济的工程造价和更优良的轨道交通装备,这些轨道结构应用于建设中,这些都是值得更进一步研究的。

结语

综上所述,目前国内主要采用Vanguard先锋扣件、谐振式浮轨扣件、减振道垫质量弹簧体系、梯形轨枕道床四种高等减振措施。每种高等减振措施各自都具有优缺点,需要我们从中认真筛选,选择适合自身特点的减振措施。

参考文献

城市轨道交通形式范文4

摘要 本文首先论述了城市轨道交通站域立体化步行系统的内涵,并在此基础上提出我国的现状问题。其次,通过对香港中环地区的案例研究,总结其适用条件和建设经验,进而提出轨道交通站域立体化步行系统的设计要点。关键词 轨道交通站 立体化 步行系统中图分类号:K915

文献标识码: A1引言目前,我国城市轨道交通建设已进入快速发展时期,为了充分发挥其交通效用和社会效用,实现站点的触媒作用,一方面要做好和其他交通方式的衔接,另一方面要注重轨道站和城市空间的融合,在开发建设上相互协调。而围绕站点的步行系统规划建设正是解决上述问题的关键因素。因此,本文针对现状问题,借鉴香港成功的实践经验,总结出一些设计要点以期为相关规划建设提供参考。2城市轨道交通站域立体化步行系统的内涵本文研究的“城市轨道交通站域立体化步行系统”就是以轨道交通站为核心,通过步行方式将其与周边城市要素进行联系的、位于城市各个空间向度的各种物质形态构的成要素之和。其基本组成要素包含轨道交通站和与之联系的各向度的步行交通空间以及转换节点,如空中步行廊道、下沉式广场、地下步行连接道、地下商业街等。3我国现状问题1步行系统连续性差。我国大多数轨道交通站点是相对孤立的存在于城市中,用有限的几个出入口将乘客分流至周边地块。虽然近年来也出现了一些轨道交通综合体、地铁上盖开发、地下商业街的项目,但只能在非常有限的范围内与较少的建筑形成联系,并未达到充分联系与整合周边城市功能的效果。轨道站点存在出入口少、人行通道不成系统的问题,大量的客流被直接引导至地面层,反而造成站点地区的地面交通压力。步行环境有待提高。为了鼓励市民步行,站点周围的步行系统不仅要满通功能,更应该塑造高品质的空间环境。而目前的站点地区建设对天气、交通换乘和其他步行服务需求往往缺乏考虑 ,如风雨连廊、自行车棚、无障碍设施、过街设施和街道家具等,都可以进一步做人性化的处理。4香港中环地区案例研究香港地铁站周边的步行体系基本上都采用了“地下轨道站点+地下与地面通道+二层步行连廊”的模式[2],其步行系统的设置具体为:地下步行道连接地铁车站和停车场;地面层进行公交换乘;地上二层的空中步道联系成网络。空中步行系统在中环地区发展尤其成熟。从上环到中环地区的高架步行系统主体由西向东全场约一千多米,加上旁支的步行廊道,整个步行系统长度达三千米以上。空中步行系统跨越数个街区,连接起地铁站、交通换乘站和区域内许多重要建筑,将交通、商务、娱乐、购物、政府服务等各项功能紧密联系在一起,在有限空间里的实现了城市功能的高效聚集。精心设计的交通间空间同时也乘客带来了良好的步行体验 。不但在车站上盖裙楼有环境优美的花园和步行平台,并且有封闭、半封闭式的连廊使行人能不受天气变化影响全天候通行,将人流直接引入建筑内部。同时,步行转换空间将三个向度的城市空间通过自动扶梯及中庭空间联系成为一体,并与室外城市空间及周边建筑相互结合,营造了连续、舒适的步行体验。现在,鳞次栉比的高层建筑和纵横交错的空中步行系统已成为中环地区重要的形象标志。由于空中步行系统与建筑完美的融合,使中环地区的商业空间同时具备了室内和室外两种特征[3],同时也促使商业、娱乐、办公等城市功能有机结合,塑造了有序而充满活力的城市环境。5轨道交通站域立体化步行系统的设计要点5.1综合考虑发展条件,因地制宜选择建设模式 立体化步行系统建设成本高、需要稳定客流量支撑,因此多在城市中心区和高强度开发区考虑建设。具体的建设形式应综合考虑城市的自然、经济、社会条件以及轨道站地区的用地性质和客流特点。在香港中环地区,政府综合考虑地质条件、地下空间资源和经济成本等因素,最终选择了高架步行网络配合地面交通和地下通道的模式。空中步行系统虽然有很多优势,但其指向性明确,在某种程度上限定了行人的自由活动路线。因此,为保证空中步行路线的便捷性,应在满足城市景观和市政条件的情况下,设计连续、通达的步行流线,提高重要建筑的可达性。另外,应设置足够多的地上与地面转换节点,以提高疏散能力,增强步行的灵活性地铁上盖物业由于施工技术复杂、经济投入大,一般应用于大城市新区和土地资源有限的地区建设。其架空平台与周边地区的高差往往造成了内外通行的不便,复杂的交通系统和建筑空间布局往往导致空间识别性低。因此,这种模式对交通的综合组织以及空间排布有极高的要求。地下步行系统对于地质条件、工程技术和资金等要求较高,并且由于其封闭、与外界环境缺乏有机联系的特点,容易造成行人与外部空间意向的脱离,相对单调的空间布局也容易造成识别性低、缺乏吸引力的情况。因此,地下步行系统建设时对网络平面形式、空间节点、采光照明、标示系统都应加以重点考虑。5.2 近期开发和长远规划相结合,逐步建立完善的步行网络轨道站与城市空间经由步行系统联系后产生新的空间体系,对区域内城市结构和城市要素都会产生影响,促使其重新调整变化,之后又作用于步行系统的构建,所以,在设计过程中要充分考虑建设的长期性,既要有近期目标以在短期内形成一定的效益,也要有贯穿始终的指导思想和全局性的发展纲要,为未来调整和发展留有余地。5.3 与多元化的城市功能相结合,注重步行空间节点的设计在实际应用中,步行空间不但具有交通功能,也往往与一些城市功能空间相融合,通过弱化分隔界面、拓宽通道宽度、打通垂直空间等手法,可以形成丰富的空间形态和城市活动场所。立体化步行系统通过贯穿两个或三个向度的公共空间节点设置,使轨道站与公共空间两者形成衔接。这些节点包括下沉广场、建筑中庭、高层活动平台等城市要素。通过对这些节点的高品质设计不但能提高步行体验,还能带动更多的城市活动,并塑造特色的景观环境。5.4提高服务设施水平,步行和其他交通方式有效衔接步行系统的设计应充分体现“以人为本”的原则。轨道站集散的大量人流对服务设施也提出了更高的要求,在合理预测客流量和客流方向的基础上,主要考虑过街设施、换乘设施、街道家具、标识系统、无障碍设施等方面的设计。为了达到快速疏散的目的,立体步行系统要以独立人行步道为主干,设置与人流量相配的通道宽度,尽量以最短距离的路线联系轨道出入口和人流集散点。6结语

对站点地区的城市功能组织和公共空间整合是建立一个有效的立体化步行体系的前提,这涉及土地混合利用和高强度开发等规划层面的问题;另一方面,步行系统的连续性、舒适性、安全性等因素也对提高步行环境品质的影响,应在城市设计层面加以关注。

轨道交通站域立体化步行系统建设在我国尚处于起步阶段,一方面要借鉴 发达地区的成熟理念,另一方面要认识到我国城市发展的特性。国内许多项目在规划、设计和管理等多方面都做了有益的探索,可在相关领域做更深入的研究。参考文献[1] 王前骥.地铁站点周边地区城市设计研究[D].华中科技大学,2011. [2] 刘皆谊.城市立体化发展与轨道交通[M].南京:东南大学出版社,2012.[3] 焦艳丽,戚勇,王昊.浅析天桥步行系统在CBD内的应用――以香港中环地区为例[J].建筑设计管理,2008.[4]张媚. 浅析立体化步行网络流线的人性化设计[J].城市建设,2010.[5] 陈志龙,诸民.城市地下步行系统平面布局模式探讨[J].地下空间与工程学报,2007.[6] 杨梅,王峰.轨道交通站点慢行交通设施衔接规划研究[J].轨道交通(学术版),2012.[7]李婷婷,张冠增.城市轨道交通站点地区交通设施研究[J].城市轨道交通研究,2010.[8]赵景伟,宋敏,付厚利.城市三维空间的整合研究[J].地下空间与工程学报,2011[9] 王岳丽,梁立刚.地下城――芝加哥Pedway综述[J].国际城市规划,2010.[10]林燕.从巴黎德方斯新区人车立体分流系统论立体开发[J].广东工业大学学报,2007.

城市轨道交通形式范文5

关键词:城市轨道交通;综合监控系统;安全性可靠性分析;风险评估

Abstract: The integrated monitoring system integrated interconnect multiple subsystems, only the system is normal, coordinated run at the same time, it can achieve the rail transportation safety, reliable and efficient operation purpose. Therefore, analyzes the integrated monitoring system for urban rail transit safety and reliability, it has a positive role in guiding in design and construction of the integrated monitoring system for its outcome will have urban rail.Key words: urban rail traffic; comprehensive monitoring system; reliability analysis of the security; risk assessment

中图分类号:X924.3文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)04-0020-0

1城市轨道交通发展现状

近年来随着国家大力发展汽车工业,轿车已大量进入家庭, 2008年全国私人汽车保有量达3501万辆,其中大多数的汽车都在城市里行驶,如此多的汽车不仅消耗大量燃油,也对空气造成严重污染,更使城市道路交通拥挤状况进一步加剧,市民出行速度严重下降,因此国内已有许多城市引入了城市轨道交通系统。

城市轨道交通特别是地铁是一个复杂的系统工程,它影响着城市未来的各个方面,是城市重要的有机组成部分,同时也能提升城市的综合竞争力。中国第一条地铁线路位于北京,于1969年10月1日建成通车。截至2010年,我国已建成城市轨道交通线路的城市有北京、上海、广州、深圳、天津、武汉、南京、大连等城市。除已建成轨道交通的城市外,国家相继批准了成都、哈尔滨、沈阳、西安、苏州、无锡、宁波、郑州、长沙等城市的轨道交通建设,此外,乌鲁木齐、太原、石家庄等城市已开展前期和报批工作。

我国未来建设轨道交通的城市将越来越多,轨道交通总里程保守估计在2万公里以上,且在今后的30年内,轨道交通建设将始终处于高速发展时期。

2 城市轨道交通综合监控系统

轨道交通综合监控系统由最早的人工和半自动的监管系统发展而来,始终在运营需求的推动下,在技术进步的推动下,经历了半导体到计算机,分离系统到集成系统的重大进步。当今,城市轨道交通综合监控系统正在走向全自动化、全数字化和高智能化,随着2010年的中华人民共和国国家标准GB 50636-2010:《城市轨道交通综合监控系统设计规范》的推出,在建或将建的城市轨道交通工程都采用了综合监控系统技术。

城市轨道交通综合监控系统是一个统一的运行平台、信息共享平台和集中监控系统,能够实现各系统基础数据的统一管理,以及系统之间的数据共享;实现系统之间的业务关联与事件联动,保障乘客的安全和列车运行计划,提高对轨道交通的服务质量和综合运营效率。综合监控系统的总体功能目标:

保证列车安全稳定运行;

实现机电设备良好运转;

完善乘客服务水平;

安全可靠的系统联动;

提高地铁运营效率。

综合监控系统(见图2.1)集成互联了电力监控系统(SCADA)、环境与设备监控系统(BAS)、门禁系统(ACS)、火灾自动报警系统(FAS)、信号系统(SIG)、屏蔽门系统(PSD)、自动售检票系统(AFC)、电扶梯系统(ES)及其他辅助系统。

图2.1

综合监控系统与城市轨道交通运营的关系十分密切,综合监控系统实现了各系统之间的资源共享,能够给实时掌握各个系统的运行情况,但由于综合监控系统与各系统之间的接口多,信息传输量大,随着各个城市城市轨道交通线路的不断增多,其安全性,可靠性日益成为城市轨道交通正常运营的重点。综合监控系统及其集成互联的系统产生的风险体现在:机电设备不能正常工作对运营工作及人员产生危害,造成运营服务质量降低,运行中断,出现事故及各类人员伤害等事故。(见表格2.1)。

正是由于城市轨道交通综合监控系统的复杂性、重要性及事故多发性,促使我们必须对综合监控系统生命周期(见图2.2)14个阶段内的安全性、可靠性进行研究,提出风险评估方案,以提高综合监控系统对城市轨道交通正常运营的保障度。

3 综合监控系统的安全性分析

根据城市轨道交通综合监控系统的特点,对系统等级结构分析,提出对系统风险的分类方法;通过对系统功能性安全的目标进行分析,提出风险分配、规避和消除的方法,以降低综合监控系统出现故障可能性。

3.1 系统等级结构分析及风险分类

1)对系统边界和系统功能进行定义,对系统进行分类

通过外部视角理论,对目标系统及其子系统进行分级,系统分级图示例(图3.1)

2)通过使用对风险的经验性和创造性识别手段,进行风险、危害分类。使用到的方法包括以下:

检查表法

故障模式和影响分析法

头脑风暴法

危害和可操作性研究法(HAZOP)

3.2 风险的等级评估及风险的规避、消除

通过对危害分级方法的研究,结合危害的分类,进行风险等级评估,提出风险登记册及风险分配、规避和消除的方法。

所有危害须按业主制定的风险矩阵(参照表格3.1)进行风险等级评估。各风险等级的处理如下:

被评估为R1或R2风险等级的所有危害事项,必须尽快通过设计方法将风险减轻至R3或R4等级。

不接受剩余风险被评为R1等级的危害事项。承包商可要求业主批准特许剩余风险为R2的危害事项;在该等级情况下,必须连同有关理由向业主正式申请,并由业主审核批准。

R3危害事项一般可以接受,若实际可行并合乎成本效益,承包商仍须寻求机会将该类危害事项减低至R4等级。

风险评级为R4的危害事项均在可接受范围内。在正常情况下,毋需采取额外减轻措施。

承包商须将所有风险(包括由业主提供的风险及由承包商识别的新风险)记录在风险登记册内,并递交给业主审批。

承包商须在风险登记册内定期更新预防/减轻措施的相关数据及进度,并递交给业主审批。

4 综合监控系统可靠性分析

1)通过对可靠性理论和可靠性的数学定义的研究,建立系统可靠性模型,并以此进行可靠性预测,针对系统级和部件级可靠性提出不同的预测方法。

其中, f(x)—失效概率密度函数,

t—时间

故障树法(Fault Tree Analysis,简称FTA)

在系统设计过程中通过对可能造成系统失效的各种因素进行分析,画出逻辑框图(失效树),从而确定系统失效原因的各种可能组合方式或其发生概率,已计算系统失效概率,采取相应的纠正措施,以提高系统可靠性。

事件树法(Event Tree Analysis,简称ETA)

事件树分析是一种按事故发展的时间顺序由初始事件开始推论可能的后果,从而进行危险源辨识的方法。

2)通过现场采集系统运行情况和设备使用状况数据,使用韦伯分布和线性回归分析法进行分析,从而验证可靠性保障计划。

3)根据城市轨道轨道交通综合监控系统的特点,通过应用新兴学科“可靠性设计”理论,将可靠性设计嵌入到综合监控系统的设计过程中,确立可靠性保证计划;建立故障报告与修正措施系统,以实现综合监控系统可靠性的增长。

5 结束语

城市轨道综合监控系统是应用安全性可靠性研究的重要领域,由于为城市轨道交通构建综合监控系统是一个宏大工程的总设计,即以开放系统作为平台的基础无缝地接入各个子系统并通过信息共享平台由成熟的软件平台支持。城市轨道交通综合监控系统建设的主要任务就是对专业系统的“综合”,而如何使综合监控系统的众多系统及30余项不同专业设施安全可靠地运行,并有一套成熟的安全评估措施为综合监控系统服务,就让综合监控系统的安全性可靠性和风险评估研究显得十分复杂和困难。因此,开展城市轨道综合监控系统安全性可靠性研究和风险评估研究具有十分重要的科研价值,其研究成果将对城市轨道综合监控系统的设计和施工具有积极地指导作用。

参考文献:

[1] 中华人民共和国国际标准. 城市轨道交通综合监控系统工程设计规范 GB 50656-2010 中国计划出版社 2011

[2] 魏晓东. 城市轨道交通自动化系统与技术. 电子工业出版社 2011

[3] 埃贝灵(美). 可靠性与维修性工程概论. 清华大学出版社 2008

[4]EN50126 Railway applications-The specification and demonstration of Reliability, Availability, Maintainability and Safety (RAMS) 1999

[5] 侯景雷. 中国城市轨道交通安全问题及对策研究. 都市快轨交通. 2006

城市轨道交通形式范文6

关键词:城市轨道交通;车辆牵引逆变器;技术性发展;路径

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.087

0 前言

城市轨道交通是城市交通骄重要组成部分,凭借其自身的快捷、安全、便利性等优势得到告诉关注。我国城市轨道交通的经历了漫长的发展阶段,城市轨道交通各个方面有了明显的提升,各项基础的控制系统与制造系统基本上实现了自主研发与制造。

1 城市轨道交通的发展概况

伴随着城市化进程的持续性推进与国民经济的快速增长,城市人口的规模逐渐增大。公共交通运输量压力增加,传统的城市公共交通系统已经无法满足城市客运量的基础要求。技术的进步与发展,具备大运量能力的轨道交通逐渐成为城市公共交通得以快速发展的关键环节。在我国相关标准当中就对其进行了解释:利用电力能源为主要动力,通过轮轨的方法对人或无进行运输的交通工具。当前阶段吗,随着我国社会经济的发展,出现了大量的轨道交通,如地铁、轻轨等为我国城市的发展提供了重要帮助。

城市规模不断扩大,人口逐渐增多,这就要求具备便捷性与可达性的客源交通工具逐渐发挥出其自身应具备的价值,满足高效率出行的基本要求。在当今世界范围内,发达国家的经验告诉我们,一个城市建立了良好的轨道交通,可以有效的改善城市的交通环境,增加了社会公共服务质量,为人们的出行提供了便捷。与普通的公共交通相比,存在了很多的特点,如占地面积小、运输量大等,正是这些特点的存在,使其成为了城市交通中的关键组成环节。同时,每一个单位的运输量的能源消耗较少,能源节约率较高。乘客的乘坐体验性良好,优势显著,有效缓解交通拥堵现象的产生。

近年来,我国对城市交通轨道进行划分时,同时是根据空间的分布进行划分的,可以将其分为以下三个部分:(1)地下城市交通轨道系。这一系统当中,由桑格子系统构成,其中轮轨系统最为重要,胶轮自动导向系统次之,最后为重要程度最轻,但也不能忽视的搅动系统;(2)地面城市轨道交通系统。这一系统当中,主要由两部分组成,一是之前建设的有轨电车,二是近年来信建设的缆车系统等;(3)高架城市轨道交通系统。这一系统当中具有中低速磁悬浮交通系统等多个子系统。在这些城市轨道交通的空间区域划分中,地下城市轨道交通发展速度迅猛[2]。

2 城市轨道车辆牵引逆变器的发展历程

城市轨道交通车辆牵引电气系统中,牵引逆变器具有重要的作用,即车辆当中的直、交、变流设备,对车辆的电动机进行控制与调节。因此,在城市轨道交通当中,这一设备相当于人体的心脏,其性能的好坏,直接影响到交通轨道的各项性能。从上世纪90年代开始,随着科学技术的不断发展,推动了电子技术的更新与完善,特别是大功率电子方面,发展的速度更快,从而为牵引逆变器的完善打下了良好基础。在牵引逆变器的发展过程中,经过了三个时期,第一个时期为半空型晶闸管(SCR)时期,第二个为全控型晶闸管(GTO)时期,最后一个为绝缘门极双极型晶体管(IGBT)时期,使逆变器的性能越来越高,现阶段的逆变器当中,体现出了频率高、损耗小等特点[3]。正是这些特点的存在,不论是对运输部门,还是制造厂家来说,在城市交通建设过程中,占据了很大的优势,主要包括以下两点:首先,这种变流器在组装的过程中成本较低,能够满足牵引系统效率提升的要求;其次,逆变器的可靠性与适用性较高,可以将其快速的投入到实际应用当中,门极控制电路得到简化。

IGBT应用状况良好,逐渐在牵引传送领域当中发挥出主导作用。在大功率的轨道交通中IGBT得到快速的推广,并将其进行了大量的应用。在应用的过程中可以发现,逆变器在之后的发展当中,主要想着以下几个方面发展:(1)积极主动地利用IGBT为开关元件;(2)精简系统的结构,以模块的形式体现出来;(3)减少系统运行中产生的噪音;(4)性能得到保证的前提下,降低消耗的能源[4]。当前阶段牵引器发展的过程中,主要向着三个方向发展,分别为凸轮调阻、斩波调压以及调频调压三个方式,这三个方式当中,具有很多的优势与技术特征,被广泛的应用于世界各国新建地铁、轨道系统中。

3 城市轨道车辆牵引逆变器的主体构成

对城市轨道车辆牵引逆变器的技术性发展展开研究,需要分析其主体构成,以便于在拆解分析之后做好系统的分析工作,主体构成主要分为主电路、牵引逆变器平台、变流器模块及冷却模块四个部分。

3.1 主电路

在逆变器当中,主电路是其中最主要的一个部分,其中主要包括两个部分,分别为变流器系统与牵引电机,根据两者之间的数量控;方式的不同,可以将其分为三种形式:(1)由1个变流器系统,4个牵引电机构成,利用车控的方式进行控制的,(2)由2个变流器系统,4个牵引电机构成,利用架空的方式M行控制的。与车控的控制方式相比,这种控制方式具有明显的优势,当一个彼岸流兮系统出现问题后,能够即使的将其从整个系统中切除,利用其他的系统继续运行,使车辆可以正常的形式下去,减少了系统运行当中消耗的能源。并且,两个牵引逆变器处于分开控制的状态,对车辆的粘着利用效用显著。但该控制方式也存在一定的缺点,则是在增加多部件的基础之上,系统的可靠性方面受到影响,体积与成本增加;第三种是采用2个变流器模块驱动4台牵引电机的车控方式的主电路[5]。在主电路当中利用这种方式,不仅电路较为简单,能够降低生产的成本,而且应用的接触器不是很多,使整个逆变器的稳定性与可靠性更强。但由于粘着过紧,如变流器出现问题后,不能快速的将其隔离出来,动力处于全部损失状态。结合以上各种典型主电路的优劣势,城市轨道交通车辆牵引逆变器主电路需要具体选择。

3.2 牵引逆变器简统化平台

现代技术水平的快速发展,国内城市轨道交通已经呈现出多样化的发展模式,轨道交通的形式也发生改变,由最初的轨道的地铁一种形式转化为多种轨道形态。而且,在发展的过程中,正向着多样化的方向发展:一种是DC750V供电电压制式,另一种为DC1500V供电电压制式。在控制方式上面,根据城市轨道交通的自身要求可以进行更改,具体选择车控还是架控。逆变器简统化平台具备安装便捷、结构强度高以及内部结构紧凑等多种特征,并且具备便捷的车控与架控方式的互换,同归对平台中一些不见的改变,能够将这一目标实现。对其进行改变时。尺寸与外形具体确定为2400mm×883mm×600mm,设置8个吊耳,每一个吊耳设置M16螺栓来保证安全吊装与车体底部[6]。吊耳的高度可以做到具体调节,以此来满不同车辆安装空间的基本要求,做好检修与具体维护。

3.3 变流器模块

变流器模块作为迁移逆变器的核心部件,作为一个相对独立的模块单元,作为主流的设计方向,与传统的变流器设计相比较而言,IGBT变流器模块化具有诸多优势,具体表现在以下几个方面:(1)内部采用继承的方式构成的,占用的空间较少,缩减了整个设备的提及;(2)适用性能较为良好,不仅能够被应用于脉冲整流器中,还能够应用到逆变器中:④研发周期被缩短,开发费用降低,减少用户备品数量,产品成本得到有效控制。伴随着该变流器模块逐渐走向成熟,体现在性能方面的优势得到重视,性能模块日趋完善。变流器模块的应用主要包括热管散热器、IGBT元件、温度继电器、门极驱动单元、支撑电容、复合低感母排以及门极驱动电源等,是一个结构高度集成、功能相对独立的功率模块。

3.4 冷却模块

从当前很多大功率的变流器的冷却系统主要选用水冷装置,以此来满足大功率变流器散热要求。但从水冷系统本身来看,该系统较为复杂,需要配置水泵、热交换器等多种辅助设备,以此来保证水冷系统发挥作用。且该系统对整个散热系统的要求较高,需要避免出现漏水、断水等情况的产生。传统实体的散热器为了减少散热器的热阻,必须加大散热面积和通风量,可通过增大基板、主干、分支肋等方式来实现,这种散热方式既消耗金属材料,也会受到金属传导率低的影响。针对这种现象,本次分析城市轨道交通牵引逆变器的技术性发展,主要采用时代电气研制的骄城轨车辆牵引逆变器主要采用重力式热管散热。该专制的传热原理主要利用了其中存在的液体介质,当设备内部温度升高后,液体就会出现汽化的现象,吸收了设备内部的热量,从而降低了设备内部的温度。同时,当液体汽化之后,气体会进入到冷凝管当中,通过液化的方式,将其转换回液体,并传回到冷却管中,形成一个液体相变循环,从而达到了冷却的目的与以往的冷却方式相比,这种方式的性能更加优越,冷却的效果更好[7]。

4 结论

综上所述,随着社会的不断进步与技术的飞速发展,城市轨道交通已经得到应有重视,成为推进城市化进程的关键性构成要素。在城市轨道交通当中,牵引逆变器性能的好坏,会直接影响到整个系统运行质量。因此,本文研究当中,对以往的逆变器进行了一定的改进,并已投入运营多个地铁项目当中,应用效果显著。根据在多个大中型城市的应用发现,城市轨道交通车辆牵引逆变器性能良好且具有较好的安全性,符合现阶段对传动系统的要求,为我国城市轨道交通更好的发展提供了重要的帮助。但不能满足于此,要跟随着时代的进步,不断对逆变器进行研究,使性能能够越老越好,在城市建设中发挥出更大作用。

参考文献:

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