發(fā)布時(shí)間：2022-05-07 10:58:33
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的城市軌道交通論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
可持續(xù)發(fā)展是我國的—項(xiàng)基本國策，城市的交通運(yùn)輸是城市可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分：本文在簡要論述了既有交通運(yùn)輸系統(tǒng)的不可持續(xù)特性，在詳細(xì)討論了軌道交通系統(tǒng)在環(huán)保、快捷、安全等方面的巨大比勢，認(rèn)為在大中城市建設(shè)以軌道交通系統(tǒng)為骨干的一體化綜合公共交通系統(tǒng)是解決城市交通擁堵、環(huán)境污染，走可持續(xù)發(fā)展之路的必然選擇。
【關(guān)鍵詞】可持續(xù)發(fā) 展交通運(yùn)輸 軌道交通
引言
作為20世紀(jì)人類認(rèn)識世界的重大成果之一的“可持續(xù)發(fā)展’理念的確立，是人類文明史上一個(gè)重要的里程碑，是我國的一項(xiàng)基本國策。城市交通體系是城市最主要的基礎(chǔ)設(shè)施之一、是城市發(fā)展現(xiàn)劃和城市增長的基本要素，是城市人流、物流、信息流的載體，是城市經(jīng)濟(jì)活動的命脈。城市經(jīng)濟(jì)社會活動要求城市交通體系能夠安全、快捷、方便、舒適、經(jīng)濟(jì)地滿足城市人流、物流、信息流的需求，現(xiàn)代城市的商品生產(chǎn)、流通、消費(fèi)，居民出行，信息載體傳遞與交流都離不開城市交通體系，城市的一切經(jīng)濟(jì)社會活動都必須有現(xiàn)代城市交通體系予以支持和保障。因此。城市交通體系的良性循環(huán)對實(shí)現(xiàn)城市功能，促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展發(fā)揮著重要作用。城市交通不僅是一個(gè)女n何達(dá)到便捷高效，提高人流、貨流通暢效率問題，也是一個(gè)從根本上改善人居環(huán)境質(zhì)量，有利于可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略問題。隨著城市化進(jìn)程的加陜，城市“機(jī)動化’程度的提高，城市交通已越來越成方世界各國嚴(yán)重的城市問題，特別是大城市。我國的情況也是如此。
1 既有交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展的不可持續(xù)性
城市交通的發(fā)展促進(jìn)了社會生產(chǎn)力的進(jìn)步，滿足了人們增長的交通消費(fèi)需求，促進(jìn)了城市的繁榮，給人類社會帶來了巨大的財(cái)富。但同時(shí)也造成了道路擁擠、事故頻繁、大氣和噪聲污染以及能源緊張等等。交通擁擠破壞了使用汽車的中心目的：便于直接接近人、貨物和勞務(wù)。如何選擇適當(dāng)?shù)某鞘薪煌üぞ?，達(dá)到降低污染物排放，實(shí)現(xiàn)有限環(huán)境資源的持續(xù)利用，而最終實(shí)現(xiàn)交通的可持續(xù)發(fā)展，是我們當(dāng)前面臨的一大難題。
要實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展應(yīng)全面提升城市的綜合能力和市場競爭能力，實(shí)現(xiàn)自然系統(tǒng)與社會系統(tǒng)的全面協(xié)調(diào)，改變城市的不合理結(jié)構(gòu)?？沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與交通系統(tǒng)建設(shè)具有密切的聯(lián)系：可持續(xù)的人居環(huán)境建設(shè)、可持續(xù)消費(fèi)模式的建立、能源利用與劉策等，均對交通政策、交通規(guī)劃、交通設(shè)計(jì)、交通管理等產(chǎn)生深刻的影響。城市交通設(shè)施建設(shè)和交通管理是保證城市可持續(xù)發(fā)展的必要條件之一。所以用可持續(xù)發(fā)展的概念來重新審視交通建設(shè)的歷史和現(xiàn)狀是十分必要的。
傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸發(fā)展模式不注意考慮運(yùn)輸業(yè)在環(huán)境、安全、擁擠等方面形成的負(fù)效果，產(chǎn)生了許多日益嚴(yán)重的問題，如交通阻塞、交通事故、能源過耗、環(huán)境噪聲污染、溫室氣體排放等，嚴(yán)重影響了人們的生活質(zhì)量，造成了巨額國民經(jīng)濟(jì)損失，阻礙了城市社會、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的健康發(fā)展。同時(shí)由于政策實(shí)施的局限，對交通運(yùn)輸?shù)耐獠啃詻]有采取有效的處理對策，使人們在過多地依賴私人交通時(shí)，卻沒有承擔(dān)其應(yīng)該承擔(dān)的全部費(fèi)用，產(chǎn)生一定的不公平性等問題。
(1)空間資源的低效配置。公共交通發(fā)展不充分，導(dǎo)致交通結(jié)構(gòu)不合理，道路、停車場等土地和空間資源低效配置。道路與交通管理設(shè)施建設(shè)滯后于車輛和交通流量的發(fā)展停車場等靜態(tài)交通設(shè)施嚴(yán)重不足。
(2)時(shí)間資源浪費(fèi)。交通擁擠已使城市機(jī)動車行駛速度急劇下降，并直接導(dǎo)致公共交通服務(wù)水平下降，客流減少。不合理的交通結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的時(shí)間成本。
(3)環(huán)境污染。主要包括空氣污染和噪聲污染?！┐蟪鞘袡C(jī)動車排放的污染物對多項(xiàng)大氣污染指標(biāo)的貢獻(xiàn)率已達(dá)到60％以上，北京70％的空氣污染來自汽車的廢氣排放。交通污染治理已成為城市大氣環(huán)境治理的主要內(nèi)容之一。城市主要道路兩側(cè)的噪聲污染不斷加劇，全國80％以上大城市交通干線噪聲超標(biāo)(大于70dB)，嚴(yán)重影響了居民休息和教育、文化活動。
(4)資源消耗。城市交通，特別是個(gè)人機(jī)動化交通消耗了大量的能源和其他不可再生資源。交通運(yùn)輸?shù)馁Y源消耗，主要表現(xiàn)為運(yùn)輸發(fā)展所需的土地、原材料以及運(yùn)輸?shù)哪茉聪?。在土地占用方面，尤以小汽車為最，比如美?3個(gè)中心城市用地的30％被汽車占領(lǐng)，芝加哥、底特律等更是有將近一半的城市用地“被用于道路和停車”。而更為引人注意的是另一項(xiàng)資源——交通運(yùn)輸所消耗的能源。可以說，現(xiàn)代強(qiáng)大的交通運(yùn)輸系統(tǒng)是由巨大的能源消耗去驅(qū)動的。在發(fā)達(dá)國家，由于私人小汽車的普及，使其交通運(yùn)輸能耗在整個(gè)國家的總能耗中占有較高的比重。在歐盟國家中交通運(yùn)輸是能耗增長速度最為迅速的行業(yè)，從1985年至1997年該行業(yè)能耗漲幅為42％(年均3％)，而行業(yè)的能耗僅增長11％，道路交通的能耗占交通運(yùn)輸能耗的73％。
(5)交通事故。部分交通參與者法制觀念淡薄，交通違章現(xiàn)象十分嚴(yán)重。城市交通事故造成了大量的人員傷亡和高額的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。交通事故的損失非常高，在發(fā)達(dá)國家，僅公路運(yùn)輸交通事故的經(jīng)濟(jì)損失一般達(dá)到其GNP的1．5％-2．0％。
2 軌道交通系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展
2．1交通運(yùn)輸可持續(xù)發(fā)展須遵守的原則
(1)環(huán)境承載力原則。環(huán)境承載力是指環(huán)境系統(tǒng)吸收污染的自身凈化能力。交通運(yùn)輸可持續(xù)發(fā)展必須遵守“其污染物的排放不得超過環(huán)境的吸收能力”的原則。
(2)資源消耗速率原則.自然資源可以分為可再生資源和不可再生資源。對于司再生的自然資源使用速度應(yīng)維持在其再生速率限度之內(nèi)；對于不可再生的資源，其使用耗竭速率不應(yīng)超過尋求作為代用晶的可再生資源的速率。這個(gè)原則要求運(yùn)輸部門必須提高資源利用效率，節(jié)約能源，采用先進(jìn)技術(shù)，避免能源危機(jī)。
(3)公平性原則。運(yùn)輸活動的使用者通過運(yùn)輸而獲益，但沒有承擔(dān)環(huán)境費(fèi)用；相反，非運(yùn)輸用戶卻遭受著環(huán)境質(zhì)量下降引起的損害，這是很不公平的。從代際關(guān)系上來看，當(dāng)代人消耗大量運(yùn)輸活動以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，卻將嚴(yán)重的環(huán)境損害后果留給后代人承擔(dān)，這也是不公平的。
(4)價(jià)值性原則。資源價(jià)值的無價(jià)或低價(jià)導(dǎo)致了不加抑制的過度使用，這是價(jià)格導(dǎo)向的錯(cuò)誤。交通運(yùn)輸可持續(xù)發(fā)展必須遵循“環(huán)境成本是真實(shí)的經(jīng)濟(jì)成本”的原則，將環(huán)境成本納入運(yùn)輸成本，分擔(dān)到用戶身上。
(5)協(xié)調(diào)性原則。交通運(yùn)輸可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)僅僅依靠運(yùn)輸政策是難以實(shí)現(xiàn)的，必須與政策(如科技政策、財(cái)政金融政策、土地利用政策、環(huán)境政策)相結(jié)合，協(xié)調(diào)作用，才能收到良好的效果。
2．2快速軌道交通和其他交通方式比較的優(yōu)勢
目前中國正經(jīng)歷著迅猛的城市化進(jìn)程，預(yù)計(jì)到2020年中國的城市人口數(shù)量將達(dá)到50％?，F(xiàn)莊城市交通需求正在持續(xù)增長，而經(jīng)濟(jì)增長和收入增加將對未來的城市交通需求起到—種推波助瀾的刺激作用，從而導(dǎo)致環(huán)境污染惡化和土地消耗增加以及城市交通阻塞。
城市社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，需要安全、高效、清潔、經(jīng)濟(jì)的喊市交通運(yùn)輸系統(tǒng)；城市居民生活質(zhì)量的提高需要安全、方便、舒適、，陜捷、低價(jià)的公共交通服務(wù)；城市環(huán)境的改善需要有利于環(huán)境改善的交通政策。因此，城市交通發(fā)展目標(biāo)必須與城市社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)相協(xié)調(diào)，與城市可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)相—致。
以軌道交通為基礎(chǔ)的運(yùn)輸系統(tǒng)與其競爭的模式相比具有較大技術(shù)優(yōu)勢：較大的運(yùn)量，有效的土地利用，每人公里較低的能量消耗和環(huán)境污染。此外，軌道交通的發(fā)展軸作用可引導(dǎo)城市形態(tài)的變化，有助于實(shí)現(xiàn)商貿(mào)的聚集效益。它是特大城市及其交通可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
通過對軌道交通與其他幾種常見的出行方式的比較分析，我們發(fā)現(xiàn)，快速軌道交通相對于公共汽車、私人汽車、自行車等大眾交通工具而言，具有運(yùn)量大、低污染、低噪音、低能耗、高速度、低成本、占地少、舒適、全天候等得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，是其他交通方式無法替代的。在大城市特別是特大城市我們應(yīng)當(dāng)構(gòu)筑以軌道交通為骨干的一體化綜合城市運(yùn)輸體系，才能解決城市的交通擁擠問題，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供保證。
軌道交通不僅提供高效、優(yōu)質(zhì)的公交出行服務(wù)，而且是一種集約化的交通方式，節(jié)約能源和土地資源。大城市機(jī)動化進(jìn)渤D快，簡單的闊路增車方法已無法解決城市交通問題，公交專用道的潛在利用能力畢竟有限，個(gè)體分散交通對土地資源利用的效率低下也是有目共睹的，中央商業(yè)區(qū)土地資源可提供的地面交通供給正逐漸耗盡，利用開發(fā)寶貴的地下空間資源，提供新的交通供給，以緩解地面空間資源緊張狀況，支持城市的持續(xù)發(fā)展。
地鐵、輕軌和市郊鐵路等軌道交通方式在單通道寬度、容量、運(yùn)送速度、單位動態(tài)占地面積等指標(biāo)上，都較一般交通工具有明顯優(yōu)勢。
環(huán)境是現(xiàn)代社會十分關(guān)注的問題，由于城市軌道交通一般采用電力牽引和大運(yùn)量、集中化運(yùn)輸方
因此，每運(yùn)送一位乘客所產(chǎn)生的污染大大低于其他交通方式。
2．3軌道交通系統(tǒng)對于一個(gè)城市或地區(qū)所帶來的利益
由于軌道交通系統(tǒng)快捷、準(zhǔn)時(shí)、舒適，乘客將更加愿意乘坐，并將吸引原先乘用轎車和自行車以及步行者，從而提高客運(yùn)量。尤其如能爭取乘坐私家車的乘客，將可緩解道路交通給環(huán)境所造成的壓力如噪音、廢氣的排放和道路用地等，提高道路安全性，在不損害人員流動的情況下有助于減少市中心的交通壓力。
大力發(fā)展軌道交通，對于提升城市結(jié)構(gòu)，解決城市發(fā)展中面臨的經(jīng)濟(jì)與社會矛盾，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，具有特別重要的意義。
軌道交通系統(tǒng)與交通方式比較，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)改善城市環(huán)境。用軌道交通替代公共電汽車成為大眾通勤工具的首選，由于減少在市中心運(yùn)
行的轎車和公交汽車的數(shù)量，將在很大程度上減少城區(qū)汽車尾氣的排放，改善空氣質(zhì)量。國外研究表明，軌道交通單位運(yùn)輸量的二氧化碳排放量僅為小汽車的10％和公共汽車的25％；
(2)大大地緩解交通擁擠。軌道交通還是一種運(yùn)量大的交通工具，國外許多大城市軌道交通承擔(dān)的客運(yùn)量占全部客運(yùn)量的—半甚至80％以上。地鐵每小時(shí)單向運(yùn)送能力為3～6萬人次，輕軌為2～2．5萬人次，而公共電汽車為2 000～5000人次。
(3)提高了交通的安全性，軌道交通的安全性要比轎車和公交汽車的安全性高出若干倍；
(4)方便快捷的軌道交通系統(tǒng)，將提高市民的流動性和機(jī)動性；
(5)交通可達(dá)性的改善必然使沿線城市地價(jià)上漲，提高沿線物業(yè)及房地產(chǎn)開發(fā)價(jià)值；
(6)帶動軌道交通沿線的舊城改造和新城區(qū)的開發(fā)。由于軌道交通可以為中長距離的通勤問題提
供快速和低成本的工具，因而，城區(qū)居民將沿軌道線向城郊擴(kuò)散；
(7)軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)、運(yùn)營與維護(hù)，將拉動內(nèi)需，創(chuàng)造新的就業(yè)崗位；
(8)軌道交通的發(fā)展軸作用有助于實(shí)現(xiàn)商貿(mào)的聚集效應(yīng)，使城市形態(tài)發(fā)生變化，資源分配降更加趨向合理化，助于推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)的升級。
2．4軌道交通系統(tǒng)的社會效益
城市軌道交通系統(tǒng)的效益，主要反應(yīng)在其產(chǎn)生的巨大的社會效益，可以從直接和間接兩方面進(jìn)行估算。(1)直接效益
直接效益可通過時(shí)間價(jià)值這一因子進(jìn)行測算，市民由于乘坐快速、準(zhǔn)時(shí)的城市軌道交通車輛而節(jié)約了時(shí)間，時(shí)間是有價(jià)值的，節(jié)約時(shí)間等于增加了收入；其直接經(jīng)濟(jì)效益為：
∑(利用人數(shù)·收入·節(jié)約時(shí)間／標(biāo)準(zhǔn)勞動時(shí)間)
(2)間接效益
這是軌道交通產(chǎn)生的社會效益比較難計(jì)算的部分，由于軌道交通具有便捷、客流量大和環(huán)保的特點(diǎn)，例如在城市軌道交通系統(tǒng)的車站和沿線周圍地區(qū)的房地產(chǎn)必然增值，應(yīng)該把房地產(chǎn)增值的相當(dāng)比例，例如1／4，作為城市軌道交通系統(tǒng)的間接效益；又如由于軌道交通系統(tǒng)的環(huán)保特點(diǎn)而減少的環(huán)保費(fèi)用也應(yīng)作為軌道交通系統(tǒng)的間接經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
3 對策與建議
我國城市公共交通遠(yuǎn)期戰(zhàn)略規(guī)劃的基本目的有三個(gè)：
①提高人出行的效率、城市經(jīng)濟(jì)活力和競爭性；
②體現(xiàn)交通服務(wù)的社會公平性；
③實(shí)現(xiàn)環(huán)境上可持續(xù)性。
為保持城市軌道交通系統(tǒng)和城市的可持續(xù)發(fā)展，我們認(rèn)為應(yīng)采取以下對策有：
①實(shí)施公共交通優(yōu)先政策和相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、投資、財(cái)稅政策。
②長期堅(jiān)持發(fā)展大容量的軌道快速交通系統(tǒng)，發(fā)展多種軌道交通系統(tǒng)，地鐵、輕軌、市郊通勤鐵路；
③延伸軌道系統(tǒng)到近遠(yuǎn)郊區(qū)的人口集聚地區(qū)，改善乘車的方便性；
④統(tǒng)—協(xié)調(diào)交通形式，綜合考慮，互相銜接，建立良好的換乘系統(tǒng)；
⑤適當(dāng)控制私人小汽車的擁有量和使用率，逐步減少自行車的利用；
⑥環(huán)境資源稅收政策，環(huán)境資源稅是國家為了保護(hù)環(huán)境資源、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展而憑借其主權(quán)權(quán)力對一切開發(fā)、利用環(huán)境資源的單位和個(gè)人，按照其開發(fā)、利用自然資源的程度或污染、破壞環(huán)境資源的程度征收的一個(gè)稅種。設(shè)置環(huán)境資源稅種，擴(kuò)大環(huán)境資源稅所占比重，既可以為經(jīng)濟(jì)單位創(chuàng)造平等競爭的環(huán)境，又能抑制資源浪費(fèi)，提高資源利用效率，減少污染物的排放量，從而達(dá)到保護(hù)環(huán)境資源的目的。
提 要： 上海地鐵二號線東西延伸段、莘閔輕軌交通線，西安地鐵等工程，系統(tǒng)探討了城市軌道交通高架橋在選型上應(yīng)考慮的方面和因素，并結(jié)合具體工程項(xiàng)目，對高架橋的梁部結(jié)構(gòu)及墩柱的各種型式做了詳細(xì)介紹，給出了選型的參考性方案。
主題詞： 城市軌道交通；高架橋；梁部結(jié)構(gòu)；橋墩；伴隨著我國城市化進(jìn)程的迅速發(fā)展，和中央開發(fā)大西北戰(zhàn)略的確定，城市交通系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)已成為優(yōu)先實(shí)施的基本任務(wù)之一。城市交通系統(tǒng)中，除公共汽、電車外，主要有地鐵和輕軌系統(tǒng)。我國許多大城市，除公共汽車、電車系統(tǒng)外，地鐵和輕軌系統(tǒng)為數(shù)不多，亟待建設(shè)。
人們通常主要根據(jù)客運(yùn)量和建設(shè)資金來選擇修地鐵或輕軌， 但由于地鐵建于地下造價(jià)實(shí)在太高， 現(xiàn)在， 人們更傾向于將盡可能多的地鐵建于地面上。修于地面上的地鐵同輕軌一樣， 土建結(jié)構(gòu)大部分為高架橋。高架橋的選型和設(shè)計(jì)， 是當(dāng)前橋梁工程師進(jìn)行研究和實(shí)踐的主要任務(wù)之一。
1、影響高架橋選型的主要因素高架橋選型主要包括梁部和墩柱的選型， 基礎(chǔ)雖受梁部和墩柱型式的一定影響， 但主要還是由地質(zhì)情況確定， 比較單一； 選型時(shí)主要考慮景觀、經(jīng)濟(jì)、功能、施工、占地和工期等幾方面。
1. 1高架橋應(yīng)與周圍城市景觀保持一致鑒于高架橋作為城市的永久建筑， 人們期望其會成為城市的一道美麗的景觀。但由于高架橋長、窄、平的特點(diǎn)， 要想達(dá)到此目標(biāo)實(shí)際上非常困難， 而且將城市的著眼點(diǎn)過多吸引在高架橋上也并不可取。筆者以為高架橋在造型上應(yīng)以簡潔為基本原則， 采用融和法和消去法， 使之從屬于城市環(huán)境。如上海， 道路用地范圍窄， 兩側(cè)高樓林立， 宜使橋梁造型柔和， 色彩暗淡， 弱化視角效果； 如西安和蘭州， 道路兩側(cè)視野比較開闊， 宜采用有力度感和色彩鮮艷一些的造型， 引起人們的注意。
1. 2高架橋應(yīng)與當(dāng)?shù)厝宋木坝^相互和諧高架橋的造型，除了考慮與周圍環(huán)境景觀的一致外，還應(yīng)重視當(dāng)?shù)厝宋木坝^的和諧。由于我國幅員遼闊，歷史悠久，每個(gè)城市都積累了深厚的、富有地域性的人文文化特征， 在高架橋的造型上選型上，必須充分注意這種差別，比如，對江南城市和西北城市的造型就不宜采用同一型式。對于江南城市， 如上海， 可采用斜腹板箱梁， 配以獨(dú)柱矩墩（采用大圓弧倒角）或雙柱圓墩，以體現(xiàn)江南的輕巧柔和； 而對于西北名城西安或蘭州， 則可采用直腹板箱梁， 配以獨(dú)柱矩墩（不倒角），以體現(xiàn)西北豪爽剛直的文化氛圍， 如圖1：1. 3 高架橋在經(jīng)濟(jì)上應(yīng)節(jié)約高效經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是確定高架橋型式的主要因素，它通常最主要是在縱向上限制橋梁跨長， 這也是橋梁在美觀上受到限制的一個(gè)主要因素，因?yàn)榇罂缍雀左w現(xiàn)橋梁的輕盈。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一般具體體現(xiàn)在以下幾方面：1）經(jīng)濟(jì)跨度：經(jīng)濟(jì)跨度一般與地質(zhì)情況和規(guī)?；a(chǎn)有關(guān)。如采用箱梁梁型、支架現(xiàn)澆法施工，對于上海，經(jīng)濟(jì)跨度在30 m 左右；而西安則為25 m 左右。
（2） 結(jié)構(gòu)體系：結(jié)合城市軌道長的特點(diǎn)，采用連續(xù)結(jié)構(gòu)要比簡支結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)。如（3×30） m 連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)（3） 梁型：通常梁型越美觀，造價(jià)也越高。如弧形外要比3 孔30 m 簡支梁結(jié)構(gòu)便宜約5～ 10% .當(dāng)然，連腹板箱梁要比直斜腹板的造價(jià)高。續(xù)結(jié)構(gòu)要比簡支結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)和施工上都要復(fù)雜一些。
a 上海市高架橋造型參考方案
b 西安市高架橋造型參考，高架橋造型參考方案
1. 4高架橋施工應(yīng)力求先進(jìn)、快速現(xiàn)在，我國高架橋通常采用現(xiàn)澆法施工，比較落后。這主要是由于我國當(dāng)前仍存在許多諸如運(yùn)輸、架設(shè)設(shè)備方面的問題，無法采用預(yù)制吊裝法施工。比如，對于L p= 30m 的簡支箱梁，雙線每孔重約320 t，單線時(shí)約150 t，我國現(xiàn)階段均無適合的運(yùn)輸、吊裝設(shè)備。
但由于無碴軌道結(jié)構(gòu)對橋梁變形的要求，為減少梁部結(jié)構(gòu)的收縮徐變變形，一般控制承軌臺施工與橋梁施工的時(shí)間間隔不小于一定數(shù)值，如L p= 30m 簡支梁，一般為90 天。為便于合理安全施工順序以縮短工期、工廠規(guī)模預(yù)制以降低造價(jià)和減少施工期間對周圍居民噪音影響等，宜采用先進(jìn)的預(yù)制吊裝法施工。隨著我國時(shí)速達(dá)250 km /h 的秦沈客運(yùn)專線的啟動，鐵路系統(tǒng)已在1999 年研究成功了M Z32 移動模架造橋機(jī)、3BM 2600 型架橋機(jī)和420 t 胎式箱梁運(yùn)輸車等專用設(shè)備以及相關(guān)施工工藝和方法，筆者相信，隨著城市軌道交通的發(fā)展，這些設(shè)備和方法也會轉(zhuǎn)向高架橋的建筑方面。
2、高架橋梁部結(jié)構(gòu)型理論上可采用和國外已采用的梁部結(jié)構(gòu)型式有： 槽形梁、下承式脊梁、T 梁、板梁和箱梁等。
2. 1 槽形梁： 橋梁建筑高度低， 便于城市道路間立體交叉， 壓低線路標(biāo)高， 節(jié)約總投資； 且兩側(cè)主梁可兼起防噪屏作用， 景觀程度很好。但需布置多向預(yù)應(yīng)力鋼筋。施工復(fù)雜， 進(jìn)度慢， 造價(jià)較高， 且設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)少。
板梁：橋梁建筑高度較低，每線采用兩片或四片空心板梁，受力清晰，設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)相當(dāng)成熟。但各片板梁間鉸接，整體受力性差；經(jīng)濟(jì)跨度一般在16～ 20 m，較小，景觀性差；梁高較低，相應(yīng)剛度較小，梁部后期收縮徐變較大，不利于軌道交通線路軌道調(diào)高要求；按常規(guī)預(yù)制、吊裝施工時(shí)，也只能用于20 m 以下的小跨度。
箱梁：橋梁建筑高度適中，工程量較??；適用性好，既可作為區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)地段，也可用于曲線、變寬、出岔地段；整體受力性好；外觀線型流暢、美觀；設(shè)計(jì)、施工程數(shù)量為：混凝土， 0151m立方米；預(yù)應(yīng)力鋼筋，31kg； 鋼筋，經(jīng)驗(yàn)成熟，對的傳統(tǒng)的現(xiàn)澆法施工積累有豐富的經(jīng)驗(yàn)。、
綜上， 筆者推薦高架橋橋梁部采用箱梁型式， 現(xiàn)由如下：
（1） 箱梁的閉合薄壁截面剛度大， 整體受力性能好， 對于斜彎橋尤為有利。箱梁頂、底板具有較大的面積， 可有效地抵抗正負(fù)彎矩， 并滿足配筋要求。箱梁具有良好的動力性能， 收縮變形數(shù)值小。
（2） 箱梁截面外形簡潔， 底面平整光潔， 線條流暢， 景觀效果優(yōu)異。
（3） 箱梁既適于中、大跨， 也適于簡支和連續(xù)結(jié)構(gòu)， 更適于各種地段， 如直線段、曲線段、出岔段和變寬段等， 便于同一條線路上減少橋梁類型。
（4） 箱梁具有相當(dāng)成熟的設(shè)計(jì)、施工水平和經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)前的現(xiàn)澆法施工雖有不足， 但尚可以克服， 如使預(yù)應(yīng)力鋼束錨固于梁內(nèi)而不錨固與梁端， 從而可以同時(shí)開始多個(gè)工作面施工等， 而不致影響整個(gè)工程的進(jìn)度。
（5） 從可持續(xù)發(fā)展角度看， 箱梁只要解決了大噸位的運(yùn)輸、吊裝設(shè)備的研制和相關(guān)施工工藝問題， 即可實(shí)現(xiàn)工廠化、規(guī)?；a(chǎn)， 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)將會大幅下降。
3、高架橋墩柱型式墩臺基礎(chǔ)除應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性， 避免在荷載作用下的過大位移外， 其造型應(yīng)能使上下部結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)一致， 輕巧美觀， 與城市環(huán)境和諧、勻稱。在墩臺選型上， 其一般服從梁部型式， 此外， 也受占地、道路、通視等的限制。通常有：T 形墩、倒T 形墩、Y 形墩、單柱墩、雙柱墩等基本型式
3. 2 倒T 形墩： 主要適于單箱單室箱梁和脊梁等梁部支承點(diǎn)相距稍遠(yuǎn)的梁型。特別是對于外腹板微斜的箱梁， 如墩高適宜， 則可使梁的腹板和墩的邊線斜度一致， 使上下部渾然一體， 造型美觀。但該墩受力上較合理， 材料有浪費(fèi)， 投資增加； 在墩高相差較大時(shí)， 整體造型不易協(xié)調(diào)。
3. 4 單柱墩：主要適于單箱單室箱梁和脊梁等梁部支承點(diǎn)相距較近的梁型。特別是對直腹板箱梁，可使箱梁底寬同墩橫向?qū)挾纫恢拢瑥亩股舷虏繙喨灰惑w，顯得挺拔有力度，對墩高的變化適應(yīng)性極強(qiáng)。受力合理，材料較節(jié)省， 施工方便。
3. 5 雙柱墩： 適于各種梁型， 用于多線或出岔地段。承載能力及穩(wěn)定性較強(qiáng)， 墩可以做得纖細(xì)， 材料利用率高。但對橋?qū)拑H810m 左右的高架橋來講， 造型顯得不夠簡潔。綜上， 為與箱梁配合，
（2） 受力合理， 比較經(jīng)濟(jì)。
（3） 上地較少， 施工方便、快速。
（4） 適應(yīng)性強(qiáng)， 既適于墩高差別較大的情況， 也由于橫向剛度較大， 尤其適于曲線地段。箱梁與上述幾咱墩型的配合效果，
4 對城市軌道交通高架橋選型的建議高架橋選型現(xiàn)階段宜采用箱梁配以輕型墩臺， 基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況確定， 施工采用現(xiàn)澆法施工。但需抓緊大噸位運(yùn)輸、吊裝設(shè)備的研制開發(fā)和施工工藝研究， 以降低造價(jià)； 同時(shí)也需對槽型梁和下承式脊梁的研究投入一定精力。
a 箱形倒T 形墩 b 箱形變形單柱墩 c 箱梁單柱墩
d 箱梁雙柱墩 e 箱梁雙柱墩 f 箱梁
摘 要：針對我國城市軌道交通投融資的發(fā)展現(xiàn)狀，研究國外發(fā)達(dá)國家的投融資模式，結(jié)合我國城市軌道交通發(fā)展的特點(diǎn)，探討了適用于我國軌道交通建設(shè)發(fā)展的投融資方式。
關(guān)鍵詞：城市軌道交通 投融資 模式
1 前言
世界上機(jī)動化水平較高的城市大多具有比較成熟與完善的軌道交通系統(tǒng)，有些城市軌道交通的運(yùn)量占城市公交運(yùn)量的比重已達(dá)50％以上，有的甚至已超過70％。在巴黎，軌道交通承擔(dān)70％的公交運(yùn)量，這一比值在東京是80％，在莫斯科和香港是55％，而我國的軌道交通剛剛處于起步階段，但是發(fā)展速度很快，例如北京市的軌道交通規(guī)劃方案，計(jì)劃在未來十年內(nèi)，全市軌道交通將以每年40公里的速度增長。到2008年，軌道交通里程將達(dá)300公里；到2020年，軌道交通的總里程將超過1000公里；上海市將在“十五”期間規(guī)劃建成200km軌道交通線，初步形成軌道交通骨架網(wǎng)線，屆時(shí)，軌道交通的日均客流量將達(dá)到全部日均客流量的50％。盡管軌道交通建設(shè)具有明顯的社會效應(yīng)，但是在投融資上它具有投資大，有能力投資的企業(yè)較少；建設(shè)和回報(bào)周期長，直接經(jīng)濟(jì)效益低，不容易引起普通投資者的興趣等特點(diǎn)。特別是在我國，當(dāng)前建設(shè)資金緊張，僅僅依靠計(jì)劃經(jīng)濟(jì)下的政府投資模式不能滿足現(xiàn)實(shí)軌道交通發(fā)展的需要，在這種情況下，對軌道交通投融資的研究就變得非常重要。
2 軌道交通投融資典型模式及國內(nèi)外現(xiàn)狀
2．1 政府財(cái)政投融模式
政府財(cái)政投融資模式是以政府為投融資主體，利用財(cái)政資金，統(tǒng)一協(xié)調(diào)和組織實(shí)施城市軌道交通工程，并在此過程中由政府作為信貸擔(dān)保人，進(jìn)行一系列重大的融資引貸活動。該模式的優(yōu)點(diǎn)是可以集中財(cái)力物力和人才，加快城市軌道交通項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度，缺點(diǎn)是無法對建設(shè)者和經(jīng)營者建立建設(shè)成本的激勵(lì)與約束機(jī)制。世界城市軌道交通線路的建設(shè)大多以政府投入為主，如新加坡的地鐵建設(shè)全部由政府財(cái)政投入；巴黎新線建設(shè)的出資比例一般為國家政府40％，當(dāng)?shù)卣?0％，企業(yè)自籌20％，地鐵公司本身負(fù)債為零；東京地鐵建設(shè)在1991年也基本上由政府投資的；德國城市的地鐵與輕軌建設(shè)資金，60％出于聯(lián)邦政府，其余由州、市政府承擔(dān)；北京地鐵1號線（北京站－蘋果園）和2號線和上海地鐵一號線也以政府計(jì)劃投資為主。可以說，在過去幾十年里除了少數(shù)幾個(gè)例子，政府投入幾乎成為所有城市軌道交通系統(tǒng)建設(shè)中最重要的資金來源。
2．2 商業(yè)投融資模式
商業(yè)投融資模式是由一商業(yè)企業(yè)取代政府作為項(xiàng)目的投資主體，并采用商業(yè)原則進(jìn)行經(jīng)營，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的融資、建設(shè)、運(yùn)營、開發(fā)、投資回報(bào)與還本付息等。為使項(xiàng)目具有一定的贏利能力以吸引大型企業(yè)與財(cái)團(tuán)的投資，政府可以采取如給予項(xiàng)目一系列特殊優(yōu)惠政策，包括交通政策和土地利用政策等等，進(jìn)行大量政府注資，改進(jìn)項(xiàng)目的資金運(yùn)營狀況，創(chuàng)造良好的項(xiàng)目融資環(huán)境，降低項(xiàng)目融資成本等措施。此模式適用于人口稠密、商業(yè)發(fā)達(dá)和熟地開的城市與地區(qū)。該模式以香港地鐵的建設(shè)與經(jīng)營最為典型，其主特點(diǎn)是地鐵是以政府劃撥沿線土地給地鐵公司，由地鐵公司進(jìn)行房地產(chǎn)開發(fā)和商務(wù)經(jīng)營方式獲取資金，政府為支持地鐵建設(shè)還購買了約85億港元的公司股份。值得注意的是，為體現(xiàn)間接受益者對地鐵建設(shè)成本的補(bǔ)償，政府一般采取轉(zhuǎn)移支付的方式，如政府給予項(xiàng)目公司某些土地、物業(yè)和稅收方面的特許權(quán)，以保證城市軌道交通建設(shè)的間接效益部分能夠充分返還給城市軌道交通建設(shè)。
2．3 混合投融資模式
混合投融資模式是指政府和私營公司的聯(lián)合投資行為，由政府財(cái)政向城市軌道交通開發(fā)部門提供補(bǔ)貼、減免稅收或提供低息融資的方式。日本的城市軌道交通建設(shè)與經(jīng)營所采用的就是混合投資模式。經(jīng)營主體從資本所有者的角度可以分為三類：民間資本、民間資本與國家或地方公共團(tuán)體的組合、國家或地方公共團(tuán)體：資金籌措主要途徑主要有政府補(bǔ)助方式、利用者負(fù)擔(dān)、受益者負(fù)擔(dān)、發(fā)行債券、貸款五大類；而廣州地鐵一號線的修建采用了政府通過與私人或團(tuán)體合作建設(shè)快速軌道交通系統(tǒng)及開發(fā)快軌沿線的土地來籌集建設(shè)費(fèi)用。
3 我國城市軌道交通投融資的主要問題
3．1 投資主體和投資模式單一
由北京地鐵1號線（北京站－蘋果園）、2號線和上海地鐵一號線的現(xiàn)狀，我們不難看出政府負(fù)擔(dān)了所有的建設(shè)資金，并隱含著將來對車輛更新資金的再投入。這些都給政府財(cái)政背上了沉重的包袱，我國1996年～1999年的財(cái)政赤字已達(dá)到379321億元，財(cái)政赤字的過去使政府支持基礎(chǔ)設(shè)施投資的空間已很有限，并且其建設(shè)、運(yùn)營管理體質(zhì)都是源于傳統(tǒng)的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制，造成政企不分，建管一家，業(yè)主缺位。
3．2 運(yùn)營機(jī)制及票價(jià)機(jī)制尚待進(jìn)一步完善
為避免運(yùn)營管理上由于規(guī)模太大而產(chǎn)生的運(yùn)營不經(jīng)濟(jì)，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加運(yùn)營公司，形成運(yùn)營管理的競爭機(jī)制；票價(jià)是軌道交通項(xiàng)目最敏感的因素之一，是項(xiàng)目投資者和市民最關(guān)心的問題，直接影響他們的切身利益，要在社會福利最大化和保護(hù)投資者利益之間尋找到平衡點(diǎn)，既能確保最大限度地滿足市民出行需求，同時(shí)又能使運(yùn)營企業(yè)和投資者有一定的利益回報(bào)。
3．3 良性開發(fā)機(jī)制有待形成
過去習(xí)慣于自己花錢、搞項(xiàng)目、自己經(jīng)營獲利，從而造成建設(shè)成本上升，開發(fā)收益流失；重視對有形資產(chǎn)的開發(fā)經(jīng)營，忽視對無形資產(chǎn)的開發(fā)利用，重視實(shí)物資產(chǎn)的開發(fā)經(jīng)營機(jī)會，忽視虛擬資產(chǎn)的開發(fā)經(jīng)營機(jī)會。對借助于別人的力量、資金，盤活項(xiàng)目的存量資產(chǎn)、無形資產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)低成本開發(fā)而獲利的良性經(jīng)營開發(fā)理念沒有形成。
4 中國城市軌道交通建設(shè)融資模式建議
4．1 實(shí)行證券化
具體方式有通過發(fā)行市政工程建設(shè)債券：以有資信度的國有投資公司為主體，發(fā)行中長期企業(yè)債券；對一些特殊的機(jī)構(gòu)，比如社?；?、保險(xiǎn)基金等，可以以政府的名義，發(fā)行定向融資券。這是吸引個(gè)人投資的合適方式。并可以形成很好的投資概念。從而可以加速我國城市地鐵建設(shè)，改善城市的投資環(huán)境。
4．2 建立軌道交通投資專項(xiàng)基金
通過設(shè)立專門的軌道交通建設(shè)或消費(fèi)稅，建立軌道交通投資專項(xiàng)基金，如“城市軌道交通建設(shè)基金”。如德國交通財(cái)政資助法規(guī)定，每年向購油者加收10％的稅收作為城市交通建設(shè)資金。
4．3 將軌道交通和城市土地利用相結(jié)合
研究軌道交通建設(shè)與沿線土地“捆綁式”開發(fā)的運(yùn)作機(jī)制，將軌道交通建設(shè)與沿線土地開發(fā)結(jié)合起來，特別是站點(diǎn)周圍的土地開發(fā)權(quán)，使投資商獲得的沿線物業(yè)和房地產(chǎn)開發(fā)權(quán)，形成以軌道交通帶動土地開發(fā)，以土地開發(fā)保障軌道交通投資的良性循環(huán)。通過吸引投資商，增強(qiáng)融資商信心，從而增辟軌道交通的融資渠道，為軌道交通早日實(shí)現(xiàn)資金良性循環(huán)提供穩(wěn)定的收入來源。
4．4 與供貨商商討融資租賃經(jīng)營的方式，降低政府的投資壓力
融資租賃經(jīng)營借鑒國外成熟經(jīng)驗(yàn)和我國鐵道部門的實(shí)踐，為減少投資壓力，可與大的供貨商（主要是車輛設(shè)備系統(tǒng)設(shè)備供貨商）探索融資租賃的經(jīng)營方式，實(shí)現(xiàn)前期一次投資減少；此外，為提高運(yùn)營效率，可在填充線（或延伸線）的經(jīng)營上，考慮委托租賃經(jīng)營的方式，由骨干線運(yùn)營公司經(jīng)營填充線和延伸線，這樣這類線路的投融資主要是城市軌道交通的固定設(shè)施的投資，可大大減少一次性投資并減少運(yùn)營成本。
4．5 積極拓展利用外資
通過世行、亞行貸款項(xiàng)目，到目前為止，我國已經(jīng)修建了一萬多公里的鐵路，對外借款一直是我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)利用外資的主要形式，我們可以繼續(xù)采用這一方式。另外其他利用外資的形式如引進(jìn)外商直接投資，對外發(fā)行股票和城市軌道交通建設(shè)債券也可以積極采用。
4．6 國有資產(chǎn)存量市場化
我國龐大的國有資產(chǎn)存量配置不合理，可調(diào)整用來新增基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資。通過盤活存量，吸引投資者。比如以全線票價(jià)收入的一定比例，作為對新建部分的投資回報(bào)。
4．7 制定合理票價(jià)，實(shí)行保本運(yùn)營
要建立票價(jià)決定的科學(xué)程序。首先要加強(qiáng)對軌道交通建設(shè)和運(yùn)營的財(cái)務(wù)審計(jì)，特別是成本審計(jì)，在此基礎(chǔ)上確定軌道交通建設(shè)和運(yùn)營的合理成本，推算出保本票價(jià)。然后結(jié)合價(jià)格聽證制，確定實(shí)際的運(yùn)營票價(jià)。如實(shí)際票價(jià)低于保本票價(jià)，對兩者之間的差額，由政府設(shè)法彌補(bǔ)。
4．8 采用項(xiàng)目公司股份制
在軌道交通項(xiàng)目建設(shè)和項(xiàng)目投資上采取項(xiàng)目公司股份制，以市場機(jī)制運(yùn)作。部分線路可以上市籌資。
4．9 積極發(fā)展混合投融資模式或商業(yè)投融資模式
4．9．1 采用靈活的混合投融資模式
結(jié)合我國軌道交通發(fā)展的現(xiàn)狀，新的軌道交通線網(wǎng)優(yōu)化建設(shè)盡量采用靈活的融資模式。如采用混合投融資模式，既有地方政府投資行為，也有國有企業(yè)投資行為，還有民營企業(yè)投資行為，而融資部門既有政府銀行的款，也有債券或商業(yè)銀行的借貸。在投資比例上和融資方法上，拓寬籌資思路，促進(jìn)多元投資，拓寬資金來源。關(guān)鍵要發(fā)揮好政府資金的引導(dǎo)作用和政策的配套保障作用，實(shí)現(xiàn)軌道交通資金“借、用、還”的良性循環(huán)。
4．9．2 引入發(fā)展商業(yè)化投融資模式
必須針對不同類型的投資者，設(shè)計(jì)不同的引導(dǎo)策略，包括投資工具或投資方式，以引導(dǎo)社會資本投入軌道交通，加快軌道交通建設(shè)。在條件許可時(shí)，采用特許經(jīng)營的BOT（Building Operate Trans?鄄fer，建造－運(yùn)營－轉(zhuǎn)移）模式選擇合適的線路（如市域快線或市域填充線），減少投融資的政府壓力。制定好未來運(yùn)營模式和結(jié)算制度，引入政府引導(dǎo)的BOT前期項(xiàng)目操作，通過特許經(jīng)營的招投標(biāo)，使BOT特許公司在競爭中獲得特許經(jīng)營權(quán)。目前世界上成功的BOT投資方式有著名的英法海底隧道工程、澳大利亞悉尼海底隧道供電工程，曼谷高架鐵路運(yùn)輸線，吉隆坡輕軌一號線等。我國第一個(gè)BOT項(xiàng)目是1984年在深圳市建設(shè)的沙角B發(fā)電廠。90年代初期的福建泉州刺桐大橋也是采BOT方式建成。通過采取私營企業(yè)籌資、建設(shè)、經(jīng)營，來吸引各種投資參與。政府從項(xiàng)目公司建設(shè)和運(yùn)營的活動中獲取一定的稅收，為今后接管此項(xiàng)目或其他項(xiàng)目提供部分資金基礎(chǔ)，分散了投資項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)。如上海市通過采用BOT模式，引入商業(yè)化投融資，如貸款融資、證券融資、租賃融資、合作開發(fā)、土地開發(fā)、利益返回、民間資金啟動方式等等。在其他的軌道交通建設(shè)項(xiàng)目中，我們也可以研究使用BOT模式。
5 我國城市軌道交通建設(shè)融資的前景及優(yōu)勢
5．1 城市軌道交通發(fā)展市場需求潛力大
我國各大城市正處于城市化加速發(fā)展時(shí)期，與發(fā)達(dá)國家大城市相比客流市場增長快，以上海為例，到2005年全市的出行總量將高達(dá)3500萬人次，市民軌道交通出行量呈快速增長，未來5年上海軌道交通出行量占居民出行比重將從現(xiàn)在的10％提高到30％。
5．2 綜合開發(fā)收益潛力大
中國大多數(shù)城市的空間布局結(jié)構(gòu)尚處于調(diào)整重構(gòu)期，再加上土地國有的特有條件，使交通樞紐和沿線土地綜合開發(fā)所帶動的房地產(chǎn)等行業(yè)的發(fā)展空間巨大。
5．3 多元化經(jīng)營蘊(yùn)含商機(jī)
通過地鐵廣告、商場貿(mào)易、酒店服務(wù)、住宅辦公等多元化的商業(yè)運(yùn)作，可帶來豐厚的利潤。
5．4 建設(shè)成本下降
隨著軌道交通設(shè)備國產(chǎn)化、軌道交通建設(shè)運(yùn)營機(jī)制改革等措施的積極推進(jìn)，建設(shè)成本將大大降低，如上海在實(shí)施“四分開”（投資、建設(shè)、運(yùn)營、管理）體制后，平均每公里軌道交通的建設(shè)成本下降了1億元左右。
6 結(jié)論
軌道交通雖然存在一次性投入，投資回收期長等特點(diǎn)，但它也有獨(dú)特的優(yōu)勢：一是生命周期長，如倫敦、巴黎等城市的地鐵均有百余年的歷史，可運(yùn)營仍正常如昔；二是固定成本相對穩(wěn)定，即在規(guī)劃設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，客流量增加所帶來的成本上升微乎其微。從香港的發(fā)展實(shí)踐來看，科學(xué)的線路規(guī)劃、審慎的商業(yè)化運(yùn)作、合理的成本控制、綜合的土地開發(fā)、完善的政策配套，以及必要的政府投入等條件是香港地鐵實(shí)現(xiàn)資金運(yùn)作平衡的基本前提和有力保障。而且只要通過努力，這些條件在中國內(nèi)地其他大城市是完全可以具備的。因此，通過借鑒成功經(jīng)驗(yàn)，依托穩(wěn)定增長的客流市場，建立良好的運(yùn)作機(jī)制，創(chuàng)造必要的外部條件，中國城市軌道交通的發(fā)展在一定時(shí)期內(nèi)有可能實(shí)現(xiàn)財(cái)務(wù)平衡，并給投資者帶來合理的回報(bào)，從而走出一條軌道交通資金“借、用、還”良性循環(huán)的路子。
【摘 要】 隨著城市化進(jìn)程的加快，城市軌道交通的迅速發(fā)展，針對目前城市軌道交通折返能力限制高峰時(shí)段運(yùn)量的問題，論文重點(diǎn)研究站后折返方式，分析站后單線折返和雙線折返的技術(shù)作業(yè)流程及特點(diǎn)，得出影響折返能力的發(fā)車間隔，并通過案例計(jì)算，比較不同站后折返形式折返能力的大小，為站后折返站的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】 城市軌道交通 折返能力 站后雙線折返 站后單線折返
1 引言
城市軌道交通列車的折返形式能力的大小主要由列車發(fā)車間隔時(shí)間決定的，折返能力與發(fā)車間隔時(shí)間成反比關(guān)系[1]，目前，城市軌道交通列車折返主要以站前折返、站后折返為主，不同的折返站形式，折返能力計(jì)算根據(jù)折返方式的不同而有所差異。站后折返形式效率高，折返作業(yè)過程不帶客，保證乘客的舒適性，減少運(yùn)營難度，降低行車干擾[5]。論文通過分析站后單線、雙線折返作業(yè)流程，提出影響折返能力的關(guān)鍵因素，比較不同站后折返形式折返能力的大小。
2 站后折返能力計(jì)算
2.1 站后單線折返時(shí)間計(jì)算
2.1.1 作業(yè)流程分析
站后單線折返作業(yè)過程如下[2]：
（1）列車a接車進(jìn)下行站臺，?？空九_下車，同時(shí)辦理進(jìn)折返線進(jìn)路。
（2）列車a在折返線上運(yùn)行，停靠折返軌1列車a調(diào)車作業(yè)，同時(shí)辦理出折返線進(jìn)路；當(dāng)a通過2后，b進(jìn)站停站下客，同時(shí)辦理進(jìn)折返線進(jìn)路。
（3）列車a駛出折返線，進(jìn)上行站臺，?？空九_上車；列車a出清折返線后，b進(jìn)折返線，?？空鄯弟?調(diào)車作業(yè)，同時(shí)辦理出折返線進(jìn)路。
（4）列車a駛出車站，排列b進(jìn)站停站上客。后續(xù)列車按a、b作業(yè)過程循環(huán)往復(fù)。見圖1、2所示。
2.1.2 折返時(shí)間組成
站后單線折返時(shí)間見圖3。
站后單線最小發(fā)車間隔時(shí)間[3]t=t出站+t辦理+t出折+t停站
t出站—列車駛離車站閉塞分區(qū)的時(shí)間t辦理—辦理出折返線進(jìn)路的時(shí)間t出折—列車從折返線到出發(fā)正線的運(yùn)行時(shí)間t停站—列車在車站停站上下客時(shí)間。
2.2 站后雙線折返時(shí)間計(jì)算
2.2.1 作業(yè)流程分析
站后雙線折返作業(yè)過程如下[2]：
（1）列車a進(jìn)下行站臺，?？空九_下車，同時(shí)辦理進(jìn)折返線進(jìn)路。
（2）列車a經(jīng)折返線，?？空鄯弟?調(diào)車作業(yè)，辦理出折返線進(jìn)路；當(dāng)a通過2后，b進(jìn)站停站下客，同時(shí)辦理進(jìn)折返線進(jìn)路。
（3）列車a駛出折返線進(jìn)上行站臺，停站上客，b?？空鄯弟?調(diào)車作業(yè)，辦理出折返線進(jìn)路，同時(shí)c進(jìn)下行站臺下客。
（4）列車c經(jīng)折返線停靠折返軌1，a駛出車站，b駛出折返線進(jìn)上行站臺停站上客，同時(shí)c進(jìn)行調(diào)車作業(yè)。后續(xù)列車以此類推。見圖4、5所示。
2.2.2 折返時(shí)間組成
站后雙線折返時(shí)間見圖6。
站后雙線a、b最小發(fā)車間隔時(shí)間[4]=t接車+t停站+t進(jìn)折2+t進(jìn)折2-t進(jìn)折1。
站后雙線b、c最小發(fā)車間隔時(shí)間[4]=t接車+t停站+t進(jìn)折1+t出折1-t進(jìn)折2。
t接車—列車接車間隔的時(shí)間t出折—列車從折返線到出發(fā)正線的運(yùn)行時(shí)間t進(jìn)折—列車從出發(fā)正線到折返線的運(yùn)行時(shí)間t停站—列車在車站停站上下客時(shí)間。
3 站后折返方案分析
3.1 折返站技術(shù)參數(shù)計(jì)算
（1）折返站基本參數(shù)。車站為島式站臺，站后折返站，車站寬度10.5m，站臺長度186m，折返線長度118m。見圖7所示。根據(jù)折返站行車組織條件，選用dkz4型車輛，辦理進(jìn)折進(jìn)路時(shí)間15s，辦理出折進(jìn)路的時(shí)間13s，停站上下客時(shí)間30s，進(jìn)出站軌道電路分界點(diǎn)距車站站臺始端長度為兩個(gè)軌道電路區(qū)間長度為486m，制動加速度1m/s2，加速加速度0.8m/s2，站后道岔限速25km/h，出站運(yùn)行最高速度為100km/h。
（2）進(jìn)站時(shí)間。列車進(jìn)站運(yùn)行長度為486m，運(yùn)行模式為列車以100km/h的速度運(yùn)行，之后以a=1m/s2的加速度減速至站臺停車。通過計(jì)算，列車進(jìn)站所需時(shí)間38s。
（3）折返時(shí)間。入折返線列車運(yùn)行模式：從站臺以a=0.8m/s2加速至過岔速度25km/h之后以25km/h的過岔速度勻速通過道岔，最后以a=1m/s2減速至折返線停車。通過計(jì)算，所需時(shí)間52s。
（4）出站時(shí)間。列車離站運(yùn)行模式：以0.8m/s2加速離站，在186m站臺范圍內(nèi)，列車最高運(yùn)行速度62km/h，未達(dá)最高速度的該段列車處勻加速階段，所需時(shí)間22s。
3.2 站后折返方案
（1）利用單線進(jìn)行折返。單獨(dú)利用cd軌或者c’d’軌進(jìn)行折返[3]，最小發(fā)車間隔200
s，見圖8所示。
（2）利用雙線進(jìn)行折返。利用cd軌和c’d’’軌交替折返[3]，最小發(fā)車間隔1為200s，最小發(fā)車間隔2為150s，見圖9所示。
通過上述方案比較，利用單線折返方案，發(fā)車間隔時(shí)間較長，運(yùn)營效率較低，長期使用一條折返軌會造成軌道偏磨，但是相對運(yùn)營組織形式簡單，而利用站后雙線交替折返方案能夠提高列車的發(fā)車間隔，但是不均衡的發(fā)車間隔不利于全線的運(yùn)營組織。
4 結(jié)語
本文論述了城市軌道交通站后折返線布置形式，通過分析站后單線和站后雙線折返作業(yè)流程，考慮影響折返能力大小的因素，由此得到以下結(jié)論：
（1）站后折返過程包含接車作業(yè)、折返作業(yè)以及發(fā)車作業(yè)，三個(gè)子過程相互聯(lián)系與制約。
（2）研究列車發(fā)車間隔時(shí)間主要考慮進(jìn)出站時(shí)間、停站時(shí)間、進(jìn)出折返線時(shí)間、辦理進(jìn)路時(shí)間。
（3）站后雙線折返能力大于單線折返能力，但不利于全線運(yùn)營組織，可以采用站后混合折返方式，根據(jù)高峰低峰時(shí)的運(yùn)力需求適時(shí)調(diào)整合理的折返作業(yè)過程。
一、城市軌道交通工程開展施工管理工作的必要性
在我國的許多城市，為了解決城市交通擁堵問題，興建城市軌道交通工程已經(jīng)成為了發(fā)展的必然。考慮到城市軌道交通的重要性，我們在施工過程中，必須要保證工程質(zhì)量和安全性，為了達(dá)到這一目標(biāo)，就要積極開展施工管理工作。從目前城市軌道交通工程來看，開展施工管理工作是十分必要的，其必要性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1、為了滿足整體工程質(zhì)量，必須開展施工管理工作
城市軌道交通工程在興建的過程中，需要協(xié)調(diào)多個(gè)施工環(huán)節(jié)和管理部門，整個(gè)工程施工難度很大，涉及到的質(zhì)量控制點(diǎn)也非常多，要想保證整體工程的施工質(zhì)量，必須開展施工管理工作。
2、為了滿足整體工程的安全性要求，必須開展施工管理工作
城市軌道交通工程涉及的施工環(huán)節(jié)多，在施工過程中特別要注意安全，如果工程施工過程中出現(xiàn)安全問題，那么將會對整體工程造成極大的影響。所以，出于保證整體工程安全性的要求，我們必須開展施工管理工作。
3、為了保證整體工程有序進(jìn)行，必須開展施工管理工作
由于城市軌道交通工程施工程序多，整體工程相對復(fù)雜，所以在工程施工中必須要保證工程按照計(jì)劃程序進(jìn)行，保證工程的有效性，所以，要想保證工程有序進(jìn)行，我們必須開展施工管理工作。
二、做好城市軌道交通工程施工管理工作具體措施
通過對城市軌道交通工程的實(shí)際過程研究后發(fā)現(xiàn)，其施工管理工作主要有以下具體措施：
1、城市軌道交通工程要明確施工管理的定義和特點(diǎn)
在城市軌道交通工程施工過程中，施工管理的定義是指施工開展中，施工空間、時(shí)間、安全防護(hù)以及配合資源的管理組織和安排，如施工計(jì)劃管理、現(xiàn)場施工組織管理等。施工管理的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：（1）施工管理貫穿于整個(gè)城市軌道交通工程中，（2）施工管理是整個(gè)施工過程安全有效運(yùn)行的基本準(zhǔn)則，（3）施工管理在城市軌道交通工程中起到了有效指揮、全面管理的作用，（4）施工管理是整個(gè)城市軌道交通工程能夠滿足相關(guān)要求的重要手段和保證。由此可見，城市軌道交通工程要想取得預(yù)期的建設(shè)效果，就要積極開展施工管理工作，要以施工管理為主要手段，全面推進(jìn)城市軌道交通工程的有序進(jìn)行。
2、城市軌道交通工程要明確施工管理模式和管理內(nèi)容
在目前的城市軌道交通工程的施工管理中，通常會選擇項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)制的管理模式。一般會先成立工程施工項(xiàng)目經(jīng)理部，然后按照項(xiàng)目經(jīng)理部的職責(zé)，組建整個(gè)管理體系，通過項(xiàng)目經(jīng)理管理體系，劃分并明確施工管理職責(zé)，通過具體的管理層推動工程項(xiàng)目的全面施工。這一管理模式的優(yōu)勢在于可以明確職責(zé)，保證施工管理質(zhì)量。城市軌道交通工程施工管理的主要內(nèi)容是對工程施工過程中的所有工序進(jìn)行全面有效的管理。主要包括土建施工部分、電氣施工部分，設(shè)備安裝部分。在這幾部分施工中實(shí)行施工管理，不但促進(jìn)了工程質(zhì)量的可靠提高，還保證了工程整體的安全性。因此，城市軌道交通工程的施工管理具有重要意義。
3、城市軌道交通工程要做好施工管理計(jì)劃工作
由于城市軌道交通工程涉及的環(huán)節(jié)多，因此整體工程非常復(fù)雜，要想保證工程的有序進(jìn)行，就要對整體工程進(jìn)行全面的規(guī)劃，而施工管理計(jì)劃工作正是滿足這一目的而產(chǎn)生的管理方式。在目前的城市軌道交通工程中，施工管理計(jì)劃成為了施工管理過程中的重要組成部分，并在施工管理中發(fā)揮了積極作用。施工計(jì)劃主要分為：時(shí)間計(jì)劃，其中包括季度計(jì)劃、月計(jì)劃、半月計(jì)劃、旬計(jì)劃、周計(jì)劃、日計(jì)劃、臨時(shí)計(jì)劃。作業(yè)區(qū)計(jì)劃：正線軌行區(qū)計(jì)劃、車站內(nèi)計(jì)劃、車廠計(jì)劃。作業(yè)性質(zhì)計(jì)劃：影響行車的計(jì)劃、不影響行車的計(jì)劃、影響客運(yùn)服務(wù)的計(jì)劃，不影響客運(yùn)服務(wù)的計(jì)劃等。施工計(jì)劃的主要要素包括：施工單位、施工日期、時(shí)間、施工內(nèi)容、施工區(qū)域、施工防護(hù)、施工配合。
4、城市軌道交通工程要做好工程列車的組織工作
在城市軌道交通工程的施工管理中，工程列車的組織工作是一項(xiàng)重要內(nèi)容。工程列車的主要作用是輔助施工，其種類主要包括：（1）內(nèi)燃機(jī)車：車廠調(diào)車（客車）、救援以及配合牽引平板車作業(yè)，（2）軌道車：配合牽引平板車作業(yè)，（3）作業(yè)車：接觸網(wǎng)作業(yè)車、軌道檢測車、接觸網(wǎng)檢測車，（4）平板車：普通平板、帶吊臂平板。工程車組織的目標(biāo)是為了安全有效配合作業(yè)，工程車組織的原則要滿足以下要求：（1）工程車必須符合線路的車輛限界，（2）工程車可以牽引，也可推進(jìn)運(yùn)行，（3）工程車運(yùn)行憑信號、行調(diào)命令、行車憑證或調(diào)車方式運(yùn)行。由此可以看出，我們在施工管理過程中，要做好工程列車的組織工作。
三、城市軌道交通工程中施工管理起到的積極作用
從目前城市軌道交通工程的實(shí)際施工過程來看，施工管理對整個(gè)施工過程起到了積極的促進(jìn)作用，其作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1、施工管理促進(jìn)了城市軌道交通工程的有序進(jìn)行
施工管理在整個(gè)城市軌道交通工程施工中，起到了規(guī)范和指導(dǎo)作用，使整個(gè)城市軌道交通工程的施工過程有制度可依，保證了整個(gè)工程的施工秩序，使整個(gè)施工過程能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，完成預(yù)期的工程量和施工任務(wù)。
2、施工管理保證了城市軌道交通工程滿足各項(xiàng)施工指標(biāo)
施工管理的主要作用是提高工程管理效率和管理質(zhì)量，切實(shí)促進(jìn)城市軌道交通工程各項(xiàng)施工指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，使城市軌道交通工程的整體質(zhì)量和安全性均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，我們要明確施工管理對城市軌道交通工程的積極作用。
3、施工管理提高了城市軌道交通工程的整體施工效率和有效性
在城市軌道交通工程中開展施工管理工作以后，整個(gè)工程保持了良好的施工秩序，各項(xiàng)施工程序有條不紊的進(jìn)行，滿足了整個(gè)工程施工的需要。從作用上來看，施工管理出了保證工程的有效性之外，還對提高整體施工效率和有效性有著積極影響。
四、結(jié)論
通過本文的分析可以看出，在城市軌道交通工程中開展施工管理工作是十分必要的，施工管理對于保證整體工程各項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)工程施工指標(biāo)的完成，提高整體施工效率和有效性均有重要作用。因此，我們要明確施工管理工作的要點(diǎn)，在城市軌道交通工程中，努力做好施工管理工作，促進(jìn)整個(gè)工程質(zhì)量和安全性的提高。
摘要：本文從城市軌道交通與城市經(jīng)濟(jì)、交通和環(huán)境建設(shè)的相互作用出發(fā)，分析了成都目前城市規(guī)劃和經(jīng)營城市的方針之間存在的問題，探討了建設(shè)城軌系統(tǒng)對城市規(guī)劃的積極引導(dǎo)作用，并提出加大城市軌道交通規(guī)劃強(qiáng)度，通過土地資源向土地資本轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)經(jīng)營城市的可持續(xù)發(fā)展。
關(guān)鍵詞：城市軌道交通 土地資源 建設(shè)
作為中國西部特大城市的成都市的經(jīng)濟(jì)快速增長和城市發(fā)展，對四川省和整個(gè)西部地區(qū)的發(fā)展都有著十分重要的指導(dǎo)意義。探索高經(jīng)濟(jì)增長情況下，城市規(guī)劃與城市軌道交通建設(shè)的互動作用、以及作為政府可調(diào)控資源的土地開發(fā)，對確保成都市經(jīng)濟(jì)、交通和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，和實(shí)現(xiàn)政府經(jīng)營城市戰(zhàn)略，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)影響。
2.城市軌道交通系統(tǒng)是城市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要交通保障
2.1城市經(jīng)濟(jì)與交通的相互作用
與東部和沿海相對發(fā)達(dá)城市相比，西部省會城市周邊中小城市由于城市基礎(chǔ)設(shè)施投入的不足，使得其投資和居住環(huán)境吸引力明顯不足，而高速經(jīng)濟(jì)增長導(dǎo)致了省會城市的急劇擴(kuò)張，形成了目前的特大型城市經(jīng)濟(jì)圈。由于歷史和交通條件原因，成都的市拓展一直以圈層式發(fā)展，形成了成都市單中心、圈層式城市格局和放射狀交通出行特征。這樣的城市格局所存在的弊端已隨著人口和交通出行日益增長而日漸尖銳。直接表現(xiàn)出的機(jī)動車快速增長、交通擁堵、城市環(huán)境的惡化已經(jīng)成為妨礙地方經(jīng)濟(jì)和交通可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問題之一。市政府通過規(guī)劃和實(shí)施南部城市附中心和龍泉經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)來改變單中心的城市格局，但圈層式城市拓展和夾路建設(shè)的現(xiàn)象依然存在。分析其原因，一是快速公共交通未能實(shí)現(xiàn)，人們?nèi)匀涣?xí)慣于傳統(tǒng)的居住出行方式；二是中小實(shí)力開發(fā)商更看重低成本的開發(fā)，并期望在短時(shí)期內(nèi)得到豐厚回報(bào)。隨著這種傳統(tǒng)的低水平城市規(guī)劃與建設(shè)，城市有限的土地資源迅速流失。
再加上中心城市人口和機(jī)動車數(shù)量的快速增長，政府不得不配置更多的土地資源和修建更多的道路。這一方面步人了修路—堵車一再修路—再堵車的怪圈，交通得不到根本改善；另一方面，對城市管網(wǎng)、給排水、停車場等城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)增加無休止負(fù)擔(dān)，加重了地方政府財(cái)政負(fù)擔(dān)。最終導(dǎo)致城市的土地資源和交通資源不能得到高效利用，使得地方經(jīng)濟(jì)、交通和環(huán)境不能進(jìn)入良性循環(huán)。
2．2 軌道交通系統(tǒng)建立對城市規(guī)劃和建設(shè)的積極作用
城市軌道交通系統(tǒng)的高運(yùn)能、快捷、舒適、無污染和占地少等特點(diǎn)正好滿足現(xiàn)代都市社會對高品質(zhì)交通出行的需求，更重要的是為城市規(guī)劃與建設(shè)提供了快速交通支撐。城市快速軌道交通將人們傳統(tǒng)的數(shù)公里活動區(qū)域提高到數(shù)十公里的范圍，’城市不再需要沿路規(guī)劃和建設(shè)，而是以軌道線路車站為中心的辦公、商貿(mào)、居住中心。這種“順藤結(jié)瓜”式的城市規(guī)劃與建設(shè)將有利于抑制特大城市生態(tài)環(huán)境的惡化。通過午站周邊的高強(qiáng)度的規(guī)劃與開發(fā)，使市民主要活動集中在軌道交通沿線的車站周邊，從而減少路面交通出行量和道路需求。而地鐵系統(tǒng)利用城市地下空間資源和占地少的特點(diǎn)，為城巾創(chuàng)造了更多的綠化空間，使城市生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)高速增長協(xié)調(diào)發(fā)展。這種城巾土地資源和交通資源的高效整合，對保證城市社會、經(jīng)濟(jì)和交通的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，對于成都這樣的特大型、單中心餅狀城市尤其如此。通過規(guī)劃和興建軌道交通，一方面可以解決城市中心的即有交通山行需求，也可使城市的拓展從圈層式向“葡萄串式” 的組團(tuán)狀方向發(fā)展，從而帶動南部副中心、龍泉副中心以及周邊中小縣市的基礎(chǔ)設(shè)施水平，使新增土地的利用率大大上升，并有效減少地方政府對道路、管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的壓力。
3.城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)
如前所述，為使城市土地與交通資源的效益得到充分發(fā)揮，在進(jìn)行城市綜合交通規(guī)劃時(shí)，需結(jié)合本地城市建設(shè)的歷史格局、現(xiàn)狀、近期規(guī)劃和遠(yuǎn)期規(guī)劃，提出符合城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城市化進(jìn)程和階段性交通需求的軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃。作為城市交通保障的軌道交通系統(tǒng)就像人體的大動脈，維持著城市的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，應(yīng)加大對軌道交通線網(wǎng)的規(guī)劃控制，使之成為引導(dǎo)城市發(fā)展的重要手段。
3．1 軌道交通線網(wǎng)與城市規(guī)劃的作用
在國家批準(zhǔn)的成都市近期和遠(yuǎn)期城市規(guī)劃中，劃定以三環(huán)路為城市中心城區(qū)，以華陽南部城市副中心和龍泉國家級經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。但在最近幾年的實(shí)際實(shí)施過程中，除了中心城區(qū)和上述兩個(gè)副中心的開發(fā)保持強(qiáng)勁外，高新西區(qū)和溫江也分別形成了以高新產(chǎn)業(yè)和居住的新需求。從現(xiàn)狀發(fā)展來看，至少暴露㈩兩個(gè)問題，一是原有規(guī)劃的土地供給已經(jīng)落后于實(shí)際需求，這是地方社會經(jīng)濟(jì)高速增長和人民生活水平提高的必然結(jié)果；二是以各區(qū)縣所制定的低水平規(guī)劃使得新增土地的利用率較低，新建小區(qū)多以容積率低的多層建筑為賣點(diǎn)吸引買家。這種傳統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)模式從短期來看，可以使一定區(qū)域形成足夠的“人氣”和商機(jī)，但同時(shí)也讓政府背上基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)沉重的包袱。政府必須提供更多的土地來修建城市道路，敷設(shè)更多的城市管網(wǎng)、污水處理設(shè)施，以及修建更多的停車場。這與政府提倡的經(jīng)營城市和保證可持續(xù)發(fā)展的初衷是相違背的。為了避免這種無序、耗費(fèi)資源的低水平開發(fā)，市政府在審定規(guī)劃權(quán)限和制定大成都規(guī)劃時(shí)，應(yīng)該以土地資源和交通資源效益最大化和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略為指導(dǎo)，由規(guī)劃部門制定包括用地性質(zhì)、開發(fā)強(qiáng)度、交通保障、給排水、供電等控制性規(guī)劃。對規(guī)劃有城市軌道交通線路及車站的組團(tuán)，應(yīng)加大建筑容積率，使人們的活動集中在有限的范圍內(nèi)，使人們的出行更加方便，也使得組團(tuán)的基礎(chǔ)設(shè)施最小化。這只有通過強(qiáng)有力的規(guī)劃控制才能實(shí)現(xiàn)。
3．2 軌道交通系統(tǒng)建設(shè)的時(shí)空協(xié)調(diào)
盡管成都目前尚沒有正式興建城市軌道交通，但政府和全體市民盼望修建地鐵的急切心情是無需言表的。與沿海發(fā)達(dá)城市相比，成都市的經(jīng)濟(jì)總量還有差距，但目前成都的經(jīng)濟(jì)總量比當(dāng)時(shí)修建第一條地鐵線路的沿海城市的經(jīng)濟(jì)總量要大得多，比100年前修建地鐵的西方城市經(jīng)濟(jì)總量更不能同日而語。對成都這樣最適合居住、具有極大吸引力的西部特大城市，未來的城市發(fā)展方興未艾，需要解決的交通問題也必須從基礎(chǔ)抓起。成都市已經(jīng)構(gòu)建了包括5條城市軌道交通線路的公共交通為骨干的綜合交通規(guī)劃。到2020年，公共交通占有率要從目前的15％提高到40％，軌道交通要占其中的50％，也就是總出行量的20％(日客流約200萬人次)。到2030年，公共交通的占有率要達(dá)到總出行量50％，軌道交通要占其中50％，也就是總出行量的25％(日客流約300萬人次)。從目前開始準(zhǔn)備修建地鐵一號線起，我們計(jì)劃用15～20年左右的時(shí)間形成以三角形為特征的成都市市區(qū)城市軌道交通線網(wǎng)，以滿足放射狀交通出行特征的需求。屆時(shí)，地鐵線路將連接所有的城郊客運(yùn)樞紐和組團(tuán)式城市副中心，構(gòu)成中心城區(qū)以地鐵線路為快速交通的公共交通網(wǎng)絡(luò)。
4 城市軌道交通投資、建設(shè)與運(yùn)營
城市軌道交通建設(shè)與運(yùn)營是以政府為主體的公益型城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以政府為主導(dǎo)的經(jīng)營城市戰(zhàn)略為指導(dǎo)，合理規(guī)劃和有序配置土地資源和交通資源，最大限度地發(fā)揮其效益，是城市規(guī)劃部門和城軌建設(shè)部門的共同責(zé)任。
4．1 政府、投資公司和地鐵公司的主體行為
由于城市軌道交通項(xiàng)目的直接經(jīng)濟(jì)效益不明顯，但社會效益和間接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，尤其是對城市經(jīng)濟(jì)和交通的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。盡管項(xiàng)目的開發(fā)和經(jīng)營不具備盈利，但項(xiàng)目仍有可能按照市場化方式來運(yùn)作。四川省省委書記張學(xué)忠提出要實(shí)現(xiàn)四川經(jīng)濟(jì)的跨越式發(fā)展，政府必須實(shí)現(xiàn)“三個(gè)轉(zhuǎn)變”，其中包括土地資源向土地資本的轉(zhuǎn)變，從而保證城市經(jīng)濟(jì)、交通和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。城市軌道交通項(xiàng)目的規(guī)劃和建設(shè)，除了解決交通問題外，更重要的是提升了沿線車站周邊土地價(jià)值，減少了不可再生土地資源的流失和浪費(fèi)。為了使政府在土地資本運(yùn)作過程中以市場化的方式進(jìn)行，政府需要扮演核心角色。政府行為主要一是制定一系列促進(jìn)城市軌道交通規(guī)劃和建設(shè)的指導(dǎo)性政策和法規(guī)，二是按照成都市政府提出的政府投資項(xiàng)目投、建、管三分離的原則，組建政府投資公司和以國有股本為主的地鐵公司；投資公司的行為則是負(fù)責(zé)項(xiàng)目資金的籌措和對國有資產(chǎn)的監(jiān)管；地鐵公司直接負(fù)責(zé)項(xiàng)目的籌備、建設(shè)和運(yùn)營。這種專業(yè)化建設(shè)管理模式中，投資公司可以通過現(xiàn)有國有資產(chǎn)的有效經(jīng)營，實(shí)現(xiàn)建設(shè)資金的籌集。建設(shè)資金的來源包括國有土地出讓收益、現(xiàn)有國有資產(chǎn)變現(xiàn)、出讓優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)經(jīng)營權(quán)、銀行貸款和發(fā)行專項(xiàng)債券，實(shí)現(xiàn)社會資金向社會資本的轉(zhuǎn)換。成都市城市水環(huán)境綜合整治已經(jīng)通過發(fā)行專項(xiàng)組合債券，籌集到部分建設(shè)資金，為政府城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)多渠道籌措資金探索了新的融資渠道，實(shí)現(xiàn)了民間資金向民間資本的轉(zhuǎn)變。
4．2 軌道交通事業(yè)可持續(xù)發(fā)展
依靠政府為主體的投資建設(shè)模式，必然會增大政府財(cái)政壓力，而城軌項(xiàng)目的效益需要在形成線網(wǎng)規(guī)模后方能顯現(xiàn)。就目前用地規(guī)劃和地塊拍賣的實(shí)際情況來看，由于土地出讓較早，政府已不可能從中獲取應(yīng)有的增值份額，而規(guī)劃車站周遍低強(qiáng)度開發(fā)又使極具價(jià)值的土地未能得到充分利用。為使成都城市軌道交通事業(yè)能健康發(fā)展，政府不僅僅通過出讓和拍賣新增土地來獲取主要的建設(shè)資金，還需要多方面探索各種可能的籌資途徑，如以車站為中心遞減的方式提高規(guī)劃車站周遍地塊的起拍價(jià)；利用資源置換、或以打捆的方式山有實(shí)力的房地產(chǎn)投資商直接承擔(dān)地鐵車站土建或配套設(shè)施的修建等，以資源開發(fā)時(shí)間和空間的置換，加快城市軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)政府和投資商的雙贏。
成都市地鐵建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室和成都市有關(guān)職能部門正在就如何加強(qiáng)土地資源和交通資源的有效整合，制定城市軌道交通建設(shè)管理辦法和相應(yīng)配套措施，為政府經(jīng)營城市和保障城市經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和交通的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
摘 要：分析列車正點(diǎn)率對城市軌道交通的影響，針對微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)故障時(shí)的站間電話聯(lián)系法的行車組織程序進(jìn)行實(shí)例分解，分析站間電話聯(lián)系法對行車組織的影響，提出取消路票和rm模式下提高運(yùn)行速度的建議，并進(jìn)行仿真測算。同時(shí)對列車運(yùn)行間隔提出“壓點(diǎn)”、“抽線”和“小交路”等調(diào)整方法。
關(guān)鍵詞：軌道交通；微機(jī)聯(lián)鎖；故障；行車組織
1 列車正點(diǎn)率對城市軌道交通的影響
在日益激烈的運(yùn)輸市場競爭中，城市軌道交通要不斷發(fā)展，必須全面提高服務(wù)質(zhì)量，列車正點(diǎn)率作為公共運(yùn)輸工作中的一個(gè)重要指標(biāo)，對軌道交通服務(wù)質(zhì)量有非常重要的影響。
（1）列車正點(diǎn)率關(guān)系軌道交通運(yùn)輸企業(yè)的信譽(yù)和形象。近年來，軌道交通能得到社會的認(rèn)可并得到快速發(fā)展，一方面是由于軌道交通使城市交通擁擠的狀況得到緩解;另一方面是軌道交通擁有高度自動化的列車自動控制（atc）系統(tǒng)，具有較高的安全正點(diǎn)率。因此，安全正點(diǎn)既是軌道交通的優(yōu)勢所在，也是關(guān)系企業(yè)聲譽(yù)和形象的重要標(biāo)志。
（2）列車正點(diǎn)率是軌道交通良好運(yùn)行秩序的保證。2004 年以來，廣州地鐵兩條運(yùn)營線路經(jīng)過6次大的運(yùn)行圖調(diào)整，單線上線列車已從7列增加到17列，列車運(yùn)行密度越來越大，列車間隔越來越小，目前行車密度達(dá)到高峰期 4 min 的行車間隔。如果某個(gè)聯(lián)鎖區(qū)段發(fā)生系統(tǒng)故障，則運(yùn)行于該聯(lián)鎖區(qū)段的列車運(yùn)行速度將會降低，造成列車晚點(diǎn)，也必然會影響其他列車，打亂全線的正常運(yùn)行秩序。
（3）列車正點(diǎn)率事關(guān)行車和乘客的人身安全。正常的站車秩序是建立在 atc 功能良好，列車正點(diǎn)運(yùn)行基礎(chǔ)之上的，如果某個(gè)聯(lián)鎖區(qū)段發(fā)生系統(tǒng)故障，就會使部分列車晚點(diǎn)，列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ats）上固定的運(yùn)行線路被打亂，并易發(fā)生以下問題。
① 聯(lián)鎖故障區(qū)段的列車需要靠人工駕駛運(yùn)行，除限制運(yùn)行速度外的列車運(yùn)行安全僅靠駕駛員的目視保證。
② 由于列車晚點(diǎn)會造成列車運(yùn)力不足或集中到達(dá)，使車站客流組織難度加大，客運(yùn)力量薄弱的車站，易發(fā)生客流擁擠甚至旅客受傷的情況。
③ 由于晚點(diǎn)列車需要臨時(shí)調(diào)整其停站時(shí)間或發(fā)車時(shí)間，給中央行車調(diào)度的指揮帶來難度，易發(fā)生行車問題。
微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)（sicas）發(fā)生故障，一般持續(xù)時(shí)間長，影響范圍廣，給行車組織和客運(yùn)服務(wù)都帶來很大的壓力，嚴(yán)重影響乘客的出行，影響城市軌道交通的信譽(yù)和形象。處理好微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)故障情況下的行車組織，在不降低列車運(yùn)行安全系數(shù)的前提下，實(shí)現(xiàn)列車群對客流的均衡吸納，并最大程度地提高列車運(yùn)能利用率，減小對乘客的影響，是城市軌道交通應(yīng)積極解決并不斷提高處理效率的關(guān)鍵問題。
2站間電話聯(lián)系法的行車組織
2.1站間電話聯(lián)系法
當(dāng)正線某聯(lián)鎖區(qū)sicas故障時(shí)，由中央調(diào)度控制中心的值班主任決定在該區(qū)段采用站間電話聯(lián)系法組織行車。電話聯(lián)系法組織行車的一般程序如下。
（1）列車在故障范圍內(nèi)的各區(qū)間憑路票運(yùn)行，用限速的人工駕駛模式（rm）駕駛，每一站間區(qū)間及前方站的線路內(nèi)只允許有一列列車占用。
（2）有關(guān)站值班站長接到行調(diào)命令后，分別在每個(gè)站臺監(jiān)控亭派值班員負(fù)責(zé)接發(fā)列車，并通知鄰站采用站間電話聯(lián)系法組織行車。
（3）進(jìn)路準(zhǔn)備。故障聯(lián)鎖站正線上的道岔均要開通正線，并使用鉤鎖器鎖定。
（4）接發(fā)列車。接車站值班員確認(rèn)站內(nèi)線路及區(qū)間空閑后，電話通知發(fā)車站同意接車;發(fā)車站接到接車站同意接車的通知后，由站臺值班員向司機(jī)派發(fā)填寫好的路票并向司機(jī)顯示發(fā)車指示信號，司機(jī)確認(rèn)發(fā)車指示信號顯示正確后動車出站。
（5）故障車站分別向行車調(diào)度及前、后方車站報(bào)列車的到、開點(diǎn)。
2.2 sicas 故障時(shí)的實(shí)例分解
廣州地鐵二號線赤崗聯(lián)鎖區(qū)sicas的故障演練以某次列車從赤崗站運(yùn)行到中大站為例，車站線路布置見圖1，其各段作業(yè)時(shí)間如下。
（1）由于sicas故障影響，列車從赤崗站晚到客村站時(shí)間為1min。
（2）sicas故障時(shí)起，發(fā)令采用站間電話聯(lián)系法行車，在客村站增加停站時(shí)間4 min。
（3）鷺江站下線路鉤鎖道岔影響時(shí)間為11 min。
（4）客村站與行調(diào)確認(rèn)區(qū)間是否空閑占用時(shí)間為 2 min。
（5）客村站與鷺江站辦理發(fā)車請求及填寫路票時(shí)間為3 min。
（6）安排站臺值班員發(fā)車、司機(jī)確認(rèn)信號后關(guān)門動車占用時(shí)間為2 min 10 s。
（7）客村—鷺江的行車時(shí)間為3 min 20 s（平均速度22.4 km/h）。
（8）鷺江站與中大站辦理發(fā)車，列車發(fā)車時(shí)間為1 min 30 s。
（9）鷺江—中大的行車時(shí)間為4 min 40 s（平均速度21.7 km/h）。
（10）司機(jī)在中大站接行調(diào)恢復(fù)正常行車的命令，關(guān)門動車時(shí)間為2 min 30 s。
整個(gè)過程共用時(shí) 35 min 10 s，列車比正常運(yùn)營時(shí)刻表中大站晚發(fā)31min，即sicas故障造成晚點(diǎn)31 min。
分析以上數(shù)據(jù)，車站間及與行調(diào)的電話聯(lián)系和辦理閉塞與進(jìn)路的時(shí)間無法減少，降低晚點(diǎn)影響的關(guān)鍵是能否取消路票填寫、交接和確認(rèn)這些環(huán)節(jié)，以及提高列車在故障區(qū)段的運(yùn)行速度。
2.3 路票作為電話聯(lián)系法行車憑證的弊端
路票是由車站行車值班員按規(guī)定填寫完整的固定格式的書面記錄。行車值班員通過電話聯(lián)系，確認(rèn)區(qū)間空閑、鄰站同意后即可填寫，待列車到站后交給司機(jī)。此作業(yè)環(huán)節(jié)的安全關(guān)鍵是車站行車值班員要確保區(qū)間空閑。一般城市軌道交通的區(qū)間長度在1 000 m～1 500m，以行車速度25 km/h計(jì)，出清區(qū)間也只需 2 min 24 s～3 min 36 s，而利用路票作為行車憑證后的列車在站停留時(shí)間平均為4 min 15 s，超過了列車在區(qū)間的運(yùn)行時(shí)間，成為制約列車運(yùn)行間隔時(shí)間的關(guān)鍵。雖然路票具有憑證明確的優(yōu)點(diǎn)，但這種路票交接方式對安全并沒有關(guān)鍵性的意義，而且降低了作業(yè)效率，對于以“秒”為單位計(jì)算的具有“方便、快捷”特點(diǎn)的城市軌道交通，取消路票作為行車憑證是可行的。經(jīng)實(shí)測，從填寫路票到將路票送交站臺值班員一般需時(shí) 2min 30 s，取消路票后，可有效縮短列車在站停留時(shí)間。
2.4 rm模式下提高運(yùn)行速度的建議
目前在國內(nèi)城市軌道交通列車運(yùn)行的rm模式下，列車的駕駛速度一般都規(guī)定為限速25 km/h，當(dāng)速度達(dá)到24 km/h時(shí)，列車發(fā)出報(bào)警，當(dāng)速度達(dá)到25 km/h時(shí)，列車即產(chǎn)生緊急制動。經(jīng)測試，廣州地鐵a型車各主要速度下的緊急（快速）制動距離如表 1 所示。
列車在20～25 km/h的低速下運(yùn)行，司機(jī)通過前后推拉主控手柄對列車“牽引”或“制動”以保證列車速度，這種力度很難準(zhǔn)確把握，為了不造成超速而出現(xiàn)緊急制動，給列車晚點(diǎn)運(yùn)行帶來更大的影響，司機(jī)一般將駕駛速度限定在20～22 km/h之間，比規(guī)定的限速低5km/h左右。
由表1可知，當(dāng)列車運(yùn)行速度達(dá)到30 km/h時(shí)，列車可在 48 m的“快速制動”或“緊急制動”下停車，加上人為反應(yīng)的0.74 s（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）內(nèi)地鐵列車運(yùn)行6 m，司機(jī)在開始意識制動后的 54 m內(nèi)制停地鐵列車。a型車車鉤防沖撞速度為 25km/h，即在最不利的情況下，54 m約兩節(jié)車廂的距離，在地鐵列車運(yùn)行中司機(jī)可以在車鉤允許接受沖撞速度范圍內(nèi)將列車制停。
目前，國內(nèi)城市軌道交通系統(tǒng)正線使用 9＃道岔，最小曲線半徑是300 m;而車廠一般使用 7＃道岔，最小曲線半徑是 150 m，將rm模式的最高限速由25 km/h提高到30km/h，地鐵列車是能安全通過道岔和最小曲線半徑路段的。
為此，建議將目前rm模式下的設(shè)計(jì)列車限速25 km/h提高至30 km/h。
2.5 仿真測算
運(yùn)用上述行車組織方法，對廣州地鐵二號線赤崗站聯(lián)鎖區(qū)間就取消路票填寫并提高rm模式下列車運(yùn)行速度至 30 km/h的有關(guān)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行了實(shí)操演練和仿真測算，部分?jǐn)?shù)據(jù)如表2所示。
3 列車運(yùn)行間隔的調(diào)整方法
為了實(shí)現(xiàn)列車群對客流較為均衡的吸納，針對不同的區(qū)段采取不同的列車間隔調(diào)整方法是必需的。
3.1 “壓點(diǎn)”法
在atc系統(tǒng)功能良好區(qū)段的列車，適當(dāng)縮短兩列車間的正常追蹤間隔，實(shí)現(xiàn)晚點(diǎn)危害的“分散化”，由所有列車共同承擔(dān)晚點(diǎn)。
基于列車間隔的意義，需要制定相應(yīng)措施，在前車出站晚點(diǎn)發(fā)生的過程中，采用增加在站停留時(shí)間等方法，適當(dāng)推遲后行列車到達(dá)下一站的時(shí)刻（應(yīng)避免第一后行列車與第二后行列車之間追蹤間隔的過大），這樣既能保證充分的列車間隔，實(shí)現(xiàn)平均吸納客流，又可以避免出現(xiàn)后車的站外停車。
3.2 “抽線”法
由于故障區(qū)段列車運(yùn)行速度低、辦理作業(yè)時(shí)間長，而atc正常區(qū)段列車運(yùn)行速度高及行車作業(yè)時(shí)間短，勢必造成列車堵塞的情況。通過減少線上列車數(shù)量（即抽線）的方法實(shí)現(xiàn)均衡運(yùn)輸，這樣既便于調(diào)度指揮，又方便客流組織。
3.3 小交路折返法
如果聯(lián)鎖故障持續(xù)時(shí)間較長，保持客流吸納均衡和較大限度地利用運(yùn)能之間的矛盾就會非常突出，有可能造成線路的堵塞。此時(shí)僅靠“壓點(diǎn)”和“抽線”的方法不能完全解決問題，在 atc 功能良好區(qū)段運(yùn)行的列車可采取分段小交路運(yùn)行。
3.4 行車調(diào)度工作建議
以上 3種方法的高效綜合運(yùn)用，極大地依賴行車調(diào)度員的指揮水平。為了減少故障直接引起的列車晚點(diǎn)在行車指揮調(diào)整過程中造成的其他列車晚點(diǎn)，需要行車指揮人員注意加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高自身業(yè)務(wù)水平;加強(qiáng)和有關(guān)車站的聯(lián)系，準(zhǔn)確掌握列車運(yùn)行情況，周密考慮各種影響因素，以便做出最佳調(diào)整方案;對晚點(diǎn)列車要及時(shí)和車站、乘務(wù)、公安等有關(guān)部門互通情況，加強(qiáng)站車組織，努力壓縮站停時(shí)間，盡快恢復(fù)正常運(yùn)行秩序;將微機(jī)聯(lián)鎖故障的模擬或?qū)嵅傺菥氈贫然?，通過指揮手段的科學(xué)化，解決行車指揮人員水平參差不齊的問題，使行車指揮水平不斷提高。
摘要：目前的城市軌道交通管理信息系統(tǒng)都是針對某具體系統(tǒng)或某類型設(shè)備進(jìn)行管理與控制，且各條線路相互之間不通任何信息，是孤立的系統(tǒng)。無法對各線各系統(tǒng)運(yùn)行情況特別是設(shè)備故障情況迅速準(zhǔn)確把握。針對這種情況，整合現(xiàn)有資源，設(shè)計(jì)了軌道交通信息集中監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采集現(xiàn)有各系統(tǒng)設(shè)備故障信息進(jìn)行處理和故障報(bào)告，并進(jìn)行了綜合分析和預(yù)測，給集中監(jiān)控增加了智能決策功能;且只需在原有的網(wǎng)管系統(tǒng)上提供或新增所需要的北向接口，并不需要改變原有網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只要新增采集系統(tǒng)和集中監(jiān)管系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)上很簡潔，相對投資也不大。
關(guān)健詞：城市軌道交通，信息集中監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)管理
目前，城市軌道交通的信息管理系統(tǒng)一般分為傳輸、公務(wù)電話交換、調(diào)度電話、電源、無線調(diào)度、廣播、圖像監(jiān)控(安防系統(tǒng))、時(shí)鐘、自動售檢票等9大子系統(tǒng);每個(gè)子系統(tǒng)的管理網(wǎng)絡(luò)自成體系，且都有自己相應(yīng)的網(wǎng)管中心或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。所以，目前的管理系統(tǒng)不能形成一個(gè)有機(jī)整體，宏觀控制管理能力弱，而且各條軌道交通線的信息系統(tǒng)間也都相對獨(dú)立。
針對上述網(wǎng)絡(luò)管理現(xiàn)狀，為提高城市軌道交通信息管理能力，提出信息集中監(jiān)控的構(gòu)想。即對所有軌道交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)施統(tǒng)一監(jiān)視與必要控制、管理。該方案不只針對某類單一系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)控和管理，而是一個(gè)對各條軌道交通線上的上述9大子系統(tǒng)設(shè)備實(shí)施綜合監(jiān)控和管理的系統(tǒng)。該方案也不是針對各系統(tǒng)的所有參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控管理，而是初步對設(shè)備故障進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控管理。
1 概述
對于各個(gè)系統(tǒng)，原有的管理網(wǎng)絡(luò)或維護(hù)方法不盡相同。象自動售檢票系統(tǒng)等管理系統(tǒng)就可將原有系統(tǒng)重新整合進(jìn)解決方案。而象傳輸系統(tǒng)等，比如sdh(同步數(shù)字多級)設(shè)備，處在多廠商環(huán)境中，將涉及多廠商的sdh網(wǎng)管系統(tǒng)。這種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的多元化，加上有些不同廠家設(shè)備還不兼容，因此造成綜合網(wǎng)管的困難。所以，設(shè)計(jì)信息集中監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，僅簡單地從原有網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行整合還是不夠的。
對于把傳輸系統(tǒng)復(fù)雜的網(wǎng)管系統(tǒng)整合成集中監(jiān)管，大致有三種途徑:①綜合化方法—在已有網(wǎng)管系統(tǒng)之上再加一級管理系統(tǒng);②翻譯法—在有信息交互需求的網(wǎng)管系統(tǒng)之間進(jìn)行兩兩翻譯;③標(biāo)準(zhǔn)化法—已有的各網(wǎng)管系統(tǒng)采用公共信息模型和功能集。
第二種方法有現(xiàn)成的支持標(biāo)準(zhǔn)(snmp/cm ip /corba)互操作的靜態(tài)規(guī)范描述和動態(tài)交互式轉(zhuǎn)化方法，適用于信息量不大的情況。第三種方法是比較徹底的綜合網(wǎng)管方法，但需要將所有的網(wǎng)管系統(tǒng)被統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)替換，故暫時(shí)還只是一個(gè)想法。本文提出的信息集中監(jiān)控解決方案主要針對故障信息進(jìn)行處理，而且為了避免各廠商間的交涉，將采用綜合化方法，做到與原有網(wǎng)管系統(tǒng)的平滑過渡;這也與那些通過簡單整合就可以實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控的系統(tǒng)的做法很類似，系統(tǒng)也比較容易整合。這樣，在各系統(tǒng)原有管理系統(tǒng)或網(wǎng)管系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再添一層管理者，在新的管理層上實(shí)現(xiàn)信息集中綜合監(jiān)管，從而解決了各系統(tǒng)間的“信息孤島”問題。
2 系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)架構(gòu)分為三層:管理監(jiān)控層、層和應(yīng)用層(如圖i)。應(yīng)用層是現(xiàn)有的各種硬件系統(tǒng)，比如傳輸系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)等。層是數(shù)據(jù)集中的中間層。包括數(shù)據(jù)采集硬件和軟件。管理監(jiān)控層將對采集的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理并形成新的業(yè)務(wù)模型。
架構(gòu)中，上層管理者管理若干網(wǎng)絡(luò)體系、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議異構(gòu)的系統(tǒng)，異構(gòu)子網(wǎng)各自維護(hù)一套專業(yè)管理信息庫。它們向綜合監(jiān)管系統(tǒng)提供q3,corba接口。
為了實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)管的目標(biāo)，利用層將原有系統(tǒng)(應(yīng)用層)在數(shù)據(jù)接口上達(dá)到統(tǒng)一，這樣層加上應(yīng)用層組成的新的網(wǎng)絡(luò)將是管理監(jiān)控層所需要的“統(tǒng)一”網(wǎng)絡(luò)，在概念上可以想象成一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)。管理監(jiān)控層通過由層組建的綜合數(shù)據(jù)庫，對大的方面(比如現(xiàn)在的告警系統(tǒng)，以后通過統(tǒng)一其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口就可以實(shí)現(xiàn)其他方面的監(jiān)控)進(jìn)行全局性調(diào)配與管理，細(xì)節(jié)留給原有系統(tǒng)的網(wǎng)管系統(tǒng)或者管理系統(tǒng)處理。各系統(tǒng)通過層的軟件(數(shù)據(jù)采集軟件)的映射，完成數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一。
3 解決方案
3.1 硬件系統(tǒng)解決方案
圖2是以某地鐵線為例的集中監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D。其中a11是從傳輸網(wǎng)管nm11，采集數(shù)據(jù)的pc ; a12是從自動售檢票管理系統(tǒng)nm12采集數(shù)據(jù)的pc。所有系統(tǒng)經(jīng)pc采集數(shù)據(jù)后，通過路由器r，把數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器ds。其他地鐵線的拓?fù)涠寂c該線類似。mis1 , mis2，mis3凡等是信息集中綜合監(jiān)管系統(tǒng)。比如mis1管理1一4號線，mis2管理5一9號線，mis3管理10一13號線。mis1—mis3對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、顯示、告警，以及統(tǒng)計(jì)和分析。mis1一mis3放在一起，這樣在多個(gè)處理機(jī)上進(jìn)行監(jiān)管可以擴(kuò)大可視范圍，也達(dá)到綜合監(jiān)管的目的。
設(shè)備網(wǎng)管所提供的北向接口，有的是q3接口，可以通過網(wǎng)口進(jìn)行采集;有的是串口，可以通過串口接收。如果通過串口接收數(shù)據(jù)，可以根據(jù)圖3所示，用一個(gè)1-8多串口卡，使用一臺pc機(jī)進(jìn)行多個(gè)串口數(shù)據(jù)收集。
上述方案的可靠性:如果原有設(shè)備的網(wǎng)管系統(tǒng)提供的北向接口是串行方式，那么通過圖3方式，一臺pc機(jī)就可以采集8臺網(wǎng)管的數(shù)據(jù)，但是串行方式的數(shù)據(jù)是通過重復(fù)機(jī)制來最大限度地確保信息的完整。所謂重復(fù)機(jī)制，是當(dāng)信息沒有被接收就重新發(fā)送，如果三次沒有接收到就不再重發(fā)。這樣的數(shù)據(jù)采集方式很不可靠。而采用tcp/ip方式進(jìn)行采集，如果數(shù)據(jù)包沒有被正確接收，將等待到可以正確接收的時(shí)候重新發(fā)送。所以在可能的情況下，此方案需要廠商提供網(wǎng)管軟件的q3北向接口。
在安全性方面，整個(gè)系統(tǒng)并不通過公網(wǎng)，局域網(wǎng)能保證數(shù)據(jù)的安全、不被截獲、破壞等。
3.2軟件解決方案
軟件解決方案中包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。兩個(gè)獨(dú)立的體系，并通過數(shù)據(jù)庫使兩者形成整體。數(shù)據(jù)采集建立數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理管理數(shù)據(jù)庫。
數(shù)據(jù)采集部分是針對各個(gè)不同的分立系統(tǒng)對不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。由于不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方式對外提供數(shù)據(jù)的方式不同，就算同一系統(tǒng)的不同廠商設(shè)備的網(wǎng)管系統(tǒng)所提供的北向接口也不同，所以數(shù)據(jù)采集部分將針對每個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行編程。數(shù)據(jù)采集方式的多樣性會導(dǎo)致軟件架構(gòu)的雜亂無章。為避免不一致和保證軟件系統(tǒng)的易擴(kuò)展及易維護(hù)性，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)處理部分所感興趣的數(shù)據(jù)內(nèi)容制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口。解決方案如圖4所示:數(shù)據(jù)采集平臺將根據(jù)不同系統(tǒng)不同設(shè)備加載特定的數(shù)據(jù)采集dll(動態(tài)鏈接庫)。對于同一系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集平臺和dll之間的數(shù)據(jù)接口相同，而且數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)處理部分也將以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總。這樣一旦有新增設(shè)備，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只要針對新增設(shè)備編寫dll,整個(gè)系統(tǒng)就具備良好的可擴(kuò)展性。圖4中簡單列舉了數(shù)據(jù)采集dll采集數(shù)據(jù)的三種方法:tcp/ip, rs232及直接讀取相關(guān)數(shù)據(jù)庫db。這些差異性將在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口處消失。
數(shù)據(jù)處理部分是軟件解決方案的核心，對匯總的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理并形成新業(yè)務(wù)邏輯。數(shù)據(jù)處理部分的主要功能如圖5所示。其中:安全管理系統(tǒng)是對使用該系統(tǒng)的所有用戶的權(quán)限管理;該模塊將保證系統(tǒng)的安全性。告警系統(tǒng)對采集系統(tǒng)收集的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，對所有設(shè)備的現(xiàn)有故障進(jìn)行報(bào)告，對消除的故障進(jìn)行告警清除(使設(shè)備告警狀態(tài)復(fù)位)。收發(fā)文系統(tǒng)是在系統(tǒng)有新增設(shè)備故障告警時(shí)，在行政上上級對負(fù)責(zé)維護(hù)的部門進(jìn)行派工單發(fā)放的業(yè)務(wù)處理模塊;相關(guān)部門維護(hù)完畢后對所收到的派工單進(jìn)行回執(zhí)，這樣可以明晰責(zé)任，實(shí)現(xiàn)了該解決方案的行政“監(jiān)管”目的。統(tǒng)計(jì)報(bào)表系統(tǒng)是對故障告警歷史信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和簡單計(jì)算形成特定形式的報(bào)表。分析預(yù)測系統(tǒng)對故障告警歷史信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用經(jīng)驗(yàn)法和曲線擬合法對設(shè)備近階段的運(yùn)行狀況進(jìn)行預(yù)測告警，這樣可以對故障發(fā)生概率較高的設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)維護(hù)，最大限度地避免運(yùn)營事故。
4結(jié)語
本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，只是通過從現(xiàn)有網(wǎng)管系統(tǒng)的北向接口提取故障信息，或從現(xiàn)有的管理系統(tǒng)直接提取故障信息進(jìn)行綜合。在原有的網(wǎng)管系統(tǒng)上提供或新增所需要的北向接口，并不需要改變原有網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只要新增采集系統(tǒng)和集中監(jiān)管系統(tǒng)，相對投資也并不大。數(shù)據(jù)的集中處理，能對運(yùn)營的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行宏觀把握，并有現(xiàn)存管理系統(tǒng)所沒有的派工單業(yè)務(wù)流程，不僅對設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行了集中監(jiān)控，還能對設(shè)備維護(hù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配和管理。系統(tǒng)的另一個(gè)價(jià)值在于，可以對綜合的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和預(yù)測，可以根據(jù)預(yù)測進(jìn)行有目的的檢修，增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。
摘 要：通過對國內(nèi)軌道交通動力照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行情況的調(diào)查研究，結(jié)合深圳地鐵7號線的自身特點(diǎn)，提出本條線路動力照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞：地鐵車站；降壓變電所；動力照明
1 工程概況
深圳市城市軌道交通7號線東西向橫穿深圳市區(qū)，7號線西起于南山區(qū)麗水路，東至太安路，線路全長約30.173km。全線共設(shè)車站28座，全部為地下車站，其中設(shè)11座換乘站。本次工程參考深圳地鐵1，5號線動力照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對深圳市城市軌道交通7號線工程動力照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。
2 降壓變電所
2.1 降壓變電所的設(shè)置、分布及容量
車站動力照明設(shè)備由車站降壓變電所供電，各車站均設(shè)置降壓變電所，對于規(guī)模較大的地下車站，為了保證供電質(zhì)量和減少大量的大截面低壓供電電纜，車站兩端設(shè)置一個(gè)降壓變電所和一個(gè)跟隨式降壓變電所，分別供給半個(gè)車站和半個(gè)區(qū)間的電力負(fù)荷用電。對于車站規(guī)模較小，區(qū)間供電較短的車站設(shè)置一個(gè)降壓變電所。
2.2 主接線及運(yùn)行形式
2.2.1 降壓變電所和跟隨式降壓變電所低壓側(cè)采用單母線分段中間加母聯(lián)斷路器的接線方式，并設(shè)三級負(fù)荷分母線。
2.2.2 跟隨式降壓變電所電力變壓器35kv進(jìn)線側(cè)加隔離開關(guān)。電力變壓器接線組別采用d，yn11。
2.2.3 正常時(shí)，兩臺電力變壓器分列運(yùn)行，同時(shí)供電。當(dāng)一臺變壓器檢修或故障時(shí)，可選擇（手動或自動）切除三級負(fù)荷，低壓母聯(lián)斷路器閉合；由另一臺變壓器向全所一、二級負(fù)荷供電?；謴?fù)正常后，母聯(lián)自動切除。
2.3 繼電保護(hù)
保護(hù)配置
（1）0.4kv進(jìn)線設(shè)短路短路瞬動保護(hù)、短延時(shí)保護(hù)、過載保護(hù)、接地保護(hù)和失壓脫扣保護(hù)。（2）0.4kv母聯(lián)開關(guān)設(shè)短路瞬動保護(hù)、短路短延時(shí)保護(hù)。（3）三級負(fù)荷總開關(guān)設(shè)短路瞬動保護(hù)、短路短延時(shí)保護(hù)、過載保護(hù)。（4）0.4kv饋線設(shè)瞬時(shí)短路瞬動保護(hù)、過載保護(hù)。（5）為保障短路保護(hù)的選擇性，除進(jìn)行整定值與時(shí)限配合外，進(jìn)線、母聯(lián)、大截面短距離饋線回路間設(shè)區(qū)域聯(lián)鎖（zsi）。
3 動力照明配電系統(tǒng)
3.1 主要設(shè)計(jì)原則
3.1.1 供電方案
（1）地下車站設(shè)有一座降壓變電所和一座跟隨式降壓變電所，負(fù)責(zé)半個(gè)車站及與之相鄰的半個(gè)區(qū)間的動力照明負(fù)荷供電。對于車站規(guī)模較小，區(qū)間供電較短的車站設(shè)置一個(gè)降壓變電所，負(fù)責(zé)整個(gè)車站及與之相鄰的區(qū)間的動力照明負(fù)荷供電。（2）在車站兩端站廳層環(huán)控機(jī)房附近設(shè)環(huán)控電控室，主要負(fù)責(zé)其所處的半個(gè)車站及與之相鄰的半個(gè)區(qū)間的環(huán)控設(shè)備的供電和控制。環(huán)控電控室電源引自與之同側(cè)的降壓變電所。（3）在車站兩端站廳、站臺四個(gè)照明分區(qū)內(nèi)設(shè)照明配電室，主要負(fù)責(zé)其所處的照明分區(qū)的照明系統(tǒng)供電，電源引自與之同側(cè)的降壓變電所或跟隨所。
3.1.2 本系統(tǒng)采用三相四線制，接地形式采用tn-s系統(tǒng)。所有電氣設(shè)備不帶電的金屬外殼均與pe線可靠連接。系統(tǒng)電壓偏差允許值：車站動力照明電壓偏差允許值為±5%。
3.2 負(fù)荷等級劃分與配電原則
3.2.1 動力照明系統(tǒng)負(fù)荷等級劃分
根據(jù)地鐵系統(tǒng)用電設(shè)備的重要程度，本站動力照明負(fù)荷劃分為三級，具體如下：（1）一級負(fù)荷。變電所操作電源；通信系統(tǒng)設(shè)備；信號系統(tǒng)（atc）設(shè)備；弱電綜合；防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備；環(huán)控系統(tǒng)機(jī)械風(fēng)機(jī)、回排風(fēng)機(jī)等與消防有關(guān)的風(fēng)機(jī)；給排水系統(tǒng)消防泵、車站廢水泵和區(qū)間主排水泵、出入口排水泵；銀行系統(tǒng)設(shè)備；站廳、站臺公共區(qū)正常照明；出入口及通道照明、地下區(qū)間照明；車站應(yīng)急照明；屏蔽門；兼做疏散用自動扶梯等。（2）二級負(fù)荷。環(huán)控系統(tǒng)與消防無關(guān)的風(fēng)機(jī)；給排水系統(tǒng)污水泵；車站設(shè)備區(qū)房屋正常照明；垂直電梯、車站自動扶梯等。（3）三級負(fù)荷。環(huán)控系統(tǒng)空調(diào)機(jī)；冷水機(jī)組、冷凍泵、冷卻泵；電熱設(shè)備；廣告照明及清掃維修機(jī)械等。
3.2.2用電負(fù)荷配電原則
（1）一級動力負(fù)荷由兩路互為備用的獨(dú)立電源在末端切換供電，其中環(huán)控系統(tǒng)一級負(fù)荷設(shè)備在環(huán)控電控室通過“兩進(jìn)線一母聯(lián)”方式進(jìn)行雙電源切換，從環(huán)控室至設(shè)備為單回路供電；站臺站廳公共區(qū)照明、出入口及通道照明由兩路電源交叉供電至均勻分組的燈具上；地下區(qū)間照明由應(yīng)急電源和正常照明電源交叉供電至均勻分組的燈具上；應(yīng)急照明由集中應(yīng)急電源裝置供電。（2）二級負(fù)荷一般采用由兩路互為備用的電源在變電所母線切換供電；對于距變電所超過半
個(gè)站臺有效長度的二級動力負(fù)荷采用雙電源末端切換供電。（3）三級負(fù)荷由一路電源供電。
3.3 動力配電設(shè)計(jì)
3.3.1 配電方式
（1）動力設(shè)備配電主要采用放射式配電方式。（2）環(huán)控設(shè)備由環(huán)控電控室集中配電，環(huán)控電控室的一、二級負(fù)荷采用兩路電源進(jìn)線中間加母聯(lián)的方式供電。環(huán)控電控室另設(shè)三級負(fù)荷母線段，采用單母線不分段的接線方式，為冷凍水泵、冷卻水泵等三級負(fù)荷配電。（3）車站內(nèi)冷水機(jī)組及大容量非環(huán)控設(shè)備由變電所直接配電。通信系統(tǒng)（atc）、信號系統(tǒng)、弱電綜合、防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和屏蔽門系統(tǒng)等與行車和旅客安全密切相關(guān)的重要負(fù)荷，從變電所兩段母線各饋出一路專用放射式回路，末端切換。（4）在車站站廳站臺公共區(qū)、設(shè)備用房、出入口通道等適當(dāng)位置設(shè)插座箱或插座，供維修及清掃機(jī)械等用電。
3.3.2 控制方式
（1）車站內(nèi)風(fēng)機(jī)采用就地控制、車站控制和中央控制方式。（2）車站內(nèi)水泵采用就地控制、車站控制、自動控制方式。（3）車站內(nèi)環(huán)控設(shè)備（不包括非連鎖風(fēng)閥、防火閥）由環(huán)控電控室集中控制，在現(xiàn)場設(shè)置現(xiàn)場控制設(shè)備。（4）環(huán)控電控室采用低壓智能配電，并納入車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（bas）統(tǒng)一管理。（5）在環(huán)控電控柜內(nèi)加裝智能模塊，根據(jù)不同饋出回路性質(zhì)的不同，分別進(jìn)行監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)智能配電功能。（6）車站內(nèi)55kw以上的大容量電機(jī)（除去采用變頻控制設(shè)備）采用軟啟動方式，其它設(shè)備采用直接啟動方式。（7）排熱風(fēng)機(jī)、組合式空調(diào)箱、回排風(fēng)機(jī)、冷卻泵、冷凍泵等均采用變頻器控制。非連鎖風(fēng)閥采用現(xiàn)場控制。防火閥由bas系統(tǒng)配電控制。 3.4 照明配電設(shè)計(jì)
3.4.1 照明分類
本系統(tǒng)照明分為正常照明、應(yīng)急照明、廣告照明及安全電壓照明等；其中站廳站臺公共區(qū)正常照明包括工作照明和節(jié)電照明，應(yīng)急照明包括備用照明、疏散照明。
3.4.2 照明設(shè)置
（1）正常照明的設(shè)置。為了保證地鐵系統(tǒng)的正常運(yùn)營，在站廳站臺公共區(qū)、生產(chǎn)辦公用房、設(shè)備用房、出入口通道和區(qū)間隧道等處設(shè)正常照明。在自動售票機(jī)，自動檢票口處設(shè)置加強(qiáng)照明。（2）應(yīng)急照明的設(shè)置。為了充分的利用資源、減少投資，保持美觀，本工程在布置燈具時(shí)將備用照明和疏散照明作為正常照明的一部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了確保發(fā)生災(zāi)害或出現(xiàn)故障時(shí)，能正常工作，在站長室、重要值班室、公安用房、車站綜合控制室、變電所、配電室、信號機(jī)械室和通信機(jī)械室設(shè)置備用照明，其中備用照明的照度根據(jù)其所處場所的需要按正常照明的10～50%設(shè)置。為了確保發(fā)生災(zāi)害或出現(xiàn)故障時(shí)，能及時(shí)順利地疏散旅客，組織搶險(xiǎn)救援工作，在站廳站臺公共區(qū)、出入通道和樓梯間等處設(shè)置疏散照明。（3）廣告照明的設(shè)置。為了充分地發(fā)揮地鐵的投資效益，在地鐵車站的站廳站臺公共區(qū)、出入口通道及地面風(fēng)亭等處設(shè)廣告照明。（4）安全電壓照明的設(shè)置。為了保證檢修安全，在建筑凈高小于1.8米的電纜通道設(shè)安全電壓照明；安全電壓照明由24v安全電壓變壓器供電，并在安全電壓變壓器的24v側(cè)設(shè)過電壓保護(hù)器。
3.4.3 照明的控制方式
車站公共區(qū)正常照明、車站導(dǎo)向、廣告照明、出入口正常照明、公共區(qū)應(yīng)急照明等由設(shè)在車站綜合控制室的智能照明控制系統(tǒng)控制；設(shè)備區(qū)應(yīng)急照明、其它照明采用就地或就近控制。發(fā)生災(zāi)害時(shí)應(yīng)急照明系統(tǒng)可由防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)強(qiáng)啟。
3.4.4 照明系統(tǒng)供電方式
（1）照明系統(tǒng)采用放射式與樹干式相結(jié)合的供電方式。（2）應(yīng)急照明由帶逆變裝置的應(yīng)急照明電源柜供電，其蓄電池容量應(yīng)滿足90min以上供電的需要。
3.5 電纜、電線選型及敷設(shè)方式
3.5.1 動力照明配電系統(tǒng)的配線線纜均采用銅芯，其中與消防有關(guān)的動力設(shè)備和應(yīng)急照明配線線纜采用耐火型，其它配線線纜采用阻燃型；用于室內(nèi)和地下電纜采用低煙無鹵型；
3.5.2 車站電力電纜采用沿電纜橋架敷設(shè)或穿管敷設(shè)，導(dǎo)線采用穿管明敷設(shè)或暗敷設(shè)；對明管敷設(shè)的線路采取防火措施。
3.5.3 站臺板下電力電纜利用35kv供電系統(tǒng)的支架或掛鉤敷設(shè)，導(dǎo)線采用穿管明敷設(shè)。
3.5.4 電纜豎井穿越樓板、站廳和站臺板，電力母線、電纜橋架（支架）穿墻，線纜保護(hù)管穿越墻、樓板、站廳和站臺板，線纜進(jìn)出柜、屏、箱等處均采取防火封堵措施。
4 防雷與接地
4.1 動力照明供電采用三相四線制，接地形式采用tn-s系統(tǒng)。插座回路和插座箱均
漏電保護(hù)。所有電氣設(shè)備不帶電的金屬外殼均與pe線可靠連接。所有地面回路均加裝浪涌保護(hù)。
4.2 地鐵每個(gè)地下車站均采用綜合接地系統(tǒng)，此設(shè)計(jì)應(yīng)能同時(shí)滿足牽引供電設(shè)備、車站機(jī)電設(shè)備、通信、信號等信息設(shè)備、給排水管及其它金屬構(gòu)件接地的要求，接地電阻≤0.5ω。
4.3 地下車站強(qiáng)（弱）電系統(tǒng)接地分別設(shè)置強(qiáng)（弱）電系統(tǒng)總接地母排，設(shè)于相應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)備房間內(nèi)，供車站強(qiáng)（弱）電設(shè)備接地用。公用設(shè)施的金屬管道等人體可觸及的非用電金屬件采用等電位接地，在車站站廳、站臺適當(dāng)位置設(shè)置等電位接線端子箱供車站等電位連接使用。
5 結(jié)束語
該設(shè)計(jì)已通過深圳市地鐵集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)部組織的專家評審。通過地鐵車站動力照明系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使車站的供、配電系統(tǒng)更加合理，最大程度地降低了能耗，節(jié)省了能源，使車站機(jī)電系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，降低了工程的建設(shè)成本。
引言
振動和噪聲是城市軌道交通影響環(huán)境的主要方面。隨著近幾年城市軌道交通的發(fā)展,人們對此問題越來越重視。減小軌道交通的振動和降低噪聲, 是提高沿線居民的生活質(zhì)量,使軌道交通可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵之一。當(dāng)列車通過時(shí),如果軌面和車輪踏面絕對平順,則輪軌之間就不會產(chǎn)生振動, 噪聲也就處于極微弱狀態(tài)。但是軌面和車輪踏面都存在各種類型的不平順,列車通過時(shí)軌道結(jié)構(gòu)和車體都會產(chǎn)生振動。輪軌表面越不平順,輪軌的振動強(qiáng)度也就越大。國內(nèi)外的研究資料表明, 噪聲和振動是密切相關(guān)的, 振動越大, 則噪聲也就越大, 振動和噪聲通過不同介質(zhì)傳播。所以就要根據(jù)振動和噪聲的特性采用適當(dāng)?shù)姆椒?以達(dá)到減振降噪的目的。
一、軌道交通振動和噪聲產(chǎn)生的原因
1.1 振動的產(chǎn)生
當(dāng)列車以一定速度通過軌道時(shí), 車輛和軌道都要在空間各個(gè)方向產(chǎn)生振動, 引起振動強(qiáng)弱的原因有: 軌道幾何形位的靜、動不平順;鋼軌頂面波浪形磨耗、 鋼軌接縫;列車速度的大小;車輪踏面擦傷、車輪踏面不圓順等等。由于車輛和軌道這兩個(gè)系統(tǒng)的振動是一種耦合關(guān)系, 這種耦合振動最終要通過軌道結(jié)構(gòu)傳遞形成輸出。對于高架結(jié)構(gòu),通過橋梁墩臺傳遞到地面; 對于地鐵,通過隧道周圍的土介質(zhì)傳遞到地表。因此,軌道結(jié)構(gòu)既作為振源,也是振動傳播途徑中一個(gè)重要環(huán)節(jié), 直接影響最終的振動效應(yīng)。從振源、傳遞因素的角度出發(fā),研究軌道交通的減振性能是較為合理,也是最有效的方法。
1.2 噪聲的產(chǎn)生
噪聲是通過聲源、途徑及接受點(diǎn)這3個(gè)方面進(jìn)行分類和研究。車廂內(nèi)的噪聲由乘坐該車的人所承受，車站內(nèi)的噪聲由在車站內(nèi)候車的人所承受，而路邊噪聲影響著鄰近線路附近區(qū)域居住或工作的人們。各種類型的噪聲可能來自兩個(gè)或幾個(gè)的噪聲源。并且由這些噪聲源沿著各種各樣的途徑進(jìn)行傳播和擴(kuò)散。根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)和方法，對聲源、途徑和接受點(diǎn)，可尋求相應(yīng)的降低、衰減噪聲的措施和途徑，從而降低對人體造成的損害。
城市軌道交通的噪聲級的強(qiáng)度直接與系統(tǒng)的特性有關(guān)。軌道設(shè)置的位置， 即設(shè)于地下、地面或高架等，是影響噪聲級的決定因素。地下鐵道一般比地面軌道產(chǎn)生更大的車內(nèi)噪聲級。高架鐵路軌道產(chǎn)生的路邊噪聲級比地面軌道的噪聲級要高。此外，還有列車的運(yùn)行速度、采用鋼軌型式、車輪踏面上的擦傷、 鋼軌表面局部粗糙狀況以及線路小半徑曲線等其他因素，影響噪聲級的強(qiáng)度。
地鐵列車運(yùn)行時(shí)，主要是由于輪軌互相撞擊振動而產(chǎn)生噪聲的。通過空氣傳播的噪聲，稱為空氣聲；撞擊振動通過軌道、道床、隧道和平臺立柱的結(jié)構(gòu)，經(jīng)鋼筋混凝土傳播到平臺上方建筑物墻壁、地板的振動，稱為固體聲。地鐵車輛段平臺上居住小區(qū)所受到的振動與噪聲影響屬后類，其控制技術(shù)應(yīng)以控制振動為主，其振動減小了，固體聲隨之減小。
二、振動和噪聲的特點(diǎn)及傳播規(guī)律
2.1 城市軌道交通的振動和噪聲特點(diǎn)
城市軌道交通運(yùn)行是間歇的，地鐵或輕軌列車的運(yùn)行間隔通常為2-6min， 一般為早晨5：00至夜間11：00行駛，其引起的振動與噪聲不是全天候的。城市軌道交通產(chǎn)生的噪聲與振動，主要來自于列車的輪軌系統(tǒng)和動力系統(tǒng)。軌道交通噪聲的受聲點(diǎn)與軌道的距離為幾米至幾十米， 按照點(diǎn)聲源和線聲源劃分原則， 確定軌道交通中輪軌牽引電機(jī)、齒輪傳動及空壓機(jī)噪聲的性質(zhì)。除輪軌噪聲為線聲源外， 其余均為點(diǎn)聲源。對某一受聲點(diǎn)來說，其噪聲應(yīng)為這多種噪聲的疊加， 它們各自含有多種頻率成分，一般是互不相干的。
2.2 城市軌道交通的振動和噪聲分類
列車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動，屬于隨機(jī)振動問題，其引起的振波通過梁、 墩臺、 基礎(chǔ)傳至地基， 再傳至建筑物的基礎(chǔ)， 影響其他建筑物。導(dǎo)致豎向振動的因素有以下幾種：軌道不平順等隨機(jī)性激振源；車輪偏心等周期性的激振源；車輪與道岔、鋼軌的碰撞等。
列車運(yùn)行噪聲包括： 輪軌噪聲、 車輛設(shè)備產(chǎn)生的噪聲； 活塞風(fēng)引起的噪聲； 通風(fēng)系統(tǒng)引起的噪聲、通過承重柱體向臨近建筑物傳遞的噪聲、 高架結(jié)構(gòu)的振動而輻射的噪聲；架空接觸網(wǎng)與集電弓之間產(chǎn)生的摩擦聲、列車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的氣流噪聲等。城市軌道交通產(chǎn)生的噪聲是上述噪聲的綜合效果，并且受列車運(yùn)行狀態(tài)和軌道設(shè)備狀態(tài)的影響。
在產(chǎn)生振動和噪聲的眾多因素中，其所占的比重是各不相同的。根據(jù)日本高速鐵路的噪聲測試資料，其聲源分析表明：在不采取任何措施的情況下，輪軌噪聲占，集電系統(tǒng)噪聲占，機(jī)械運(yùn)動產(chǎn)生的噪聲占，空氣噪聲占。所以，軌道交通的噪聲及振動的控制，應(yīng)主要針對輪軌噪聲和集電系統(tǒng)噪聲。
三、對振動和噪聲的控制措施
對于振動和噪聲控制主要通過振源與聲源控制、振動傳播與聲傳播控制以及承受物控制3個(gè)方面進(jìn)行。一般說來，通過這3個(gè)方面的控制，能夠使軌道交通的振動和噪聲滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求， 針對不同的軌道交通線， 應(yīng)綜合治理， 達(dá)到投入最少，控制效果最明顯，即要分區(qū)段、分敏感區(qū)域進(jìn)行控制處理，以達(dá)到經(jīng)理合理的目的。
摘要：如果采用車輛吸收電阻吸收地鐵列車運(yùn)行過程中的再生能量，則將帶來隧道和站臺內(nèi)的溫升問題，同時(shí)也增加了站內(nèi)環(huán)控系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)， 造成大量的能源浪費(fèi)并使地鐵的建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用增加。為了降低隧道洞體和車站內(nèi)溫度并提高洞內(nèi)空氣質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行再生能量吸收的相關(guān)技術(shù)系統(tǒng)研究并在地鐵工程中使用成熟的再生能量回收裝置。
關(guān)鍵詞：城市軌道交通；再生；吸收；技術(shù)方案
1 引言
在城市軌道交通工程中，直-交變壓變頻的傳動方式已經(jīng)普遍采用。車輛在運(yùn)行過程中， 由于站間距一般較短， 列車起制動頻繁， 因此要求起動加速度和制動減速度大，制動平穩(wěn)并具有良好的起動和制動性能。從能量相互轉(zhuǎn)換的角度看， 制動能量是相當(dāng)可觀的。雖然電動車組在其直流回路設(shè)有電阻耗能裝置， 但是受機(jī)車空間所限， 不可能設(shè)置足以完全吸收這部分動能的裝置，剩余能量只能由機(jī)械制動補(bǔ)充。由于軌道交通整流設(shè)備采用的是二極管整流器，只能單向供電。當(dāng)列車制動時(shí)， 再生回饋能量通過機(jī)車變頻裝置向直流電網(wǎng)充電，使直流電網(wǎng)電壓升高，當(dāng)直流電壓大于整流器輸出電壓時(shí)， 二極管整流器被反向阻斷。由于地鐵系統(tǒng)的特點(diǎn)是區(qū)間距離短、列車運(yùn)行密度高， 這樣列車在全線運(yùn)行過程中必將有頻繁的啟動、制動過程。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，地鐵再生制動產(chǎn)生的反饋能量一般為牽引能量的30%甚至更多。而這些再生能量除了按一定比例（一般為20%～80%， 根據(jù)列車運(yùn)行密度和區(qū)間距離的不同而異） 被其它相鄰列車吸收利用外，剩余部分將主要被車輛的吸收電阻以發(fā)熱的方式消耗掉或被線路上的吸收裝置吸收。據(jù)考察北京地鐵750 v 直流供電電壓在機(jī)車進(jìn)站制動時(shí)可能升到1 000 v 以上，這是由于列車再生制動能量在直流電網(wǎng)上不能被相鄰列車完全吸收造成的。當(dāng)列車發(fā)車密度較低時(shí)，再生能量被其它車輛吸收的概率將大大降低。有資料表明，當(dāng)列車發(fā)車的間隔大于10 min 時(shí)，再生制動能量被吸收的概率幾乎為零，這樣，絕大部分制動能量將被車輛吸收電阻所吸收， 變成熱能并向四外散發(fā)。由于列車的制動主要發(fā)生在運(yùn)行過程中，如果再生能量由車輛吸收電阻吸收， 必將帶來隧道和站臺內(nèi)的溫升問題， 同時(shí)也增加了站內(nèi)環(huán)控系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，造成大量的能源浪費(fèi)并使地鐵的建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用增加。在國內(nèi)的部分地鐵線路（如北京地鐵） 上已經(jīng)反映出溫升問題相當(dāng)嚴(yán)重。因此， 對再生能量吸收的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究并在地鐵工程中使用成熟的再生能量回收裝置，將會降低隧道洞體和車站內(nèi)溫度并改善洞內(nèi)空氣質(zhì)量。同時(shí)， 合理的配置再生能量回收裝置還能減少車載設(shè)備（車輛制動電阻），減少車輛的運(yùn)營維護(hù)工作量，降低車輛成本，減少車輛自重，從而降低列車能耗， 提高車輛加減速性能， 并有可能在一定程度上降低電機(jī)的配置容量。
目前，我國在城市軌道交通中應(yīng)用再生能量回收技術(shù)尚屬起步階段， 可借鑒加拿大、日本等國的成功經(jīng)驗(yàn)。若在國內(nèi)城市軌道交通系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，必將產(chǎn)生巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
2 可采用的相關(guān)技術(shù)
軌道交通車輛所采用的電制動方式一般包括再生制動和電阻制動兩種方式，再生制動的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能，但再生電能并不是都能被其它牽引車輛吸收，剩余部分則消耗在車輛制動電阻上并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌l(fā)到空氣中。車輛采用電阻制動方式吸收電能比較穩(wěn)定， 但制動能量消耗在電阻上， 既不能加以利用，又因在車輛上裝設(shè)大容量制動電阻而導(dǎo)致車下設(shè)備的總體布置困難，車體重量和列車牽引耗電增加，同時(shí)還加大了對環(huán)境的污染。
為了減少制動能量在列車制動電阻上的耗散，抑制地鐵隧道內(nèi)溫度的升高和減少車載設(shè)備，國外一般在牽引變電所的直流母線上設(shè)置再生制動能量吸收裝置，所采用的吸收方案主要包括電阻耗能型、電容儲能型、飛輪儲能型和逆變回饋型四種方式。當(dāng)處于再生制動工況下的列車產(chǎn)生的制動電流不能完全被其他車輛和本車的用電設(shè)備吸收時(shí)，線路上設(shè)置的再生制動能量吸收裝置立即投入工作，吸收多余的再生電流，使車輛再生電流持續(xù)穩(wěn)定，以最大限度地發(fā)揮電制動性能。如日本多摩、沖繩、東京、大阪的輕軌和地鐵線路， 加拿大多倫多輕軌及意大利米蘭3 號線等地鐵均采用了再生制動能量吸收裝置。
電阻耗能型再生制動能量吸收裝置主要采用多相igbt 斬波器和吸收電阻配合的恒壓吸收方式，根據(jù)再生制動時(shí)直流母線電壓的變化狀態(tài)調(diào)節(jié)斬波器的導(dǎo)通比， 從而改變吸收功率， 將直流電壓恒定在某一設(shè)定值的范圍內(nèi)，并將制動能量消耗在吸收電阻上。該吸收裝置的電氣系統(tǒng)主要由igbt 斬波器、吸收電阻、續(xù)流二極管、濾波裝置（濾波電容和濾波電抗器）、直流快速斷路器、電動隔離開關(guān)、避雷器、電磁接觸器、傳感器和微機(jī)控制單元等組成。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是控制簡單， 其主要缺點(diǎn)是再生制動能量消耗在吸收電阻上，未加以利用；而且電阻散熱也導(dǎo)致環(huán)境溫度上升，因此當(dāng)該裝置設(shè)置在地下變電所內(nèi)時(shí)， 電阻柜需單獨(dú)放置， 而且該房間需采取措施保證有足夠的通風(fēng)量，需要相應(yīng)的通風(fēng)動力裝置，也增加了相應(yīng)的電能消耗。
電容儲能型或飛輪儲能型再生制動能量吸收裝置主要采用igbt 逆變器將列車的再生制動能量吸收到大容量電容器組或飛輪電機(jī)中，當(dāng)供電區(qū)間內(nèi)有列車起動或加速需要取流時(shí)，該裝置將所儲存的電能釋放出去并進(jìn)行再利用。該類吸收裝置的電氣系統(tǒng)主要包括儲能電容器組或飛輪電機(jī)、igbt 斬波器、直流快速斷路器、電動隔離開關(guān)、傳感器和微機(jī)控制單元等。該裝置充分利用了列車再生制動能量， 節(jié)能效果好， 并可減少列車制動電阻的容量。其主要缺點(diǎn)是要設(shè)置體積龐大的電容器組和轉(zhuǎn)動機(jī)械飛輪裝置作為儲能部件，因此應(yīng)用實(shí)例較少。
逆變回饋型再生制動能量吸收裝置主要采用電力電子器件構(gòu)成大功率晶閘管三相逆變器，該逆變器的直流側(cè)與牽引變電所中的整流器直流母線相聯(lián)， 其交流進(jìn)線接到交流電網(wǎng)上。當(dāng)再生制動使直流電壓超過規(guī)定值時(shí)，逆變器啟動并從直流母線吸收電流，將再生直流電能逆變成工頻交流電回饋至交流電網(wǎng)。該吸收裝置的電氣系統(tǒng)主要包括晶閘管逆變器、逆變變壓器、平衡電抗器、交流斷路器、直流快速斷路器、電動隔離開關(guān)、直流電壓變換器和調(diào)節(jié)控制柜等。該裝置充分利用了列車再生制動能量， 提高了再生能量的利用率， 節(jié)能效果好，并可減少列車制動電阻的容量。其能量直接回饋到電網(wǎng)，既不要配置儲能元件，又不要配置吸收電阻，因此對環(huán)境溫度影響小，在大功率室內(nèi)安裝的情況下多采用此方案。
3 技術(shù)方案的研究與比較
3.1 有關(guān)系統(tǒng)的仿真模擬計(jì)算
仿真模擬是較為先進(jìn)的研究方法之一，事實(shí)證明，這樣的研究方法是可取的、科學(xué)的、可靠的。許多重大項(xiàng)目都要經(jīng)過各種仿真模擬計(jì)算后才能夠進(jìn)入實(shí)施階段，開發(fā)研究階段的有關(guān)模擬分析參數(shù)的選擇和確定將有可能影響到整個(gè)工程的方案決策、運(yùn)行效果以及工程投資和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)合理性。因此，在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行大量的、準(zhǔn)確的仿真模擬是非常必要的。多年來中鐵電氣化勘測設(shè)計(jì)研究院已經(jīng)在各條城市軌道交通的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中多次運(yùn)用這種方法。因此， 為了得到更為準(zhǔn)確可靠的研究結(jié)果，在本課題的研究過程中對相關(guān)的系統(tǒng)進(jìn)行了大量的模擬分析與比較。所應(yīng)用到的主要模擬技術(shù)和分析流程見圖1。
3.1.1 列車運(yùn)行模擬
列車運(yùn)行的模擬仿真是整個(gè)方案研究最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)平臺和依據(jù)，它的正確性和科學(xué)性將直接影響后續(xù)模擬計(jì)算的準(zhǔn)確性和方案的可靠性。因此必須對與此相關(guān)的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行充分調(diào)查、分析與研究。主要包括車輛特性、車輛阻力、車輛運(yùn)行工況的分析與研究，線路資料和有關(guān)運(yùn)營資料的分析與整理，從而獲得準(zhǔn)確的全線列車運(yùn)行數(shù)據(jù)。
3.1.2 不同運(yùn)行圖模擬
一般來說，在固定的列車追蹤間隔運(yùn)行狀態(tài)下，列車的牽引用電負(fù)荷反映到牽引變電所是相對持續(xù)穩(wěn)定的，不會因運(yùn)行圖上下行鋪畫的時(shí)間交錯(cuò)產(chǎn)生較大的波動變化。因此， 中鐵電氣化勘測設(shè)計(jì)研究院一般在設(shè)計(jì)牽引供電系統(tǒng)方案和容量的時(shí)候，只需對典型的高峰小時(shí)運(yùn)行圖進(jìn)行模擬就可以滿足要求。而再生能量回饋電流則是短時(shí)的、不穩(wěn)定的，由于其他列車的運(yùn)行狀態(tài)直接影響到再生電流的吸收比例，所以在作回饋電流的模擬分析時(shí)，應(yīng)該充分考慮運(yùn)行圖上下行鋪畫的不同時(shí)間交錯(cuò)情況下的回饋電流特性。在進(jìn)行運(yùn)行圖模擬時(shí)，增加了以追蹤間隔為周期，以2 s 為步長的多圖模擬模型，為下一步的供電系統(tǒng)模擬提供更具廣泛性的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
3.1.3 供電系統(tǒng)模擬
供電系統(tǒng)模擬是基于全線牽引供電網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型之上，根據(jù)有限元分析的基本思想對全線網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行一定間隔的切割，并對各個(gè)切割斷面進(jìn)行數(shù)據(jù)抽象，同時(shí)根據(jù)運(yùn)行圖數(shù)據(jù)對全線列車的運(yùn)行狀態(tài)掃描后進(jìn)行全線的牽引供電網(wǎng)絡(luò)分析，從而計(jì)算出供電網(wǎng)絡(luò)各個(gè)切割斷面的瞬態(tài)電氣參數(shù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)輸出。本文在原有的模擬模型基礎(chǔ)上， 加入了電能回饋吸收裝置的簡化數(shù)學(xué)模型（見圖2）， 使模擬的數(shù)據(jù)結(jié)果更加準(zhǔn)確，為回饋吸收系統(tǒng)方案的建立和容量的選擇提供可靠的依據(jù)。由于在進(jìn)行系統(tǒng)模擬分析的過程中，主要研究目標(biāo)為能量的流動過程， 因此為了簡化算法，提高運(yùn)行速度，將回饋裝置在數(shù)學(xué)模型上簡化為可調(diào)電阻，設(shè)定回饋裝置的電壓投入條件，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻的大小來適應(yīng)回饋功率的變化。通過各種運(yùn)營狀態(tài)下的模擬分析、統(tǒng)計(jì)，獲得回饋功率的變化特點(diǎn)。
圖2 回饋吸收裝置的簡化模型示意圖
3.2 仿真模擬結(jié)果分析
考慮到再生回饋電能的負(fù)荷特點(diǎn)（短時(shí)性和隨機(jī)性），對不同運(yùn)行階段的列車運(yùn)行、不同運(yùn)行圖和供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大量的模擬分析和比較。以某牽引變電所為例的圖3 可以看出，在相同的列車運(yùn)行追蹤密度下，再生回饋功率因不同的運(yùn)行圖鋪畫而差異很大。而在未來的實(shí)際運(yùn)行中， 運(yùn)行圖可能會出現(xiàn)各種隨機(jī)性變化。
圖3 某變電所遠(yuǎn)期高峰小時(shí)-平均回饋功率曲線
3.3 再生吸收裝置的分布方案與容量選擇
因?yàn)楫?dāng)前沒有相應(yīng)設(shè)計(jì)原則可依照，根據(jù)再生回饋負(fù)荷的特點(diǎn)、大量模擬計(jì)算和數(shù)據(jù)分析并考慮到大部分再生電流回饋沖擊都在20 s 以內(nèi)，所以可認(rèn)為各變電所回饋裝置的容量是按照以下原則確定：（1）按照不同運(yùn)營條件、不同運(yùn)行圖下的20 s 平均最大負(fù)荷確定；（2） 用不同運(yùn)營條件、不同運(yùn)行圖下的短時(shí)最大負(fù)荷進(jìn)行容量校核。
3.4 再生回饋／吸收電能的統(tǒng)計(jì)分析
通過對某地鐵線路的模擬計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析，在不同追蹤間隔條件下，全線的不同運(yùn)行圖平均回饋功率統(tǒng)計(jì)。在各種追蹤間隔條件下的不同運(yùn)行圖平均回饋功率波動曲線見圖4。在不同追蹤間隔的條件下， 不同運(yùn)行圖的平均回饋功率波動不大， 回饋功率的大小與追蹤間隔沒有直接的關(guān)系。因此認(rèn)為可以對各種運(yùn)行條件下的回饋功率進(jìn)行平均并作為全線全天回饋能量統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)。
圖4 不同追蹤間隔下的回饋功率波動曲線
按照每年365 天，每天運(yùn)營時(shí)間18 h 計(jì)算，某地鐵全線全年回饋吸收電能總量為ere。ere=365×18×1 331=8 744 670（kw·h）。
4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果
通過以上對某地鐵線路的技術(shù)分析，按照每度電價(jià)0.5 元計(jì)算，每年僅節(jié)省電費(fèi)就達(dá)到470 萬元。全線牽引所的回收裝置設(shè)備費(fèi)暫按照飛輪儲能裝置估計(jì)約4 000 萬元。這樣僅從供電系統(tǒng)的角度考慮，預(yù)計(jì)8～10 年就能夠收回全部設(shè)備費(fèi)用。另外，再生能量回收裝置的安裝將對地鐵其他系統(tǒng)帶來巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益，比如：大大降低隧道溫升，從而降低隧道通風(fēng)設(shè)備容量和相關(guān)投資；減少列車制動電阻容量， 從而使車體更輕、更節(jié)能、成本更低。由于篇幅所限， 本文不再對其他系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析比較。
摘
要:城市軌道交通車輛一般采用直流供電,通過車輛上的輔助電源系統(tǒng)為車輛輔助設(shè)備供電,本文就城市軌道交通車輛輔助逆變器的電路結(jié)構(gòu)、形式及輔助電源系統(tǒng)進(jìn)行簡單分析介紹, 并指出了城市軌道交通車輛用輔助電源系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展。
關(guān)鍵詞:輔助逆變器
pwm 調(diào)制
隔離變壓器
斬波
控制電源
在城市軌道交通車輛中,通常是從電網(wǎng)獲取直流電壓(一般為1500vdc 和 750vdc),經(jīng)由輔助逆變器( 也稱靜止逆變器) 變換輸出380vac,給列車上的輔助設(shè)備供電。
城市軌道交通車輛一般采用兩種型號車輛,對于兩種車輛,逆變器的工作形式不同:a型車為拖車,其逆變器一路供給列車照明和風(fēng)機(jī)電機(jī);另一路輸出 110vdc 控制電源,同時(shí)兼向蓄電池充電;b/c 型車為動車,其逆變器輸出 380vac 分別向列車的空調(diào)機(jī)組和空氣壓縮機(jī)供電。
以下,就城市軌道交通車輛的輔助電路系統(tǒng)進(jìn)行分析介紹。
1 輔助逆變器電路結(jié)構(gòu)
城市軌道交通車輛中的輔助逆變器電路常見有兩種形式:一種采用直接逆變方式(dc－ ac),如圖 1 所示;另一種采用先斬波(升 /降壓斬波)后逆變方式(dc － dc － ac),如圖2 所示。siemens 公司采用 dc — dc — ac形式, 如上海一、二線和廣州一號線地鐵車輛;bombardier 公司采用dc — ac 形式,應(yīng)用于長春生產(chǎn)的車輛中。
其中dc — dc — ac 方式升/ 降壓斬波中,升壓斬波的系統(tǒng)應(yīng)用在dc750v 供電網(wǎng)壓的場合;降壓斬波的系統(tǒng)應(yīng)用在網(wǎng)壓為dcl500v 的場合。采用升/降壓斬波的目的都是為了使逆變器的輸入電壓穩(wěn)定,當(dāng)負(fù)載變化或電壓波動時(shí),保證斬波器有穩(wěn)定的輸出電壓。
目前, 以 g t o 、i g b t 為代表的開關(guān)器件的開關(guān)頻率足以滿足在網(wǎng)壓波動范圍內(nèi),用pwm 調(diào)制實(shí)現(xiàn)逆變器穩(wěn)定輸出, 且滿負(fù)荷運(yùn)行,因此現(xiàn)在生產(chǎn)的車輛常采用直接逆變的方式。
2 輔助逆變器形式
目前我國城市軌道交通車輛使用的輔助逆變器有兩種形式:一種為單臺逆變器形式,另一種為兩臺逆變器串聯(lián)形式。例如上海一號線直流地鐵車輛使用單臺逆變器形式,上海二號線地鐵車輛使用兩臺逆變器串聯(lián)形式。
2.1 單臺逆變器形式
對于網(wǎng)壓1500v,容量約200kva 左右的輔助逆變器一般使用3300v ／ 400a 的 igbt元件。這種形式結(jié)構(gòu)簡單、可靠, 逆變器用pwm 調(diào)制可使輸出電壓的諧波含量在限制值以內(nèi),是目前普遍采用的形式。
2.2 兩臺逆變器串聯(lián)形式
有兩種方案:一為兩臺逆變器輸出至隔離變壓器,通過隔離變壓器的電路疊加,或磁路疊加,然后經(jīng)濾波輸出,這種方案的優(yōu)點(diǎn)是逆變器可以用低電壓的 igbt 元件;二為控制兩臺逆變器輸出電壓的相位差,當(dāng)它們經(jīng)過變壓器的電路疊加或磁路疊加后,使變壓器輸出電壓的諧波減少,這樣對輸出濾波器的要求可以降低,即可以減小濾波器的體積和質(zhì)量。
需指出的是,這種電路較為復(fù)雜,尤其是變壓器,用電路疊加的變壓器,其副邊繞組較為復(fù)雜。用磁路疊加的變壓器,磁路設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。另一方面, 這種電路的產(chǎn)生是在早期igbt 元件水平不太高的情況下出現(xiàn)的。因此已基本不再采用該形式。
2.3 輔助電源系統(tǒng)
以上海地鐵一號線為例,其靜止逆變器原理框圖如圖 3 所示。dcl500v 電源經(jīng)l-c 濾波器后由gto 斬波器進(jìn)行斬波調(diào)壓至 770v,再經(jīng)過中間濾波器送入六脈沖 gto 逆變器,其輸出經(jīng)隔離變壓器后成為 ac380v。在隔離變壓器次邊還設(shè)有一組抽頭,其輸出交流電壓經(jīng)整流后提供 dc110v 電源。
控制單元的核心是微處理器,包括四個(gè)功能包:
電源功能包(p-pac)- 提供控制電源及斬波、逆變器的脈沖。
通信功能包(c-pac)- 傳輸逆變器及列車上的各種信號,寄存過程參數(shù)實(shí)際值。
接口功能包(i-pac)- 確定參數(shù)所需值,監(jiān)控逆變器電壓、電流、溫度、延時(shí)時(shí)間及工作過程。
快速保護(hù)和控制功能包(f-pac)- 控制逆變器工作過程,寄存過程參數(shù)中實(shí)際值的模擬量,實(shí)現(xiàn)逆變器快速保護(hù)。
3 應(yīng)用及發(fā)展
武漢輕軌一號線上, 輔助電源系統(tǒng)采用igbt 模塊(1700v/1200a)構(gòu)成靜止逆變器,輸出穩(wěn)定的三相 ac380v 電源、dc110v 和dc24v 電源,供列車上的空氣壓縮機(jī)、空調(diào)、照明和電熱器等使用,并對蓄電池進(jìn)行充電,每列車配備兩組輔助電源逆變器, 容量為140kva。
上海地鐵二號線的輔助電源系統(tǒng)采用由igbt 模塊(3300v/1200a)構(gòu)成的靜止逆變器,輸出 ac380v 電源。列車的每節(jié)車均設(shè)一個(gè)輔助逆變器,容量為 90kva。a 車的逆變器供電給列車一半的照明和風(fēng)機(jī)電機(jī),同時(shí)提供 dc110v 電源,b、c 車上的逆變器分別向列車一半的空調(diào)機(jī)組供電。
地鐵車輛大都采用兩動一拖(3節(jié)車輛)構(gòu)成一個(gè)單元,由兩個(gè)單元構(gòu)成一列車,每節(jié)車輛均配備一臺靜止逆變器, 每單元共用一臺dc110v 的控制電源。每節(jié)車輛的輔助逆變器的容量為 75￣80kva,dc110v 控制電源功率約為 25kw。法國 alston 生產(chǎn)的地鐵車輛,改為一個(gè)單元中配 2 臺靜止輔助逆變器,每臺容量為 120kva,每臺含 dc110v 控制電源,功率為 12kw。最近國外生產(chǎn)的地鐵車輛采用集中控制,在 6 節(jié)編組中,每單元只配一臺靜止輔助逆變器, 容量約為 2 5 0 k v a , 直流110v 控制電源一臺,約 25kw。
目前世界上在地鐵與輕軌輔助系統(tǒng)中大都采用絕緣柵雙極型晶體管 igbt(或 ipm)模塊構(gòu)成。為了人身安全,低壓系統(tǒng)及控制電源與高壓系統(tǒng)在電位上采用變壓器隔離,現(xiàn)今國內(nèi)外都采用直—直變換及高頻變壓器隔離這一方案。從冗余度與軸重均衡出發(fā),常選用分散供電方案。
