城市軌道交通運用車設(shè)計計算方法

　　摘　要:城市軌道交通運用車的配屬數(shù)量直接決定了軌道交通線路的“輸送能力、服務(wù)水平”,并對工程總投資有很大影響。在簡要總結(jié)目前使用的城市軌道交通運用車計算方法的基礎(chǔ)上,根據(jù)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(guān)鍵詞:城市鐵路; 軌道交通; 運用車; 計算方法; 系統(tǒng)能力
　　
首先,客流預(yù)測的主要依據(jù):城市人口規(guī)模發(fā)生了變化。當時在進行客流預(yù)測時,上海人口指標為2020 年達到1 600 萬,而實際上這一數(shù)值目前已經(jīng)達到了。還有一個原因就是對城市軌道交通發(fā)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(qū)隨著該線建成而迅速發(fā)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(shè)計預(yù)計。還應(yīng)該考慮到:設(shè)計年度一般跨度為25 年,客流預(yù)測也只預(yù)測到25 年后,所以產(chǎn)生了城市軌道交通工程是“5 年設(shè)計建設(shè)、按25 年設(shè)計、使用卻要100 年”的不合理邏輯。
所以,客流預(yù)測雖然是建立在科學的數(shù)學模型基礎(chǔ)上的,但是由于模型中大多數(shù)參數(shù)的變動性大,隨著時間的不斷推移,往往超出預(yù)計范圍之外,從而導致預(yù)測結(jié)果難以準確,故軌道交通設(shè)計以客流預(yù)測為唯一依據(jù)值得商榷。
(1) 軌道交通服務(wù)水平、車型及列車編組
軌道交通服務(wù)水平、車型及列車編組在設(shè)計過程中總是相互影響并關(guān)聯(lián)著,也正是由于這個原因,在設(shè)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(shè)計過程中,往往總是由工程甲方先確定車型,設(shè)計單位再按照用足最小行車間隔并在合理拖動比和預(yù)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(shè)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(chǎn)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(jù)客流量的需要,分期采購,以達到較佳的投資效益。
(3) 固定設(shè)施利用
城市軌道交通的順利運營還需要大量的配屬設(shè)施為之服務(wù)。與運用車配屬相關(guān)的還有車輛段和停車場等設(shè)施,運用車的數(shù)量決定了這些設(shè)施的總規(guī)模,其規(guī)模也應(yīng)當分期實施,但要做好預(yù)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(shè)計中每m2 的定員數(shù)量應(yīng)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(shù),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(yīng)對突發(fā)性客流的能力。
3 　建議
從以上分析,城市軌道交通設(shè)計中的運用車計算應(yīng)當以“ 效能”為核心,以最優(yōu)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(tǒng)或者城市軌道交通路網(wǎng)中的地位和等級來決定一些設(shè)計參數(shù)。在滿足遠期客流需求的基礎(chǔ)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(shù),得出的值為線路系統(tǒng)能力。
(3) 以計算得出的系統(tǒng)能力作為該線設(shè)施配屬遠期總規(guī)模的依據(jù)。

4 　公式修正
若采納以上建議,則前述的計算公式并不發(fā)生變化,只是計算過程的重新調(diào)整。
(1) 根據(jù)該線路在城市公共交通網(wǎng)絡(luò)或者城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的地位,確定其采用的車型和列車編組輛數(shù)。
以上海市城市軌道交通路網(wǎng)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(guān)參數(shù)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(shè)施所允許的最小行車間隔。
(2) 將既定的列車編組輛數(shù)和最小行車間隔代入式(1) ,得最終運用車配屬數(shù)量。
5 　評價
通過修正后的計算方法計算出的結(jié)果比原方法計算結(jié)果大,因為兩者的目標函數(shù)不同。原方法為節(jié)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(fā)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(shè)計規(guī)范.