2 最高设计速度选择的目标

　　提高最高设计速度的主要目标是运行时间的节省,从而达到提高轨道交通吸引力的目的.理论上,速度提高还可节省车辆数量.不过,实际商业运行速度(即一般意义上的旅行速度)与最高设计速度之间还存在差距,提高最大设计速度的效果如何,需要根据我国城市铁路的具体情况进行分析.

　　提高最大设计速度的代价包括多方面:首先是建设代价,由于速度的提高,线路、隧道、列车与通信信号的设计标准均需提高,由此造成建设投资的增加;由于速度提高导致的能耗的增加也是速度选择应考虑的重要因素,它直接影响运营费用的支出;这也是国外多数城市采取在市区边缘换乘策略的原因.其次是运营管理,由于速度的提高,列车间的最小运行间隔值可能增加;而列车间隔是城市交通系统最重要的服务质量指标之一,间隔增大的后果需要仔细研究.第三,速度提高对整个系统的安全性设计产生重要影响,尤其是提高到100km/h以上时,关于安全裕量的设计标准将需要提高.

　　图1全面分析了速度提高的影响因素及利弊.因此,对最高速度目标值的分析需要进行综合评估.

　　3 案例分析

　　为分析不同目标速度下的运行效果,我们选择了上海市贯穿市区与郊区的某条轨道交通线路.该线兼有市区铁路与郊区铁路二者的运营特点,其一期工程全长约37km,拟建设15个车站,全线平均站间距约为2642.5m.为详细考察各种场景下轨道交通系统列车运行的效果,作者采用北京交通大学所属的铁道部重点实验室的模拟实验平台TraMCES[4]对案例情景进行了全面分析与计算.

　　本次计算中,列车类型采用日本E231市郊通勤列车,牵引重量142吨,列车长度按100m.100km/h下的列车仍采用日本207系,牵引重量142吨,列车长度按100m.此外,本文还分析了120km/h下的效果,牵引重量155吨,列车长度110m.

　　图2显示了该线在80km/h与100km/h两种不同最高速度下列车运行效果的模拟值.

　　从图2中不难看出,最大设计速度从80km/h提高到100km/h时,第一个区间由于距离较短,实际最大速度也仅达到80km/h就进入制动工况;第二个区间较长,但由于长大下坡道的关系,最高速度也难以达到100km/h.两种情况相比,100km/h时列车运行工况主要是牵引与制动工况,惰行的机会明显下降,运行能耗则直线上升.

　　图3总结了全线各区间距离与旅行速度之间的关系.

　　不难看出:站间距越短,平均速度与实际最大速度之间的比值越低.一般站间距在4km以上时,该比值才能达到80%以上.

　　表3给出了最高设计速度分别为80km/h、100km/h与120km/h三种情况下,该线列车模拟运行的结果.

　　可以看出:设计速度从80km/h提高到120km/h时,能耗、牵引率(即牵引工况时间占全部运行时间的比例)均迅速提高.

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