軌道交通系統范文第1篇
摘 要：軌道交通系統是城市交通體系中的主要組成部分，需要保證軌道交通安全性，以便發揮其社會價值。本文主要針對城市軌道交通信號系統設計方案進行分析，以提高列車運行安全為主，進行信號系統優化設計，不斷完善系統功能，以便打造安全的軌道運行環境。
關鍵詞：城市軌道;交通信號系統;設計方案
城市軌道交通信號系統在交通運營管理中起到重要作用，能進行列車運行時間和路徑的控制，做好列車行進中的指揮工作。為了全面建設城市交通體系，需要保證交通信號系統良好構建，確保系統穩定運行，為城市交通現代化發展提供基礎條件。實際進行系統設計時，應考慮行車控制及時性和有效性，以便提高系統服務質量。
一、構成方案
軌道交通實質上是一個運輸體系，隨著信息技術的使用，該體系具有一定自動化特征。在進行系統構成設計時，要結合線路上列車密度設置相應的監控設備。通常來講，行車密度較大的軌道上，會配置自動監控系統，有需要時還可增設自動防護裝置及ATO系統。[1]在確定設計方案后，可結合實際情況進行系統完善和改造，能提高設計方案適用性。并且需要合理選擇系統中的設備，考慮到列車行進中會產生大量信息，應適當提高監控裝置和自動停車設備信息容量，保證各類信息的有效傳遞，從而提高列車運行可靠性，充分發揮交通信號系統運行功能。對于交通量大的線路來講，要配備自動防護系統，是提高軌道交通安全的重要措施。
二、軌道交通信號系統設計
交通信號系統主要起到采集和傳遞信息的作用，在維護交通秩序方面有著重要意義，設計質量好壞能直接決定系統性能，因此，實際設計前，要明確設計目標和要求，有針對性的進行交通信號系統設計。下面將主要從自動監控系統、聯鎖系統、自動駕駛系統出發，具體分析交通信號系統的設計方案，切實發揮系統功能。在系統穩定運行的前提下，能提高車輛安全和運行效率，進而強化城市軌道交通管理效果。
（一）自動控制系統設計
自動控制系統主要功能為進行運行列車的實時監控及管理，在監控設備作用下，實現列車行進中各類信息的收集和整理，以便及時發現并處理列車運行問題，發揮交通信號系統在線路車輛系統管理上的應用優勢，能為工作人員提供管理信息支持，并降低了工作強度。不同線路對應的自動控制系統設計規劃有所差別，需要結合線路列車運行實情，完善系統功能，實施統一的線路軌道列車監督和管控，提高調度工作有效性。另外，在監控系統運行中，能自動收集信號并執行有關指令，促進交通信號系統自動化水平不斷提高。同時車輛運行軌跡信息會記錄在系統中，為工作人員檢查車輛運行情況提供參考，結合實時數據信息調整運輸計劃，避免出行線路沖突的現象。
（二）聯鎖系統設計
該系統能實時檢查信號設備運作情況，為設備維護保養工作的展開提供信息依據，在裝備出現故障問題時，能及時為維修中心提供反饋信息，方便工作人員維修工作的實施。從聯鎖系統功能看，這一系統在提高信號裝備檢查、故障診斷及時性上有著較好應用性，并且該系統能進行自我檢修，是設計交通信號系統時應重點考慮的內容。
（三）自動駕駛系統設計
自動駕駛系統是借助先進技術實現列車自動駕駛，有利于加強控制中心對列車的管理，為遠程操作的實現提供了技術保障，如在車輛出運和返程方面，能通過簡單的系統操作完成上述控制過程。在列車運行過程中，控制中心會傳送信息質量，調整列車運行狀態，確保各個車輛保持在最佳行進狀態，以便形成穩定、協調的運行秩序。實踐表明，自動駕駛系統在維持列車安全上有重要作用，能完成列車運行參數的動態調整，減少行進過程中的突然變速，避免設備的損耗，并且能營造舒適的運行環境，對城市軌道交通服務質量的提高有著促進作用。另外，自動駕駛系統還具有雙向信息交互的優勢，加強了地面控制中心和列車間的信息互動，保證信息傳遞及時性和準確性，從而提高管理決策科學性。
三、關鍵技術
考慮到線路車輛密度不同的情況下，對交通信號系統設計的要求不同，因此，需要從行車間距合理設計的角度出發，結合線路實際情況完善設計方案，以便提高設計質量，保證交通信號系統在車輛運行中的正常使用。當前軌道交通車流量相對較大，城市交通管理部門應結合這一現狀，進行交通信號系統設計方案的調整，盡可能縮短行車間距，滿足乘客出行需求。[2]同時，為了降低投資成本，可適當減少車輛編組輛數。為了保證上述措施的落實，需要優化信號系統運行功能，提高技術水平，確保軌道車輛管理水平滿足軌道交通體系不斷發展的要求。發達國家在城市軌道交通運行管理上具有一定經驗，在進行系統構建時還應借鑒成功經驗，完善我國交通系統設計。如改進ATP信號傳輸方式，實踐表明，設計連續發碼式ATP系統，能提高系統整體性能。當前城市軌道交通信號系統中大多選擇連續式ATP設備和點式設備，無法保證信息傳遞及時性和準確性。為了實現信號系統良好構建，需要保證ATP設備合理選擇，確保列車行進中的信息自動傳遞，為列車運營管理提供相應的數據信息。
四、結論
綜上所述，城市軌道交通安全運營是提高其社會效益的關鍵，在城市軌道運行管理中，離不開信號系統的作用，應結合城市列車控制要求，確定相應的信號系統設計方案，以便保證系統性能正常發揮。本文加大了城市軌道交通信號系統設計的研究，從城市軌道線路出發，綜合多種要素來優化調整信號系統設計規劃。
參考文獻：
[1]周海燕.城市軌道交通信號系統安全問題及對策研究[J].電子產品可靠性與環境試驗，2018，36（03）：76-78.
[2]李春強.淺談軌道交通信號系統設計與運輸管理[J].中國戰略新興產業，2018（24）：171.
作者簡介：鐘恒（1986-），男，漢族，四川三臺人，本科，（通號專業）中級工程師，研究方向：軌道交通通信信號系統。
軌道交通系統范文第2篇
摘 要：城市軌道交通供電系統的穩定性和可靠性是城市軌道交通正常有效運行的重要保障，該文介紹了城市軌道交通供電系統的組成、結構及各技術在地鐵中的應用，并對供電系統中的電力技術進行了分析，提出了解決問題的方法。
關鍵詞：城市軌道交通 供電系統 牽引變電 電力技術
供電系統是城市軌道交通的動力源泉，負責線路電能的供應和傳輸，關系到整個城市軌道交通運行的質量和效率。截至2018年3月，上海共啟用了16條線路（不包含磁?。?，線路總長達到了了673km，日最大客流量達到1235.5萬人次。隨著城市軌道交通網絡越來越發達，運營線路越來越長，對城市軌道交通供電系統可靠性提出了更高的要求，因此研究并探討其供電系統結構及電力技術分析就具有重要的現實意義。
1 城市軌道交通供電系統組成
城市軌道交通作為城市電網的重要用戶，一般直接從城市電網獲取電能，供電系統主要由電源系統、牽引供電系統和動力照明系統組成。其中外部電源可以看作是城市軌道交通供電系統與城市電網的接口，將電能從城市電網引入供電系統；牽引供電系統主要負責向全線運行的車輛提供電能，通常包括牽引變電所和牽引網兩大部分；動力照明系統為除城市軌道交通車輛以外的其他所有地鐵用電負荷提供電能，其中包括通信、信號、事故照明和計算機系統等許多一級負荷，如圖1所示。
2 電源系統供電方式
城市軌道交通的線路相對較長，供電范圍較廣，呈線性分布，根據各地城市電網的發達程度以及線路實際情況，大多采用集中式供電、分散式供電和混合式供電3種供電方式。
2.1 集中式供電
所謂集中式供電，就是沿著城市軌道交通線路，根據用電容量和線路的長度，建立專用的主降壓變電所為整條線路供電的外部供電方式，如圖2所示。每座主變電所設立兩路獨立的AC110kV進線電源，保證供電的可靠性，然后將電壓降壓為城市軌道交通內部供電系統所需的電壓等級（一般為AC35kV或AC10kV）。
集中式供電有利于城軌交通公司的運營與管理，各變電所由環網供電，可靠性較高。但是需要建立單獨的主變電所，并且主變電所需配備2臺大功率降壓變壓器，投資成本較高。集中式供電系統相對獨立性較強，自成系統，目前國內外包括上海、廣州、南京、香港、德黑蘭等地均采用這種供電方式。
2.2 分散式供電
所謂分散式供電，就是線路沿線分散從城市中壓網絡引入多路電源，直接或通過電源開閉所間接地為牽引變電所和降壓變電所供電的外部供電方式，如圖3所示。
分散式供電不需要建立主變電所，投資成本相對較低，但是由于直接從城市電網中壓引入，供電質量會被周圍居民用電影響，供電質量的穩定性較低，也不方便管理。分散式供電與城市電網關系緊密，運營管理相對復雜，最早應用于北京地鐵1、2號線，目前長春輕軌、大連輕軌、北京地鐵4、5、9等線均在使用。
2.3 混合式供電
混合式供電是前兩種供電方式的結合，以集中式供電為主，個別地段引入城市電網中壓作為補充的供電方式?；旌鲜焦╇娛且环N介于集中式供電和分散式供電之間的組合供電方式，根據城市電網現狀和未來規劃以及城市軌道交通供電系統的需要，吸收了前兩種供電方式的各自優點，供電方案更為靈活，供電質量較為可靠。
目前武漢軌道交通一期工程采用了以集中式供電為主的混合式供電方案，北京地鐵10號線二期工程采用的是以分散式為主的混合式供電方案。
無論哪種供電方式都要保證牽引供電系統和動力照明系統的供電可靠性，各變電所都應有兩路獨立的電源進線，互為備用。供電方式的抉擇需考慮的主要影響因素如表1所示。
3 牽引供電系統結構和分析
3.1 牽引供電系統供電制式
城市軌道交通牽引供電系統的供電制式多為直流制和交流制兩種形式，近年來也逐漸興起了將直流制和交流制相結合的模式，即雙制式供電系統。其中直流制是牽引供電系統中常用的供電制式，牽引變電所將從中壓網絡引入的電流經降壓整流機組變為直流電（DC1500V或DC750V），然后將直流電輸送到牽引網上，向列車提供電能。直流制供電是出于地鐵牽引電機的需求，可以將整流裝置安裝在牽引變電所，減輕車身重量；同時直流牽引網供電連貫，可以在故障運行時進行雙邊供電向單邊供電和大雙邊供電的供電方式切換，保障列車的可靠受電。但直流制供電也有著一定的弊端，如線路損耗較大、雜散電流危害、再生能量反饋難和供電距離較短等。
3.2 牽引網的構成
城市軌道交通牽引供電系統中，牽引網是由饋電線、接觸網、走行軌和回流線構成的供電網的總稱，接觸網是列車受電的直接裝置之一，根據安裝位置的不同分為架空接觸網和接觸軌兩類。
表2所示為我國國內部分城市軌道交通的供電制式和牽引網的選擇，可以看出各類接觸網在國內均有一定的應用。
4 城市軌道軌道交通供電系統相關技術的探討
4.1 供電系統中諧波分析及治理
在城市軌道交通供電系統中由于存在非線性負荷，如牽引整流機組、熒光燈和UPS電源等，會產生大量的諧波，降低電能質量。供電網絡中的諧波不僅會對供電線路產生附加損耗，影響系統中電氣設備的正常運行，還會對通信系統產生干擾。在直流制牽引供電系統中，整流機組是產生諧波的主要原因。限制諧波的方法有增加整流裝置的脈波數，加裝無源或有源濾波器等措施。
4.2 供電系統中無功功率補償
城市軌道交通中的動力照明系統中包含了大量的低壓用電設備，功率因數較低。系統中功率因素過低，會使供電線路中損耗增加，導致變送配電設備發熱嚴重；還會增加供電線路的無功電壓降，導致線路末端端電壓過低，甚至會導致電壓和電流相位差變大，產生較為嚴重的諧波分量。因此應該進行無功功率補償來提高系統的功率因因數。
4.3 迷流腐蝕及防護
直流制牽引供電系統中，利用走行軌作為電流的回流線，但由于鋼軌對地不是完全絕緣，會導致部分電流雜散流入道床，并經由鋼筋、水管等金屬導線流回牽引變電所，從而形成迷流。迷流會對軌道交通中的金屬產生電解腐蝕，導致走行軌以及地下金屬設備受到嚴重損壞。對迷流的處理方法主要是防治和監測相結合。防治主要是減少雜散電流值，常用的方法有加強走行軌對地絕緣，在沿線設置合理的迷流收集網和排流柜等排流裝置，以便將迷流引回牽引變電所負極。檢測是指通過專用檢測系統檢測軌地阻抗和運輸結構的腐蝕電位，為迷流腐蝕防護提供精確地數據，指導軌道的養護和保養等工作。
4.4 供電系統繼電保護技術
在城市軌道交通供電系統中，繼電保護技術可以對供電的運行起到重要的保護作用，當故障發生時可以快速有效地切除故障設備或進行報警。對于交流供電部分，主要有過負荷保護和零序電流保護，分別應用于負荷過載運行和配電變壓器高壓側和進線電纜單相接地故障。對于直流饋線保護，主要有大電流脫扣保護、電流上升率和電流增量保護、過流保護、雙邊聯跳保護、接觸網熱過負荷保護和自動重合閘等。供電系統繼電保護中可以將靈敏性和速動性較高的縱聯差動保護措施作為主保護，即用通信信道將輸電線兩端的保護裝置縱向聯結，將兩端的電氣量傳送到對端，通過比較后進行判斷是否執行保護動作。
5 結語
城市軌道交通為人們提供便利的同時，也提出了如何完善城市軌道交通供電系統，如何保證供電系統高效、安全、穩定的運行等難題。該文對城市軌道交通供電系統進行了詳細的介紹，并且就供電系統中的關鍵電力技術進行了分析，這對于城市軌道交通供電系統的改進和優化有著重要的意義，也值得人們對其展開更為深入細致的研究。
參考文獻
[1] 劉源，程沖.淺析城市軌道交通供電系統的供電方式[J].中國科技投資，2018（11）：185.
[2] 羅益.城市軌道交通牽引供電及電力技術分析[J].科技經濟導刊，2018，26（21）：81.
[3] 陳杰.新一代智能化城市軌道交通牽引供電系統關鍵技術[J].電氣時代，2018（7）：72.
[4] 李志慧.城市軌道交通牽引供電系統再生能量吸收技術的發展與選擇[J].城市軌道交通研究，2018，21（6）：34-36.
軌道交通系統范文第3篇
地鐵、輕軌都是城市內部的軌道交通系統, 是城市公交體系的一部分。與以往的公共交通工具相比, 它具有運量大、速度快、污染小、能耗低、建設快、成本低等特點。大力發展城市軌道交通, 對于緩解城市交通擁擠和改善城市大氣環境具有十分重要的意義。
城市軌道交通系統一般由供電系統、環境控制系統、控制與運行系統、自動售檢票系統、自動扶梯/電梯系統、通信系統、信號系統、消防報警系統、給排水系統等組成。在這些子系統的內部和子系統之間, 不但存在著大量的信息交換, 而且, 這些信息的表現形式不僅有開關量, 還有對干擾十分敏感的模擬量, 因此, 布線系統十分復雜。
隨著數字技術的發展, 軌道交通系統的數字化程度不斷地提高, 這也對布線系統提出了新的要求。綜合布線系統本身所具有的兼容性、開放性、靈活性、可靠性、先進性和經濟性等優點, 使其在軌道交通系統中的應用越來越普遍。
2 軌道交通布線系統的特殊性
軌道交通的特殊性, 決定了軌道交通布線系統的特殊性。如圖1所示, 軌道交通布線系統不僅要考慮系統的拓撲結構、傳輸性能, 還要更多地考慮消防、管理、系統升級等方面的要求。
與民用、商用綜合布線系統相比, 在設計軌道交通布線系統時, 還要考慮以下幾個因素:
地鐵人流密集, 一旦發生火災, 救援、疏導都有一定困難, 因此, 消防要求很嚴格。根據有關資料顯示, 火災發生時, 燃燒物散發出來的煙霧中含有大量的有毒物質。例如, 火災中會分解產生一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、氫化氰氣體, 能使人嗆咳、窒息, 極易造成人員死亡。在火災喪生的人中, 多數都是因為吸入過多的毒煙而窒息死亡的, 而不是直接死于高溫。
在軌道交通系統中存在著大量的電纜。因此, 在纜線選用時除了滿足阻燃要求外, 還應該考慮到火焰的蔓延程度, 燃燒時釋放的熱量、煙霧和毒氣等因素。
(2) 布線系統的電磁兼容性能
與傳統的寫字樓、校園網、生活小區等民用、商用布線系統相比, 地鐵布線系統具有更明顯的數據分布特征。由于軌道交通采用電力牽引, 來自一次線路和二次線路的干擾遠遠大于普通建筑群電梯系統的干擾, 并且, 信號傳輸線路與其他線路可能長距離平行布防, 因此, 在設計布線系統時, 要充分考慮系統的電磁兼容性能及各種纜線之間的間距要求和屏蔽電纜光纜的應用。
(3) 傳輸線路的可靠性
軌道交通系統的客流量很大, 例如:上海地鐵一、二、三號線的客流總量每個工作日都保持在130萬人次左右, 周五更是達到140多萬人次, 而香港地鐵目前日均客流量可達230萬人次。軌道交通和其他交通方式不同的是, 一旦發生事故, 整個線路就必須停止運行, 因此, 運輸中斷帶來的經濟損失是十分巨大的, 它關系到軌道交通公司和幾百萬人的利益, 系統的配置應有冗余和備份。
(4) 系統的可管理性
作為一個復雜的機電系統, 發生故障是不可避免的, 因此, 如何在最短的時間內找到故障點并加以排除是一個關鍵問題。布線系統雖然是無源系統, 但它就像人體的神經一樣, 聯系著機電系統的每一個節點, 它也是機電系統中關鍵的環節。因此, 提高線纜連接的可管理性, 會大大縮短故障定位時間。
(5) 系統的可擴展性
隨著數字化時代的到來, 軌道交通運營商必然會增加許多新的設備或增值性服務來提高軌道交通系統的整體功能, 因此, 必須考慮到系統的可擴展性, 以滿足日后的系統改進、擴容等方面的需求。
(6) 總體擁有成本
一套系統建成后, 在使用過程中還會發生其他的維護費用。在設計布線系統時, 應在現有條件下, 提高系統拓撲結構的多態性, 并做到合理的冗余。
3 布線系統設計
3.1 參照標準
目前, 在設計軌道交通系統時, 可參照住房和城鄉建設部批準的、由北京市城建設計研究總院主編的《地鐵設計規范GB 50157-2003》。
《地鐵設計規范GB 50157-2003》是國家標準, 自2003年8月1日起實施。標準中包括建議部分和強制要求部分, 其中, 第15章對通信系統的設計提出了設計要求, 包括傳輸系統、公務電話系統、專用電話系統、時鐘系統、閉路電視監視系統等。此外, 標準的21章對運營控制中心的功能分區與總體布置、建筑與裝修, 特別是布線、供電、防雷與接地、消防與安全等方面提出了具體的規定和建議。此外, 作為綜合布線系統的設計者, 還應該遵守或參照IEC/ISO 11801國際建筑布線標準和GB50311-2007、GB50312-2007國家綜合布線標準等。
3.2 拓撲結構設計
在軌道交通系統中, 存在著多種網絡形態, 常用的是共享介質以太網、令牌環網、FDDI等。以太網主要用于辦公用計算機組網;令牌環網、FDDI主要用于網絡綜合性能要求較高的設備組網。
在前幾節中, 已經論述了軌道交通系統的特殊性。為了適應軌道交通系統的需求, 軌道交通系統的工控設備通常采用雙機熱備份技術, 以便在故障發生后啟用備用系統, 并且, 多采用全雙工環狀結構。另外, 為了防止意外的損壞, 還要進行線路的物理冗余設計, 因此, 網絡拓撲結構通常為圖2所示。
在各個車站之間, 必然會有一條工作鏈路, 以維持正常的工作。為了組成環狀網絡, 需要占用4根光纖。為了適應網絡接口設備冗余的要求, 還要采用4根光纖與設備連接, 形成雙機冗余鏈路。工作鏈路和雙機冗余鏈路可以采用一根8芯光纜。
為了防止8芯光纜意外損壞, 還必須留有一條物理冗余鏈路。為了使這條鏈路既可以獨立工作, 又可以作為纖芯備份, 在工程中可采用4芯光纜, 沿交通線路單獨敷設。
采用上述結構后, 每1芯光纖都有8根光纖作備份。作為以太網, 結構比較簡單, 為了節約光纖, 通常采用最大限度堆疊方式, 如圖3所示。
3.3 線纜選型
綜合布線系統中的電纜承擔著固定通信系統中所有信息流的傳輸任務。由于弱電信號功率較低, 即便是老化, 也不會因短路引起自燃而造成火災。因此, 布線系統的消防安全性能主要體現在兩個方面:一方面是在火災發生后, 火勢不能沿著電纜線路到處蔓延;另一方面是有毒氣體的釋放必需滿足最小濃度要求。我們在設計軌道交通的結構化布線系統時, 必須減少通信電纜的安全隱患, 提高布線系統的安全性。
防火電線電纜是具有防火性能電線電纜的總稱, 通常分為阻燃電線電纜和耐火電線電纜兩種。
各個國家和城市都有不同的防火法規, 在國際上, 美國的UL實驗室和國家電氣規程 (NEC) 是目前最為廣泛接受的電氣安全要求, 它們對銅纜和光纖都有嚴格的阻燃要求。Molex企業布線網絡部的產品, 采用了它們的電纜防火等級體系及阻燃分類。
NEC條款770針對光纖電纜的分類如表1所示, 其中OFNP具有最高的阻燃等級。
NEC條款800針對銅纜的分類如表2所示。
作為世界最具權威的獨立認證公司——美國UL實驗室, 專門設計了測試方案, 來檢驗電纜的防火性能。UL防火等級分成五種, 分別是增壓級、干線級、商用級、通用級、家居級。我國的布線標準GB 50311-2007中也特別提到了光纜與電纜的防火等級與選用問題。
另外, Molex企業網絡布線部除了滿足上述阻燃線纜的分級以外, 還提供低煙無鹵LSZH。低煙是指電線、電纜燃燒時產生的煙塵較少, 即透光率較高;無鹵是指構成電線、電纜的材料不含鹵素 (氯、溴等鹵族元素) , 燃燒產物的腐蝕性較低, 可以保證用戶在使用時的安全要求。由于低煙無鹵電線電纜使用時給環境產生危害很小, 一些地方稱為清潔電纜或環保電纜, 產品包括超5類四對雙絞電纜、6類四對雙絞電纜、光纜等。
3.4 EMC設計
軌道交通布線系統, 與傳統的樓宇布線系統的另一個主要區別是二級配線間的距離較遠, 對于架空的輕軌系統來講, 還應考慮防雷、抗干擾等諸多問題。在軌道交通系統中, 數據長距離傳輸的首選方案是光纖傳輸。通過使用光纖通信, 大大降低了信號線和動力線長距離并行造成的EMC問題, 并且將接地系統的設計大大簡化。如果傳輸距離過長, 站間的連接可以采用單模光纖, 或在必要時加裝中繼設備。
Molex提供的光纜產品, 包括OM1、OM2、OM3、OS1等規格的室內外光纜。其中按照低煙無鹵標準生產的產品共計16種, 特別適用于隧道敷設。另外, 為了降低施工難度, 節約施工時間, Molex還提供了Modlink系列“即插即用”產品。
3.5 布線管理系統的設計
綜合布線系統的管理目標是:維護系統拓撲的完整性, 并且能夠根據實際需要, 修改系統的拓撲結構。Molex企業布線網絡部提供了Realtime實時布線管理系統, 從邏輯和物理兩個層面入手 (如圖4所示) , 實現了布線系統的實時管理能力。
從邏輯層面上看, 永久鏈路的信息包括線路敷設路由、信息出口的位置、點位圖、配線架端口的位置等信息;跳線信息包括交換機信息、跳線兩個端點的定位等。這些信息是由用戶輸入的, 存放在數據庫中。從物理層面上看, 主要包括跳線變更的實時狀態。當跳線配置變動時, Realtime系統可以檢測到這種變動, 并進行記錄。
Realtime實時配線架在每個端口上都有一個傳感器端子, 通過實時跳線和系統監視器的共同作用, 計算機軟件可以實時地反映系統的拓撲結構, 并對未授權的變更進行記錄。
通過Realtime系統, 使系統的變動可管理、可跟蹤、可監視, 避免了布線系統移動、增加、修改等操作與文檔的異步, 使系統維護工作的成本大大降低, 速度大大加快。對于像軌道交通這樣的系統來講, 可以大大縮短排除故障的時間, 并且可以在最短的時間內啟用冗余數據鏈路。
3.6 系統的可擴展性
軌道交通系統涉及多種類型的弱電系統, 信號種類很多, 相應的接口標準也很多。另外, 作為公共交通系統的一部分, 軌道交通系統的公共區域多, 必然會提供更多的服務?？紤]到新技術的發展和應用, 軌道交通布線系統應提供多種媒體的接口, 給未來的應用提供更多的擴展性。Molex的可配置配線架和通用配線架, 滿足了這個需求。
USP配線架可以提供應用于語音、數據、保安監控、監聽、有線電視等多種媒體的接口, 并可以根據需要, 自由組合。
4 綜合布線系統在軌道交通應用中的展望
軌道交通系統范文第4篇
目前,能源短缺問題越來越成為全球性問題。我國是一個能源消耗大戶,根據“十一五”規劃,至2010年我國單位國民生產總值能耗要比“十五”期末減低20%左右[1],節能已迫在眉睫。軌道交通是實現交通領域節能目標的重要方式,隨著我國軌道交通建設事業的迅猛發展,軌道交通能耗在城市公共基礎設施總能耗中所占的比重越來越大,因此,如何建設節能的軌道交通系統成為軌道交通系統規劃設計與建設管理中一個重要的研究課題。
1 軌道交通是節能的公共交通
與其他交通方式相比,軌道交通具有運量大、快速準點、安全舒適、能耗小的特點。軌道交通是節能的交通工具,能有效節約能源,有關資料研究表明,每一單位運輸量的能源消費量,軌道交通系統僅為公共汽車的3/5,私人用車的1/6。
此外,軌道交通車輛若采用回收能量的再生制動系統,還可節約能源30%左右,軌道交通的單位耗能遠低于常規公交電汽車。
2 軌道交通能耗分析
城市軌道交通系統組成復雜,是涉及土建、車輛、通信、信號、供電、環控以及自動控制等專業的綜合性系統工程。其消耗能源主要為電、水兩類。
軌道交通的電能耗可分為牽引能耗及動力照明設備能耗。牽引能耗即運營車輛所消耗的電能,包括正線旅客列車運營消耗的電能和車輛段旅客列車出/入庫消耗的電能,以及列車試車和試驗所消耗的電能,根據經驗,估算軌道交通牽引耗電量將在0.05～0.08千瓦時/噸公里之間,占總能耗的42%左右;動力照明設備所消耗的電能包括為保證滿足旅客列車安全可靠運營要求的設備系統,為旅客提供良好乘車環境的設備系統和保證車站正常運轉的設備系統、車站的商業區動力照明設備,以及運營部門辦公所需要的動力照明設備的能耗,約占總能耗量的58%。
水主要是旅客、車站人員生活用水和沖洗地面用水,空調補水等。
3 軌道交通節能措施研究
3.1 城市軌道交通規劃設計階段的節能措施研究
在軌道交通規劃設計中堅持“能源節約與開發并舉,把節約能源放在首位”的指導思想,采用低能耗的設計方案對降低能耗具有十分顯著的意義。因此軌道交通的設計工作中必須考慮盡量減少設備的能耗,在滿足運營需要的基礎上,合理地確定服務水平,將節能的總要求貫徹在設計工作中,對節能具有一定的意義。在設計中應注意以下幾個方面:
(1)軌道交通平面選線設計
據研究顯示,即使列車不同的限速條件下運行,但都表現出大致相同的節能規律:當曲線半徑達到500m以上時,列車能耗接近相同距離的無曲線運行能耗;當曲線半徑低于300m時,有較為明顯的能量耗費,尤其在半徑100m處,能量耗費更為明顯[2]。因此軌道交通線路平面節能設計主要考慮盡可能優化曲線半徑,以減少車輛行駛過程中因曲線阻力大而增加電耗。
(2)線路縱斷面的優化設計
在優化線路縱斷面的設計中引入節能坡設計,是節省牽引耗電、延長地鐵車輛加減速系統的使用壽命、節約車輛維修費用、實現地鐵可持續發展的重要環節。合理地設計地鐵區間坡度及坡長,使車輛在出地鐵站時通過區間下坡迅速地將重力勢能轉化為動能,在盡可能少耗費牽引電能的情況下,獲得列車運行所需要的加速度和目標速度。在列車加速一定時間和距離后達到目標速度時進入區間勻速坡,以最高速度或接近最高速度勻速運行,勻速坡的作用是在勻速運行的情況下,保證列車運行阻力與列車在坡道上的重力分力相等,合力為零,這樣可以基本不需要耗費牽引電能;在車輛進入下一個地鐵站之前又可通過站前上坡將車輛動能轉化為勢能,加速列車的制動,從而節省下列車制動所需要的電能耗費。
(3)站間距的選擇與車站布置
列車的牽引耗電主要消耗在列車起動和制動方面,站間距過小列車起動制動頻繁,不利于發揮惰行工況作用,能耗量較大,站間距過大,列車給電時間長,同樣不利于節電。
一般情況下,車站設置的平均站間距為1km左右比較經濟,對于節約電能是有利的。同時,車站的設立采用“高站位低區間”法,車輛出站后先是一個下坡,省下了部分牽引力;同時在即將到站時,車輛因為上坡而自動減速,達到節能的目的。
3.2 軌道交通施工建設過程中的節能措施研究
軌道交通施工建設過程中的節能措施,主要針對車站建筑物的建設,如車站、停車場等。在這些建筑物的建設過程中,若能合理使用新型能源,新工藝、新材料及設備,并將其引入城市軌道交通建設,會產生很好的經濟和社會效益。比如在車站圍護結構的建設中,由于圍護需要滿足保溫隔熱的要求,若采用滿足要求的新工藝、新材料保溫性能好的外墻材料,必要時采用外包保溫材料的構造措施;屋面選用熱容量大、導熱系數低、吸水性差、輕質高效的屋面保溫材料。這樣既可達到經濟、美觀、實用的效果,還能起到很好的節能效果。
3.3 軌道交通運營管理節能措施研究
在軌道交通運營管理中,合理選用車輛設備、合理安排行車組織、合理設置運營交路、合理安排列車運營對數、合理運營列車售票系統等技術措施,將有效降低軌道交通能耗。
3.3.1 車輛設備節能措施
(1)選用輕體車輛[3]
軌道交通車輛采用的電動車組其特點是車輛自重較大,其重量約占定員車總重的60%,也是說絕大部分牽引用電消耗在車輛自重上面,因此減輕車輛自重、合理布置車下設備就是減少牽引耗電的有效措施。
(2)列車運行方式的節能
列車運行采用微機控制控制自動駕駛的ATO曲線,根據線路的坡度、彎道及列車載重等情況,自動調整行車速度,控制惰行點,使列車運行速度保持在最佳狀態,以減少能耗,達到節約能源的目的。
3.3.2 行車組織節能措施及效果分析
(1)運營組織方案
根據各階段運營情況,合理組織列車交路,不僅提高了列車的滿載率,而且從節能角度來看,可節約列車的牽引用電量。
(2)列車運行速度
城市軌道交通列車運行速度大致可分為低速階段、中速階段和高速階段。在各個速度段中,速度越高,能耗越大。列車運行中盡量少的使用最高時速,合理利用坡道,盡可能利用車輛惰行,達到節能效果。
3.3.3 自動售檢票(AFC)系統節能
票房售票機BOM、車站計算機系統SC以及線路中央計算機LCC、E/S編碼分揀系統、清分中心CCHS的計算機系統操作界面考慮采用節電模式,在沒有操作時暗屏運行。自動售票機TVM在不影響乘客使用的情況下也可考慮采用本方式,可節電30%。
3.4 其他節能措施
在車站站臺設置屏蔽門系統,阻斷了車站冷量的流失,可使車站空調能耗降低,起到節能的效果。廣州地鐵二號線車站采用屏蔽門系統后,車站空調能耗比未安裝屏蔽門的地鐵車站節約20%以上[5]。
4 結語
建設資源節約型社會、實現經濟社會的可持續發展迫在眉睫,軌道交通作為公共交通骨干、新興交通工具,節能勢在必行。城市軌道交通規劃設計、建設施工以及運營管理階段的各種節能技術與措施有助于推動城市軌道交通節能目標的實現。
參考文獻
[1] 宋鍵.上海城市軌道交通“十一五”節能實施目標與策略[J].都市快軌交通,2009(4)
[2] 劉海東,毛保華等.城市軌道交通列車節能問題及方案研究[J].交通運輸系統工程與信息,2007(7)
[3] 宋敏華.城市軌道交通節能技術發展趨勢研究[J].工程建設與設計,2009(1)
軌道交通系統范文第5篇
1 低地板現代有軌電車
有軌電車(Tramway)早在19世紀就已經在歐洲、英國等城市交通中得到應用,在20世紀70年代,西方國家遭受能源危機、汽車交通擁堵、空氣污染等問題的困擾后,開始重新發展城市有軌電車。在20世紀80年代中期至90年代,出現了大容量、鉸接化的現代低地板車型,并應用于經濟活動密集的城市中心區域[1]。
美國學者Vuchic認為[2]:有軌電車首先是一種軌道運輸模式,包含1~3節車廂,多數情況下在街面與其他交通模式混行,但有時也通過專有路權或優先通行等措施與其他交通方式分離,如圖1所示。在歐洲的一些城市,這種高度現代化的軌道交通車輛在街面上運行,成為地鐵和輕軌交通的一種補充,并成為城市里一道象征時尚和發展的景觀。
現代有軌電車主要具有以下技術特征[2,3]:
(1)人工駕駛、司機瞭望,人工、無線調度為基本調度模式;票務采用公交化票務形式。
(2)低地板車輛采用短車廂鉸接,技術性能好,線路曲線半徑最小可以達到20 m,縱坡一般不超過6%,車站簡易,線路與車站占地面積小,適用性好。
(3)運營速度最高可達70~80 km/h,在城市中心區一般為20 km/h左右,在郊區可達30 km/h。
(4)車輛系統制式有2種,一種為鋼輪鋼軌,可采用標準軌距與城市地鐵和輕軌系統兼容;一種為膠輪單軌,以法國勞爾(Lohr Industries)的產品Translohr為代表,其特點是只用1根導軌,導軌兩側采用膠輪固定車輛沿導軌走行。2種系統比較,鋼輪鋼軌系統運量較大,兼容性好,膠輪單軌系統則是爬坡、轉彎、加減速等性能較好。我國上海、天津的現代有軌電車均采用勞爾公司的膠輪單軌系統。
(5)大多數情況下,城市里的現代有軌電車的路權是在街面與機動車交通混行,或軌道與道路有物理隔離措施,如路緣石、柵欄、綠化帶等,但與其他交通方式有平面交叉,包括常規的街道交叉口,很多線路在不同路段會采用不同的路權形式。
(6)平交口通過信號控制進行交通組織,多數情況下享有信號優先權,以保證有軌電車的運營效率。
(7)供電方式一般為接觸網供電,近年來也出現了采用地面供電的有軌電車系統[1],如法國的波爾多現代有軌電車采用地面第3軌供電;另外,超級電容供電、電磁供電技術也在開發之中。
低地板現代有軌電車具有運量大,速度快,低碳節能等優勢,相對于地鐵及輕軌,具有造價低的優勢。能夠適用于不同規模的城市,既可以作為地鐵線網的補充,也可以承擔骨干客流運輸的功能,在我國軌道交通快速發展的今天,具有廣闊的應用前景。目前我國大連、長春、上海、天津均有低地板現代有軌電車運營,北京、沈陽、蘇州、南京等地也在積極規劃建設現代有軌電車項目。
2 中低速磁懸浮
磁懸浮列車時速可達到500 km以上,是當今世界最快的地面客運交通工具,具有速度快、小半徑曲線通過能力強、爬坡能力強、能耗低、運行時噪音小、安全舒適、不燃油、環境友好、占地面積小等優點,但是其造價也很高昂。
中低速磁懸浮(Medium and Low Speed Maglev)的運行速度一般在100 km/h左右,我國在唐山建設的1.5 km中低速磁懸浮軌道試驗線(如圖2所示),完成試驗的最高運行速度為105 km/h,曲線通過速度43 km/h,能夠通過100 m半徑曲線和7%的縱坡[4,5]。中低速磁懸浮具有能耗低、污染小的優點。
相比于高速磁懸浮,中低速磁懸浮的造價有所降低,已經開工建設的北京軌道交通S1線采用中低速磁懸浮技術,預計每公里超過6億元[6]。20世紀90年代,我國地鐵平均造價7億元/km左右,進入21世紀以后,地鐵造價有所降低,北京地鐵4號線綜合造價5.17億元/km,成都地鐵1號線為4.43億元/km,南京地鐵2號線為3.92億元/km[13],可見中低速磁懸浮每公里造價比地鐵的造價高。
磁懸浮交通作為城市軌道交通的一種形式具有很大的發展空間,但由于其造價高昂,技術尚不成熟,因而在現階段難以廣泛地在城市軌道交通中應用。
3 直線電機軌道交通
直線電機軌道交通系統(Linear Metro System,簡稱LIM系統)是一種介于磁懸浮交通和傳統輪軌交通之間的新型城市軌道交通形式,如圖3所示,它利用車載直線電機和感應板之間產生的縱向電磁力作為列車的牽引力,輪軌系統僅起到豎向支撐車體和行車導向的作用。
相比于傳統輪軌地鐵列車,直線電機列車具有爬坡能力強、工作噪音低、車輛輪廓小、轉彎半徑小、輪緣與軌道磨耗小、安全環保等優點[7,8,9]。它可以設置成地面線、輕型高架線,并可穿越建筑物,在地下可采用較小直徑的隧道,節省征地與工程造價,同時減少車輛維護保養工作,因此特別適合在城市發展。在國外,直線電機在日本、加拿大、馬來西亞、美國等4個國家的9條軌道交通線路中應用。國內,廣州地鐵4號線、6號線,北京地鐵機場線都采用了直線電機系統,發展前景良好。
4 單軌交通系統
單軌鐵路(Monorail)在我國亦稱之為單軌交通,指車輛在1根軌道上運行的軌道交通系統[10]。依據其車輛重心位置通常分為跨座式和懸掛式2種,跨座式是車輛騎跨在軌道梁上行駛,懸掛式則是車輛懸掛在軌道梁下方行駛,兩者在技術和運行方式上存在很多相似之處和共同特點,目前跨座式單軌交通系統的應用更多。單軌交通自1901年在德國伍珀塔爾建成以來,已經發展了110多年,其技術應用逐漸成熟,世界各國建成的單軌鐵路已有50多條。圖4所示為我國重慶軌道交通1號線,采用跨座式單軌系統。
單軌交通系統屬中等運量交通系統,也是一種全封閉的交通運輸系統,采用直流電牽引,線路及車站基本為高架方式,車輛編組方式可根據交通量需要靈活選擇。其軌道梁構造簡單,既是承重結構同時又是軌道結構,結構性能得以充分發揮,材料用量較省。
跨座式單軌車輪采用膠輪,分為走行輪和穩定平衡輪,噪音較低,車體運行平穩,爬坡性能好,能適應小曲線半徑。懸掛式單軌車辦有橡膠輪和鋼輪鋼軌2種,如德國多特蒙德單軌即為橡膠輪在鋼軌道梁上走行。
單軌交通系統主要具有運量適中、占地面積小、建設投資費用低、爬坡能力強、轉彎半徑小、噪音及各種污染低、對城市空間影響小等基本優點,甚至可工廠預制構件,現場拼裝,工期較短;但單位運能耗能相對較大[11]。
單軌交通系統在我國應用時間很短,目前僅在重慶得到應用,重慶軌道交通1號線的建設綜合成本約為2.5億/km,較地鐵與輕軌成本顯著降低,隨著設備國產化率的提高,我國建設單軌交通的綜合成本將進一步降低。
5 膠輪地鐵
膠輪地鐵(Rubber-tyred Metro)與普通地鐵的區別在于,通過類似汽車的橡膠輪胎承重并在鋼軌上走行,其鋼輪僅起導向作用,如圖5所示。膠輪地鐵的主要特點是:較低的負載量,屬于中運量鐵路;行車速度較低,常見的為35 km/h左右,最高速度可達80 km/h。膠輪地鐵目前在法國、墨西哥、日本等國家得到了應用。
膠輪地鐵與鋼輪路軌系統相比,其優點有:低行駛噪音,更高的加速及減速率,因為輪胎本身的摩擦度使其與鋼質路軌的咬合能力較強,列車可輕易爬行陡峭的斜坡[10]。由此可見膠輪地鐵系統更適合應用于地形變化較大地區的輕軌運輸或中型鐵路系統。
膠輪地鐵系統亦存在非常明顯的缺點:因輪胎摩擦,大部分能量會被消耗于行駛時產生的熱量。雖然輪胎的價格要比鋼輪便宜,但更換率卻高得多,令膠輪系統的保養費用較高。膠輪地鐵技術的低普及率和各企業互不兼容的專利規格,導致安裝及運營保養費用較高。
6 自動導軌系統
自動導軌系統(Automated Guideway Transit),最早出現在1972年美國華盛頓杜勒斯機場的世界交通博覽會上[12],近年來在北美、歐洲、日本等一些國家有所應用。自動導軌交通系統能自動行駛,用電氣牽引,具有特殊導向,車輛走行部采用鋼輪-鋼軌、膠輪-導軌、磁懸浮等形式,單車或編組運行在專用軌道梁上,圖6所示為意大利威尼斯連接港口和火車站的自動導軌系統,電氣纜索牽引。我國北京首都機場內連接T3航站樓和登機樓的無人駕駛自動軌道系統是我國第1條自動導軌系統線路。
自動導軌交通運輸系統多數設置在道路及公共建筑物的上部空間,具有中小運量,其最高運行速度一般不超過90 km/h,廣泛用于中短途的干線交通、機場專用線、城市商業區和大型娛樂場所等的交通系統。具有成本低、運行靈活可靠、對環境影響小、景觀效果好等優點。
7 結語
隨著我國城市現代化進程的快速發展,大中城市的交通問題已成為制約城市持續發展的一個重要因素,發展多元化城市交通系統是解決日益擁堵的城市交通問題的主要思路,各種新型軌道交通系統在未來城市公共交通多元化發展中有著重要的發展前景。
新型城市軌道交通與傳統地鐵、輕軌的不同之處主要體現在牽引方式和走行方式。相對于傳統的地鐵和輕軌,多數新型軌道交通均具有噪聲較小、環境友好、曲線通過性能和爬坡能力強、造價相對較低等優點,但在運量和運輸效率上,通常沒有地鐵運量大。對于我國將要發展城市軌道交通的城市,特大城市在發展較為完善的地鐵線網的同時,部分支線、郊區線可以采用造價相對較低的軌道交通型式,作為對地鐵線網的補充;大中型城市可根據城市自身的地形地貌、人口規模、經濟水平、城市規劃等條件,綜合考慮功能、環保、造價、景觀等因素,選擇經濟適用的軌道交通形式,形成有自身特色的軌道交通系統。
摘要：我國城市軌道交通進入快速發展時期,并呈現出多元化發展趨勢。文章從技術特點、發展現狀、應用前景等方面簡要介紹了低地板現代有軌電車、中低速磁懸浮、直線電機軌道交通、單軌交通、膠輪地鐵、自動導軌系統等現代新型軌道交通型式。我國城市可根據自身條件,綜合考慮功能、環保、造價、景觀等因素,選擇經濟適用的軌道交通型式,形成有地方城市特色的軌道交通系統。