• ISSN 0258-2724
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地铁正线40.0‰最大坡度对行车特性的影响

王仲林 曾勇 易思蓉

王仲林, 曾勇, 易思蓉. 地铁正线40.0‰最大坡度对行车特性的影响[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(5): 937-944. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200025
引用本文: 王仲林, 曾勇, 易思蓉. 地铁正线40.0‰最大坡度对行车特性的影响[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(5): 937-944. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200025
WANG Zhonglin, ZENG Yong, YI Sirong. Influence of 40.0‰ Maximum Gradient of Metro Main Line on Running Characteristics of Trains[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(5): 937-944. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200025
Citation: WANG Zhonglin, ZENG Yong, YI Sirong. Influence of 40.0‰ Maximum Gradient of Metro Main Line on Running Characteristics of Trains[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(5): 937-944. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200025

地铁正线40.0‰最大坡度对行车特性的影响

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200025
基金项目: 四川省科技计划(2019YFG0460)
详细信息
    作者简介:

    王仲林(1981—),男,高级工程师,研究方向为城市轨道交通规划设计与总体技术管理,E-mail:wangzhonglin@dtsjy.com

    通讯作者:

    曾 勇(1978—),男,副教授,研究方向为轨道交通线路设计理论与方法,E-mail:zengy@swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U212.3

Influence of 40.0‰ Maximum Gradient of Metro Main Line on Running Characteristics of Trains

  • 摘要: 地铁线路穿越山岭或跨江渡河时,适当提高正线最大坡度标准有利于减少建设成本、降低设计和施工难度. 为了研究地铁正线40.0‰ 最大坡度取值的可行性,结合苏州市轨道交通8号线车线系统特点,采用理论分析、列车纵向动力学、车辆-线路系统动力学以及有限元等方法,从动车功率、列车起动与制动能力、故障列车救援、列车运行状态与动力特性、轨道力学特性等方面分析了地铁正线40.0‰ 最大坡度对行车特性的影响. 研究结果表明:当采用4动2拖B2型车时,地铁正线最大坡度值可采用40.0‰;列车通过40.0‰ 大坡道地段时,行车安全性、平稳性、列车起动制动以及故障救援能力均能满足要求;钢轨所受最大应力仅为容许应力的37%,纵向最大位移值仅为0.443 mm.

     

  • 图 1  最大坡度可行性分析总体思路

    Figure 1.  Overall framework of feasibility analysis of maximum gradient

    图 2  线路设计方案

    Figure 2.  Alignment design scheme

    图 3  列车纵向动力学仿真模型

    Figure 3.  Train longitudinal dynamics simulation model

    图 4  40.0‰坡道所处区间速度-距离与时间-距离曲线

    Figure 4.  Speed-distance and time-distance curves of the section with a 40.0‰ ramp

    图 5  救援路段速度-距离及时间-距离曲线(40.0‰ 坡道起点—娄中路站)

    Figure 5.  Speed-distance and time-distance curves of the rescue section (from the starting point of 40.0‰ ramp to Louzhong road station)

    图 6  紧急制动时最大纵向力随分坡平段长度变化规律

    Figure 6.  Variation of the maximum longitudinal force with the length of gradient section during emergency braking

    图 7  车辆-线路系统动力学模型

    Figure 7.  Vehicle-track system dynamics simulation model

    图 8  40.0‰下坡地段钢轨纵向位移

    Figure 8.  Longitudinal displacement of rail in downhill area with 40.0‰ gradient

    表  1  B2型车技术参数

    Table  1.   Technical parameters of B2 type vehicle

    项目技术参数
    最高运行速度/
    (km•h−1
    80
    车辆自重/t动车:35;拖车:32
    车辆载荷/t动车:19.5;拖车:17.4
    列车总重/t空车:204.0;定员:291.2;超员:316.8
    列车起动牵引力/kN空车:254;定员:356;超员:384
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    表  2  动车功率确定的最大坡度

    Table  2.   Maximum gradients determined by the power of motor vehicles

    工况列车载
    客状态
    列车通过坡段
    最大速度/(km•h−1
    最大坡
    度/‰
    1超员80.037.6
    2超员79.039.1
    3超员78.041.6
    4定员80.042.0
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    表  3  起动能力允许的最大坡度

    Table  3.   Maximum allowable gradients determined by starting capacity

    工况起动牵引力/kN黏着牵引力/kN最大坡度/‰
    动力正常384382.66106.0
    动力损失1/4288287.8276.0
    动力损失1/2192192.2445.0
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    表  4  空车救援故障列车能力允许的最大坡度

    Table  4.   Maximum allowable gradients determined by empty train rescue capability

    救援方法起动牵引力/kN黏着牵引力/kN最大坡度/‰
    1254247.0633.0
    2254287.8234.0
    3254246.9147.0
    4384384.2759.0
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    表  5  列车动力正常时的制动能力

    Table  5.   Train braking capacity under normal power

    速度/
    (km•h−1
    电制动
    力/kN
    列车运行
    阻力/kN
    加速
    力/kN
    电制动减
    速度/(m•s−2
    103527.540124.3120.675
    203528.994124.3120.679
    3035211.418124.3120.686
    4035214.812124.3120.696
    5035219.175124.3120.708
    6035224.508124.3120.724
    7035230.811124.3120.742
    8035238.083124.3120.763
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    表  6  故障列车停放制动能力

    Table  6.   Braking capacity of fault train on parking kN

    载客
    状态
    考虑安全余量后所
    需停放制动力
    故障列车可提
    供制动力
    超员235.016290.88
    定员223.464290.88
    空车184.114290.88
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    表  7  大坡度地段平竖曲线叠加时车辆平稳性指标

    Table  7.   Stability index of vehicles in large gradient section with overlayed horizontal and vertical curves

    曲线半径/m横向平稳性垂向平稳性
    空车重车空车重车
    2501.3571.3510.8310.819
    5001.3711.3040.9380.923
    1 0001.3351.2820.9320.921
    2 0001.2881.2570.9180.919
    4 0001.1281.1810.9080.904
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-01-12
  • 修回日期:  2020-03-23
  • 网络出版日期:  2020-04-01
  • 刊出日期:  2021-10-15

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