3.2 速度目标值选择
速度目标值是确定一个轨道交通工程的规模、车辆选型、机电设备配置等的主要因素。故在各种项目建设初期需对本项目的速度目标值进行较为详细的论证分析。
3.2.1 各种轨道交通项目速度目标值的选择
随着社会进一步发展,城市间及城市内部的交流日益频繁,居民的交通需要日益增加,地铁、城际铁路、高铁等轨道交通工程应运而生,并逐步取代公交、巴士等传统的交通出行方式,改善的居民出行环境,提供了高效、便捷、绿色节能的出行体验。每种轨道交通形式,由于其服务需求和功能定位的不同,在速度目标值的选取上存在较大的差异,各种轨道交通制式的速度目标值见表3.2.1。
表3.2.1 各种轨道交通工程速度目标值的选择
故速度目标值的选择主要和轨道交通项目的功能定位有关,如果是地铁项目,一般不要求较高的速度目标值,主要关注发车频率和发车间隔;如果是市郊铁路或高铁,则需重点关注速度目标值的选择,主要从时间目标值的需要来进行确定。
例如,在长株潭城际铁路速度目标值的选取中,主要结合长株潭城市群规划中“中心组团30min达到,外围组团1h达到”的要求,对网内各条线路的速度目标值进行选择。
3.2.2 磁浮列车的最高运行速度
磁浮交通经过几十年的发展,其产品的列车运行速度从80~500km/h涵盖各速度区段,如图3.2.1所示。其中采用短定子形式的磁浮系统,目前国内外成型列车运行速度基本在100km/h之内,采用长定子形成的磁浮系统列车运行速度更快。
图3.2.1 磁浮交通系统未来发展谱系
长定子磁浮交通系统,以上海高速磁浮轨道交通为代表,如图3.2.2所示,即定子线圈铺设在桥梁上,仅给桥梁上电磁铁进行供电,列车不供电。长定子磁浮制式与轮轨制式区别如图3.2.3所示。该种系统列车悬浮于桥梁上,完全无接触运行,具有运行速度高的特点。但需全线铺设电磁铁,投资较高。
图3.2.2 上海高速磁浮列车
图3.2.3 长定子磁浮制式与轮轨制式区别示意图
短定子磁浮交通制式,以长沙中低速磁浮为代表,即定子线圈布置于车上,车辆通过接触轨供电,如图3.2.4所示。由于列车与接触轨接触,接触轨的供电可靠性对列车的运行速度有较大的影响,通过牵引仿真计算,目前接触轨供电的形式,如图3.2.5、图3.2.6所示,最高可满足的运行速度为120km/h,若速度提升则需进一步改进供电方式。
图3.2.4 短定子直线电机磁浮列车示意图
综上所述,目前国内外较为成熟的技术为短定子直线电机列车运行速度最高120km/h,长定子直线电机最高运行速度为500km/h。在速度目标值的选择时需结合项目需求以及列车的能力,以及工程投资情况进行综合比选分析。
图3.2.5 国内短定子直线电机列车代表(长沙磁浮)
图3.2.6 安装在梁侧的接触轨
3.2.3 速度目标值和时间目标值的关系
随着公路系统的日益完善和机动车保有量的增加,一般情况下自驾、公交巴士出行是广大居民的出行首选,但由于目前交通拥堵等问题,越来越多的居民偏向于选择轨道交通这种舒适、便捷、守时的交通方式。所以轨道交通项目在客流吸引上,在市区内,主要依靠站点密集,旅客乘坐方便,步行距离短;在市郊,主要依靠速度快、旅行时间短。
客流的吸引能力直接影响到一个轨道交通项目的运营财务水平,若无较大客流支撑,必定导致项目失败。在市区内时间目标值的意义不大,但在市郊线中,时间目标值的选择是与客流的吸引能力直接挂钩,而速度目标值的选择是项目相应时间目标值选择的最主要的手段。
磁浮交通制式作为中低运量的轨道交通系统,不适合在大型城市中心区选用,只能在大型城市市郊或中小城市中小城区选用。故时间目标值的选择是磁浮交通制式在主要技术标准研究的重要因素,需尽早确定。一般情况下,时间目标值主要参考城市其他交通运输方式(主要是巴士)的旅行时间确定,一般情况下轨道交通项目的时间目标值要小于其他交通运输方式的旅行时间,当时间目标值达到其旅行时间一般时,客流竞争将产生绝对优势。
在时间目标值确定后,结合线路长度确定速度目标值,在速度目标值的确定过程中,还要结合线路长度、设站密度,限速地段的布置等多种因素来计算出实际的旅行速度和旅行时间,以此来相应时间目标值。若计算的旅行时间不能满足要求,可通过减少站点和调整速度目标值的方法来实现要求。
3.2.4 磁浮制式速度目标值选择需注意的事项
速度目标值的不同直接影响的是工程投资的变化。比如轮轨系统中,若采用160km/h的速度目标值,全线基本以路基为主,轨道采用有砟轨道,投资较低。但若采用350km/h的速度目标值,全线桥隧比例至少达到80%以上,轨道采用无砟轨道,投资偏高。
磁浮制式也与其类似,其中短定子直线电机和长定子直线电机的投资比例相差很大,故在目前的研究中120km/h是磁浮制式速度目标值选择的一个主要分水岭,在比选中需重点关注。