節(jié)能坡課設報告

自動化技術前沿講座與

文獻檢索綜述報告題目軌道交通中的節(jié)能坡及其應用學號3140411034班級自142學生耶少錕指導教師謝國第一部分(20%)第二部分(30%)報告成績：第三部分(30%)第四部分(20%)指導教師：第一部分(20%)第二部分(30%)報告成績：第三部分(30%)第四部分(20%)指導教師：20^年軌道交通中的節(jié)能坡及其工程應用摘要:采用城市列車運行計算系統(tǒng)進行模擬仿真，統(tǒng)計不同列車在其上運行的能耗，通過對不同車型在同一組合上的牽引制動能耗進行分析，尋找每個線路組合對應的較優(yōu)坡度取值范圍，同時，分析同一車型在各線路組合間的牽引制動能耗，找出不同區(qū)間長度對應的較優(yōu)區(qū)間組合，進而指導城市軌道交通線路節(jié)能設計。關鍵詞搜市軌道交通；節(jié)能縱坡;牽引計算.EnergySavingVerticalSectioninRail

TransitAbstract:Thecomputationalsystemfortheurbantrainoperationwasusedforconductingthesimulationtoadduptheenergyconsumptionsofthedifferenttrainsrunningontheslope.Theenergyconsumptionscausedbythetractionbrakingofthedifferenttypeoftrainonthesamecombinedslopewereanalyzedtofindthevalueselectionrangeoftheoptimalgradientcorrespondingtoeachtrackcombination.Alsotheenergyconsumptioncausedbythetractionbrakingofthesametypeoftrainontheeachtrackcombinationwasanalyzedtofindtheoptimalsectioncombinationcorrespondingtothedifferentsectionallengthstodirecttheenergysavingdesignfortheurbanrailtransit.KeyWords:urbanrailwaytransit；energy—savinglongitudinalslope；tractioncalculation;1引言城市軌道交通每天都在消耗著大量的能源。節(jié)約運行能耗降低軌道交通運營成本、提高經(jīng)濟效益具有十分重要的現(xiàn)實意義。為降低能耗，人們采取了許多節(jié)能措施，包括車輛輕量化（如采用鋁合金車體）節(jié)能線路設計、采用移動閉塞列車控制系統(tǒng)等。城市軌道交通的能耗主要分為列車牽引能耗和動力照明能耗兩大部分.其中動力照明系統(tǒng)包括空調(diào)通風及照明、給排水、屏蔽門等幾個方面。而列車牽引能耗主要包括列車牽引系統(tǒng)、空調(diào)及附屬系統(tǒng)等設備消耗。其中，列車按照預定的節(jié)能曲線自動駕駛是一個最經(jīng)濟的辦法，而且對服務質(zhì)量不會產(chǎn)生任何影響。這種駕駛曲線根據(jù)列車性能和線路最大通過能力的要求，對列車加速、減速、惰行等運行狀態(tài)加以乎衡。在軌道交通：程線路縱斷面設計時.節(jié)能坡是一種很重要也十分必要的手段，它不但要滿足地形、地質(zhì)、障礙物及行車安全條件的要求，還要力求減少工程量和創(chuàng)造良好的運營條件，以降低運營費用，達到降低能耗的目的。在對列車具體能耗的百分比調(diào)查中，我們發(fā)現(xiàn)通風空調(diào)25%?35%弱電系統(tǒng)2%?4%，給排水2%?4%，照明8%?10%，其他1%，電扶梯9%?13%，牽引供電40%?48%。從而我們在數(shù)據(jù)中可以看出牽引供電占到整個城市交通軌道系統(tǒng)40%?48%的耗電量。而牽引供電問題，在翻閱有關牽引能耗的問題的相關文獻中，我們就發(fā)現(xiàn)了一個在軌道交通線路的節(jié)能設計-節(jié)能坡。在地鐵線路縱斷面設計中，通常將地下鐵道車站設在線路縱剖面的最高處，車站兩端均為下坡，稱為節(jié)能縱坡(節(jié)能坡)。節(jié)能坡(EnergySavinglongitudinalslope)列車進站時，將動能轉(zhuǎn)化為勢能，出站時將勢能轉(zhuǎn)化為動能，有利于減少能量消耗達到節(jié)能目的。在設計一個城市軌道交通較優(yōu)的縱斷面時，需重點考慮快速性指標，即短時間加減速以及長時間高速運行，以縮短運行時間，同時保證行車安全及旅客乘車舒適性。為了最大可能地利用重力勢能幫助列車加減速運行，有條件的區(qū)間應在出站后盡量設計最大可能加速坡，在進站前盡量設計最大可能減速坡，這樣能降低牽引制動能耗?？紤]制動磨損所產(chǎn)生的能量同樣也將增加能耗消耗，因此，設計最大可能的加減速坡也能幫助減少制動磨損，從一定程度上降低總能耗消耗。1節(jié)能坡設計基本思路所謂節(jié)能坡設計指：通過線路區(qū)間坡度及坡長合理設計，使列車出站后，通過區(qū)間下坡迅速地將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，以盡量少的牽引電能耗費，獲得列車運行所需要的加速度和目標速度。2節(jié)能坡的設計圖節(jié)能坡在區(qū)間上的設計為“節(jié)能坡-緩坡-緩坡-節(jié)能坡”的V字坡形式。而為達到節(jié)能的目的，節(jié)能坡的位置，坡度，坡長以及緩坡的連接方案上，都

必須盡可能的合理。節(jié)能坡設計如下圖所示ooodoToa申位：mooodoToa申位：m3連續(xù)坡出站列車經(jīng)過加速坡達到目標速度后，將轉(zhuǎn)入連續(xù)坡道斷電惰行。加速坡后第一個連續(xù)坡的最佳坡度使作用在列車上的助推力與列車的運行阻力相平衡，可使列車既不耗電又能保持目標速度運行。然后連續(xù)一個反向連續(xù)坡，使列車逐漸減速，為列車進站制動創(chuàng)造條件。關于節(jié)能坡的節(jié)能研究中主要涉及三個問題，其中包括節(jié)能坡的坡度，坡長，以及緩坡連接這三個問題。以下會運用牽引計算模擬仿真的方法對問題逐個進行深入的研究。（一）節(jié)能坡的坡度問題在對節(jié)能坡坡度問題的研究上，保持其他條件不變，對節(jié)能坡坡度分別取3%。,4%。，6%。?30%。的情況進行模擬，坡度-能耗曲線如下，f能耗—線性，能注通過建模圖像，我們可以清楚地看到，在節(jié)能坡坡度不斷增大的情況下，牽引能耗不斷下降。有研究表明，節(jié)能坡的坡度在22%。?26%。的時候節(jié)能效果明f能耗—線性，能注（二）節(jié)能坡坡長問題在同樣條件下，在節(jié)能坡角度，連接緩坡緩度不變的情況下，通過改變節(jié)能坡坡長大小，我們可以得出新的線性擬合坡長與能耗關系如下圖：-FM能理=__=￡==_=====_理想條件下，在運行距離和限速條件一致時，牽引能耗隨坡長增大而減小。通過對速度-距離曲線和電流-距離曲線的分析，發(fā)現(xiàn)在坡長260?300m,在坡段1/3處能耗最低，但該方式對列車駕駛員的操作要求和硬件標準極高。-[1]-FM能理=__=￡==_=====_（三）節(jié)能坡與緩坡組合的能耗對比世M我晚k102()in1()50m1(MOm?10%1(MOm102()tn-禎＜-|2知-I4%0艱個歡段能禮20.014I7.78S16.26214.150I2.4K6250tn250m250m250tn250m-1睥qi綜-26%t-2映-Wit810m7110m770m760m750m-3加-4缶-5eh-9%n益蚊me17.73217.20()IS*的414.12412,476在10%。之前效果明顯，10%。后將單個坡段拆分為一個節(jié)能坡和緩坡的組合后，對牽引能耗幾乎沒有影響，而且拆分后的節(jié)能坡坡度分別達28%和30%,拆分后的坡度過大反而對運營不利，所以拆分的必要性不大。（四）對相同區(qū)間內(nèi)的一般V字坡，人字坡及V字節(jié)能坡進行牽引能耗分析。相比較V字節(jié)能坡與一般人字坡，V字節(jié)能坡的設計對比一般人字坡及V字坡有明顯節(jié)能效果，分別節(jié)能約26%和21%。4關于節(jié)能坡的適用范圍地下線區(qū)間坡度不受地形的控制，只受到沿線地下建筑、樁基、地下管線等因素的控制，最有條件使用節(jié)能坡。軌道交通凡有條件的區(qū)間，都應設計成節(jié)能坡，在設計過程中遵循“高站位、低區(qū)間”的設計原則。5總結在我國的城市軌道交通建設中，節(jié)能坡的設計及建造應用非常廣泛，早在2001年廣州地鐵三號線建設過程中就使用節(jié)能坡設計，在盾構法和暗挖法中尤為突出。以上海為例，此類設計大量應用于上海軌道交通1號線、2號線、明珠線二期（4號線）、莘閔線（5號線）及楊浦線（M8）線等線路的工程設計中。目前國內(nèi)軌道交通建設速度越來越快。隨著運營里程的不斷增加，節(jié)約能源、降低運營成本的問題也越來越突出。關于軌道交通的節(jié)能，我們努力降低牽引及供電能耗，而其中，節(jié)能坡的設計及應用在軌道交通節(jié)能方面的作用不失是一個發(fā)光點。除合理考慮設備系統(tǒng)的運行方式或采用節(jié)能新技術以外，在總體設計思路和設計原則中重視節(jié)能問題，考慮節(jié)能措施顯得更為重要。因為部分設備是為環(huán)境服務的，而車站環(huán)境構成的基礎首先是土建建筑物，再配以設備共同創(chuàng)造良好的環(huán)境。在條件允許情況下，如果能縮小車站規(guī)模，或選擇采用地面、高架線路和車站，或采用半敞開式區(qū)間線路，盡量利用自然通風和照明文獻可節(jié)省巨過程呈建設投資，對今后運營節(jié)能意義深遠。（1）利用萬方數(shù)據(jù)檢索平臺檢索過程檢索關鍵詞：軌道交通節(jié)能，檢索畫面如圖1所示，檢索所得論文見參考文獻。利用CNKI中國知網(wǎng)檢索參考文獻過程檢索關鍵詞：軌道交通節(jié)能，節(jié)能坡，節(jié)能縱坡。檢索畫面如圖所示檢索所得論文見參考文獻。檢索首頁文獻分類目錄選擇學科領域i回舊基礎科學國回工程科技1輯SBi程科技ii輅色回農(nóng)業(yè)科技國(3醫(yī)藥衛(wèi)生科技0Ey學與人文科學國回社會科學I卷國回社會科學【I貌國[3信息科技田回經(jīng)濟與管理科學高級檢素專業(yè)檢素作者發(fā)文檢素科研基金檢索句子檢素文獻來源檢素輜入內(nèi)容檢素條件：□(住題V階道交通節(jié)輪~1詞頻▼并含V忡能坡|刁詞頻▼精確V)輸入檢素控制條件：公發(fā)表時間：從匚到二]JWB摑：|神■文獻來源：采謾名[[???I支掬?[teAit金名牌l|im?|[???I□.匚精確v作者單位：ZJloiM□中英文擴展檢索結果中檢素咨調(diào)文獻來源V＞福建淫說(1)＞城市道橋與防洪(1)＞交通運輜系統(tǒng)工程與信息(1)＞郭市快軌交通(1)＞鐵道標椎設計(1)關鍵詞＞軸道交通(4)＞城市軌道交通(4)＞節(jié)能技(3)分組瀏嵬來源數(shù)據(jù)庫學科發(fā)表年度研究層次作者機構基金:2014(1)2013(3)2012(1)2011(1)2009(1)2007⑴X排序：王題舞序?發(fā)表時間被引下裁切抉到摘要每頁顯示：10函50(0)潘除導出/參考文獻分析?讀找到8條結果□題名作者來源發(fā)衰時間數(shù)據(jù)庫彼引下載預覽分享1城市軌道交通節(jié)能線路設計研究李文波g幣快軌交2013-04-18期刊3'CD□通126J*""*2城市軌道交通節(jié)能坡尋優(yōu)研究密丹’譬工程學2013-05-15期刊2丘CD[+13軌道交通線路縱斷面節(jié)能坡設置研究陶明鶴籍f道橋與2011-06-15期刊2晶CD□4r州地鐵3號線北延段工程線路節(jié)能坡設計江;斜標誰設2009-07-20期刊3全CD田IR3檢索內(nèi)容總結在檢索過程中，通過對知網(wǎng)，萬方，IEEE等平臺的使用，對軌道交通節(jié)能以及節(jié)能坡的工程設計，原理，發(fā)展現(xiàn)狀等一系列方面進行了大量的了解，通過對實驗結果的認知和分析，更進一步加深了課題認知和檢索文獻方法的了解，加深和運用。附參考文獻如下：李文波.城市軌道交通節(jié)能線路設計研究[J].都市快軌交通，2013.胡曉丹，張杰.城市軌道交通節(jié)能坡尋優(yōu)設計[J].鐵道工程學報，2013.王龍達.城市軌道交通節(jié)能運行策略研究[D].大連：大連交通大學，2013.梁廣深.地鐵節(jié)能線路縱斷面設計研究[J].都市快軌交通，2009.等何永春.軌道交通中的節(jié)能坡及其工程應用[J].城市軌道交通研究，2003(2):37—40.劉海東，毛保華，丁勇，等.城市軌道交通列車節(jié)能問題及方案研究[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2007(5):68—73.任尊松，孫守光.道岔區(qū)輪軌接觸幾何關系研究[J].工程力學，2008(“):223—230.王平.道岔區(qū)輪軌系統(tǒng)空間耦合振動模型及其應用[J].西南交通大學學報，1998(3):284—289.王瀛.鐵道工程[M].北京：中國鐵道出版社，2002.孟凡鐵.地鐵線路設計研究[J].鐵道工程學報，2007(2):84—87.龐淵.線路節(jié)能坡設計方案對地鐵能耗的影響[J].鐵路工程造價管理，2008(1):10—13.樂建迪.地鐵正線節(jié)能坡設計探討[J].鐵道標準設計，2008(8):17—19.西南交通大學.武廣客運專線時速350km無砟道岔試驗報告[R].成都：西南交通大學，2009.曹洋，王平，徐井芒.道岔平面線型發(fā)展概況及設計方法研究[J].鐵道工程學報，2012(增刊)：16—20曹洋，王平.基于平面參數(shù)法的道岔線型設計研究[J].鐵道建筑，2011⑴：101—103.GuruleS，WilsonN.SimulationofWheel/railInteractioninTurnoutsandSpecialTrackworkfC]//16thIASDSsymposiumPretoria.SouthAfrica，1999:35—37.CAndersson，TDahlberg.Wheel/railImpactsataRailwayTurnoutCrossing[J].ProcinstnMechEngrs.1997(4):123一134.HOCH.HOANGMPP.ReducingEnergyConsumptionthroughT