城市軌道交通設(shè)計(jì)范文

1、第 頁(yè)城市軌道交通設(shè)計(jì)范文 1概述 城市軌道交通采用以旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)為代表的傳統(tǒng)地鐵的歷史源遠(yuǎn),從1865年英國(guó)倫敦世界上第一條地鐵(Metro)投入運(yùn)營(yíng),迄今已經(jīng)有140多年的歷史。傳統(tǒng)地鐵主要依靠的是輪軌的作用力來傳遞牽引(制動(dòng))力的一種技術(shù)模式。城市軌道交通的另一種新的模式是直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),此項(xiàng)技術(shù)從20世紀(jì)70年代后期,主要是國(guó)外(德國(guó)、日本等)開始研制,直到20世紀(jì)中才應(yīng)用于鐵路運(yùn)輸、煤礦、冶金等自動(dòng)化生產(chǎn)各方面。其中直線電機(jī)在鐵路運(yùn)輸方面的應(yīng)用尤為引人關(guān)注。城市軌道交通用直線電機(jī)是采用直線同步電動(dòng)機(jī),實(shí)質(zhì)就是把直線電機(jī)的初級(jí)(定子)安裝在車上,次級(jí)(轉(zhuǎn)子)鋪設(shè)在線路上,需要接觸軌和

2、變流器牽引驅(qū)動(dòng)的一種技術(shù)模式。 20*年*市城市軌道交通地鐵四號(hào)線在國(guó)內(nèi)首次采用直線電機(jī)技術(shù),20*年12月首通段已開始投入運(yùn)營(yíng)。之后的幾年,*市城市軌道交通五號(hào)線、六號(hào)線及*市機(jī)場(chǎng)線均采用該項(xiàng)技術(shù)。筆者主要對(duì)兩種運(yùn)營(yíng)模式下,對(duì)無縫線路的強(qiáng)度和穩(wěn)定性做一個(gè)分析比較。 2線路軌道主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較 2.1線路的最大坡度 傳統(tǒng)地鐵正線的最大坡度不宜大于30,困難地段可采用35。直線電機(jī)線路設(shè)計(jì)一般地段最大坡度為50,困難地段可采用55。直線電機(jī)理論計(jì)算的最大爬坡能力在100,但實(shí)際應(yīng)用值到80。在無縫線路強(qiáng)度檢算中,應(yīng)注意軌道在制動(dòng)的條件下,產(chǎn)生的制動(dòng)附加力。 2.2最小曲線半徑 時(shí)速100km/h

3、條件下,傳統(tǒng)地鐵B型車正線最小曲線半徑500m,困難的條件下為400m;直線電機(jī)車輛設(shè)計(jì)線路最小曲線半徑200m,困難條件下為15m。在不同曲線半徑條件下,軌道構(gòu)造的強(qiáng)度穩(wěn)定性需進(jìn)一步的檢算。 2.3車輛主要參數(shù)比較 傳統(tǒng)地鐵B型車輛及直線電機(jī)主要參數(shù)見表1。 其中,對(duì)于直線電機(jī)車輛應(yīng)考慮其轉(zhuǎn)子與定子間吸力,*市四號(hào)線直線電機(jī)車輛采用日本技術(shù),其吸力為20kN,縱向推進(jìn)力最大可到達(dá)40kN,在軌道強(qiáng)度檢算過程中均應(yīng)考慮此部分的影響。 3無縫線路鋼軌強(qiáng)度檢算 依據(jù)鐵路軌道強(qiáng)度檢算法(TB203488)將鋼軌視為支承在等彈性的連續(xù)點(diǎn)支座上的連續(xù)長(zhǎng)梁開展檢算。鋼軌軌底動(dòng)拉應(yīng)力與軌道構(gòu)造剛度D、速度V

4、、偏載系數(shù)、曲線水平力系數(shù)f等因素有關(guān)。 直線電機(jī)車輛在動(dòng)態(tài)運(yùn)行的過程,為有效的保證輸出功率,軌道構(gòu)造剛度的連續(xù)性尤為重要。直線電機(jī)強(qiáng)度檢算鋼軌支承剛度4050kN/mm;傳統(tǒng)地鐵其剛度均小于30kN/mm。由于傳統(tǒng)列車重心高度比直線電機(jī)車輛大,因此傳統(tǒng)地鐵列車通過時(shí),由于存在未被平衡的超高,所產(chǎn)生的偏載比直線電機(jī)列車大約12%。 按彈性支承連續(xù)長(zhǎng)梁方法,在曲線半徑400m、時(shí)速100km等同條件下,傳統(tǒng)地鐵軌底的拉應(yīng)力gd=1075MPa,動(dòng)位移yd=1.4mm。直線電機(jī)軌底的拉應(yīng)力Md=98.9MPa,動(dòng)位移yd=1.1mm。 直線電機(jī)車輛軸重輕,車輛重心底,其緊急制動(dòng)減速度較傳統(tǒng)地鐵大,

5、但綜合的制動(dòng)附加力又比傳統(tǒng)地鐵小。在列車運(yùn)行的條件下,直線電機(jī)鋼軌只是導(dǎo)向牽引作用,強(qiáng)度檢算計(jì)算應(yīng)力小,有利于延長(zhǎng)鋼軌的使用壽命。超級(jí)秘書網(wǎng) 4無縫線路穩(wěn)定性檢算 無縫線路穩(wěn)定性檢算其主要目的是通過力學(xué)模型研究脹軌跑道的軌道,以求保持軌道穩(wěn)定。軌道脹軌跑道基本分成持續(xù)發(fā)展、脹軌漸變、脹軌跑道三個(gè)階段。國(guó)內(nèi)無縫線路穩(wěn)定性分析研究理論很多,其中應(yīng)用比較廣泛有“統(tǒng)一無縫線路穩(wěn)定性計(jì)算公式”和“波長(zhǎng)不等模型”兩種。 “統(tǒng)一無縫線路穩(wěn)定性計(jì)算公式”采用等效道床阻力Q,最早較多的應(yīng)用于50kg/m鋼軌,后*鐵道學(xué)院對(duì)60kg/m鋼軌的原始彈性彎曲矢度foe、塑性矢度fop等參數(shù)開展優(yōu)化研究,這些參數(shù)在秦沈

6、跨區(qū)間無縫線路設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。公式如下 “波長(zhǎng)不等模型”采用冪函數(shù)模式回歸橫向阻力方程(Q=Q0-ByZ+Cyn)分析計(jì)算,運(yùn)用勢(shì)能的駐值理論,建立無縫線路的穩(wěn)定計(jì)算公式,其允許溫度力與鋼軌壓縮變形能1、軌道框架彎曲變形能2、道床變形能3、扣件的變形能4有關(guān)。該方法數(shù)學(xué)推導(dǎo)較為嚴(yán)密,但計(jì)算的過程比較的復(fù)雜,公式如下 應(yīng)用VB程序?qū)煞N方法編程計(jì)算,程序結(jié)果與鐵路工務(wù)技術(shù)手冊(cè)軌道和鐵道工程(西南交通大學(xué))書中范例在同條件下結(jié)果一致。筆者主要是針對(duì)傳統(tǒng)和直線電機(jī)的線路最小曲線半徑標(biāo)準(zhǔn),用兩種不同的穩(wěn)定性計(jì)算模型,采用1667根/km型枕道床q=14.6-357.2y+784.7y0.75同條件下的

7、橫向阻力,計(jì)算曲線半徑R=200m、R=500m鋼軌的允許溫度力P,計(jì)算結(jié)果見表2。 從兩種穩(wěn)定性計(jì)算公式可見,兩種模式地鐵在無縫線路穩(wěn)定性計(jì)算方法上沒有明顯的差異。兩種穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果的差異原因可能在阻力的取值方式上,統(tǒng)一公式采用常阻力方式及安全系數(shù)K=1.25取值等因素。 由于直線電機(jī)可適應(yīng)較小的曲線半徑,為保證軌道平順性,應(yīng)盡量鋪設(shè)無縫線路。由表2計(jì)算的允許溫度壓力可見,曲線半徑越小允許的溫度力越小,可允許溫升也越小,因此直線電機(jī)軌道構(gòu)造應(yīng)盡量高溫鎖定。 5結(jié)語 直線電機(jī)做為國(guó)內(nèi)一種新的城市軌道交通模式,由于車輛的轉(zhuǎn)子安裝在軌道線路中,軌道構(gòu)造參數(shù)選取與車輛構(gòu)造的匹配尤為重要。通過比照分析傳統(tǒng)和直線電機(jī)地鐵系統(tǒng)線路軌道標(biāo)準(zhǔn)、無縫線路強(qiáng)度、穩(wěn)定性檢算幾個(gè)方面,直線電