基于节能和面向乘客服务的城市轨道交通车辆选型模型研究

葛跃庭 周云霞

本文以节能需求、服务需求两方面为出发点，对城市轨道交通车辆的选型模型进行研究。

节能;城市轨道交通车辆;车辆选型

作为城市轨道交通车辆初期规划设计的重要内容，车辆选型对于车辆的运营成本、运行速度、制动速度等方面有着直接影响。新时期背景下，城市轨道交通车辆的选型在满足节能设计的同时，还需要在最大程度上满足乘客的服务需求，为乘客提供舒适的乘车环境，降低乘客候车时间，以此吸引更大的客流量，从而促进城市轨道交通的良性发展。

1.城市轨道交通车辆的使用需求

1.1节能需求

城市轨道行业的发展虽然缓解了城市交通压力，为人们的日常出行带来了很大便利，但由于车辆的牵引能耗较高，使得我国紧张的资源状态更加局促。为此，新时期背景下，关于列车的节能研究已经成为城市轨道交通行业发展的重要方向。影响城市轨道交通车辆牵引能耗的因素有很多，例如季节、电机类型、车辆重量、敷设方式等等。通过文献查阅能够发现，现阶段国内外关于城市轨道交通车辆牵引能耗的相关研究有很多，但大多都属于技术层面研究，虽然有一少部分研究是针对客运量、列车自重、满载率等自身因素，但关于列车选型对于车辆能耗影响的研究却十分稀少。城市轨道交通车辆的选型与成本支出有着密切联系，具体体现在三个方面：①购置费用。不同型号的城市轨道交通车辆不仅购置费存在很大差异，并且还对车辆购置计划有着很大影响。因此，城市轨道交通车辆的选型对总购置费有着很大影响;②电耗成本。不同型号车辆的电耗成本有着很大差异，具体表现在牵引耗电、动力照明耗电、设备耗电等几个方面;③运营成本。城市轨道交通运行过程中会产生一系列运营成本，其中电力消耗是与车辆选型影响最为直接的因素。除此之外，车辆选型与维修成本也有着密不可分的联系。

1.2服务需求

服务需求主要基于乘客角度出发，具体内容分为三个方面：①时间需求。城市轨道交通车辆不仅速度快，并且发车时间间隔更短、到站时间更加准时。而车辆的选型与车辆运行速度有着直接关系，速度更快的列车到站时间更快，能够在很大程度上缩短乘客候车时间;②费用需求。不同城市的城市轨道交通票价也有所不同，现阶段，我国城市轨道交通所采用的票价制度有计程票价制、单一票价制、计时票价制以及分区票价制。而票价的制定与车辆运行成本有着直接关系，与车辆选型有着间接关系;③舒适度。对于乘客而言，城市轨道交通车辆的舒适度体现在很多方面，例如温度、湿度、拥挤程度、噪音大小等。而这一系列条件与车辆选型有着很大关联，只有保证运行车辆舒适度较高，才能够产生更大客流量，以此促进城市轨道交通的良性发展。

2.城市轨道交通车辆的选型分析

通过上述分析可以看出，城市轨道交通车辆在选型过程中，应该尽量满足服务需求、节能需求。因此，在单线运行的情况下，一条线路上可以配置四辆列车，并加上不具有动力的特殊作业列车，进而缩短乘客候车时间，满足乘客的服务需求。另外，在多线运行的情况下，不同线路之间应该保持密切联系，从而还能够实现特殊作业车辆的公用，例如钢轨打磨车。这样一来，能够在一定程度上降低城市轨道交通的运营成本，提高设备利用效率。

（一）牵引系统

内燃机车是城市轨道交通当中的重要列车类型，虽然其不具有承载功能，但在调车、救援、维修施工等方面却起着至关重要的作用。因此，内燃机车需要具备能够在最大坡道上牵引、推进一列超载列车的功率。以某B型列车为例，该列车净重197.6t、超载情况下重量为321.2t，在满足节能需求、服务需求的条件下。应该保证发动机功率在470kW以上，才能够满足在35‰的坡道上实现对B型空载列车的单机推进;且在双机重联的情况下能够实现在35‰坡道上对1列B型超载列车的推进。详细的牵引吨位计算如表1所示。

其次，车辆选型过程中，应该保证发动机的排量至少为18L，并且具有自动换挡、手动换挡等功能，并且为降低燃油消耗，应该保证换挡操作简单、便捷。

（二）制动系统

城市轨道交通车辆的制动系统主要可分为两个子系统，一个是控制制动子系统，另一个是停车制动装置。其中，制动系统的选择应该保证两点，其一，在单机牵引一列空载列车时，应该保证在最大线路坡道上停车时不会产生下滑的情况;其二，在双机重联牵引一列超载列车时，应该保证在最大线路坡道上停车不会产生下滑的情况。

另外，机车行驶于平直路线上时，常用制动速度应该不小于1m/s2，紧急制动速度应该不小于1.2m/s2。并且应该保证在制动距离允许范围内完成停车，机车制动距离情况如表2所示。

结束语：

综上所述，近年来，随着我国城市化发展进程的加快，城市交通路网建设逐渐趋于完善，尤其是在城市轨道交通建设方面取得了突飞猛进的发展，在很大程度上缓解了城市交通压力。作为城市轨道交通规划的基础内容，车辆选型应该保证在满足节能需求的同时，加强车辆舒适度、提高车辆制动速度，进而保证为乘客提供良好的乘车服务。

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