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市域轨道交通线路设计探讨

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厂] 壅 于 雷 (铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津500251) 摘要:市域轨道交通是特大型城市解决市域客运交通的重要方式之一。为实现其市域快线的功能,本文以天津市市域 轨道交通Z1线为例,分析了速度目标值、最小曲线半径、夹直线和圆曲线最小长度、竖曲线半径、越行站配线形式等影 响市域快线线路设计的主要因素,以期对其他市域轨道交通线路设计提供借鉴作用。 关键词:市域轨道交通;速度目标;最小曲线半径;夹直线和圆曲线最小长度;竖曲线半径;越行站 DOI:I O.3969/J.issn.1 671—6396.201 1.06.01 6 Discussion on the Track Design of Regional Rail]}ansit YU Lei (The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation,Tianjin 30025 1) Abstract:The regional rail transit is a important mode of urban passenger transport system.In order to achieve its rapid function,the paper took the regional rail transit ZI of Tianjin as an example,analyzed speed target,Minimum Circular Radius,Minimum length of intermediate straight line and Round Curves,Radius of Vertical Curve and Wiring in the form of Overtaking Station and SO on.which were the main influence factors in regional rai1 transit.Based on the research results,the article provided some effective advices and concrete suggestions for other regional rail transits planning and construction. Key words:Regional rail transit;Speed target;Overtaking station 近年来,我国大城市的发展特征逐渐由 中心向多中 心的特点过渡,作为连接中心城区与外围城区间的市域轨 化中心站),东 滨海新区核心区(于家堡站),正线全长 47.2km,是一条联系中心城区、津南区和滨海新区的市域轨 道交通快线。 z1线共设站H座,平均站间距4.7km,站间距最小为 道交通快线,其长距离快速准点通达、实现同城化效应等 突出特点,使其在城市轨道交通的发展中变得越发重要。 本文结合天津市市域轨道交通Z1线的设计情况进行了相天 探讨,以期对其他市域轨道交通线路设计提供借鉴作用。 依据天津市总体空间战略,未来天津市将形成中心城 区、滨海新区核心区两个城市核心,中心城区与滨海新区 核心区之间将涌现大量的区问短途通勤客流及H常商务出 行客流。随着市域轨道交通z1线的建设,双城间可以实现 擦 讨 1.58km(文化中心站一尖山道站),最大为9.67km(津南新 城站一葛沽镇站)。 1.2速度目标值比选 针对本线长距离、半小时到达要求,采用城市轨道交通 最高80km/h的运行速度显然不能满足运营要求。本线对于 100km/h、120km/h、140km/h ̄种速度目标值进行了对比研 究,并相应研究了丌行直达车、大站快车、站站停等行车方 式,具体运行时分详见表1。 lO01 ̄/h 120b_,h l10h,h 半小时通勤,充分拉近双城间时空距离,有利支撑城市总 体发展规划。 方赛 运行时分 (…) 运行时封 ‘mia) 运行时分 (m) 开行赢达刊车 并行,:站快车‘蓝阐停文纯中心、失山遵 智慧城、于窳 堡) 开秀站站停列车 26 8 313 4 t0 8 23 甜4 ∞9 表l速度目标值比选表 图1天津市域轨道交通Z1线线路平面示意图 l Zl线工程概况和速度目标值比选 1.1线路及车站概况 天津市轨道交通zl线为轨道交通市域线快线,属r独 表2行车方案运行时分表 从表1运行时分结果可以看出,120km/h、140km/h开行 直达车和大站快车的方式可以满足本线文化中心站至于家堡 立的市域线系统。本次研究范围西起天津市中心城区(文 收稿日期:2010—12—24修回日期:2011—01—15 站30分钟到达的要求,但这两种方式不能满足沿线其他站点 作者简介:于雷(1983一),男,研究生,助理工程师。 35 中国西部科技 201 1年O2月(下旬)第10卷第06期总第239期 的乘客出行需求,不利于吸引沿线客流、带动土地开发。 正线上两相邻曲线间的夹直线最小长度及两缓和曲线 考虑运行时分、沿线规划、客流吸引和土地开发情 间的圆曲线最小长度,主要受列车运行平稳性和旅客乘坐 况,本线研究高峰小时开行大站快车、站站停列车结合方 舒适性条件控制,理论上最小长度通常按列车在缓和曲线 案,并针对120km/h、140km/h进行了比较,运行时分详见 出入口产生的振动不致叠加考虑。 表2。 可根据相应的行车速度按下列公式计算:一般条件 综合考虑多方因素,本线推荐140km/h高峰小时开行 下:L≥0.7v,困难条件下:L≥O.5v。式中:L为夹直线或 大站快车、站站停列车结合方案。 圆曲线长度,V为行车速度。 2 线路主要设计标准 经计算,夹直线和圆曲线最小长度不应小于表4规定数 目前《地铁设计规范》(GB 50157—2003)并未涵盖 值。 lOOkm/h及以上速度目标值的线路设计标准,本文参考地铁 和国铁等相关设计规范,对影响市域轨道交通快线线路设 计的主要因素(包括正线最小益线半径、夹直线和圆曲线 最小长度、竖曲线半径)进行了重点研究。 表4夹直线和圆曲线最小长度 2.1正线最小曲线半径 2.3竖曲线半径的确定 最小曲线半径是修建地铁的主要技术标准之一,它与 两相邻坡段的坡度代数差等于或大于2%0时,应设圆曲 地铁线路性质、车辆性能、行车速度、地形地物条件等有 线型竖曲线连接。竖曲线半径受旅客舒适性要求控制,列 关。最小曲线半径主要取决于速度目标值、超高、列车行 车通过变坡点时产生附加竖向加速度a ,竖曲线半径 车安全、钢轨磨耗、养护维修等因素。 (m)与行车速度v(km/h)及a (m/s )的关系为:R=v /(3.6 2.1.1理论计算 11 Q .2 q)。 (1)理论计算公式 mm ,式中: 为满足欠 根据《地铁设计规范》(GB 50157—2003),正线上 超高要求的最小曲线半径(m),V为设计速度(kin/h), a 取值一般为a =0.1~0.154m/s ,困难条件下为av:0.17~ h 为最大超高(150mm),hqy为允许欠超高( 0.26m/s 。 hq,=153a=61.2ram)。 经计算,竖曲线半径按表5规定的数值设置。 (2)最大超高值分析。地铁设计规范规定,曲线的最 大超高为120mm。上海地铁9号线一期高架段、上海地铁 1l号线一期等设计时速lOOkm/h线路,曲线最大超高按 120mm设计,深圳地铁ll号线设计时速为120km/h,超高暂 表5最小竖曲线半径表 位于所有列车均需停站的车站两端、限速地段的竖曲 定为140mm,经类比并参照国铁标准,曲线的最大超高暂定 线半径,可根据行车速度按Rsh ̄O.2v2max计算确定,但不 为150mm。 应小于3000m。 (3)允许欠超高值分析。列车在曲线上运行产生离心 3 越行站的配线设计 力影响乘客舒适度,因此,通常以设置超高来产生向心 由于本线行车组织需要在个别时段开行大站快车、快 力,以达到平衡离心力的目的。当速度要求超过设置最大 慢混跑的行车模式,这就要求沿线车站具备越行功能,越 超高值时,就会产生未被平衡加速度a,参照《地铁设计规 行车站需设置到发线,车站到发线有效长范围内宜设计为 范》(GB 50157~2003),取a=O.4m/s ,则允许欠超高 一个坡段。 h =153a=61.2mm。 在越行站的配线中,考虑远期客流及运营的需要,将 (4)对于一般情况和困难情况的说明。一般情况:不 越行线与停靠线分开,停站车与越行车互不干扰。在车站 限速地段,即按照最大设计速度进行相应计算;困难情 范围增加配线,出车站后,又需将配线引入正线,配线形 况:限速地段,按照最大设计速度限速lOkm/h进行相应计 式主要有以下四种方式。 算。 蝴 ■麟目 瀚e — E站台 教岛站台 岛式站台 (5)计算结果。 艘拳t霸 l:~ 篙 : ≯ l、 : l; 车站处鼍小蛾满 穗站 {—艘懈 c・' I瞳罐瞥况f-, 蹲 知 j 烈■ l l I 渤 I 450 (8辅■蛆'车站长度  口 左右 鞠 拄右 _瓣 抽 2尊 麓右 I 12 ̄Qm/h I 810 f 88。 l 1.0hA I 1100 I 95O 1豹空 陌固糯 气动力擘姓 孺 行.按瑾 并 厍在串 门揖医焉 器 力 孺 瘦 :考虐. 较小.可 :鼍曩。 皮毒露. :鼍t. 理峨 I、It3 ̄ ̄耋占囊魄 表3最小曲线半径表 j蠹应性分析 I雌 蛙卞 ●州-随 士--tn. ̄l 2、酥 2、高幕 2.1.2其他因素分析 表6越行站配线形式比较表 影响最小曲线半径的其他因素主要有列车运行安全、 鉴于本线越行站都位于高架段,侧式越行站台规模比 钢轨磨耗、养护维修。通过理论计算出的最小曲线半径均 侧式双岛式越行站台车站规模小,但假如远期列车运营方 能满足以上三个因素的要求。 式发生变化,该站不再是越行站,那么侧式站台的正线列 2.2夹直线和圆曲线最小长度的确定 车需进侧股越行线才能下客,给正线运营带来不利影响。 (下转第58页) 35 中国西部科技 201 1 ̄-02月(下旬)第10卷第06期总第239期 EMG、RSP、ECG。四种情感状态对应的四种生理信号,即四 异维数的变化比较明显,当变异维数为2时,平均识别率可 个类别的数据,每个类别25个样本,总共有i00个样本。采 达到81.35%,远远高于基本BPSO的平均正确识别率 用最近邻法作为分类器,未进行特征选择时分类正确率只 70.10%。这说明维数越高,BPSO算法越容易陷入局部最 有43%。 优,进行变异是非常有必要的。由我们之前的实验结果 可 实验中作如下的参数设置:群体大小为3O,最大迭代 知,较小的特征子集可以达到较高的识别率,因此变异维 次数为1000,学习因子CI=C2=2,w是0.4~0.9线性递减。 数过高时识别效果反而越差。过高的变异会使得搜索时间 使用带变异算子的BPSO方法对193个特征进行特征选择,最 大大增加,可选择每次平均每个粒子有2维数据发生交异。 近邻法进行分类,四种情感的总体识别率达到86%。 4 结论 在以上两个表中,第二至第五行表示用单 一生理信号 综上可知,对四种生理信号的识别率平均达到了 识别四种情感的总体结果。最后一行是用四种生理信号识 82.2%,相对于Bang和kim的3种情感78.4% 的识别率有所提 别四种情感的结果。由表1、2可以看出,用单一生理信号 高,而且LLLI.的三种情感86.7% 的识别率要好一些,原因 识别四种情感时,两种算法的结果相差不大;当用四种生 在于本研究采用了较好的特征选择方法一一变异BPSO算 理信号来识别四种情感状态时,平均识别率有了显著提 法,能很好地筛选出对分类情感有用的生理信号特征 同 高。这说明特征数越多群体越容易陷入局部最优,加入变 时我们发现,在识别率较高时,呼吸信号脉冲的中值、呼 异算子的效果也就越明显。当用带变异算子的BPSO算法进 吸信号最大值比率、皮电信号的均值等特征对分类这四种 行特征选择、四种生理信号来识别四种情感状态,总体识 情感比较有用。由于实验样本太少,还不能确定各个特征 别率达到86%时,这时得到七个特征的组合;肌电信号的 在分类不同情感时所占的比重。 一阶差分和二阶差分的最大比率、肌电信号的 二阶差分的 参考文献: 最小值、呼吸信号的最大值比率、呼吸信号脉冲的中值、 [1]J.A.Healey.Wearable and automotive systems for affect 呼吸信号幅度的标准差以及皮电信号的均值。单一生理信 recognition from physiology[D].Cambridge,MA:MIT,2000. 号识别四种情感状态时,EMG的鲁棒性最好。平均识别率是 [2]R.W.Picard,E.Vyzas,J.Healey.Toward machine emotional 程序运行50次的平均结果。 intel1igence:AnalysiS of affective physiological state[Jj.IEEE Transactions Pattern AnalysiS and Machine Intelligence,2001,PP.1l75~1191. 13]J.Wagner,J.Kim,E.Andr4.From physiol0gical Signals to emotions:Implementing and comparing selected methods for feature extraction and classification[C].In:IEEE International Conference on Multimedia&Expo(ICME 毒 2005),2005. 硪 [4]王新峰,邱 静,刘冠军.基于离散粒子群优化算法的直升机减 菩 速器齿轮故障特征选择[J].航空动力学报,2005,20(6):969 曩 972. [5]Y.Shi,R.C.Eberhart.A modified swarm optimizer[c].IEEE Int ernati0nal Conference of Ev01Utionary Computation.Anchorage,Alaska:IEEE Press,1998. [6]http://mm—werkStatt.informatik.uni—augsburg. de/teamdetails.php?id=32[明]. 爱弄的堆豫 [7]杨瑞请,刘光远.基于BPSO的四种生理信号的情感状态识别 上图中,SERC表示SC、EMG、RSP、ECG四种生理信号的 [J].计算机科学,2008,35(3):l37~138. 组合。从图中可以看出,用单一生理信号识别四种情感时 [8]Kim K H,Bang S W,Kim S R.Emotion recognition system 平均识别率也有所提高,但效果不是很明显,带变异算子 USing short—term monitoring of physiological 的BPSO算法的优势并不能明显体现出来。用四种生理信号 Signals[J].Med Bio1.Eng Comput,2004,42:419 ̄427. 19]LI Lan,C} Jihua.F ̄otion Recognition Using Physiological 即193个特征的组合识别四种情感时,平均正确识别率随变 Signals[J].ICAT 2006,LNCS 4282,2006,Pp.437 ̄446. 蠢童 蠹jlI|u E蠢 簟 : 墨 整 警 黧 墅 (上接第5 6页) 相比较而言,侧式双岛式越行站虽然规 道交通建设作好足够的储备以适应未来的发展需求。 模较大,但运营方式更加灵活,本线推荐采用侧式双岛式 参考文献: 越行站配线形式,其他线路具体设计时需要结合工程需要 [1]国家标准.GB50157—2003.地铁设计规范[S].北京,2003. 选择合理的越行线形式。 [2]国家标准.GB 50490-2009.城市轨道交通技术规范[s].北 4 结语 京,2009. 随着中国城市化的建设,长距离快速到达的市域轨道 [3]中华人民共和国建设部.建标104-2008.城市轨道交通工程项目 交通线路势必成为未来地铁的一种发展趋势,我们应尽早 建设标准Is].北京,2008. 『4]胡志晖.关于市域轨道交通快速功能设计的探讨一以上海市轨 完善相关技术标准和开展相关技术论证,为日后的市域轨 道交通11号线南段为例[J].交通与运输,2009,7. 38 

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