城市轨道交通论文

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城市轨道交通论文:城市轨道交通建设与城市可持续发展思考

可持续发展是我国的—项基本国策，城市的交通运输是城市可持续发展的重要组成部分：本文在简要论述了既有交通运输系统的不可持续特性，在详细讨论了轨道交通系统在环保、快捷、安全等方面的巨大比势，认为在大中城市建设以轨道交通系统为骨干的一体化综合公共交通系统是解决城市交通拥堵、环境污染，走可持续发展之路的必然选择。

【关键词】可持续发 展交通运输 轨道交通

引言

作为20世纪人类认识世界的重大成果之一的“可持续发展’理念的确立，是人类文明史上一个重要的里程碑，是我国的一项基本国策。城市交通体系是城市最主要的基础设施之一、是城市发展现划和城市增长的基本要素，是城市人流、物流、信息流的载体，是城市经济活动的命脉。城市经济社会活动要求城市交通体系能够安全、快捷、方便、舒适、经济地满足城市人流、物流、信息流的需求，现代城市的商品生产、流通、消费，居民出行，信息载体传递与交流都离不开城市交通体系，城市的一切经济社会活动都必须有现代城市交通体系予以支持和保障。因此。城市交通体系的良性循环对实现城市功能，促进城市经济和社会的发展发挥着重要作用。城市交通不仅是一个女n何达到便捷高效，提高人流、货流通畅效率问题，也是一个从根本上改善人居环境质量，有利于可持续发展的重要战略问题。随着城市化进程的加陕，城市“机动化’程度的提高，城市交通已越来越成方世界各国严重的城市问题，特别是大城市。我国的情况也是如此。

1 既有交通运输系统发展的不可持续性

城市交通的发展促进了社会生产力的进步，满足了人们增长的交通消费需求，促进了城市的繁荣，给人类社会带来了巨大的财富。但同时也造成了道路拥挤、事故频繁、大气和噪声污染以及能源紧张等等。交通拥挤破坏了使用汽车的中心目的：便于直接接近人、货物和劳务。如何选择适当的城市交通工具，达到降低污染物排放，实现有限环境资源的持续利用，而最终实现交通的可持续发展，是我们当前面临的一大难题。

要实现城市的可持续发展应全面提升城市的综合能力和市场竞争能力，实现自然系统与社会系统的全面协调，改变城市的不合理结构。可持续发展战略与交通系统建设具有密切的联系：可持续的人居环境建设、可持续消费模式的建立、能源利用与刘策等，均对交通政策、交通规划、交通设计、交通管理等产生深刻的影响。城市交通设施建设和交通管理是保证城市可持续发展的必要条件之一。所以用可持续发展的概念来重新审视交通建设的历史和现状是十分必要的。

传统的交通运输发展模式不注意考虑运输业在环境、安全、拥挤等方面形成的负效果，产生了许多日益严重的问题，如交通阻塞、交通事故、能源过耗、环境噪声污染、温室气体排放等，严重影响了人们的生活质量，造成了巨额国民经济损失，阻碍了城市社会、经济与环境的健康发展。同时由于政策实施的局限，对交通运输的外部性没有采取有效的处理对策，使人们在过多地依赖私人交通时，却没有承担其应该承担的全部费用，产生一定的不公平性等问题。

(1)空间资源的低效配置。公共交通发展不充分，导致交通结构不合理，道路、停车场等土地和空间资源低效配置。道路与交通管理设施建设滞后于车辆和交通流量的发展停车场等静态交通设施严重不足。

(2)时间资源浪费。交通拥挤已使城市机动车行驶速度急剧下降，并直接导致公共交通服务水平下降，客流减少。不合理的交通结构产生巨大的时间成本。

(3)环境污染。主要包括空气污染和噪声污染。—些大城市机动车排放的污染物对多项大气污染指标的贡献率已达到60％以上，北京70％的空气污染来自汽车的废气排放。交通污染治理已成为城市大气环境治理的主要内容之一。城市主要道路两侧的噪声污染不断加剧，全国80％以上大城市交通干线噪声超标(大于70dB)，严重影响了居民休息和教育、文化活动。

(4)资源消耗。城市交通，特别是个人机动化交通消耗了大量的能源和其他不可再生资源。交通运输的资源消耗，主要表现为运输发展所需的土地、原材料以及运输的能源消耗。在土地占用方面，尤以小汽车为最，比如美国53个中心城市用地的30％被汽车占领，芝加哥、底特律等更是有将近一半的城市用地“被用于道路和停车”。而更为引人注意的是另一项资源——交通运输所消耗的能源。可以说，现代强大的交通运输系统是由巨大的能源消耗去驱动的。在发达国家，由于私人小汽车的普及，使其交通运输能耗在整个国家的总能耗中占有较高的比重。在欧盟国家中交通运输是能耗增长速度最为迅速的行业，从1985年至1997年该行业能耗涨幅为42％(年均3％)，而行业的能耗仅增长11％，道路交通的能耗占交通运输能耗的73％。

(5)交通事故。部分交通参与者法制观念淡薄，交通违章现象十分严重。城市交通事故造成了大量的人员伤亡和高额的直接和间接经济损失。交通事故的损失非常高，在发达国家，仅公路运输交通事故的经济损失一般达到其GNP的1．5％-2．0％。

2 轨道交通系统的可持续发展

2．1交通运输可持续发展须遵守的原则

(1)环境承载力原则。环境承载力是指环境系统吸收污染的自身净化能力。交通运输可持续发展必须遵守“其污染物的排放不得超过环境的吸收能力”的原则。

(2)资源消耗速率原则.自然资源可以分为可再生资源和不可再生资源。对于司再生的自然资源使用速度应维持在其再生速率限度之内；对于不可再生的资源，其使用耗竭速率不应超过寻求作为代用晶的可再生资源的速率。这个原则要求运输部门必须提高资源利用效率，节约能源，采用先进技术，避免能源危机。

(3)公平性原则。运输活动的使用者通过运输而获益，但没有承担环境费用；相反，非运输用户却遭受着环境质量下降引起的损害，这是很不公平的。从代际关系上来看，当代人消耗大量运输活动以促进经济发展，却将严重的环境损害后果留给后代人承担，这也是不公平的。

(4)价值性原则。资源价值的无价或低价导致了不加抑制的过度使用，这是价格导向的错误。交通运输可持续发展必须遵循“环境成本是真实的经济成本”的原则，将环境成本纳入运输成本，分担到用户身上。

(5)协调性原则。交通运输可持续发展的目标仅仅依靠运输政策是难以实现的，必须与政策(如科技政策、财政金融政策、土地利用政策、环境政策)相结合，协调作用，才能收到良好的效果。

2．2快速轨道交通和其他交通方式比较的优势

目前中国正经历着迅猛的城市化进程，预计到2020年中国的城市人口数量将达到50％。现庄城市交通需求正在持续增长，而经济增长和收入增加将对未来的城市交通需求起到—种推波助澜的刺激作用，从而导致环境污染恶化和土地消耗增加以及城市交通阻塞。

城市社会经济的发展，需要安全、高效、清洁、经济的喊市交通运输系统；城市居民生活质量的提高需要安全、方便、舒适、，陕捷、低价的公共交通服务；城市环境的改善需要有利于环境改善的交通政策。因此，城市交通发展目标必须与城市社会的经济发展目标相协调，与城市可持续发展目标相—致。

以轨道交通为基础的运输系统与其竞争的模式相比具有较大技术优势：较大的运量，有效的土地利用，每人公里较低的能量消耗和环境污染。此外，轨道交通的发展轴作用可引导城市形态的变化，有助于实现商贸的聚集效益。它是特大城市及其交通可持续发展的必然选择。

通过对轨道交通与其他几种常见的出行方式的比较分析，我们发现，快速轨道交通相对于公共汽车、私人汽车、自行车等大众交通工具而言，具有运量大、低污染、低噪音、低能耗、高速度、低成本、占地少、舒适、全天候等得天独厚的优势，是其他交通方式无法替代的。在大城市特别是特大城市我们应当构筑以轨道交通为骨干的一体化综合城市运输体系，才能解决城市的交通拥挤问题，为城市的可持续发展提供保证。

轨道交通不仅提供高效、优质的公交出行服务，而且是一种集约化的交通方式，节约能源和土地资源。大城市机动化进渤D快，简单的阔路增车方法已无法解决城市交通问题，公交专用道的潜在利用能力毕竟有限，个体分散交通对土地资源利用的效率低下也是有目共睹的，中央商业区土地资源可提供的地面交通供给正逐渐耗尽，利用开发宝贵的地下空间资源，提供新的交通供给，以缓解地面空间资源紧张状况，支持城市的持续发展。

地铁、轻轨和市郊铁路等轨道交通方式在单通道宽度、容量、运送速度、单位动态占地面积等指标上，都较一般交通工具有明显优势。

环境是现代社会十分关注的问题，由于城市轨道交通一般采用电力牵引和大运量、集中化运输方

因此，每运送一位乘客所产生的污染大大低于其他交通方式。

2．3轨道交通系统对于一个城市或地区所带来的利益

由于轨道交通系统快捷、准时、舒适，乘客将更加愿意乘坐，并将吸引原先乘用轿车和自行车以及步行者，从而提高客运量。尤其如能争取乘坐私家车的乘客，将可缓解道路交通给环境所造成的压力如噪音、废气的排放和道路用地等，提高道路安全性，在不损害人员流动的情况下有助于减少市中心的交通压力。

大力发展轨道交通，对于提升城市结构，解决城市发展中面临的经济与社会矛盾，实现可持续发展战略，具有特别重要的意义。

轨道交通系统与交通方式比较，其优势主要表现在以下几个方面：

(1)改善城市环境。用轨道交通替代公共电汽车成为大众通勤工具的首选，由于减少在市中心运

行的轿车和公交汽车的数量，将在很大程度上减少城区汽车尾气的排放，改善空气质量。国外研究表明，轨道交通单位运输量的二氧化碳排放量仅为小汽车的10％和公共汽车的25％；

(2)大大地缓解交通拥挤。轨道交通还是一种运量大的交通工具，国外许多大城市轨道交通承担的客运量占全部客运量的—半甚至80％以上。地铁每小时单向运送能力为3～6万人次，轻轨为2～2．5万人次，而公共电汽车为2 000～5000人次。

(3)提高了交通的安全性，轨道交通的安全性要比轿车和公交汽车的安全性高出若干倍；

(4)方便快捷的轨道交通系统，将提高市民的流动性和机动性；

(5)交通可达性的改善必然使沿线城市地价上涨，提高沿线物业及房地产开发价值；

(6)带动轨道交通沿线的旧城改造和新城区的开发。由于轨道交通可以为中长距离的通勤问题提

供快速和低成本的工具，因而，城区居民将沿轨道线向城郊扩散；

(7)轨道交通系统的建设、运营与维护，将拉动内需，创造新的就业岗位；

(8)轨道交通的发展轴作用有助于实现商贸的聚集效应，使城市形态发生变化，资源分配降更加趋向合理化，助于推动产业结构和消费结构的升级。

2．4轨道交通系统的社会效益

城市轨道交通系统的效益，主要反应在其产生的巨大的社会效益，可以从直接和间接两方面进行估算。(1)直接效益

直接效益可通过时间价值这一因子进行测算，市民由于乘坐快速、准时的城市轨道交通车辆而节约了时间，时间是有价值的，节约时间等于增加了收入；其直接经济效益为：

∑(利用人数·收入·节约时间／标准劳动时间)

(2)间接效益

这是轨道交通产生的社会效益比较难计算的部分，由于轨道交通具有便捷、客流量大和环保的特点，例如在城市轨道交通系统的车站和沿线周围地区的房地产必然增值，应该把房地产增值的相当比例，例如1／4，作为城市轨道交通系统的间接效益；又如由于轨道交通系统的环保特点而减少的环保费用也应作为轨道交通系统的间接经济效应。

3 对策与建议

我国城市公共交通远期战略规划的基本目的有三个：

①提高人出行的效率、城市经济活力和竞争性；

②体现交通服务的社会公平性；

③实现环境上可持续性。

为保持城市轨道交通系统和城市的可持续发展，我们认为应采取以下对策有：

①实施公共交通优先政策和相应的产业、技术、经济、投资、财税政策。

②长期坚持发展大容量的轨道快速交通系统，发展多种轨道交通系统，地铁、轻轨、市郊通勤铁路；

③延伸轨道系统到近远郊区的人口集聚地区，改善乘车的方便性；

④统—协调交通形式，综合考虑，互相衔接，建立良好的换乘系统；

⑤适当控制私人小汽车的拥有量和使用率，逐步减少自行车的利用；

⑥环境资源税收政策，环境资源税是国家为了保护环境资源、促进可持续发展而凭借其主权权力对一切开发、利用环境资源的单位和个人，按照其开发、利用自然资源的程度或污染、破坏环境资源的程度征收的一个税种。设置环境资源税种，扩大环境资源税所占比重，既可以为经济单位创造平等竞争的环境，又能抑制资源浪费，提高资源利用效率，减少污染物的排放量，从而达到保护环境资源的目的。

城市轨道交通论文:城市轨道交通高架桥选型的探讨

提　要： 上海地铁二号线东西延伸段、莘闵轻轨交通线，西安地铁等工程，系统探讨了城市轨道交通高架桥在选型上应考虑的方面和因素，并结合具体工程项目，对高架桥的梁部结构及墩柱的各种型式做了详细介绍，给出了选型的参考性方案。

主题词： 城市轨道交通；高架桥；梁部结构；桥墩；伴随着我国城市化进程的迅速发展，和中央开发大西北战略的确定，城市交通系统等基础设施的建设已成为优先实施的基本任务之一。城市交通系统中，除公共汽、电车外，主要有地铁和轻轨系统。我国许多大城市，除公共汽车、电车系统外，地铁和轻轨系统为数不多，亟待建设。

人们通常主要根据客运量和建设资金来选择修地铁或轻轨， 但由于地铁建于地下造价实在太高， 现在， 人们更倾向于将尽可能多的地铁建于地面上。修于地面上的地铁同轻轨一样， 土建结构大部分为高架桥。高架桥的选型和设计， 是当前桥梁工程师进行研究和实践的主要任务之一。

1、影响高架桥选型的主要因素高架桥选型主要包括梁部和墩柱的选型， 基础虽受梁部和墩柱型式的一定影响， 但主要还是由地质情况确定， 比较单一； 选型时主要考虑景观、经济、功能、施工、占地和工期等几方面。

1. 1高架桥应与周围城市景观保持一致鉴于高架桥作为城市的永久建筑， 人们期望其会成为城市的一道美丽的景观。但由于高架桥长、窄、平的特点， 要想达到此目标实际上非常困难， 而且将城市的着眼点过多吸引在高架桥上也并不可取。笔者以为高架桥在造型上应以简洁为基本原则， 采用融和法和消去法， 使之从属于城市环境。如上海， 道路用地范围窄， 两侧高楼林立， 宜使桥梁造型柔和， 色彩暗淡， 弱化视角效果； 如西安和兰州， 道路两侧视野比较开阔， 宜采用有力度感和色彩鲜艳一些的造型， 引起人们的注意。

1. 2高架桥应与当地人文景观相互和谐高架桥的造型，除了考虑与周围环境景观的一致外，还应重视当地人文景观的和谐。由于我国幅员辽阔，历史悠久，每个城市都积累了深厚的、富有地域性的人文文化特征， 在高架桥的造型上选型上，必须充分注意这种差别，比如，对江南城市和西北城市的造型就不宜采用同一型式。对于江南城市， 如上海， 可采用斜腹板箱梁， 配以独柱矩墩（采用大圆弧倒角）或双柱圆墩，以体现江南的轻巧柔和； 而对于西北名城西安或兰州， 则可采用直腹板箱梁， 配以独柱矩墩（不倒角），以体现西北豪爽刚直的文化氛围， 如图1：1. 3　高架桥在经济上应节约高效经济指标是确定高架桥型式的主要因素，它通常最主要是在纵向上限制桥梁跨长， 这也是桥梁在美观上受到限制的一个主要因素，因为大跨度更易体现桥梁的轻盈。经济指标一般具体体现在以下几方面：1）经济跨度：经济跨度一般与地质情况和规模化生产有关。如采用箱梁梁型、支架现浇法施工，对于上海，经济跨度在30 m 左右；而西安则为25 m 左右。

（2） 结构体系：结合城市轨道长的特点，采用连续结构要比简支结构经济。如（3×30） m 连续箱梁结构（3） 梁型：通常梁型越美观，造价也越高。如弧形外要比3 孔30 m 简支梁结构便宜约5～ 10% .当然，连腹板箱梁要比直斜腹板的造价高。续结构要比简支结构在设计和施工上都要复杂一些。

a 上海市高架桥造型参考方案

b 西安市高架桥造型参考，高架桥造型参考方案

1. 4高架桥施工应力求先进、快速现在，我国高架桥通常采用现浇法施工，比较落后。这主要是由于我国当前仍存在许多诸如运输、架设设备方面的问题，无法采用预制吊装法施工。比如，对于L p= 30m 的简支箱梁，双线每孔重约320 t，单线时约150 t，我国现阶段均无适合的运输、吊装设备。

但由于无碴轨道结构对桥梁变形的要求，为减少梁部结构的收缩徐变变形，一般控制承轨台施工与桥梁施工的时间间隔不小于一定数值，如L p= 30m 简支梁，一般为90 天。为便于合理安全施工顺序以缩短工期、工厂规模预制以降低造价和减少施工期间对周围居民噪音影响等，宜采用先进的预制吊装法施工。随着我国时速达250 km /h 的秦沈客运专线的启动，铁路系统已在1999 年研究成功了M Z32 移动模架造桥机、3BM 2600 型架桥机和420 t 胎式箱梁运输车等专用设备以及相关施工工艺和方法，笔者相信，随着城市轨道交通的发展，这些设备和方法也会转向高架桥的建筑方面。

2、高架桥梁部结构型理论上可采用和国外已采用的梁部结构型式有： 槽形梁、下承式脊梁、T 梁、板梁和箱梁等。

2. 1　槽形梁： 桥梁建筑高度低， 便于城市道路间立体交叉， 压低线路标高， 节约总投资； 且两侧主梁可兼起防噪屏作用， 景观程度很好。但需布置多向预应力钢筋。施工复杂， 进度慢， 造价较高， 且设计、施工经验少。

板梁：桥梁建筑高度较低，每线采用两片或四片空心板梁，受力清晰，设计、施工经验相当成熟。但各片板梁间铰接，整体受力性差；经济跨度一般在16～ 20 m，较小，景观性差；梁高较低，相应刚度较小，梁部后期收缩徐变较大，不利于轨道交通线路轨道调高要求；按常规预制、吊装施工时，也只能用于20 m 以下的小跨度。

箱梁：桥梁建筑高度适中，工程量较省；适用性好，既可作为区间标准地段，也可用于曲线、变宽、出岔地段；整体受力性好；外观线型流畅、美观；设计、施工程数量为：混凝土， 0151m立方米；预应力钢筋，31kg； 钢筋，经验成熟，对的传统的现浇法施工积累有丰富的经验。、

综上， 笔者推荐高架桥桥梁部采用箱梁型式， 现由如下：

（1） 箱梁的闭合薄壁截面刚度大， 整体受力性能好， 对于斜弯桥尤为有利。箱梁顶、底板具有较大的面积， 可有效地抵抗正负弯矩， 并满足配筋要求。箱梁具有良好的动力性能， 收缩变形数值小。

（2） 箱梁截面外形简洁， 底面平整光洁， 线条流畅， 景观效果优异。

（3） 箱梁既适于中、大跨， 也适于简支和连续结构， 更适于各种地段， 如直线段、曲线段、出岔段和变宽段等， 便于同一条线路上减少桥梁类型。

（4） 箱梁具有相当成熟的设计、施工水平和经验。当前的现浇法施工虽有不足， 但尚可以克服， 如使预应力钢束锚固于梁内而不锚固与梁端， 从而可以同时开始多个工作面施工等， 而不致影响整个工程的进度。

（5） 从可持续发展角度看， 箱梁只要解决了大吨位的运输、吊装设备的研制和相关施工工艺问题， 即可实现工厂化、规模化生产， 经济指标将会大幅下降。

3、高架桥墩柱型式墩台基础除应有足够的强度和稳定性， 避免在荷载作用下的过大位移外， 其造型应能使上下部结构协调一致， 轻巧美观， 与城市环境和谐、匀称。在墩台选型上， 其一般服从梁部型式， 此外， 也受占地、道路、通视等的限制。通常有：T 形墩、倒T 形墩、Y 形墩、单柱墩、双柱墩等基本型式

3. 2　倒T 形墩： 主要适于单箱单室箱梁和脊梁等梁部支承点相距稍远的梁型。特别是对于外腹板微斜的箱梁， 如墩高适宜， 则可使梁的腹板和墩的边线斜度一致， 使上下部浑然一体， 造型美观。但该墩受力上较合理， 材料有浪费， 投资增加； 在墩高相差较大时， 整体造型不易协调。

3. 4　单柱墩：主要适于单箱单室箱梁和脊梁等梁部支承点相距较近的梁型。特别是对直腹板箱梁，可使箱梁底宽同墩横向宽度一致，从而使上下部浑然一体，显得挺拔有力度，对墩高的变化适应性极强。受力合理，材料较节省， 施工方便。

3. 5　双柱墩： 适于各种梁型， 用于多线或出岔地段。承载能力及稳定性较强， 墩可以做得纤细， 材料利用率高。但对桥宽仅810m 左右的高架桥来讲， 造型显得不够简洁。综上， 为与箱梁配合，

（2） 受力合理， 比较经济。

（3） 上地较少， 施工方便、快速。

（4） 适应性强， 既适于墩高差别较大的情况， 也由于横向刚度较大， 尤其适于曲线地段。箱梁与上述几咱墩型的配合效果，

4　对城市轨道交通高架桥选型的建议高架桥选型现阶段宜采用箱梁配以轻型墩台， 基础应根据地质情况确定， 施工采用现浇法施工。但需抓紧大吨位运输、吊装设备的研制开发和施工工艺研究， 以降低造价； 同时也需对槽型梁和下承式脊梁的研究投入一定精力。

a　箱形倒T 形墩　b　箱形变形单柱墩　c　箱梁单柱墩

d　箱梁双柱墩　e　箱梁双柱墩　f　箱梁

城市轨道交通论文:我国城市轨道交通投融资研究

摘　要：针对我国城市轨道交通投融资的发展现状，研究国外发达国家的投融资模式，结合我国城市轨道交通发展的特点，探讨了适用于我国轨道交通建设发展的投融资方式。

关键词：城市轨道交通　投融资　模式

1　前言

世界上机动化水平较高的城市大多具有比较成熟与完善的轨道交通系统，有些城市轨道交通的运量占城市公交运量的比重已达50％以上，有的甚至已超过70％。在巴黎，轨道交通承担70％的公交运量，这一比值在东京是80％，在莫斯科和香港是55％，而我国的轨道交通刚刚处于起步阶段，但是发展速度很快，例如北京市的轨道交通规划方案，计划在未来十年内，全市轨道交通将以每年40公里的速度增长。到2008年，轨道交通里程将达300公里；到2020年，轨道交通的总里程将超过1000公里；上海市将在“十五”期间规划建成200km轨道交通线，初步形成轨道交通骨架网线，届时，轨道交通的日均客流量将达到全部日均客流量的50％。尽管轨道交通建设具有明显的社会效应，但是在投融资上它具有投资大，有能力投资的企业较少；建设和回报周期长，直接经济效益低，不容易引起普通投资者的兴趣等特点。特别是在我国，当前建设资金紧张，仅仅依靠计划经济下的政府投资模式不能满足现实轨道交通发展的需要，在这种情况下，对轨道交通投融资的研究就变得非常重要。

2　轨道交通投融资典型模式及国内外现状

2．1　政府财政投融模式

政府财政投融资模式是以政府为投融资主体，利用财政资金，统一协调和组织实施城市轨道交通工程，并在此过程中由政府作为信贷担保人，进行一系列重大的融资引贷活动。该模式的优点是可以集中财力物力和人才，加快城市轨道交通项目的建设进度，缺点是无法对建设者和经营者建立建设成本的激励与约束机制。世界城市轨道交通线路的建设大多以政府投入为主，如新加坡的地铁建设全部由政府财政投入；巴黎新线建设的出资比例一般为国家政府40％，当地政府40％，企业自筹20％，地铁公司本身负债为零；东京地铁建设在1991年也基本上由政府投资的；德国城市的地铁与轻轨建设资金，60％出于联邦政府，其余由州、市政府承担；北京地铁1号线（北京站－苹果园）和2号线和上海地铁一号线也以政府计划投资为主。可以说，在过去几十年里除了少数几个例子，政府投入几乎成为所有城市轨道交通系统建设中最重要的资金来源。

2．2　商业投融资模式

商业投融资模式是由一商业企业取代政府作为项目的投资主体，并采用商业原则进行经营，负责项目的融资、建设、运营、开发、投资回报与还本付息等。为使项目具有一定的赢利能力以吸引大型企业与财团的投资，政府可以采取如给予项目一系列特殊优惠政策，包括交通政策和土地利用政策等等，进行大量政府注资，改进项目的资金运营状况，创造良好的项目融资环境，降低项目融资成本等措施。此模式适用于人口稠密、商业发达和熟地开的城市与地区。该模式以香港地铁的建设与经营最为典型，其主特点是地铁是以政府划拨沿线土地给地铁公司，由地铁公司进行房地产开发和商务经营方式获取资金，政府为支持地铁建设还购买了约85亿港元的公司股份。值得注意的是，为体现间接受益者对地铁建设成本的补偿，政府一般采取转移支付的方式，如政府给予项目公司某些土地、物业和税收方面的特许权，以保证城市轨道交通建设的间接效益部分能够充分返还给城市轨道交通建设。

2．3　混合投融资模式

混合投融资模式是指政府和私营公司的联合投资行为，由政府财政向城市轨道交通开发部门提供补贴、减免税收或提供低息融资的方式。日本的城市轨道交通建设与经营所采用的就是混合投资模式。经营主体从资本所有者的角度可以分为三类：民间资本、民间资本与国家或地方公共团体的组合、国家或地方公共团体：资金筹措主要途径主要有政府补助方式、利用者负担、受益者负担、发行债券、贷款五大类；而广州地铁一号线的修建采用了政府通过与私人或团体合作建设快速轨道交通系统及开发快轨沿线的土地来筹集建设费用。

3　我国城市轨道交通投融资的主要问题

3．1　投资主体和投资模式单一

由北京地铁1号线（北京站－苹果园）、2号线和上海地铁一号线的现状，我们不难看出政府负担了所有的建设资金，并隐含着将来对车辆更新资金的再投入。这些都给政府财政背上了沉重的包袱，我国1996年～1999年的财政赤字已达到379321亿元，财政赤字的过去使政府支持基础设施投资的空间已很有限，并且其建设、运营管理体质都是源于传统的计划经济体制，造成政企不分，建管一家，业主缺位。

3．2　运营机制及票价机制尚待进一步完善

为避免运营管理上由于规模太大而产生的运营不经济，应当适当增加运营公司，形成运营管理的竞争机制；票价是轨道交通项目最敏感的因素之一，是项目投资者和市民最关心的问题，直接影响他们的切身利益，要在社会福利最大化和保护投资者利益之间寻找到平衡点，既能确保最大限度地满足市民出行需求，同时又能使运营企业和投资者有一定的利益回报。

3．3　良性开发机制有待形成

过去习惯于自己花钱、搞项目、自己经营获利，从而造成建设成本上升，开发收益流失；重视对有形资产的开发经营，忽视对无形资产的开发利用，重视实物资产的开发经营机会，忽视虚拟资产的开发经营机会。对借助于别人的力量、资金，盘活项目的存量资产、无形资产，实现低成本开发而获利的良性经营开发理念没有形成。

4　中国城市轨道交通建设融资模式建议

4．1　实行证券化

具体方式有通过发行市政工程建设债券：以有资信度的国有投资公司为主体，发行中长期企业债券；对一些特殊的机构，比如社保基金、保险基金等，可以以政府的名义，发行定向融资券。这是吸引个人投资的合适方式。并可以形成很好的投资概念。从而可以加速我国城市地铁建设，改善城市的投资环境。

4．2　建立轨道交通投资专项基金

通过设立专门的轨道交通建设或消费税，建立轨道交通投资专项基金，如“城市轨道交通建设基金”。如德国交通财政资助法规定，每年向购油者加收10％的税收作为城市交通建设资金。

4．3　将轨道交通和城市土地利用相结合

研究轨道交通建设与沿线土地“捆绑式”开发的运作机制，将轨道交通建设与沿线土地开发结合起来，特别是站点周围的土地开发权，使投资商获得的沿线物业和房地产开发权，形成以轨道交通带动土地开发，以土地开发保障轨道交通投资的良性循环。通过吸引投资商，增强融资商信心，从而增辟轨道交通的融资渠道，为轨道交通早日实现资金良性循环提供稳定的收入来源。

4．4　与供货商商讨融资租赁经营的方式，降低政府的投资压力

融资租赁经营借鉴国外成熟经验和我国铁道部门的实践，为减少投资压力，可与大的供货商（主要是车辆设备系统设备供货商）探索融资租赁的经营方式，实现前期一次投资减少；此外，为提高运营效率，可在填充线（或延伸线）的经营上，考虑委托租赁经营的方式，由骨干线运营公司经营填充线和延伸线，这样这类线路的投融资主要是城市轨道交通的固定设施的投资，可大大减少一次性投资并减少运营成本。

4．5　积极拓展利用外资

通过世行、亚行贷款项目，到目前为止，我国已经修建了一万多公里的铁路，对外借款一直是我国交通基础设施建设利用外资的主要形式，我们可以继续采用这一方式。另外其他利用外资的形式如引进外商直接投资，对外发行股票和城市轨道交通建设债券也可以积极采用。

4．6　国有资产存量市场化

我国庞大的国有资产存量配置不合理，可调整用来新增基础设施建设投资。通过盘活存量，吸引投资者。比如以全线票价收入的一定比例，作为对新建部分的投资回报。

4．7　制定合理票价，实行保本运营

要建立票价决定的科学程序。首先要加强对轨道交通建设和运营的财务审计，特别是成本审计，在此基础上确定轨道交通建设和运营的合理成本，推算出保本票价。然后结合价格听证制，确定实际的运营票价。如实际票价低于保本票价，对两者之间的差额，由政府设法弥补。

4．8　采用项目公司股份制

在轨道交通项目建设和项目投资上采取项目公司股份制，以市场机制运作。部分线路可以上市筹资。

4．9　积极发展混合投融资模式或商业投融资模式

4．9．1　采用灵活的混合投融资模式

结合我国轨道交通发展的现状，新的轨道交通线网优化建设尽量采用灵活的融资模式。如采用混合投融资模式，既有地方政府投资行为，也有国有企业投资行为，还有民营企业投资行为，而融资部门既有政府银行的款，也有债券或商业银行的借贷。在投资比例上和融资方法上，拓宽筹资思路，促进多元投资，拓宽资金来源。关键要发挥好政府资金的引导作用和政策的配套保障作用，实现轨道交通资金“借、用、还”的良性循环。

4．9．2　引入发展商业化投融资模式

必须针对不同类型的投资者，设计不同的引导策略，包括投资工具或投资方式，以引导社会资本投入轨道交通，加快轨道交通建设。在条件许可时，采用特许经营的BOT（Building Operate Trans?鄄fer，建造－运营－转移）模式选择合适的线路（如市域快线或市域填充线），减少投融资的政府压力。制定好未来运营模式和结算制度，引入政府引导的BOT前期项目操作，通过特许经营的招投标，使BOT特许公司在竞争中获得特许经营权。目前世界上成功的BOT投资方式有著名的英法海底隧道工程、澳大利亚悉尼海底隧道供电工程，曼谷高架铁路运输线，吉隆坡轻轨一号线等。我国第一个BOT项目是1984年在深圳市建设的沙角B发电厂。90年代初期的福建泉州刺桐大桥也是采BOT方式建成。通过采取私营企业筹资、建设、经营，来吸引各种投资参与。政府从项目公司建设和运营的活动中获取一定的税收，为今后接管此项目或其他项目提供部分资金基础，分散了投资项目的风险。如上海市通过采用BOT模式，引入商业化投融资，如贷款融资、证券融资、租赁融资、合作开发、土地开发、利益返回、民间资金启动方式等等。在其他的轨道交通建设项目中，我们也可以研究使用BOT模式。

5　我国城市轨道交通建设融资的前景及优势

5．1　城市轨道交通发展市场需求潜力大

我国各大城市正处于城市化加速发展时期，与发达国家大城市相比客流市场增长快，以上海为例，到2005年全市的出行总量将高达3500万人次，市民轨道交通出行量呈快速增长，未来5年上海轨道交通出行量占居民出行比重将从现在的10％提高到30％。

5．2　综合开发收益潜力大

中国大多数城市的空间布局结构尚处于调整重构期，再加上土地国有的特有条件，使交通枢纽和沿线土地综合开发所带动的房地产等行业的发展空间巨大。

5．3　多元化经营蕴含商机

通过地铁广告、商场贸易、酒店服务、住宅办公等多元化的商业运作，可带来丰厚的利润。

5．4　建设成本下降

随着轨道交通设备国产化、轨道交通建设运营机制改革等措施的积极推进，建设成本将大大降低，如上海在实施“四分开”（投资、建设、运营、管理）体制后，平均每公里轨道交通的建设成本下降了1亿元左右。

6　结论

轨道交通虽然存在一次性投入，投资回收期长等特点，但它也有独特的优势：一是生命周期长，如伦敦、巴黎等城市的地铁均有百余年的历史，可运营仍正常如昔；二是固定成本相对稳定，即在规划设计范围内，客流量增加所带来的成本上升微乎其微。从香港的发展实践来看，科学的线路规划、审慎的商业化运作、合理的成本控制、综合的土地开发、完善的政策配套，以及必要的政府投入等条件是香港地铁实现资金运作平衡的基本前提和有力保障。而且只要通过努力，这些条件在中国内地其他大城市是完全可以具备的。因此，通过借鉴成功经验，依托稳定增长的客流市场，建立良好的运作机制，创造必要的外部条件，中国城市轨道交通的发展在一定时期内有可能实现财务平衡，并给投资者带来合理的回报，从而走出一条轨道交通资金“借、用、还”良性循环的路子。

城市轨道交通论文:城市轨道交通站后折返站折返能力分析

【摘 要】 随着城市化进程的加快，城市轨道交通的迅速发展，针对目前城市轨道交通折返能力限制高峰时段运量的问题，论文重点研究站后折返方式，分析站后单线折返和双线折返的技术作业流程及特点，得出影响折返能力的发车间隔，并通过案例计算，比较不同站后折返形式折返能力的大小，为站后折返站的设计提供依据。

【关键词】 城市轨道交通 折返能力 站后双线折返 站后单线折返

1 引言

城市轨道交通列车的折返形式能力的大小主要由列车发车间隔时间决定的，折返能力与发车间隔时间成反比关系[1]，目前，城市轨道交通列车折返主要以站前折返、站后折返为主，不同的折返站形式，折返能力计算根据折返方式的不同而有所差异。站后折返形式效率高，折返作业过程不带客，保证乘客的舒适性，减少运营难度，降低行车干扰[5]。论文通过分析站后单线、双线折返作业流程，提出影响折返能力的关键因素，比较不同站后折返形式折返能力的大小。

2 站后折返能力计算

2.1 站后单线折返时间计算

2.1.1 作业流程分析

站后单线折返作业过程如下[2]：

（1）列车a接车进下行站台，停靠站台下车，同时办理进折返线进路。

（2）列车a在折返线上运行，停靠折返轨1列车a调车作业，同时办理出折返线进路；当a通过2后，b进站停站下客，同时办理进折返线进路。

（3）列车a驶出折返线，进上行站台，停靠站台上车；列车a出清折返线后，b进折返线，停靠折返轨1调车作业，同时办理出折返线进路。

（4）列车a驶出车站，排列b进站停站上客。后续列车按a、b作业过程循环往复。见图1、2所示。

2.1.2 折返时间组成

站后单线折返时间见图3。

站后单线最小发车间隔时间[3]t=t出站+t办理+t出折+t停站

t出站—列车驶离车站闭塞分区的时间t办理—办理出折返线进路的时间t出折—列车从折返线到出发正线的运行时间t停站—列车在车站停站上下客时间。

2.2 站后双线折返时间计算

2.2.1 作业流程分析

站后双线折返作业过程如下[2]：

（1）列车a进下行站台，停靠站台下车，同时办理进折返线进路。

（2）列车a经折返线，停靠折返轨1调车作业，办理出折返线进路；当a通过2后，b进站停站下客，同时办理进折返线进路。

（3）列车a驶出折返线进上行站台，停站上客，b停靠折返轨2调车作业，办理出折返线进路，同时c进下行站台下客。

（4）列车c经折返线停靠折返轨1，a驶出车站，b驶出折返线进上行站台停站上客，同时c进行调车作业。后续列车以此类推。见图4、5所示。

2.2.2 折返时间组成

站后双线折返时间见图6。

站后双线a、b最小发车间隔时间[4]=t接车+t停站+t进折2+t进折2-t进折1。

站后双线b、c最小发车间隔时间[4]=t接车+t停站+t进折1+t出折1-t进折2。

t接车—列车接车间隔的时间t出折—列车从折返线到出发正线的运行时间t进折—列车从出发正线到折返线的运行时间t停站—列车在车站停站上下客时间。

3 站后折返方案分析

3.1 折返站技术参数计算

（1）折返站基本参数。车站为岛式站台，站后折返站，车站宽度10.5m，站台长度186m，折返线长度118m。见图7所示。根据折返站行车组织条件，选用dkz4型车辆，办理进折进路时间15s，办理出折进路的时间13s，停站上下客时间30s，进出站轨道电路分界点距车站站台始端长度为两个轨道电路区间长度为486m，制动加速度1m/s2，加速加速度0.8m/s2，站后道岔限速25km/h，出站运行最高速度为100km/h。

（2）进站时间。列车进站运行长度为486m，运行模式为列车以100km/h的速度运行，之后以a=1m/s2的加速度减速至站台停车。通过计算，列车进站所需时间38s。

（3）折返时间。入折返线列车运行模式：从站台以a=0.8m/s2加速至过岔速度25km/h之后以25km/h的过岔速度匀速通过道岔，最后以a=1m/s2减速至折返线停车。通过计算，所需时间52s。

（4）出站时间。列车离站运行模式：以0.8m/s2加速离站，在186m站台范围内，列车最高运行速度62km/h，未达最高速度的该段列车处匀加速阶段，所需时间22s。

3.2 站后折返方案

（1）利用单线进行折返。单独利用cd轨或者c’d’轨进行折返[3]，最小发车间隔200

s，见图8所示。

（2）利用双线进行折返。利用cd轨和c’d’’轨交替折返[3]，最小发车间隔1为200s，最小发车间隔2为150s，见图9所示。

通过上述方案比较，利用单线折返方案，发车间隔时间较长，运营效率较低，长期使用一条折返轨会造成轨道偏磨，但是相对运营组织形式简单，而利用站后双线交替折返方案能够提高列车的发车间隔，但是不均衡的发车间隔不利于全线的运营组织。

4 结语

本文论述了城市轨道交通站后折返线布置形式，通过分析站后单线和站后双线折返作业流程，考虑影响折返能力大小的因素，由此得到以下结论：

（1）站后折返过程包含接车作业、折返作业以及发车作业，三个子过程相互联系与制约。

（2）研究列车发车间隔时间主要考虑进出站时间、停站时间、进出折返线时间、办理进路时间。

（3）站后双线折返能力大于单线折返能力，但不利于全线运营组织，可以采用站后混合折返方式，根据高峰低峰时的运力需求适时调整合理的折返作业过程。

城市轨道交通论文:城市轨道交通工程如何做好施工管理工作

一、城市轨道交通工程开展施工管理工作的必要性

在我国的许多城市，为了解决城市交通拥堵问题，兴建城市轨道交通工程已经成为了发展的必然。考虑到城市轨道交通的重要性，我们在施工过程中，必须要保证工程质量和安全性，为了达到这一目标，就要积极开展施工管理工作。从目前城市轨道交通工程来看，开展施工管理工作是十分必要的，其必要性主要表现在以下几个方面：

1、为了满足整体工程质量，必须开展施工管理工作

城市轨道交通工程在兴建的过程中，需要协调多个施工环节和管理部门，整个工程施工难度很大，涉及到的质量控制点也非常多，要想保证整体工程的施工质量，必须开展施工管理工作。

2、为了满足整体工程的安全性要求，必须开展施工管理工作

城市轨道交通工程涉及的施工环节多，在施工过程中特别要注意安全，如果工程施工过程中出现安全问题，那么将会对整体工程造成极大的影响。所以，出于保证整体工程安全性的要求，我们必须开展施工管理工作。

3、为了保证整体工程有序进行，必须开展施工管理工作

由于城市轨道交通工程施工程序多，整体工程相对复杂，所以在工程施工中必须要保证工程按照计划程序进行，保证工程的有效性，所以，要想保证工程有序进行，我们必须开展施工管理工作。

二、做好城市轨道交通工程施工管理工作具体措施

通过对城市轨道交通工程的实际过程研究后发现，其施工管理工作主要有以下具体措施：

1、城市轨道交通工程要明确施工管理的定义和特点

在城市轨道交通工程施工过程中，施工管理的定义是指施工开展中，施工空间、时间、安全防护以及配合资源的管理组织和安排，如施工计划管理、现场施工组织管理等。施工管理的特点主要表现为以下几点：（1）施工管理贯穿于整个城市轨道交通工程中，（2）施工管理是整个施工过程安全有效运行的基本准则，（3）施工管理在城市轨道交通工程中起到了有效指挥、全面管理的作用，（4）施工管理是整个城市轨道交通工程能够满足相关要求的重要手段和保证。由此可见，城市轨道交通工程要想取得预期的建设效果，就要积极开展施工管理工作，要以施工管理为主要手段，全面推进城市轨道交通工程的有序进行。

2、城市轨道交通工程要明确施工管理模式和管理内容

在目前的城市轨道交通工程的施工管理中，通常会选择项目经理负责制的管理模式。一般会先成立工程施工项目经理部，然后按照项目经理部的职责，组建整个管理体系，通过项目经理管理体系，划分并明确施工管理职责，通过具体的管理层推动工程项目的全面施工。这一管理模式的优势在于可以明确职责，保证施工管理质量。城市轨道交通工程施工管理的主要内容是对工程施工过程中的所有工序进行全面有效的管理。主要包括土建施工部分、电气施工部分，设备安装部分。在这几部分施工中实行施工管理，不但促进了工程质量的可靠提高，还保证了工程整体的安全性。因此，城市轨道交通工程的施工管理具有重要意义。

3、城市轨道交通工程要做好施工管理计划工作

由于城市轨道交通工程涉及的环节多，因此整体工程非常复杂，要想保证工程的有序进行，就要对整体工程进行全面的规划，而施工管理计划工作正是满足这一目的而产生的管理方式。在目前的城市轨道交通工程中，施工管理计划成为了施工管理过程中的重要组成部分，并在施工管理中发挥了积极作用。施工计划主要分为：时间计划，其中包括季度计划、月计划、半月计划、旬计划、周计划、日计划、临时计划。作业区计划：正线轨行区计划、车站内计划、车厂计划。作业性质计划：影响行车的计划、不影响行车的计划、影响客运服务的计划，不影响客运服务的计划等。施工计划的主要要素包括：施工单位、施工日期、时间、施工内容、施工区域、施工防护、施工配合。

4、城市轨道交通工程要做好工程列车的组织工作

在城市轨道交通工程的施工管理中，工程列车的组织工作是一项重要内容。工程列车的主要作用是辅助施工，其种类主要包括：（1）内燃机车：车厂调车（客车）、救援以及配合牵引平板车作业，（2）轨道车：配合牵引平板车作业，（3）作业车：接触网作业车、轨道检测车、接触网检测车，（4）平板车：普通平板、带吊臂平板。工程车组织的目标是为了安全有效配合作业，工程车组织的原则要满足以下要求：（1）工程车必须符合线路的车辆限界，（2）工程车可以牵引，也可推进运行，（3）工程车运行凭信号、行调命令、行车凭证或调车方式运行。由此可以看出，我们在施工管理过程中，要做好工程列车的组织工作。

三、城市轨道交通工程中施工管理起到的积极作用

从目前城市轨道交通工程的实际施工过程来看，施工管理对整个施工过程起到了积极的促进作用，其作用主要表现在以下几个方面：

1、施工管理促进了城市轨道交通工程的有序进行

施工管理在整个城市轨道交通工程施工中，起到了规范和指导作用，使整个城市轨道交通工程的施工过程有制度可依，保证了整个工程的施工秩序，使整个施工过程能够实现预期目标，完成预期的工程量和施工任务。

2、施工管理保证了城市轨道交通工程满足各项施工指标

施工管理的主要作用是提高工程管理效率和管理质量，切实促进城市轨道交通工程各项施工指标的实现，使城市轨道交通工程的整体质量和安全性均达到标准要求。因此，我们要明确施工管理对城市轨道交通工程的积极作用。

3、施工管理提高了城市轨道交通工程的整体施工效率和有效性

在城市轨道交通工程中开展施工管理工作以后，整个工程保持了良好的施工秩序，各项施工程序有条不紊的进行，满足了整个工程施工的需要。从作用上来看，施工管理出了保证工程的有效性之外，还对提高整体施工效率和有效性有着积极影响。

四、结论

通过本文的分析可以看出，在城市轨道交通工程中开展施工管理工作是十分必要的，施工管理对于保证整体工程各项指标的实现，促进工程施工指标的完成，提高整体施工效率和有效性均有重要作用。因此，我们要明确施工管理工作的要点，在城市轨道交通工程中，努力做好施工管理工作，促进整个工程质量和安全性的提高。

城市轨道交通论文:成都城市轨道交通建设与城市经营

摘要：本文从城市轨道交通与城市经济、交通和环境建设的相互作用出发，分析了成都目前城市规划和经营城市的方针之间存在的问题，探讨了建设城轨系统对城市规划的积极引导作用，并提出加大城市轨道交通规划强度，通过土地资源向土地资本转换，实现经营城市的可持续发展。

关键词：城市轨道交通 土地资源 建设

作为中国西部特大城市的成都市的经济快速增长和城市发展，对四川省和整个西部地区的发展都有着十分重要的指导意义。探索高经济增长情况下，城市规划与城市轨道交通建设的互动作用、以及作为政府可调控资源的土地开发，对确保成都市经济、交通和环境的可持续发展，和实现政府经营城市战略，有着十分重要的现实意义和深远影响。

2.城市轨道交通系统是城市经济可持续发展的重要交通保障

2.1城市经济与交通的相互作用

与东部和沿海相对发达城市相比，西部省会城市周边中小城市由于城市基础设施投入的不足，使得其投资和居住环境吸引力明显不足，而高速经济增长导致了省会城市的急剧扩张，形成了目前的特大型城市经济圈。由于历史和交通条件原因，成都的市拓展一直以圈层式发展，形成了成都市单中心、圈层式城市格局和放射状交通出行特征。这样的城市格局所存在的弊端已随着人口和交通出行日益增长而日渐尖锐。直接表现出的机动车快速增长、交通拥堵、城市环境的恶化已经成为妨碍地方经济和交通可持续发展的瓶颈问题之一。市政府通过规划和实施南部城市附中心和龙泉经济技术开发区来改变单中心的城市格局，但圈层式城市拓展和夹路建设的现象依然存在。分析其原因，一是快速公共交通未能实现，人们仍然习惯于传统的居住出行方式；二是中小实力开发商更看重低成本的开发，并期望在短时期内得到丰厚回报。随着这种传统的低水平城市规划与建设，城市有限的土地资源迅速流失。

再加上中心城市人口和机动车数量的快速增长，政府不得不配置更多的土地资源和修建更多的道路。这一方面步人了修路—堵车一再修路—再堵车的怪圈，交通得不到根本改善；另一方面，对城市管网、给排水、停车场等城市基础设施建设增加无休止负担，加重了地方政府财政负担。最终导致城市的土地资源和交通资源不能得到高效利用，使得地方经济、交通和环境不能进入良性循环。

2．2 轨道交通系统建立对城市规划和建设的积极作用

城市轨道交通系统的高运能、快捷、舒适、无污染和占地少等特点正好满足现代都市社会对高品质交通出行的需求，更重要的是为城市规划与建设提供了快速交通支撑。城市快速轨道交通将人们传统的数公里活动区域提高到数十公里的范围，’城市不再需要沿路规划和建设，而是以轨道线路车站为中心的办公、商贸、居住中心。这种“顺藤结瓜”式的城市规划与建设将有利于抑制特大城市生态环境的恶化。通过午站周边的高强度的规划与开发，使市民主要活动集中在轨道交通沿线的车站周边，从而减少路面交通出行量和道路需求。而地铁系统利用城市地下空间资源和占地少的特点，为城巾创造了更多的绿化空间，使城市生态环境与经济高速增长协调发展。这种城巾土地资源和交通资源的高效整合，对保证城市社会、经济和交通的可持续发展至关重要，对于成都这样的特大型、单中心饼状城市尤其如此。通过规划和兴建轨道交通，一方面可以解决城市中心的即有交通山行需求，也可使城市的拓展从圈层式向“葡萄串式” 的组团状方向发展，从而带动南部副中心、龙泉副中心以及周边中小县市的基础设施水平，使新增土地的利用率大大上升，并有效减少地方政府对道路、管网等基础设施建设的压力。

3.城市轨道交通线网规划与建设

如前所述，为使城市土地与交通资源的效益得到充分发挥，在进行城市综合交通规划时，需结合本地城市建设的历史格局、现状、近期规划和远期规划，提出符合城市经济发展水平、城市化进程和阶段性交通需求的轨道交通线网规划。作为城市交通保障的轨道交通系统就像人体的大动脉，维持着城市的有效运转。因此，应加大对轨道交通线网的规划控制，使之成为引导城市发展的重要手段。

3．1 轨道交通线网与城市规划的作用

在国家批准的成都市近期和远期城市规划中，划定以三环路为城市中心城区，以华阳南部城市副中心和龙泉国家级经济技术开发区。但在最近几年的实际实施过程中，除了中心城区和上述两个副中心的开发保持强劲外，高新西区和温江也分别形成了以高新产业和居住的新需求。从现状发展来看，至少暴露㈩两个问题，一是原有规划的土地供给已经落后于实际需求，这是地方社会经济高速增长和人民生活水平提高的必然结果；二是以各区县所制定的低水平规划使得新增土地的利用率较低，新建小区多以容积率低的多层建筑为卖点吸引买家。这种传统的规划建设模式从短期来看，可以使一定区域形成足够的“人气”和商机，但同时也让政府背上基础设施建设沉重的包袱。政府必须提供更多的土地来修建城市道路，敷设更多的城市管网、污水处理设施，以及修建更多的停车场。这与政府提倡的经营城市和保证可持续发展的初衷是相违背的。为了避免这种无序、耗费资源的低水平开发，市政府在审定规划权限和制定大成都规划时，应该以土地资源和交通资源效益最大化和可持续发展战略为指导，由规划部门制定包括用地性质、开发强度、交通保障、给排水、供电等控制性规划。对规划有城市轨道交通线路及车站的组团，应加大建筑容积率，使人们的活动集中在有限的范围内，使人们的出行更加方便，也使得组团的基础设施最小化。这只有通过强有力的规划控制才能实现。

3．2 轨道交通系统建设的时空协调

尽管成都目前尚没有正式兴建城市轨道交通，但政府和全体市民盼望修建地铁的急切心情是无需言表的。与沿海发达城市相比，成都市的经济总量还有差距，但目前成都的经济总量比当时修建第一条地铁线路的沿海城市的经济总量要大得多，比100年前修建地铁的西方城市经济总量更不能同日而语。对成都这样最适合居住、具有极大吸引力的西部特大城市，未来的城市发展方兴未艾，需要解决的交通问题也必须从基础抓起。成都市已经构建了包括5条城市轨道交通线路的公共交通为骨干的综合交通规划。到2020年，公共交通占有率要从目前的15％提高到40％，轨道交通要占其中的50％，也就是总出行量的20％(日客流约200万人次)。到2030年，公共交通的占有率要达到总出行量50％，轨道交通要占其中50％，也就是总出行量的25％(日客流约300万人次)。从目前开始准备修建地铁一号线起，我们计划用15～20年左右的时间形成以三角形为特征的成都市市区城市轨道交通线网，以满足放射状交通出行特征的需求。届时，地铁线路将连接所有的城郊客运枢纽和组团式城市副中心，构成中心城区以地铁线路为快速交通的公共交通网络。

4 城市轨道交通投资、建设与运营

城市轨道交通建设与运营是以政府为主体的公益型城市基础设施建设，以政府为主导的经营城市战略为指导，合理规划和有序配置土地资源和交通资源，最大限度地发挥其效益，是城市规划部门和城轨建设部门的共同责任。

4．1 政府、投资公司和地铁公司的主体行为

由于城市轨道交通项目的直接经济效益不明显，但社会效益和间接经济效益十分明显，尤其是对城市经济和交通的可持续发展至关重要。尽管项目的开发和经营不具备盈利，但项目仍有可能按照市场化方式来运作。四川省省委书记张学忠提出要实现四川经济的跨越式发展，政府必须实现“三个转变”，其中包括土地资源向土地资本的转变，从而保证城市经济、交通和环境的可持续发展。城市轨道交通项目的规划和建设，除了解决交通问题外，更重要的是提升了沿线车站周边土地价值，减少了不可再生土地资源的流失和浪费。为了使政府在土地资本运作过程中以市场化的方式进行，政府需要扮演核心角色。政府行为主要一是制定一系列促进城市轨道交通规划和建设的指导性政策和法规，二是按照成都市政府提出的政府投资项目投、建、管三分离的原则，组建政府投资公司和以国有股本为主的地铁公司；投资公司的行为则是负责项目资金的筹措和对国有资产的监管；地铁公司直接负责项目的筹备、建设和运营。这种专业化建设管理模式中，投资公司可以通过现有国有资产的有效经营，实现建设资金的筹集。建设资金的来源包括国有土地出让收益、现有国有资产变现、出让优质资产经营权、银行贷款和发行专项债券，实现社会资金向社会资本的转换。成都市城市水环境综合整治已经通过发行专项组合债券，筹集到部分建设资金，为政府城市基础设施建设多渠道筹措资金探索了新的融资渠道，实现了民间资金向民间资本的转变。

4．2 轨道交通事业可持续发展

依靠政府为主体的投资建设模式，必然会增大政府财政压力，而城轨项目的效益需要在形成线网规模后方能显现。就目前用地规划和地块拍卖的实际情况来看，由于土地出让较早，政府已不可能从中获取应有的增值份额，而规划车站周遍低强度开发又使极具价值的土地未能得到充分利用。为使成都城市轨道交通事业能健康发展，政府不仅仅通过出让和拍卖新增土地来获取主要的建设资金，还需要多方面探索各种可能的筹资途径，如以车站为中心递减的方式提高规划车站周遍地块的起拍价；利用资源置换、或以打捆的方式山有实力的房地产投资商直接承担地铁车站土建或配套设施的修建等，以资源开发时间和空间的置换，加快城市轨道交通系统的建设进程，实现政府和投资商的双赢。

成都市地铁建设领导小组办公室和成都市有关职能部门正在就如何加强土地资源和交通资源的有效整合，制定城市轨道交通建设管理办法和相应配套措施，为政府经营城市和保障城市经济、环境和交通的可持续发展奠定基础。

城市轨道交通论文:城市轨道交通微机联锁系统故障时的行车组织办法

摘 要：分析列车正点率对城市轨道交通的影响，针对微机联锁系统故障时的站间电话联系法的行车组织程序进行实例分解，分析站间电话联系法对行车组织的影响，提出取消路票和rm模式下提高运行速度的建议，并进行仿真测算。同时对列车运行间隔提出“压点”、“抽线”和“小交路”等调整方法。

关键词：轨道交通；微机联锁；故障；行车组织

1 列车正点率对城市轨道交通的影响

在日益激烈的运输市场竞争中，城市轨道交通要不断发展，必须全面提高服务质量，列车正点率作为公共运输工作中的一个重要指标，对轨道交通服务质量有非常重要的影响。

（1）列车正点率关系轨道交通运输企业的信誉和形象。近年来，轨道交通能得到社会的认可并得到快速发展，一方面是由于轨道交通使城市交通拥挤的状况得到缓解;另一方面是轨道交通拥有高度自动化的列车自动控制（atc）系统，具有较高的安全正点率。因此，安全正点既是轨道交通的优势所在，也是关系企业声誉和形象的重要标志。

（2）列车正点率是轨道交通良好运行秩序的保证。2004 年以来，广州地铁两条运营线路经过6次大的运行图调整，单线上线列车已从7列增加到17列，列车运行密度越来越大，列车间隔越来越小，目前行车密度达到高峰期 4 min 的行车间隔。如果某个联锁区段发生系统故障，则运行于该联锁区段的列车运行速度将会降低，造成列车晚点，也必然会影响其他列车，打乱全线的正常运行秩序。

（3）列车正点率事关行车和乘客的人身安全。正常的站车秩序是建立在 atc 功能良好，列车正点运行基础之上的，如果某个联锁区段发生系统故障，就会使部分列车晚点，列车自动监控系统（ats）上固定的运行线路被打乱，并易发生以下问题。

① 联锁故障区段的列车需要靠人工驾驶运行，除限制运行速度外的列车运行安全仅靠驾驶员的目视保证。

② 由于列车晚点会造成列车运力不足或集中到达，使车站客流组织难度加大，客运力量薄弱的车站，易发生客流拥挤甚至旅客受伤的情况。

③ 由于晚点列车需要临时调整其停站时间或发车时间，给中央行车调度的指挥带来难度，易发生行车问题。

微机联锁系统（sicas）发生故障，一般持续时间长，影响范围广，给行车组织和客运服务都带来很大的压力，严重影响乘客的出行，影响城市轨道交通的信誉和形象。处理好微机联锁系统故障情况下的行车组织，在不降低列车运行安全系数的前提下，实现列车群对客流的均衡吸纳，并最大程度地提高列车运能利用率，减小对乘客的影响，是城市轨道交通应积极解决并不断提高处理效率的关键问题。

2站间电话联系法的行车组织

2.1站间电话联系法

当正线某联锁区sicas故障时，由中央调度控制中心的值班主任决定在该区段采用站间电话联系法组织行车。电话联系法组织行车的一般程序如下。

（1）列车在故障范围内的各区间凭路票运行，用限速的人工驾驶模式（rm）驾驶，每一站间区间及前方站的线路内只允许有一列列车占用。

（2）有关站值班站长接到行调命令后，分别在每个站台监控亭派值班员负责接发列车，并通知邻站采用站间电话联系法组织行车。

（3）进路准备。故障联锁站正线上的道岔均要开通正线，并使用钩锁器锁定。

（4）接发列车。接车站值班员确认站内线路及区间空闲后，电话通知发车站同意接车;发车站接到接车站同意接车的通知后，由站台值班员向司机派发填写好的路票并向司机显示发车指示信号，司机确认发车指示信号显示正确后动车出站。

（5）故障车站分别向行车调度及前、后方车站报列车的到、开点。

2.2 sicas 故障时的实例分解

广州地铁二号线赤岗联锁区sicas的故障演练以某次列车从赤岗站运行到中大站为例，车站线路布置见图1，其各段作业时间如下。

（1）由于sicas故障影响，列车从赤岗站晚到客村站时间为1min。

（2）sicas故障时起，发令采用站间电话联系法行车，在客村站增加停站时间4 min。

（3）鹭江站下线路钩锁道岔影响时间为11 min。

（4）客村站与行调确认区间是否空闲占用时间为 2 min。

（5）客村站与鹭江站办理发车请求及填写路票时间为3 min。

（6）安排站台值班员发车、司机确认信号后关门动车占用时间为2 min 10 s。

（7）客村—鹭江的行车时间为3 min 20 s（平均速度22.4 km/h）。

（8）鹭江站与中大站办理发车，列车发车时间为1 min 30 s。

（9）鹭江—中大的行车时间为4 min 40 s（平均速度21.7 km/h）。

（10）司机在中大站接行调恢复正常行车的命令，关门动车时间为2 min 30 s。

整个过程共用时 35 min 10 s，列车比正常运营时刻表中大站晚发31min，即sicas故障造成晚点31 min。

分析以上数据，车站间及与行调的电话联系和办理闭塞与进路的时间无法减少，降低晚点影响的关键是能否取消路票填写、交接和确认这些环节，以及提高列车在故障区段的运行速度。

2.3 路票作为电话联系法行车凭证的弊端

路票是由车站行车值班员按规定填写完整的固定格式的书面记录。行车值班员通过电话联系，确认区间空闲、邻站同意后即可填写，待列车到站后交给司机。此作业环节的安全关键是车站行车值班员要确保区间空闲。一般城市轨道交通的区间长度在1 000 m～1 500m，以行车速度25 km/h计，出清区间也只需 2 min 24 s～3 min 36 s，而利用路票作为行车凭证后的列车在站停留时间平均为4 min 15 s，超过了列车在区间的运行时间，成为制约列车运行间隔时间的关键。虽然路票具有凭证明确的优点，但这种路票交接方式对安全并没有关键性的意义，而且降低了作业效率，对于以“秒”为单位计算的具有“方便、快捷”特点的城市轨道交通，取消路票作为行车凭证是可行的。经实测，从填写路票到将路票送交站台值班员一般需时 2min 30 s，取消路票后，可有效缩短列车在站停留时间。

2.4 rm模式下提高运行速度的建议

目前在国内城市轨道交通列车运行的rm模式下，列车的驾驶速度一般都规定为限速25 km/h，当速度达到24 km/h时，列车发出报警，当速度达到25 km/h时，列车即产生紧急制动。经测试，广州地铁a型车各主要速度下的紧急（快速）制动距离如表 1 所示。

列车在20～25 km/h的低速下运行，司机通过前后推拉主控手柄对列车“牵引”或“制动”以保证列车速度，这种力度很难准确把握，为了不造成超速而出现紧急制动，给列车晚点运行带来更大的影响，司机一般将驾驶速度限定在20～22 km/h之间，比规定的限速低5km/h左右。

由表1可知，当列车运行速度达到30 km/h时，列车可在 48 m的“快速制动”或“紧急制动”下停车，加上人为反应的0.74 s（实验数据）内地铁列车运行6 m，司机在开始意识制动后的 54 m内制停地铁列车。a型车车钩防冲撞速度为 25km/h，即在最不利的情况下，54 m约两节车厢的距离，在地铁列车运行中司机可以在车钩允许接受冲撞速度范围内将列车制停。

目前，国内城市轨道交通系统正线使用 9＃道岔，最小曲线半径是300 m;而车厂一般使用 7＃道岔，最小曲线半径是 150 m，将rm模式的最高限速由25 km/h提高到30km/h，地铁列车是能安全通过道岔和最小曲线半径路段的。

为此，建议将目前rm模式下的设计列车限速25 km/h提高至30 km/h。

2.5 仿真测算

运用上述行车组织方法，对广州地铁二号线赤岗站联锁区间就取消路票填写并提高rm模式下列车运行速度至 30 km/h的有关数据分别进行了实操演练和仿真测算，部分数据如表2所示。

3 列车运行间隔的调整方法

为了实现列车群对客流较为均衡的吸纳，针对不同的区段采取不同的列车间隔调整方法是必需的。

3.1 “压点”法

在atc系统功能良好区段的列车，适当缩短两列车间的正常追踪间隔，实现晚点危害的“分散化”，由所有列车共同承担晚点。

基于列车间隔的意义，需要制定相应措施，在前车出站晚点发生的过程中，采用增加在站停留时间等方法，适当推迟后行列车到达下一站的时刻（应避免第一后行列车与第二后行列车之间追踪间隔的过大），这样既能保证充分的列车间隔，实现平均吸纳客流，又可以避免出现后车的站外停车。

3.2 “抽线”法

由于故障区段列车运行速度低、办理作业时间长，而atc正常区段列车运行速度高及行车作业时间短，势必造成列车堵塞的情况。通过减少线上列车数量（即抽线）的方法实现均衡运输，这样既便于调度指挥，又方便客流组织。

3.3 小交路折返法

如果联锁故障持续时间较长，保持客流吸纳均衡和较大限度地利用运能之间的矛盾就会非常突出，有可能造成线路的堵塞。此时仅靠“压点”和“抽线”的方法不能完全解决问题，在 atc 功能良好区段运行的列车可采取分段小交路运行。

3.4 行车调度工作建议

以上 3种方法的高效综合运用，极大地依赖行车调度员的指挥水平。为了减少故障直接引起的列车晚点在行车指挥调整过程中造成的其他列车晚点，需要行车指挥人员注意加强学习，提高自身业务水平;加强和有关车站的联系，准确掌握列车运行情况，周密考虑各种影响因素，以便做出最佳调整方案;对晚点列车要及时和车站、乘务、公安等有关部门互通情况，加强站车组织，努力压缩站停时间，尽快恢复正常运行秩序;将微机联锁故障的模拟或实操演练制度化，通过指挥手段的科学化，解决行车指挥人员水平参差不齐的问题，使行车指挥水平不断提高。

城市轨道交通论文:城市轨道交通信息集中监控系统的设计与实现

摘要：目前的城市轨道交通管理信息系统都是针对某具体系统或某类型设备进行管理与控制，且各条线路相互之间不通任何信息，是孤立的系统。无法对各线各系统运行情况特别是设备故障情况迅速准确把握。针对这种情况，整合现有资源，设计了轨道交通信息集中监控系统。该系统采集现有各系统设备故障信息进行处理和故障报告，并进行了综合分析和预测，给集中监控增加了智能决策功能;且只需在原有的网管系统上提供或新增所需要的北向接口，并不需要改变原有网络的拓扑结构，只要新增采集系统和集中监管系统，在实现上很简洁，相对投资也不大。

关健词：城市轨道交通，信息集中监控，网络管理

目前，城市轨道交通的信息管理系统一般分为传输、公务电话交换、调度电话、电源、无线调度、广播、图像监控(安防系统)、时钟、自动售检票等9大子系统;每个子系统的管理网络自成体系，且都有自己相应的网管中心或数据采集系统。所以，目前的管理系统不能形成一个有机整体，宏观控制管理能力弱，而且各条轨道交通线的信息系统间也都相对独立。

针对上述网络管理现状，为提高城市轨道交通信息管理能力，提出信息集中监控的构想。即对所有轨道交通系统网络设备实施统一监视与必要控制、管理。该方案不只针对某类单一系统设备的监控和管理，而是一个对各条轨道交通线上的上述9大子系统设备实施综合监控和管理的系统。该方案也不是针对各系统的所有参数进行监控管理，而是初步对设备故障进行实时的监控管理。

1 概述

对于各个系统，原有的管理网络或维护方法不尽相同。象自动售检票系统等管理系统就可将原有系统重新整合进解决方案。而象传输系统等，比如sdh(同步数字多级)设备，处在多厂商环境中，将涉及多厂商的sdh网管系统。这种网络设备的多元化，加上有些不同厂家设备还不兼容，因此造成综合网管的困难。所以，设计信息集中监控系统时，仅简单地从原有网管系统进行整合还是不够的。

对于把传输系统复杂的网管系统整合成集中监管，大致有三种途径:①综合化方法—在已有网管系统之上再加一级管理系统;②翻译法—在有信息交互需求的网管系统之间进行两两翻译;③标准化法—已有的各网管系统采用公共信息模型和功能集。

第二种方法有现成的支持标准(snmp/cm ip /corba)互操作的静态规范描述和动态交互式转化方法，适用于信息量不大的情况。第三种方法是比较彻底的综合网管方法，但需要将所有的网管系统被统一标准替换，故暂时还只是一个想法。本文提出的信息集中监控解决方案主要针对故障信息进行处理，而且为了避免各厂商间的交涉，将采用综合化方法，做到与原有网管系统的平滑过渡;这也与那些通过简单整合就可以实现集中监控的系统的做法很类似，系统也比较容易整合。这样，在各系统原有管理系统或网管系统的基础上再添一层管理者，在新的管理层上实现信息集中综合监管，从而解决了各系统间的“信息孤岛”问题。

2 系统架构

系统架构分为三层:管理监控层、层和应用层(如图i)。应用层是现有的各种硬件系统，比如传输系统、自动售检票系统等。层是数据集中的中间层。包括数据采集硬件和软件。管理监控层将对采集的所有数据进行综合处理并形成新的业务模型。

架构中，上层管理者管理若干网络体系、网络协议异构的系统，异构子网各自维护一套专业管理信息库。它们向综合监管系统提供q3,corba接口。

为了实现综合监管的目标，利用层将原有系统(应用层)在数据接口上达到统一，这样层加上应用层组成的新的网络将是管理监控层所需要的“统一”网络，在概念上可以想象成一个虚拟网络。管理监控层通过由层组建的综合数据库，对大的方面(比如现在的告警系统，以后通过统一其他系统的数据接口就可以实现其他方面的监控)进行全局性调配与管理，细节留给原有系统的网管系统或者管理系统处理。各系统通过层的软件(数据采集软件)的映射，完成数据接口的统一。

3 解决方案

3.1 硬件系统解决方案

图2是以某地铁线为例的集中监控系统拓扑图。其中a11是从传输网管nm11，采集数据的pc ; a12是从自动售检票管理系统nm12采集数据的pc。所有系统经pc采集数据后，通过路由器r，把数据送到数据库服务器ds。其他地铁线的拓扑都与该线类似。mis1 , mis2，mis3凡等是信息集中综合监管系统。比如mis1管理1一4号线，mis2管理5一9号线，mis3管理10一13号线。mis1—mis3对数据库服务器中的数据进行综合处理、显示、告警，以及统计和分析。mis1一mis3放在一起，这样在多个处理机上进行监管可以扩大可视范围，也达到综合监管的目的。

设备网管所提供的北向接口，有的是q3接口，可以通过网口进行采集;有的是串口，可以通过串口接收。如果通过串口接收数据，可以根据图3所示，用一个1-8多串口卡，使用一台pc机进行多个串口数据收集。

上述方案的可靠性:如果原有设备的网管系统提供的北向接口是串行方式，那么通过图3方式，一台pc机就可以采集8台网管的数据，但是串行方式的数据是通过重复机制来最大限度地确保信息的完整。所谓重复机制，是当信息没有被接收就重新发送，如果三次没有接收到就不再重发。这样的数据采集方式很不可靠。而采用tcp/ip方式进行采集，如果数据包没有被正确接收，将等待到可以正确接收的时候重新发送。所以在可能的情况下，此方案需要厂商提供网管软件的q3北向接口。

在安全性方面，整个系统并不通过公网，局域网能保证数据的安全、不被截获、破坏等。

3.2软件解决方案

软件解决方案中包括数据采集和数据处理。两个独立的体系，并通过数据库使两者形成整体。数据采集建立数据库，数据处理管理数据库。

数据采集部分是针对各个不同的分立系统对不同类型的数据进行收集。由于不同系统的数据存储方式对外提供数据的方式不同，就算同一系统的不同厂商设备的网管系统所提供的北向接口也不同，所以数据采集部分将针对每个系统进行编程。数据采集方式的多样性会导致软件架构的杂乱无章。为避免不一致和保证软件系统的易扩展及易维护性，应根据数据处理部分所感兴趣的数据内容制定统一的数据接口。解决方案如图4所示:数据采集平台将根据不同系统不同设备加载特定的数据采集dll(动态链接库)。对于同一系统，数据采集平台和dll之间的数据接口相同，而且数据采集部分和数据处理部分也将以统一的数据接口进行数据汇总。这样一旦有新增设备，数据采集系统只要针对新增设备编写dll,整个系统就具备良好的可扩展性。图4中简单列举了数据采集dll采集数据的三种方法:tcp/ip, rs232及直接读取相关数据库db。这些差异性将在统一的数据接口处消失。

数据处理部分是软件解决方案的核心，对汇总的数据进行分类处理并形成新业务逻辑。数据处理部分的主要功能如图5所示。其中:安全管理系统是对使用该系统的所有用户的权限管理;该模块将保证系统的安全性。告警系统对采集系统收集的所有数据进行实时处理，对所有设备的现有故障进行报告，对消除的故障进行告警清除(使设备告警状态复位)。收发文系统是在系统有新增设备故障告警时，在行政上上级对负责维护的部门进行派工单发放的业务处理模块;相关部门维护完毕后对所收到的派工单进行回执，这样可以明晰责任，实现了该解决方案的行政“监管”目的。统计报表系统是对故障告警历史信息进行统计和简单计算形成特定形式的报表。分析预测系统对故障告警历史信息进行统计分析，采用经验法和曲线拟合法对设备近阶段的运行状况进行预测告警，这样可以对故障发生概率较高的设备进行重点维护，最大限度地避免运营事故。

4结语

本文设计的系统，只是通过从现有网管系统的北向接口提取故障信息，或从现有的管理系统直接提取故障信息进行综合。在原有的网管系统上提供或新增所需要的北向接口，并不需要改变原有网络的拓扑结构，只要新增采集系统和集中监管系统，相对投资也并不大。数据的集中处理，能对运营的整个网络系统的设备运行情况进行宏观把握，并有现存管理系统所没有的派工单业务流程，不仅对设备运行情况进行了集中监控，还能对设备维护进行统一调配和管理。系统的另一个价值在于，可以对综合的数据进行智能分析和预测，可以根据预测进行有目的的检修，增强整个系统运行的安全性和可靠性。

城市轨道交通论文:深圳市城市轨道交通7号线动力照明系统设计

摘 要：通过对国内轨道交通动力照明系统设计及运行情况的调查研究，结合深圳地铁7号线的自身特点，提出本条线路动力照明系统的设计方案。

关键词：地铁车站；降压变电所；动力照明

1 工程概况

深圳市城市轨道交通7号线东西向横穿深圳市区，7号线西起于南山区丽水路，东至太安路，线路全长约30.173km。全线共设车站28座，全部为地下车站，其中设11座换乘站。本次工程参考深圳地铁1，5号线动力照明系统设计，对深圳市城市轨道交通7号线工程动力照明系统设计方案进行优化。

2 降压变电所

2.1 降压变电所的设置、分布及容量

车站动力照明设备由车站降压变电所供电，各车站均设置降压变电所，对于规模较大的地下车站，为了保证供电质量和减少大量的大截面低压供电电缆，车站两端设置一个降压变电所和一个跟随式降压变电所，分别供给半个车站和半个区间的电力负荷用电。对于车站规模较小，区间供电较短的车站设置一个降压变电所。

2.2 主接线及运行形式

2.2.1 降压变电所和跟随式降压变电所低压侧采用单母线分段中间加母联断路器的接线方式，并设三级负荷分母线。

2.2.2 跟随式降压变电所电力变压器35kv进线侧加隔离开关。电力变压器接线组别采用d，yn11。

2.2.3 正常时，两台电力变压器分列运行，同时供电。当一台变压器检修或故障时，可选择（手动或自动）切除三级负荷，低压母联断路器闭合；由另一台变压器向全所一、二级负荷供电。恢复正常后，母联自动切除。

2.3 继电保护

保护配置

（1）0.4kv进线设短路短路瞬动保护、短延时保护、过载保护、接地保护和失压脱扣保护。（2）0.4kv母联开关设短路瞬动保护、短路短延时保护。（3）三级负荷总开关设短路瞬动保护、短路短延时保护、过载保护。（4）0.4kv馈线设瞬时短路瞬动保护、过载保护。（5）为保障短路保护的选择性，除进行整定值与时限配合外，进线、母联、大截面短距离馈线回路间设区域联锁（zsi）。

3 动力照明配电系统

3.1 主要设计原则

3.1.1 供电方案

（1）地下车站设有一座降压变电所和一座跟随式降压变电所，负责半个车站及与之相邻的半个区间的动力照明负荷供电。对于车站规模较小，区间供电较短的车站设置一个降压变电所，负责整个车站及与之相邻的区间的动力照明负荷供电。（2）在车站两端站厅层环控机房附近设环控电控室，主要负责其所处的半个车站及与之相邻的半个区间的环控设备的供电和控制。环控电控室电源引自与之同侧的降压变电所。（3）在车站两端站厅、站台四个照明分区内设照明配电室，主要负责其所处的照明分区的照明系统供电，电源引自与之同侧的降压变电所或跟随所。

3.1.2 本系统采用三相四线制，接地形式采用tn-s系统。所有电气设备不带电的金属外壳均与pe线可靠连接。系统电压偏差允许值：车站动力照明电压偏差允许值为±5%。

3.2 负荷等级划分与配电原则

3.2.1 动力照明系统负荷等级划分

根据地铁系统用电设备的重要程度，本站动力照明负荷划分为三级，具体如下：（1）一级负荷。变电所操作电源；通信系统设备；信号系统（atc）设备；弱电综合；防灾报警系统设备；环控系统机械风机、回排风机等与消防有关的风机；给排水系统消防泵、车站废水泵和区间主排水泵、出入口排水泵；银行系统设备；站厅、站台公共区正常照明；出入口及通道照明、地下区间照明；车站应急照明；屏蔽门；兼做疏散用自动扶梯等。（2）二级负荷。环控系统与消防无关的风机；给排水系统污水泵；车站设备区房屋正常照明；垂直电梯、车站自动扶梯等。（3）三级负荷。环控系统空调机；冷水机组、冷冻泵、冷却泵；电热设备；广告照明及清扫维修机械等。

3.2.2用电负荷配电原则

（1）一级动力负荷由两路互为备用的独立电源在末端切换供电，其中环控系统一级负荷设备在环控电控室通过“两进线一母联”方式进行双电源切换，从环控室至设备为单回路供电；站台站厅公共区照明、出入口及通道照明由两路电源交叉供电至均匀分组的灯具上；地下区间照明由应急电源和正常照明电源交叉供电至均匀分组的灯具上；应急照明由集中应急电源装置供电。（2）二级负荷一般采用由两路互为备用的电源在变电所母线切换供电；对于距变电所超过半

个站台有效长度的二级动力负荷采用双电源末端切换供电。（3）三级负荷由一路电源供电。

3.3 动力配电设计

3.3.1 配电方式

（1）动力设备配电主要采用放射式配电方式。（2）环控设备由环控电控室集中配电，环控电控室的一、二级负荷采用两路电源进线中间加母联的方式供电。环控电控室另设三级负荷母线段，采用单母线不分段的接线方式，为冷冻水泵、冷却水泵等三级负荷配电。（3）车站内冷水机组及大容量非环控设备由变电所直接配电。通信系统（atc）、信号系统、弱电综合、防灾报警系统和屏蔽门系统等与行车和旅客安全密切相关的重要负荷，从变电所两段母线各馈出一路专用放射式回路，末端切换。（4）在车站站厅站台公共区、设备用房、出入口通道等适当位置设插座箱或插座，供维修及清扫机械等用电。

3.3.2 控制方式

（1）车站内风机采用就地控制、车站控制和中央控制方式。（2）车站内水泵采用就地控制、车站控制、自动控制方式。（3）车站内环控设备（不包括非连锁风阀、防火阀）由环控电控室集中控制，在现场设置现场控制设备。（4）环控电控室采用低压智能配电，并纳入车站设备监控系统（bas）统一管理。（5）在环控电控柜内加装智能模块，根据不同馈出回路性质的不同，分别进行监控，以实现智能配电功能。（6）车站内55kw以上的大容量电机（除去采用变频控制设备）采用软启动方式，其它设备采用直接启动方式。（7）排热风机、组合式空调箱、回排风机、冷却泵、冷冻泵等均采用变频器控制。非连锁风阀采用现场控制。防火阀由bas系统配电控制。 　3.4 照明配电设计

3.4.1 照明分类

本系统照明分为正常照明、应急照明、广告照明及安全电压照明等；其中站厅站台公共区正常照明包括工作照明和节电照明，应急照明包括备用照明、疏散照明。

3.4.2 照明设置

（1）正常照明的设置。为了保证地铁系统的正常运营，在站厅站台公共区、生产办公用房、设备用房、出入口通道和区间隧道等处设正常照明。在自动售票机，自动检票口处设置加强照明。（2）应急照明的设置。为了充分的利用资源、减少投资，保持美观，本工程在布置灯具时将备用照明和疏散照明作为正常照明的一部分进行设计。为了确保发生灾害或出现故障时，能正常工作，在站长室、重要值班室、公安用房、车站综合控制室、变电所、配电室、信号机械室和通信机械室设置备用照明，其中备用照明的照度根据其所处场所的需要按正常照明的10～50%设置。为了确保发生灾害或出现故障时，能及时顺利地疏散旅客，组织抢险救援工作，在站厅站台公共区、出入通道和楼梯间等处设置疏散照明。（3）广告照明的设置。为了充分地发挥地铁的投资效益，在地铁车站的站厅站台公共区、出入口通道及地面风亭等处设广告照明。（4）安全电压照明的设置。为了保证检修安全，在建筑净高小于1.8米的电缆通道设安全电压照明；安全电压照明由24v安全电压变压器供电，并在安全电压变压器的24v侧设过电压保护器。

3.4.3 照明的控制方式

车站公共区正常照明、车站导向、广告照明、出入口正常照明、公共区应急照明等由设在车站综合控制室的智能照明控制系统控制；设备区应急照明、其它照明采用就地或就近控制。发生灾害时应急照明系统可由防灾报警系统强启。

3.4.4 照明系统供电方式

（1）照明系统采用放射式与树干式相结合的供电方式。（2）应急照明由带逆变装置的应急照明电源柜供电，其蓄电池容量应满足90min以上供电的需要。

3.5 电缆、电线选型及敷设方式

3.5.1 动力照明配电系统的配线线缆均采用铜芯，其中与消防有关的动力设备和应急照明配线线缆采用耐火型，其它配线线缆采用阻燃型；用于室内和地下电缆采用低烟无卤型；

3.5.2 车站电力电缆采用沿电缆桥架敷设或穿管敷设，导线采用穿管明敷设或暗敷设；对明管敷设的线路采取防火措施。

3.5.3 站台板下电力电缆利用35kv供电系统的支架或挂钩敷设，导线采用穿管明敷设。

3.5.4 电缆竖井穿越楼板、站厅和站台板，电力母线、电缆桥架（支架）穿墙，线缆保护管穿越墙、楼板、站厅和站台板，线缆进出柜、屏、箱等处均采取防火封堵措施。

4 防雷与接地

4.1 动力照明供电采用三相四线制，接地形式采用tn-s系统。插座回路和插座箱均

漏电保护。所有电气设备不带电的金属外壳均与pe线可靠连接。所有地面回路均加装浪涌保护。

4.2 地铁每个地下车站均采用综合接地系统，此设计应能同时满足牵引供电设备、车站机电设备、通信、信号等信息设备、给排水管及其它金属构件接地的要求，接地电阻≤0.5ω。

4.3 地下车站强（弱）电系统接地分别设置强（弱）电系统总接地母排，设于相应系统的设备房间内，供车站强（弱）电设备接地用。公用设施的金属管道等人体可触及的非用电金属件采用等电位接地，在车站站厅、站台适当位置设置等电位接线端子箱供车站等电位连接使用。

5 结束语

该设计已通过深圳市地铁集团有限公司设计部组织的专家评审。通过地铁车站动力照明系统的优化设计，使车站的供、配电系统更加合理，最大程度地降低了能耗，节省了能源，使车站机电系统有机地结合在一起，降低了工程的建设成本。

城市轨道交通论文:浅谈城市轨道交通的环境噪声及振动控制

引言

振动和噪声是城市轨道交通影响环境的主要方面。随着近几年城市轨道交通的发展,人们对此问题越来越重视。减小轨道交通的振动和降低噪声, 是提高沿线居民的生活质量,使轨道交通可持续发展的关键之一。当列车通过时,如果轨面和车轮踏面绝对平顺,则轮轨之间就不会产生振动, 噪声也就处于极微弱状态。但是轨面和车轮踏面都存在各种类型的不平顺,列车通过时轨道结构和车体都会产生振动。轮轨表面越不平顺,轮轨的振动强度也就越大。国内外的研究资料表明, 噪声和振动是密切相关的, 振动越大, 则噪声也就越大, 振动和噪声通过不同介质传播。所以就要根据振动和噪声的特性采用适当的方法,以达到减振降噪的目的。

一、轨道交通振动和噪声产生的原因

1.1 振动的产生

当列车以一定速度通过轨道时, 车辆和轨道都要在空间各个方向产生振动, 引起振动强弱的原因有: 轨道几何形位的静、动不平顺;钢轨顶面波浪形磨耗、 钢轨接缝;列车速度的大小;车轮踏面擦伤、车轮踏面不圆顺等等。由于车辆和轨道这两个系统的振动是一种耦合关系, 这种耦合振动最终要通过轨道结构传递形成输出。对于高架结构,通过桥梁墩台传递到地面; 对于地铁,通过隧道周围的土介质传递到地表。因此,轨道结构既作为振源,也是振动传播途径中一个重要环节, 直接影响最终的振动效应。从振源、传递因素的角度出发,研究轨道交通的减振性能是较为合理,也是最有效的方法。

1.2 噪声的产生

噪声是通过声源、途径及接受点这3个方面进行分类和研究。车厢内的噪声由乘坐该车的人所承受，车站内的噪声由在车站内候车的人所承受，而路边噪声影响着邻近线路附近区域居住或工作的人们。各种类型的噪声可能来自两个或几个的噪声源。并且由这些噪声源沿着各种各样的途径进行传播和扩散。根据前人的经验和方法，对声源、途径和接受点，可寻求相应的降低、衰减噪声的措施和途径，从而降低对人体造成的损害。

城市轨道交通的噪声级的强度直接与系统的特性有关。轨道设置的位置， 即设于地下、地面或高架等，是影响噪声级的决定因素。地下铁道一般比地面轨道产生更大的车内噪声级。高架铁路轨道产生的路边噪声级比地面轨道的噪声级要高。此外，还有列车的运行速度、采用钢轨型式、车轮踏面上的擦伤、 钢轨表面局部粗糙状况以及线路小半径曲线等其他因素，影响噪声级的强度。

地铁列车运行时，主要是由于轮轨互相撞击振动而产生噪声的。通过空气传播的噪声，称为空气声；撞击振动通过轨道、道床、隧道和平台立柱的结构，经钢筋混凝土传播到平台上方建筑物墙壁、地板的振动，称为固体声。地铁车辆段平台上居住小区所受到的振动与噪声影响属后类，其控制技术应以控制振动为主，其振动减小了，固体声随之减小。

二、振动和噪声的特点及传播规律

2.1 城市轨道交通的振动和噪声特点

城市轨道交通运行是间歇的，地铁或轻轨列车的运行间隔通常为2-6min， 一般为早晨5：00至夜间11：00行驶，其引起的振动与噪声不是全天候的。城市轨道交通产生的噪声与振动，主要来自于列车的轮轨系统和动力系统。轨道交通噪声的受声点与轨道的距离为几米至几十米， 按照点声源和线声源划分原则， 确定轨道交通中轮轨牵引电机、齿轮传动及空压机噪声的性质。除轮轨噪声为线声源外， 其余均为点声源。对某一受声点来说，其噪声应为这多种噪声的叠加， 它们各自含有多种频率成分，一般是互不相干的。

2.2 城市轨道交通的振动和噪声分类

列车运行时产生的振动，属于随机振动问题，其引起的振波通过梁、 墩台、 基础传至地基， 再传至建筑物的基础， 影响其他建筑物。导致竖向振动的因素有以下几种：轨道不平顺等随机性激振源；车轮偏心等周期性的激振源；车轮与道岔、钢轨的碰撞等。

列车运行噪声包括： 轮轨噪声、 车辆设备产生的噪声； 活塞风引起的噪声； 通风系统引起的噪声、通过承重柱体向临近建筑物传递的噪声、 高架结构的振动而辐射的噪声；架空接触网与集电弓之间产生的摩擦声、列车运行时产生的气流噪声等。城市轨道交通产生的噪声是上述噪声的综合效果，并且受列车运行状态和轨道设备状态的影响。

在产生振动和噪声的众多因素中，其所占的比重是各不相同的。根据日本高速铁路的噪声测试资料，其声源分析表明：在不采取任何措施的情况下，轮轨噪声占，集电系统噪声占，机械运动产生的噪声占，空气噪声占。所以，轨道交通的噪声及振动的控制，应主要针对轮轨噪声和集电系统噪声。

三、对振动和噪声的控制措施

对于振动和噪声控制主要通过振源与声源控制、振动传播与声传播控制以及承受物控制3个方面进行。一般说来，通过这3个方面的控制，能够使轨道交通的振动和噪声满足相关标准的要求， 针对不同的轨道交通线， 应综合治理， 达到投入最少，控制效果最明显，即要分区段、分敏感区域进行控制处理，以达到经理合理的目的。

城市轨道交通论文:城市轨道交通再生电能回收技术方案的研究

摘要：如果采用车辆吸收电阻吸收地铁列车运行过程中的再生能量，则将带来隧道和站台内的温升问题，同时也增加了站内环控系统的负担， 造成大量的能源浪费并使地铁的建设费用和运行费用增加。为了降低隧道洞体和车站内温度并提高洞内空气质量，应当进行再生能量吸收的相关技术系统研究并在地铁工程中使用成熟的再生能量回收装置。

关键词：城市轨道交通；再生；吸收；技术方案

1 引言

在城市轨道交通工程中，直-交变压变频的传动方式已经普遍采用。车辆在运行过程中， 由于站间距一般较短， 列车起制动频繁， 因此要求起动加速度和制动减速度大，制动平稳并具有良好的起动和制动性能。从能量相互转换的角度看， 制动能量是相当可观的。虽然电动车组在其直流回路设有电阻耗能装置， 但是受机车空间所限， 不可能设置足以完全吸收这部分动能的装置，剩余能量只能由机械制动补充。由于轨道交通整流设备采用的是二极管整流器，只能单向供电。当列车制动时， 再生回馈能量通过机车变频装置向直流电网充电，使直流电网电压升高，当直流电压大于整流器输出电压时， 二极管整流器被反向阻断。由于地铁系统的特点是区间距离短、列车运行密度高， 这样列车在全线运行过程中必将有频繁的启动、制动过程。根据经验，地铁再生制动产生的反馈能量一般为牵引能量的30%甚至更多。而这些再生能量除了按一定比例（一般为20%～80%， 根据列车运行密度和区间距离的不同而异） 被其它相邻列车吸收利用外，剩余部分将主要被车辆的吸收电阻以发热的方式消耗掉或被线路上的吸收装置吸收。据考察北京地铁750 v 直流供电电压在机车进站制动时可能升到1 000 v 以上，这是由于列车再生制动能量在直流电网上不能被相邻列车完全吸收造成的。当列车发车密度较低时，再生能量被其它车辆吸收的概率将大大降低。有资料表明，当列车发车的间隔大于10 min 时，再生制动能量被吸收的概率几乎为零，这样，绝大部分制动能量将被车辆吸收电阻所吸收， 变成热能并向四外散发。由于列车的制动主要发生在运行过程中，如果再生能量由车辆吸收电阻吸收， 必将带来隧道和站台内的温升问题， 同时也增加了站内环控系统的负担，造成大量的能源浪费并使地铁的建设费用和运行费用增加。在国内的部分地铁线路（如北京地铁） 上已经反映出温升问题相当严重。因此， 对再生能量吸收的相关技术进行系统研究并在地铁工程中使用成熟的再生能量回收装置，将会降低隧道洞体和车站内温度并改善洞内空气质量。同时， 合理的配置再生能量回收装置还能减少车载设备（车辆制动电阻），减少车辆的运营维护工作量，降低车辆成本，减少车辆自重，从而降低列车能耗， 提高车辆加减速性能， 并有可能在一定程度上降低电机的配置容量。

目前，我国在城市轨道交通中应用再生能量回收技术尚属起步阶段， 可借鉴加拿大、日本等国的成功经验。若在国内城市轨道交通系统中广泛应用此项技术，必将产生巨大的社会和经济效益。

2 可采用的相关技术

轨道交通车辆所采用的电制动方式一般包括再生制动和电阻制动两种方式，再生制动的最大优点是节能，但再生电能并不是都能被其它牵引车辆吸收，剩余部分则消耗在车辆制动电阻上并转变为热能散发到空气中。车辆采用电阻制动方式吸收电能比较稳定， 但制动能量消耗在电阻上， 既不能加以利用，又因在车辆上装设大容量制动电阻而导致车下设备的总体布置困难，车体重量和列车牵引耗电增加，同时还加大了对环境的污染。

为了减少制动能量在列车制动电阻上的耗散，抑制地铁隧道内温度的升高和减少车载设备，国外一般在牵引变电所的直流母线上设置再生制动能量吸收装置，所采用的吸收方案主要包括电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型和逆变回馈型四种方式。当处于再生制动工况下的列车产生的制动电流不能完全被其他车辆和本车的用电设备吸收时，线路上设置的再生制动能量吸收装置立即投入工作，吸收多余的再生电流，使车辆再生电流持续稳定，以最大限度地发挥电制动性能。如日本多摩、冲绳、东京、大阪的轻轨和地铁线路， 加拿大多伦多轻轨及意大利米兰3 号线等地铁均采用了再生制动能量吸收装置。

电阻耗能型再生制动能量吸收装置主要采用多相igbt 斩波器和吸收电阻配合的恒压吸收方式，根据再生制动时直流母线电压的变化状态调节斩波器的导通比， 从而改变吸收功率， 将直流电压恒定在某一设定值的范围内，并将制动能量消耗在吸收电阻上。该吸收装置的电气系统主要由igbt 斩波器、吸收电阻、续流二极管、滤波装置（滤波电容和滤波电抗器）、直流快速断路器、电动隔离开关、避雷器、电磁接触器、传感器和微机控制单元等组成。该装置的优点是控制简单， 其主要缺点是再生制动能量消耗在吸收电阻上，未加以利用；而且电阻散热也导致环境温度上升，因此当该装置设置在地下变电所内时， 电阻柜需单独放置， 而且该房间需采取措施保证有足够的通风量，需要相应的通风动力装置，也增加了相应的电能消耗。

电容储能型或飞轮储能型再生制动能量吸收装置主要采用igbt 逆变器将列车的再生制动能量吸收到大容量电容器组或飞轮电机中，当供电区间内有列车起动或加速需要取流时，该装置将所储存的电能释放出去并进行再利用。该类吸收装置的电气系统主要包括储能电容器组或飞轮电机、igbt 斩波器、直流快速断路器、电动隔离开关、传感器和微机控制单元等。该装置充分利用了列车再生制动能量， 节能效果好， 并可减少列车制动电阻的容量。其主要缺点是要设置体积庞大的电容器组和转动机械飞轮装置作为储能部件，因此应用实例较少。

逆变回馈型再生制动能量吸收装置主要采用电力电子器件构成大功率晶闸管三相逆变器，该逆变器的直流侧与牵引变电所中的整流器直流母线相联， 其交流进线接到交流电网上。当再生制动使直流电压超过规定值时，逆变器启动并从直流母线吸收电流，将再生直流电能逆变成工频交流电回馈至交流电网。该吸收装置的电气系统主要包括晶闸管逆变器、逆变变压器、平衡电抗器、交流断路器、直流快速断路器、电动隔离开关、直流电压变换器和调节控制柜等。该装置充分利用了列车再生制动能量， 提高了再生能量的利用率， 节能效果好，并可减少列车制动电阻的容量。其能量直接回馈到电网，既不要配置储能元件，又不要配置吸收电阻，因此对环境温度影响小，在大功率室内安装的情况下多采用此方案。

3 技术方案的研究与比较

3.1 有关系统的仿真模拟计算

仿真模拟是较为先进的研究方法之一，事实证明，这样的研究方法是可取的、科学的、可靠的。许多重大项目都要经过各种仿真模拟计算后才能够进入实施阶段，开发研究阶段的有关模拟分析参数的选择和确定将有可能影响到整个工程的方案决策、运行效果以及工程投资和系统的经济合理性。因此，在项目的设计阶段进行大量的、准确的仿真模拟是非常必要的。多年来中铁电气化勘测设计研究院已经在各条城市轨道交通的供电系统设计中多次运用这种方法。因此， 为了得到更为准确可靠的研究结果，在本课题的研究过程中对相关的系统进行了大量的模拟分析与比较。所应用到的主要模拟技术和分析流程见图1。

3.1.1 列车运行模拟

列车运行的模拟仿真是整个方案研究最基础的数据平台和依据，它的正确性和科学性将直接影响后续模拟计算的准确性和方案的可靠性。因此必须对与此相关的各个系统进行充分调查、分析与研究。主要包括车辆特性、车辆阻力、车辆运行工况的分析与研究，线路资料和有关运营资料的分析与整理，从而获得准确的全线列车运行数据。

3.1.2 不同运行图模拟

一般来说，在固定的列车追踪间隔运行状态下，列车的牵引用电负荷反映到牵引变电所是相对持续稳定的，不会因运行图上下行铺画的时间交错产生较大的波动变化。因此， 中铁电气化勘测设计研究院一般在设计牵引供电系统方案和容量的时候，只需对典型的高峰小时运行图进行模拟就可以满足要求。而再生能量回馈电流则是短时的、不稳定的，由于其他列车的运行状态直接影响到再生电流的吸收比例，所以在作回馈电流的模拟分析时，应该充分考虑运行图上下行铺画的不同时间交错情况下的回馈电流特性。在进行运行图模拟时，增加了以追踪间隔为周期，以2 s 为步长的多图模拟模型，为下一步的供电系统模拟提供更具广泛性的数据基础。

3.1.3 供电系统模拟

供电系统模拟是基于全线牵引供电网络数学模型之上，根据有限元分析的基本思想对全线网络模型进行一定间隔的切割，并对各个切割断面进行数据抽象，同时根据运行图数据对全线列车的运行状态扫描后进行全线的牵引供电网络分析，从而计算出供电网络各个切割断面的瞬态电气参数，并进行统计输出。本文在原有的模拟模型基础上， 加入了电能回馈吸收装置的简化数学模型（见图2）， 使模拟的数据结果更加准确，为回馈吸收系统方案的建立和容量的选择提供可靠的依据。由于在进行系统模拟分析的过程中，主要研究目标为能量的流动过程， 因此为了简化算法，提高运行速度，将回馈装置在数学模型上简化为可调电阻，设定回馈装置的电压投入条件，通过调节可调电阻的大小来适应回馈功率的变化。通过各种运营状态下的模拟分析、统计，获得回馈功率的变化特点。

图2 回馈吸收装置的简化模型示意图

3.2 仿真模拟结果分析

考虑到再生回馈电能的负荷特点（短时性和随机性），对不同运行阶段的列车运行、不同运行图和供电网络进行大量的模拟分析和比较。以某牵引变电所为例的图3 可以看出，在相同的列车运行追踪密度下，再生回馈功率因不同的运行图铺画而差异很大。而在未来的实际运行中， 运行图可能会出现各种随机性变化。

图3 某变电所远期高峰小时-平均回馈功率曲线

3.3 再生吸收装置的分布方案与容量选择

因为当前没有相应设计原则可依照，根据再生回馈负荷的特点、大量模拟计算和数据分析并考虑到大部分再生电流回馈冲击都在20 s 以内，所以可认为各变电所回馈装置的容量是按照以下原则确定：（1）按照不同运营条件、不同运行图下的20 s 平均最大负荷确定；（2） 用不同运营条件、不同运行图下的短时最大负荷进行容量校核。

3.4 再生回馈／吸收电能的统计分析

通过对某地铁线路的模拟计算和统计分析，在不同追踪间隔条件下，全线的不同运行图平均回馈功率统计。在各种追踪间隔条件下的不同运行图平均回馈功率波动曲线见图4。在不同追踪间隔的条件下， 不同运行图的平均回馈功率波动不大， 回馈功率的大小与追踪间隔没有直接的关系。因此认为可以对各种运行条件下的回馈功率进行平均并作为全线全天回馈能量统计的基础。

图4 不同追踪间隔下的回馈功率波动曲线

按照每年365 天，每天运营时间18 h 计算，某地铁全线全年回馈吸收电能总量为ere。ere=365×18×1 331=8 744 670（kw·h）。

4 经济技术效果

通过以上对某地铁线路的技术分析，按照每度电价0.5 元计算，每年仅节省电费就达到470 万元。全线牵引所的回收装置设备费暂按照飞轮储能装置估计约4 000 万元。这样仅从供电系统的角度考虑，预计8～10 年就能够收回全部设备费用。另外，再生能量回收装置的安装将对地铁其他系统带来巨大的社会和经济效益，比如：大大降低隧道温升，从而降低隧道通风设备容量和相关投资；减少列车制动电阻容量， 从而使车体更轻、更节能、成本更低。由于篇幅所限， 本文不再对其他系统进行详细分析比较。

城市轨道交通论文:浅析城市轨道交通车辆用辅助电源系统

摘

要:城市轨道交通车辆一般采用直流供电,通过车辆上的辅助电源系统为车辆辅助设备供电,本文就城市轨道交通车辆辅助逆变器的电路结构、形式及辅助电源系统进行简单分析介绍, 并指出了城市轨道交通车辆用辅助电源系统的应用及发展。

关键词:辅助逆变器

pwm 调制

隔离变压器

斩波

控制电源

在城市轨道交通车辆中,通常是从电网获取直流电压(一般为1500vdc 和 750vdc),经由辅助逆变器( 也称静止逆变器) 变换输出380vac,给列车上的辅助设备供电。

城市轨道交通车辆一般采用两种型号车辆,对于两种车辆,逆变器的工作形式不同:a型车为拖车,其逆变器一路供给列车照明和风机电机;另一路输出 110vdc 控制电源,同时兼向蓄电池充电;b/c 型车为动车,其逆变器输出 380vac 分别向列车的空调机组和空气压缩机供电。

以下,就城市轨道交通车辆的辅助电路系统进行分析介绍。

1 辅助逆变器电路结构

城市轨道交通车辆中的辅助逆变器电路常见有两种形式:一种采用直接逆变方式(dc－ ac),如图 1 所示;另一种采用先斩波(升 /降压斩波)后逆变方式(dc － dc － ac),如图2 所示。siemens 公司采用 dc — dc — ac形式, 如上海一、二线和广州一号线地铁车辆;bombardier 公司采用dc — ac 形式,应用于长春生产的车辆中。

其中dc — dc — ac 方式升/ 降压斩波中,升压斩波的系统应用在dc750v 供电网压的场合;降压斩波的系统应用在网压为dcl500v 的场合。采用升/降压斩波的目的都是为了使逆变器的输入电压稳定,当负载变化或电压波动时,保证斩波器有稳定的输出电压。

目前, 以 g t o 、i g b t 为代表的开关器件的开关频率足以满足在网压波动范围内,用pwm 调制实现逆变器稳定输出, 且满负荷运行,因此现在生产的车辆常采用直接逆变的方式。

2 辅助逆变器形式

目前我国城市轨道交通车辆使用的辅助逆变器有两种形式:一种为单台逆变器形式,另一种为两台逆变器串联形式。例如上海一号线直流地铁车辆使用单台逆变器形式,上海二号线地铁车辆使用两台逆变器串联形式。

2.1 单台逆变器形式

对于网压1500v,容量约200kva 左右的辅助逆变器一般使用3300v ／ 400a 的 igbt元件。这种形式结构简单、可靠, 逆变器用pwm 调制可使输出电压的谐波含量在限制值以内,是目前普遍采用的形式。

2.2 两台逆变器串联形式

有两种方案:一为两台逆变器输出至隔离变压器,通过隔离变压器的电路叠加,或磁路叠加,然后经滤波输出,这种方案的优点是逆变器可以用低电压的 igbt 元件;二为控制两台逆变器输出电压的相位差,当它们经过变压器的电路叠加或磁路叠加后,使变压器输出电压的谐波减少,这样对输出滤波器的要求可以降低,即可以减小滤波器的体积和质量。

需指出的是,这种电路较为复杂,尤其是变压器,用电路叠加的变压器,其副边绕组较为复杂。用磁路叠加的变压器,磁路设计较为复杂。另一方面, 这种电路的产生是在早期igbt 元件水平不太高的情况下出现的。因此已基本不再采用该形式。

2.3 辅助电源系统

以上海地铁一号线为例,其静止逆变器原理框图如图 3 所示。dcl500v 电源经l-c 滤波器后由gto 斩波器进行斩波调压至 770v,再经过中间滤波器送入六脉冲 gto 逆变器,其输出经隔离变压器后成为 ac380v。在隔离变压器次边还设有一组抽头,其输出交流电压经整流后提供 dc110v 电源。

控制单元的核心是微处理器,包括四个功能包:

电源功能包(p-pac)- 提供控制电源及斩波、逆变器的脉冲。

通信功能包(c-pac)- 传输逆变器及列车上的各种信号,寄存过程参数实际值。

接口功能包(i-pac)- 确定参数所需值,监控逆变器电压、电流、温度、延时时间及工作过程。

快速保护和控制功能包(f-pac)- 控制逆变器工作过程,寄存过程参数中实际值的模拟量,实现逆变器快速保护。

3 应用及发展

武汉轻轨一号线上, 辅助电源系统采用igbt 模块(1700v/1200a)构成静止逆变器,输出稳定的三相 ac380v 电源、dc110v 和dc24v 电源,供列车上的空气压缩机、空调、照明和电热器等使用,并对蓄电池进行充电,每列车配备两组辅助电源逆变器, 容量为140kva。

上海地铁二号线的辅助电源系统采用由igbt 模块(3300v/1200a)构成的静止逆变器,输出 ac380v 电源。列车的每节车均设一个辅助逆变器,容量为 90kva。a 车的逆变器供电给列车一半的照明和风机电机,同时提供 dc110v 电源,b、c 车上的逆变器分别向列车一半的空调机组供电。

地铁车辆大都采用两动一拖(3节车辆)构成一个单元,由两个单元构成一列车,每节车辆均配备一台静止逆变器, 每单元共用一台dc110v 的控制电源。每节车辆的辅助逆变器的容量为 75￣80kva,dc110v 控制电源功率约为 25kw。法国 alston 生产的地铁车辆,改为一个单元中配 2 台静止辅助逆变器,每台容量为 120kva,每台含 dc110v 控制电源,功率为 12kw。最近国外生产的地铁车辆采用集中控制,在 6 节编组中,每单元只配一台静止辅助逆变器, 容量约为 2 5 0 k v a , 直流110v 控制电源一台,约 25kw。

目前世界上在地铁与轻轨辅助系统中大都采用绝缘栅双极型晶体管 igbt(或 ipm)模块构成。为了人身安全,低压系统及控制电源与高压系统在电位上采用变压器隔离,现今国内外都采用直—直变换及高频变压器隔离这一方案。从冗余度与轴重均衡出发,常选用分散供电方案。