轨道交通电气化（共8篇）
轨道交通电气化 篇1
摘要：本文通过对轨道交通电气化专业传统人才培养模式存在的问题进行剖析, 结合专业特点, 从构建校企合作新模式、综合实验基地建设、“双师型”教师培养、实践教学体系建立等论述, 深化理论学习与工程训练相互融合的应用型人才培养体系。
关键词：轨道交通电气化,应用型,人才培养
为贯彻落实《国家中长期人才发展规划纲要 (2010—2020) 》和《国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010—2020) 》的重大项目改革方案, 建设工程教育强国, 全面提高工程应用型人才培养质量势在必行。为响应高铁“走出去”的国家战略, 适应铁路及城市轨道交通事业的飞速发展趋势, 轨道交通行业领域对轨道交通电气化专业人才需求急剧扩大。因此, 轨道交通电气化专业工程应用型人才培养探索与研究具有重要的意义。
一、轨道交通电气化传统的人才培养模式存在的问题
轨道交通电气化专业传统的人才培养模式存在较多问题, 主要体现在以下几个方面:轨道交通行业背景特点弱化, 逐渐等同于传统的电气化专业;轨道交通没有形成整体学科体系, 使轨道交通电气化专业形成“孤岛”;教师队伍没用轨道交通电气化工程实践经验, 甚至没有轨道交通电气化专业背景;“空洞”的理论教学与行业工程应用脱节, 学生缺少相应的工程训练;校企合作模式单一, 甚至没有完善的监督机制;实验实训条件简陋, 不能满足该专业的综合实验和工程训练。
二、轨道交通电气化专业定位及特点分析
轨道交通电气化是一个工程应用、行业背景很强的专业, 与轨道交通领域“车机工电辆”等专业构成一个完整的专业群, 彼此间互联互通、信息共享。轨道交通电气化专业作为轨道交通领域的核心模块之一, 完善了“车机工电辆供”轨道交通专业群的建设体系, 本着围绕职业竞岗位、岗位竞能力、能力设课程的原则, 轨道交通电气化专业主要从事轨道交通电力网、牵引变电所及接触网等设备的安装、调试、试验、维修和系统联调等方面的工程应用型工作。
三、轨道交通电气化应用型人才培养目标
为满足轨道交通行业特点与需求, 建立明确了轨道交通电气化的人才培养目标, 培养理论分析和工程实践相结合的工程应用型人才;培养轨道交通电气化行业一线有成长力的工程师与管理者;培养具有工程项目筹划、分析、设计、管理能力并具有一定的职业素养和团队合作精神的学生, 使其能够胜任轨道交通电气化牵引供电工程技术领域牵引变电和接触网方向的工程设计、工程调试、工程项目管理等方面的工作。通过厚基础、宽口径的大类基础教育与应用性、工程化的专业教育, 培养具有扎实的基础理论和宽广的专业知识, 具有较强分析与解决问题的能力, 富有开拓精神和工程应用开发能力, 毕业后可在轨道交通电气化相关领域从事产品开发、工程设计、运营维护、技术管理等工作的高层次应用型人才。这是对该专业应用型人才培养的明确定位。
四、轨道交通电气化应用型人才培养内容
(一) 构建全方位、全过程的校企合作新模式
通过对轨道交通行业社会调研和分析论证, 传统的“学校形态”不能达到工程应用型人才的培养目标。构建以就业为导向、校企合作为载体、联合培养为手段、学生培养质量为目标的新模式是该行业工程应用型人才培养方案的核心。充分发挥高校与企业的各自优势, 实现优势互补, 从而进一步推进工学结合, 达到发展共赢之目标。
构建全方位、全过程、稳定的校企合作长效机制, 应以科学、规范的管理制度为依据, 以“双师型”教师和企业核心工程技术人员为引导, 以“一切为工程教学和工程应用型人才培养”为核心目标, 以校企联合培养、校企资源共享、校企联合共建、校企项目合作等为主要内容, 并建立与之相应的科学评价和考核体系。最终实现工程实践教育体系健康运行, 高素质工程应用型人才培养质量稳步提高。
(二) 建设轨道交通综合实验基地
建设“车机工电辆”综合试验基地, 可以很好得满足“轨道交通车辆”、“轨道交通运营与管理”、“轨道交通信号与控制”、“轨道交通电气化”等专业的实验、实训要求。该基地不仅可以完成轨道交通车辆系统、牵引供电系统、信号系统、运输与管理等系统内的故障再现、实物仿真和试验分析、系统及设备型式等试验, 还可以完成轨道交通系统间的综合试验。既可为培养学生和教师一线技术能力、工程能力提供真实环境, 也可为新运营模式、新技术、新装备在轨道交通中的应用提供试验条件, 同时也可作为功能强大的科研平台。
以轨道交通电气化专业为例, 构建轨道交通电气化实验平台, 满足该专业的课程要求。建立具有层次化、综合化的试验平台, 该平台对“轨道交通供变电技术”、“轨道交通变电所综合自动化”、“铁道接触网”、“轨道交通电力监控”等主要专业课程实践环节进行了系统整合。在此平台上, 不仅满足轨道交通电气化专业核心课程的基础实验和综合实验的要求, 还能使学生自主完成相关的课程设计。轨道交通综合实验基地的建立, 为轨道交通工程应用型人才培养提供了很好的硬件基础。
(三) 新型“双师型”教师队伍培养体系
轨道交通电气化专业应用型人才的培养, 是面向工程实际, 从事轨道交通电气化设备的运营、维护、故障诊断甚至延伸到整个轨道交通领域的高级工程技术工作。这必将对专业教师提出更高的要求, 需要教师具有较强工程实践经验的应用工程技术能力。目前, 大多高校专职教师很难达到此要求, 因此建立“双师型”教师队伍培养体系迫在眉睫。
学校有意识培养一批学术水平高、工程能力强的中青年教师。通过鼓励教师去企业挂职锻炼, 积极参与该行业研究课题和一些横向项目, 以共同开发、出版该专业相关著作等形式使教师熟悉工作流程, 提高工程应用能力, 及时了解轨道交通领域的新资料、新技术, 并积极探索应用型人才培养的新思路和新方法。在企业开展科研项目合作的工作中, 教师凭借扎实的理论基础, 结合实际的工程项目使科研能力和工程项目开发能力得到迅速提升。在选拔实习带队教师时, 组织经验丰富的教师, 做好“传帮带”的工作。在安排实习带队教师时, 主要考虑安排具有工程实践能力、与企业方有较强项目合作的教师作为带队教师。“双师型”教师队伍培养体系的建立是一项系统工程, 需要建立一套完善的教师工程实践能力培养方案才能够完成。
(四) 构建以工程应用能力为核心的实践教学体系
近年来, 麻省理工学院提出“本科实践导向计划”, 对较完善的轨道交通行业工程应用型人才培养方案的制订有很大启示。工程应用型人才培养理念应渗透到教学、实验、实习、毕业设计等各个环节。通过科学规划、联合共建模式, 构建一个涵盖轨道交通多工种的综合性实践基地, 营造一个“真实的轨道交通”环境, 满足学生工程训练和企业员工的培训;通过校企互聘形式实现“工程师进校园”, 使学生和现场工作经验丰富的工程师零距离接触, 明确轨道交通电气化行业一线的工作性质、内容以及所需的职业素养;通过“实际工程项目进课堂”, 学生能够对实际工程问题进行分析解决, 并具备工程意识和工程实践能力。通过理论教学与工程实践相融合, 以实际的工程项目子课题为载体, 开展具有项目管理运作模式的大学生科技活动, 最终实现轨道交通电气化专业特色明显、教师队伍双师化、培养体系工程化、教学方式多样化等一整套完善的工程实践教学体系。
五、结语
轨道交通是一个多部门、多工种的系统性行业, 轨道交通各专业也不是相互孤立的, 而是相辅相成、相互融合的统一体。构建完整的轨道交通行业群, 打破专业壁垒, 实现课程群的融会交叉、资源共享, 提高实训基地的利用效益, 畅通轨道交通的信息渠道, 从而达到加强工程实践教学体系建设、推进工程应用型教育改革、提高应用型人才培养质量的目的。最终, 确立以轨道交通电气化相关领域的工程实践能力培养为核心、技术应用能力培养为主线, 产学研结合为途径、特色鲜明的工程应用型人才培养模式。
参考文献
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城市轨道交通电气节能设计 篇2
节能设计需符合国家有关法律、法规、标准及规定的要求,对于轨道交通工程项目,从线路规划、车站及车辆段选址、客流运营组织、车辆及各系统设备选型及维护、系统供电等方面进行合理、节能设计,以避免盲目投资和低水平重复建设。轨道交通是个多专业设计的复杂工程,因此应从各专业多方面全方位系统化地贯彻节能设计。
1 轨道交通能耗情况简介
轨道交通能耗主要是电能,还有部分是水、柴油、天然气,折算为标准煤后,各种能耗计入总量并算其占比。柴油以线路巡检车使用为主,量很少,在轨道交通总能耗中可忽略不计;生产生活用水与食堂使用天然气两项一起约占总能耗的1%;剩余99%左右都是电能。
根据使用类别,电能又可分为列车牵引用电与动力照明等低压设备用电,其中列车牵引用电约占50%~60%。动力照明等低压设备主要有通风空调设备、给排水设备、照明设备、电扶梯屏蔽门等车站设备、通信监控弱电设备、车辆段工艺维修设备等,其中通风空调设备用电量约占低压设备用电量的40%,车站设备约占20%,其余各专业均约占5%~10%。轨道交通地下车站居多,因此通风空调设备与电扶梯设备较多造成其能耗比重较大。
了解轨道交通用能情况后,便可针对需要重点节能设计的专业,提出行之有效的设计方案并在后期重点监管。
2 项目方案节能设计
2.1 牵引节能设计
列车牵引能耗是轨道交通中最主要的能耗,且受到很多专业方案设计的影响,因此在牵引用电节能上需主要注意以下几个方面。
(1)合理的线路方案有助于降低列车的牵引能耗,如尽可能减小长大坡道的提升高度,合理设置节能坡度,站与站间尽量采用最短连接路径。
(2)行车交路应从配线、客流、交路长度及运营角度等方面进行多方案比选,在满足客流需求的前提下,合理分时段设计运行交路与列车对数,尽量提高列车载乘率,少跑空车,以减少对空车和少乘客车辆的牵引用电量。
(3)应通过模拟仿真计算,合理布置牵引所,合理选择牵引变压器容量。
2.2 低压节能设计
轨道交通也因含有相当数量的车站与车辆段而产生大量的低压能耗,特别是地下车站更是用能较大的单体建筑,因此在低压用电节能上需注意以下几个方面。
(1)线路的选择应尽量避免地下车站埋深过大,否则通风空调与电扶梯这类主要耗电专业设备数量较多,功率加大,会使整个车站的用电大幅增加。
(2)车站建筑设计应考虑城市规划与周边环境,合理利用资源,根据周边自然环境,结合各专业设计,建立综合节能观念。
(3)车辆段/场选址应有良好的接轨条件,方便行车组织,提高运营效率,减少列车空走距离、空走能耗。选址应结合市政规划、环境保护等综合考虑。总平面也应根据工艺流程合理布局,以减少不必要的调车与设备运输。
(4)通风空调系统、给排水系统及车站设备等应根据其工况合理提出控制模式,设计控制系统。全日车站此类负荷变化较大,存在明显的早、晚客流高峰等特征,其自动控制系统应实现系统的季节性与时间性调节,以达到节能运行目的。自动扶梯采用变频控制,无人乘坐时运营速度仅为正常速度的20%,以减少空载耗电量。
(5)采用就地与集中相结合的无功补偿方式,使功率因数不低于0.9。认真考虑三相负荷的平衡问题,确保最大相负荷不超过三相负荷平均值的15%。
3 设备产品的选用
选用低能耗、高能效的设备及产品,是轨道交通节能设计中必不可少的。有评定标准的设备应按国家相关标准选型,无评定标准的应采用先进技术设备,禁止采用国家明文禁止或淘汰落后的设备。
3.1 车辆
车辆是轨道交通牵引能耗的使用者,选择适合的车辆,对牵引节能贡献是非常大的。车辆的车型、材料影响着自重,若车体采用整体承载铝合金焊接轻型结构,则车辆自重可合理减少,牵引耗能会降低。满足动力要求时,合理选择牵引电机和车辆编组动拖比,让牵引电机工作在最佳能效状态也是节约牵引用能的关键。空调设备、照明设备、空气压缩机等列车辅助能耗设备也应选择高能效产品。
3.2 供电设备
变压器的使用能耗应符合GB/T 10228—2008《干式电力变压器技术参数和要求》的规定。电线电缆也应按照经济电流密度要求合理选型。
3.3 机电设备
通风空调专业的大型风机属于高耗能设备,应满足GB 19761—2009《通风机能效限定值及能效等级》中关于“1级能效等级”的相关要求;车站清水离心水泵(主要有空调系统冷冻水泵与冷却水泵)应满足GB 19762—2007《清水离心泵能效限定值及节能评价值》的要求;其余机电设备国家也均有评定要求。
3.4 照明
轨道交通工程照明主要采用节能型荧光灯,配电子镇流器,所选灯具及镇流器均应符合国家颁布的相关照明能效限定值及节能评价值的标准。推广应用LED灯也是非常有必要的。
4 节能管理
要想达到节能效果,需从系统设计方案、节能产品使用和节能管理体制上考虑。节能管理工作应更加具体化,更具备可实施性。
4.1 计量
配备完善的能源计量器具,有利于对运营、车辆设备维护及商业用电实行分别检测和控制,严格成本核算和能耗定额管理。能源计量器具应严格按GB 17167—2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》中的要求进行配置及校验。不仅要实行分类计量,对大型用电设备还应单独设置计量进行监控。能源计量器具配备率为:
式中,RP为能源计量器具配备率;NS为能源计量器具实际配备数量;N1为能源计量器具理论需要配备数量。
4.2 管理措施
有良好健全的节能管理措施才能将节能落到实处,才能发挥设计系统与节能产品的作用。管理措施主要包含健全的节能管理制度、完善的能源机构及人员配备、合理的能源计量器具管理、持续全面的能源统计与监测等,若再配合能源管理系统,则会产生事半功倍的效果。
5 新能源新技术的使用
5.1 逆变-再生制动装置
目前城市轨道交通系统常用的电制动方式有再生制动和电阻制动。再生制动最大的好处是节能,当列车下坡或进站时,通过再生制动装置,列车的动能或势能转化为电能,返回至接触网被相邻列车吸收,从而使能量得到有效的回收利用,但是再生制动产生的电能很难被完全吸收利用,多余的电能会造成接触网电压升高,影响正常运行。电阻制动将多余电能消耗在制动电阻上转化为热能,可防止接触网电压的持续升高。逆变-再生制动即是用逆变装置部分或完全取代制动电阻,使接触网上多余的电能不再转化为热能,而是回馈至低压配电系统,使能量得到充分利用。
5.2 地源热泵系统
轨道交通的车辆段/场面积较大,有采用常温地源热泵机组作为冷、热源的条件。浅埋水平管具有施工维护简单、造价低、受地面温度影响大的特点,但地下岩土冬夏热平衡好,因此可采用地下埋管换热器为单沟二层四管形式的地源热泵。
5.3 太阳能与光导系统
轨道交通除了地下车站外也有车辆段/场内大面积的单体建筑及一定数量的高架车站,如何利用自然光与太阳能也是设计应该考虑的问题。高架车站钢结构屋顶与车辆段/场内大型维修库屋面等都有条件设置太阳能板或光导装置,因此可根据城市的太阳光照射情况及建筑朝向和周边环境等因素合理选择太阳能或光导系统。
6 结束语
经过对轨道交通设计各专业的思考,体会到电气节能设计不仅牵涉到电气专业或某几个专业,而且牵涉到所有相关设计专业,需总体全面掌控,然后还要贯彻到今后的施工、运营使用等环节,缺一不可,否则无法达到节能效果。
参考文献
[1]GB 50157-2013地铁设计规程[S]
[2]GB 50189-2005公共建筑节能设计标准[S]
[3]GB 17167-2006用能单位能源计量器具配备和管理通则[S]
[4]GB/T 23331-2012能源管理体系要求[S]
[5]2013年国家发展改革委第21号令修正[Z]产业结构调整指导目录C2011年本修正
轨道交通电气化 篇3
(1)为保护城市环境，对噪声控制要求较高，除了车辆结构采取减振措施，必要时修筑声屏障外，轨道也应采用相应的减振轨道结构，
(2)轨道交通行车密度大，运营时间长，留给轨道维修作业的时间很短，因而一般采用较强的轨道部件，
近年新建轨道交通系统的浅埋隧道和高架桥结构，基本采用无碴道床等少维修轨道结构。
(3)轨道交通车辆一般采用电力牵引，以走行轨作为供电回路。为减小因漏泄电流而造成周围金属设施的腐蚀，要求钢轨与轨下基础有较高的绝缘性能。
轨道交通电气化 篇4
牵引系统采用VVVF牵引逆变器-异步牵引电动机构成的交流传动系统。辅助电源系统SIV给空调和照明等提供AC380V电源, 两台SIV分别位于两节TC车上。
1 列车过无电区分析
正常情况下可以通过闭合M0和M3车内的两个母线断路器BHB来实现列车过无电区时不断电工作。
当无电区间隙长度小于12.102m时, 该长度小于一个动车内两个受流器之间12.102m的距离, 第三轨电压可以通过各动车的集电靴供给, VVVF和SIV能够持续运行。
当无电区间隙长度大于12.102m且小于31.622m时, 第三轨电压可以通过列车动力单元内另一动车的集电靴供给, VVVF和SIV能够持续运行。
当无电区间隙长度大于31.622m且小于70.662m时, 一动力单元失电, 另一动力单元的VVVF和SIV能够持续运行, 列车损失一半动力。
一般来说, 无电区间隙长度应不大于70.662m。
2 列车过无电区施加微制动分析
当过无电区较长 (大于70.662m) 时, 可以通过电气牵引系统施加轻微制动来维持中间电压的稳定以保证辅助电源系统SIV的正常运营。
2.1 列车施加轻微制动条件
当满足下列条件时:
(1) 速度V0>15km/h; (2) 主控制手柄在“牵引”位且支撑电容电压下降率>3.5V/10ms或主控制手柄在“N”, 过无电区的网压变化dv/dt在-450～-650V/s之间; (3) 支撑电容电压550V
此时DCU自动进入过无电区模式, 即施加轻微电制动, 向直流环节反馈能量。2 1 3.5 (N S V T T V=+××++
DCU进入“过无电区模式”后, 该动车将屏蔽此时的司机给定级位, 而自动地以K1N/s的速率将牵引力迅速减小至0。0 110 2 H
2.2 列车施加轻微制动分析
设列车给定牵引力为N (每个动车) , 列车总重为H, 则之后3个动车继续以N的牵引力牵引, 1个动车 (过无电区车) 以N-K1×t的牵引力牵引, 于是整个列车的加速度
加速度变化率 (冲动率)
由冲动率µ<0.8m/s3可知
无电区车的牵引力消失时间
牵引力消失后, 为了维持处于无电区车的辅助电源系统继续工作, 本车DCU将自动进入电制动状态, 以反馈能量:
考虑到辅助电源系统的功率近似为为5 0 K W, 所以
同时还须维持网压在辅助电源系统可以接受的范围之内, 这需要动态的调整制动功率, 也就是需要调整制动力。
设整个无电区时间内的平均制动力为Fb, 假设其他车的牵引力不变, , 则进入无电区模式开始后的列车前进距离:
由于最大实际无电区距离为20m左右, 结合上式可以看出, 列车在进入无电区前的初速度和牵引力不应过小。
3 结语
当列车需要过无电区时, 一般情况下当列车速度大于5km/h时可以通过闭合母线断路器BHB来实现供电, 当无电区长度较长, 可以通过施加轻微制动来保证辅助电源系统SIV的供电, 满足列车的照明及空调不断电要求, 提高列车的舒适性。
摘要：介绍了北京房山线编组形式及设计设计说明, 分析了列车过无电区的动作, 探讨了列车过无电区施加轻微制动条件并进行了分析。
轨道交通电气化 篇5
嘉定新城是上海第二个重点建设的新城。随着轨道交通11号线的建成运营, 嘉定新城建设步伐加快。然而, 与毗邻的江苏昆山、太仓等城市相比, 嘉定新城整体发展相对比较滞后。虽然嘉定位于沪宁通道上, 是上海陆上运输的北大门, 但长期以来, 嘉定并没有发挥出上海北部陆上运输门户的枢纽功能。由于地位和区位较近的关系, 长三角北翼地区基本越过嘉定与上海中心城区直接联系, 大量的产业也向毗邻的昆山、太仓等转移, 嘉定反而成为区域发展的洼地。
21世纪以来, 上海加快了郊区新城的建设速度。根据长三角区域城市群发展规划、上海郊区新城发展规划, 嘉定新城将定位于具有综合辐射功能的长三角重要节点城市。然而, 与松江新城相比, 嘉定新城既没有普通铁路、也没有城际铁路通过。经过嘉定区的京沪铁路、沪宁城际铁路均远离嘉定新城;虽然京沪铁路、沪宁城际铁路都在安亭设了车站, 由于可达性差, 列车班次少, 这些车站对嘉定新城甚至安亭汽车城几乎没有发挥作用。
嘉定城区距离沪宁城际铁路安亭北站直线距离超过10公里, 实际行亭北站通过地铁11号线绕行需要近1小时。由于可达性很差, 沪宁城际铁路、京沪铁路等对嘉定新城均没有吸引作用, 嘉定新城对外交通仍然依赖于上海市中心的铁路主客站。因此, 为了进一步提升城际铁路安亭北站对嘉定城区的服务, 需要建设一条直接连接安亭北站及嘉定城区的轨道捷运系统。
二、轨道交通11号线对嘉定城区的可达性差
与轨道交通9号线直接穿越松江新城和老城区不同, 轨道交通11号线在规划时就特意绕开嘉定老城区。轨道交通11号线进入嘉定城区后, 沿胜辛路、平成路从嘉定老城区西侧绕至北侧, 在城区西北侧设置嘉定西站, 在城区北侧设置终点嘉定北站, 2座车站均偏离城区中心。嘉定东部城区距离轨道交通11号线车站大多需要2~5公里的短驳距离, 导致总时耗增加, 出行不便。整个嘉定城区东部轨道交通服务较为薄弱, 可达性差。嘉定城区本身是组团式用地结构, 随着嘉定新城的建设规划, 老城区、嘉定工业园区、新城区等组团之间的联系将加强。然而这些组团之间的交通大部分仍然依赖传统的公交车, 速度慢、运能低。
三、嘉定区域快速轨道交通规划方案
1. 区域轨道交通功能定位
一是为嘉定老城区、嘉定新城区、安亭城区与沪宁城际铁路安亭北站、京沪铁路铁路安亭站之间提供快速联系服务, 提升城际铁路、市郊铁路对嘉定城区的服务。通过这条区域轨道交通的规划建设, 整合嘉定区域的轨道交通、市郊铁路和城际铁路, 提升铁路对嘉定城区的服务。二是填补轨道交通11号线覆盖的不足, 为11号线提供网线补充。通过该条区域性轨道交通的规划建设, 可以为嘉定城区东部提供服务, 实现东部城区与11号线快速衔接。三是为嘉定老城区、嘉定工业区、嘉定新城区、安亭汽车城等各组团之间联系提供快速服务, 进一步提升嘉定区域各组团之间的交通服务水平。
2. 规划目标
实现嘉定老城区30分钟内可到达城际铁路安亭站。
3. 线路选线规划
从轨道交通11号线终点嘉定北站起, 线路往东沿嘉罗公路穿越嘉定城区东部、嘉定工业园区, 衔接11号线嘉定新城站后沿宝安公路至京沪铁路安亭站、沪宁城际铁路安亭北站, 并延伸至11号线安亭站。该线路总长约25公里, 将11号线、沪宁城际铁路、市郊铁路实现网络整合 (图1) 。
4. 站点规划
设置换乘枢纽站和普通站两类车站:换乘枢纽站主要实现与轨道交通11号线、城际铁路、市郊铁路的衔接与换乘;普通车站主要为沿线居住区、商业区及工业园区提供服务。换乘枢纽站之间可以开行大站快线列车, 普通车站之间提供站站停服务。
5. 线路制式
轨道交通电气化 篇6
铁路、技市巧上j F3 LIS深入报道轨道交通行业创新成果全面展示轨道交通企业综合实力《铁路技术创新》是由中国铁路总公司主管, 中国铁道科学研究院主办的综合科技类期刊, 为中国核心期刊 (遴选) 数据库、中国期刊全文数据库期刊。国内统一刊号CN11-5867/U, 双月刊, 大16开铜版纸彩色印刷, 国内外公开发行。《铁路技术创新》立足于轨道交通领域, 用正刊资源每期选择一个主题, 以技术专辑、企业专辑、会议专辑、项目专辑等形式, 综合报道企业或行业的创新能力和创新成果, 重点介绍企业或行业的新技术、新产品、新装备, 是展示轨道交通领域各专业发展现状、宣传轨道交通领域机构整体形象及综合实力的理想平台。《铁路技术创新》发行全面覆盖轨道交通行业, 包括:国家铁路局、中国铁路总公司及直属单位、铁路局及基层站段、地方铁路及合资铁路公司、工程建设及装备制造企业以及各省市城市轨道交通管理、建设与运营部门等单位。并按照客户的要求, 向指定群体赠阅。主管:中国铁路总公司主办:中国铁道科学研究院·待看与您合作电话:010-51849582Innovation双月刊
轨道交通电气化 篇7
温州市作为我国14个沿海开放城市和海峡西岸经济区五个中心城市之一, 是浙江省东南部第一大城市, 也是浙江省常住人口最多的城市。 (1) 市域铁路项目是解决温州市人口出行, 拉开城市框架, 推进新型城镇化建设的浙南关键交通项目。根据《温州市域轨道交通网规划》远期温州将实施市域轨道交通S1、S2、S3、S4及M1、M2等六条线, 线路总长约360公里, 总投资预计超千亿元。近期国家发改委批复的线路规划为S1、S2、S3线一期工程, 线路总长140.7公里, 总投资432.3亿元。按照城市轨道交通最低资本金比例25%的要求, 政府将承担约108亿元的项目资本金。2013年温州市财政一般预算收入为565.6亿元, 公共财政预算收入324亿元, 公共财政预算支出438亿元。因此, 财政难以承受巨大的投资压力, 必须寻求投融资机制的改革与创新。
二、温州市域轨道交通投融资现状及问题
1. 项目建设情况。
温州市目前已开工建设市域铁路S1线一期工程。该项目总投资186.07亿元, 其中目资本金占50%, 线路全长53.507km, 其中地面线3.029km、高架线39.112km、越岭双线隧道2座1.323km, 地下线10.043km, 桥隧比94.34%。项目为东西走向的都市快线, 贯穿瓯海中心区、中心城区、龙湾中心与永强机场和灵昆半岛, 并服务高铁站、温州机场。S1线于2013年3月开工建设, 目前开累率26.5%, 计划2017年建成运营。
2. 投融资现状。
面对巨额的投资, 为缓解财政压力, 温州市政府广开思路, 改革创新, 借温州“金改” (2) 之东风, 丰裕民间资本之优势, 顺势向社会推出增资扩股方案, 拟通过社会资本解决一半的项目资本金, 另一半项目资本金由市、区两级政府承担。项目债务性资金主要通过商业贷款、融资租赁、保险资金、债券等方式筹集。项目债务偿还及运营补亏则借鉴港铁“地铁+物业”的成功经验, 在轨道交通站点周边划出相应的平衡及配套用地, 通过土地综合开发和出让收益来平衡。
3. 投融资中存在的问题。
跟全国各地轨道交通项目投融资模式一样, 温州市探求了多种融资模式, 并大胆创新把丰裕的民资引入轨道交通建设。但是目前这种民资引入模式, 还缺乏顶层设计和政策的明确支持, 仅限于温州市金改之下的地方品种, 不易做大, 借鉴意义不强, 难以复制, 而且存在一定的不稳定性。而其后S2线、S3线的开工建设, 投资需求巨大, 对温州市资本市场容量考验巨大。而其他债务资金对项目资本金到位比例有严格的要求。因此, 探求轨道交通投融资机制改革创新, 尤其是股权融资方式的创新十分迫切。PPP融资模式为温州市域轨道交通投融资机制改革提供了很大的想象空间。
三、国内外轨道交通PPP模式经验借鉴
轨道交通作为准公益项目, 具有投资额大, 回报周期长, 盈利能力不足的特点。鉴于此, 国内外大多数城市轨道交通建设运营都由政府承担, 通过政府出资、商业贷款、政策性贷款、发债、发股等方式解决项目建设资金。部分城市对轨道交通投融资体制进行了改革, 探索BT (3) 、BOT (4) 、PPP等融资模式, 通过政府付费、使用者付费、财政补助、特许经营等方式吸引社会资本的参与。
1. 国外实践。
国外比较典型的是英国伦敦地铁PPP模式, 项目资金通过政府出资、地方公共团体投资、银行贷款、债券等方式筹措, 建成后由公营部门负责运营管理, 民营基础设施公司负责轨道交通设施的维护升级, 政府授予私人投资者一定年限的特许经营权, 特许经营期内给予税收优惠和财政补贴, 以保证投资者的投资收益, 特许经营期结束后无偿转移给政府。新加坡地铁公司是世界上为数不多的几家盈利的地铁公司, 它采取政府拨款建设, 地铁公司纯市场化运营的模式, 为确保这一模式正常运行, 新加坡政府制定了完善的管理制度, 通过法规政策监督管理轨道交通的运营, 并培养专业的运营人员提高地铁公司的运营能力。
2. 国内实践。
国内很多城市借鉴国外PPP模式和港铁TOD模式建设轨道交通。比较典型的如北京地铁4号线, 引入香港地铁, 通过PPP模式解决车辆、信号等轨道建设, 建成后授以三十年的特许经营权, 利用港铁公司的资金、人才和运营优势推进4号线的建设和运营。深圳地铁4号线二期采取BOT模式, 通过招标方式引入港铁公司, 利用“地铁+物业”的经营模式和特许经营的方式完成项目建设和运营。此外, 杭州、重庆、苏州、徐州、武汉等城市也在积极推广PPP的建设模式。
3. 经验启示。
国内外轨道交通建设的实践为温州市域轨道交通建设提供了很好的经验借鉴:一是坚持政府主导, 多元化融资。轨道交通半公益、半商业的性质决定了其发展必须由政府主导, 通过统筹安排、整体规划、指导定价、监督管理等方式推进城市轨道交通。轨道交通项目投资金额大、回报周期长对资金的成本和期限有严格的要求, 必须多渠道、多方式融资。二是坚持政策支持, 市场化运作。企业化运营是国内外轨道交通一次成功的实践, 把竞争机制引入轨道交通发展中能很好地把森严的等级制度转化为市场契约制度, 实现政企分开, 以解决政府集权管理带来的低效, 通过合理的补贴机制和现代化企业管理, 提高运营效率。三是坚持TOD理念, 新型城镇化建设。轨道交通有着明显的正外部效益, 其沿线尤其是站点周边的土地、物业等均有较大升值预期, 如何将外部效益内部化是轨道交通建设一直探寻的问题。香港地铁TOD模式的成功实践, 为人们提供了很好的借鉴。将轨道交通与沿线站点周边土地捆绑起来, 同步规划, 一体化建设, 使轨道交通项目盈利成为可能。
四、温州市域轨道交通项目PPP模式设想
1. 资产拆分。
把轨道交通项目工程进行合理的拆分, 拆分为纯公益性部分和盈利性部分, 对于引入社会资本更具有吸引力。这种拆分可采用两种方式拆分, 一种是项目建设前拆分, 即前拆法, 另一种是项目竣工结算后拆分, 即后拆法。在国内外轨道交通PPP模式中一般采用前拆法, 即在项目建设时, 把项目分为“A+B”两部分, A部分包括土建、洞体、轨道等 (约占总投资70%) , B部分包括信号、车辆等 (约占总投资30%) 。政府负责A部分建设, PPP公司负责B部分建设, 项目建成后, 政府以象征性的价格把A部分资产租给PPP公司特许经营。前拆法有利于引入专业的运营公司, 可以部分缓解政府项目建设压力和运营压力。但是在建设阶段政府依然承压较大。对此, 可以采用后拆法进行运作。首先引入专业的轨道交通建设合作者作为控股方设立PPP公司, 负责整个项目建设, 项目竣工决算时, 根据各部分投资比例, 将项目公司股权拆分为“A+B”两部分, A部分股权对应于土建、洞体、轨道等投资数, B部分股权对应于车辆、信号等投资数。为了保证战略投资者资金的及时回流, 约定政府逐期赎回A部分股权, 并要求其持有B部分股权共担项目运营风险, 同时鼓励其转让给另一家专业的轨道交通运营公司。
2. 土地包装。
《国务院办公厅关于支持铁路建设实施土地综合开发的意见》 (国办发[2014]37号) 鼓励通过铁路与轨道交通沿线物业开发和站点综合上盖, 以自负盈亏, 以地养铁, 减轻政府压力。香港地铁进行了成功的实践。温州市域轨道交通也在积极借鉴港铁模式, 将沿线站点周边土地与项目捆绑开发建设, 力求实现轨道交通与城镇化建设同步推进。采用PPP模式的轨道交通项目可以选择在轨道沿线配以专项平衡土地, 以增加项目收益。但是考虑到沿线土地征拆、开发、报批等投入较大, 且存在一定的政治风险, 可以交由政府负责, 作为回购股权的重要资金保障, 不纳入PPP公司, 以减轻轨道交通建设类社会资本的压力。当然也可以将土地资产拆分为一级开发部分 (C1) 和二级综合开发部分 (C2) , 再分别引入专业的社会资本联合开发合作。
3. 补偿机制。
构建合理的补偿机制, 形成有效地激励约束, 是轨道交通能否成功建设运营的关键。借鉴国内外轨道交通实践经验, 建立起集经营补偿、资源补偿、政策补偿、资本补偿等补偿机制。通过授以特许经营权, 轨道沿线周边资源优先开发权, 税收减免, 直接资本补贴等方式, 保障社会资本的收益, 提高社会资本的积极性, 实现共赢。
PPP模式很好地处理了政府与私人在公益或准公益性项目上的分工, 将成为政府性项目主要的融资模式之一。温州要通过项目试点和经验积累, 不断优化结构设计, 加大对社会资本的吸引力, 推进轨道交通发展。
摘要：PPP模式是在经济新常态下提出的一种基于政府与私人合作共赢关系的融资方式, 以拓宽融资渠道, 推动公益性或准公益性项目的建设。以温州市域轨道交通为例, 分析其建设规划情况及投融资现状, 总结国内外轨道交通建设的成功经验, 并基于此, 提出温州市域轨道交通项目引入PPP模式的设想, 旨在为轨道交通建设提供建议和思考。
关键词：PPP模式,轨道交通,融资方式
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轨道交通电气化 篇8
从总体上看, 在轨道交通规划过程中考虑轨道交通与其他交通方式衔接问题时, 主要是对两者换乘系统在总体布局上进行分析, 且大多关注换乘枢纽与线网规划的设计问题, 在运营过程中没有充分考虑轨道交通与慢行交通的协调。在此主要考虑在靠近城市中心区, 以“步行+公交”模式换乘;对于外围区, 则以“自行车+公交”模式换乘。分析乘客通过轨道交通的换乘时间问题, 对换乘设施优化调整, 进行列车时刻表的协调, 减少换乘时间。
1 进站乘客换乘时间分析
乘客换乘目的轨道站点, 换乘时间上存在一定的延误。这里基于合理的慢行交通系统布局基础上, 换乘设施和换乘服务水平对换乘延误时间产生较大影响。换乘设施主要包括轨道站内售票窗口和进出站检票口排队类设施、换乘通道、换乘楼梯和自动扶梯集散设施。服务水平主要包括换乘线路列车时刻的设计, 如列车间隔、列车间隔时间、到发时间的匹配协调, 以及发布相关信息等产生出行者的等待时间。缩短乘客的换乘延误时间, 可以减少乘客换乘时间, 使乘客换乘时间最短的目标得到实现。
乘客换乘时间主要包括四部分, 即t=t1+t2+t3+t4, 其中, t1为乘客步行/自行车到达轨道站点/自行车停靠点所用的时间;t2为购票检票时间;t3为乘客在集散设施的步行时间;t4为乘客在轨道站点的候车时间。
慢行交通系统布局设计关系到乘客到达慢行交通换乘点所用时间t1。这里是基于慢行交通设施布局合理的情况下, 轨道站点对步行乘客的辐射范围一般为500 m~800 m, 以正常步行速度1.2 m/s, 乘客到达轨道站点的时间为0 min~7 min或0 min~11 min;而轨道站点对自行车乘客的辐射范围一般是1 000 m~2 000 m, 以普遍的自行车速度2.8 m/s, 自行车乘客到达轨道站停靠点的时间为0 min~6 min或0 min~12 min, 轨道站点对步行/自行车乘客的辐射半径内, 可把乘客到达站点的换乘时间视为固定值。
排队类设施服务台的数量及其服务能力影响乘客购票检票时间t2, 在车站内乘客在设施服务台前排队容易发生拥挤, 因此车站的集散能力、乘客的排队时间与排队类设施服务台的数量有关, 合理配置服务台的数量对提高公共交通的服务水平具有重要的作用。
乘客在集散设施的平均步行时间t3主要与换乘通道的长度有关, 在同一换乘通道的情况下, 步行速度一般取1 m/s, 因此把步行时间t3视为固定值考虑。
下面对t4产生的三种情况分别进行分析:乘客到达时间与轨道列车时刻表的衔接会影响乘客的候车时间t4。1) 乘客到达轨道站台时, 列车还没有到站, 乘客需要等待一定时间, 这时候车时间t4小于列车的发车间隔;2) 乘客到达轨道站台时, 列车刚好离开站点, 这时乘客的候车时间最长, 乘客的等待时间为一个发车间隔;3) 乘客到达轨道站台时, 列车刚好到站, 这种情况下乘客候车等待时间为零。
由以上分析得知, 乘客购票检票时间和换乘候车时间对换乘轨道交通的时间产生主要影响。缩短乘客在设施前的排队时间以及换乘候车时间可以大大缩短乘客换乘时间。针对上述问题, 可以通过合理确定排队类设施服务台的数量, 在运营中进行列车时刻表的协调和优化, 缩短换乘等待时间, 使慢行交通与轨道交通的衔接效率得到提高。
2 售检票排队设施等待时间模型
排队设施服务台数量、设施所服务客流的平均到达率γ、每个服务台的平均服务效率μ等因素都会影响乘客的排队时间。乘客在设施服务台前排队可以视为一个排队论系统, 因此可以用排队论中相关方法来建立排队等待时间模型。
乘客其平均到达率为γ, 符合泊松分布, 并假设γ为已知值, 服务台的平均服务效率为μ, 可根据设施的通过能力得到。设服务台的总数为c。系统中乘客的平均排队长度L= (γ/c) 2/[μ· (μ-γ/c) ], 排队中的平均等待时间为:
3 乘客候车等待时间模型
在运营中, 对车辆调度时, 要考虑换乘时间中乘客等待时间, 尽可能地缩短乘客换乘等待时间。在平峰时, 等待候车的乘客全部能换乘成功, 而高峰时只有一部分乘客换乘成功, 另一部分乘客需要等待下一班列车。因此对平峰期间与高峰期间这两种情况分别进行探讨。这里设高峰期间发车间隔为T高, 平峰期间发车间隔为T平, 发车间隔为固定值。
3.1 平峰期间
交通平峰期间, 候车的乘客全部都能换乘成功, 无需等待下一班列车。平峰期间分别对城市中心区和外围区的轨道站点的候车时间进行分析。假设在城市中心区站点以及枢纽站, 客流量较多, 乘客在候车时形成排队, 而外围片区站点客流较少, 无需排队等候。
3.1.1 城市中心区站点乘客候车时间
假设城市中心区乘客的到达近似泊松分布, 各站到达率为λi, 列车各站点能够上车人数为Pi, 故服务率φ=Pi/T平, 列车门看成2个可服务的通道, 则每个服务通道的平均服务效率φ1=φ/2N, N为列车门的数量, 这时列车与到达客流构成了“单路排队多通道服务系统”。站点中乘客的平均排队长度为珔Li平= (λi/2N) 2/[φ1· (φ1-λ1/2N) ], 这时轨道站点i处乘客平峰期间平均候车时间为:
3.1.2 城市外围站点乘客候车时间
外围站点乘客的到达服从泊松分布, 平均到达率σi, 乘客平均时间间隔为1/σi, 这里并假设第一个候车乘客到达时, 与上一列车离站相隔Δt, 于是这位乘客的候车时间为 (T平-Δt) , 接下来一位乘客的候车时间为 (T平-Δt-1/σi) , 则第j名乘客的候车时间为[T平-Δt- (j-1) /σi], 乘客总候车时间为:
一个发车间隔T平内, 总共可以到达的人数为:
乘客平均候车时间为:
3.2 高峰期间
交通在高峰期间, 因为上下学、上下班的客流量较多, 导致慢行交通乘客到达轨道交通点后形成过长的排队。由于列车载客量的限制, 排队中乘客不能完全成功换乘, 有一部分乘客不得不等待下一班列车, 导致增加了延误时间。
对于站点i, 乘客到达率为γi, 发车时间间隔T高内, 排队的乘客数为γi·T高, 故服务率φ高=Pi/T高, 把列车门看成可服务的2个通道, 则每个服务通道的平均服务效率φ2=φ高/2N, 换乘成功的Pi名乘客平均等待时间为, 排队中有γi·T高-Pi人不得不等待下一辆列车。高峰期间乘客在轨道站i点处平均候车时间为:
4 换乘时间评价
换乘时间主要与步行距离、换乘客流量、检票口的通过能力以及售票窗口的服务水平、轨道运输能力等因素相关, 因此相对应地提出将换乘步行通道时间I、售检票设施排队时间T、候车等待时间W作为换乘时间的评价指标。将换乘时间用换乘损失U来衡量:
其中, α, β, δ分别为乘步行通道时间I、售检票设施排队时间T、候车等待时间W的权重。权系数的确定可采用专家法、特征向量法等。一般乘客等待时间不要超过10 min, 早晚高峰时一般不超过5 min[4]。对换乘时间的定量研究为研究换乘对出行需求的影响提供条件, 从而有助于改进各影响因素, 缩短乘客换乘时间, 进而提高换乘的无缝衔接性。
5 结语
换乘时间是反映慢行交通与轨道交通系统衔接效率的定量指标, 它可以对衔接换乘布局、运营模式进行评价。对慢行交通衔接城市轨道交通的换乘时间分析问题进行了研究, 在研究中运用排队论模型, 建立乘客换乘时间模型, 并提出评价方法。其研究成果是为确定换乘站设施规模与轨道列车发车间隔提供依据, 提高了公共交通服务水平和公共交通吸引力。
摘要：在分析城市轨道交通与慢行交通特点的基础上, 以缩短乘客换乘时间为目的, 研究了慢行交通衔接城市轨道交通的换乘时间分析问题。通过对换乘时间的详细分析, 将乘客换乘时间分为四个主要部分进行分析, 应用运筹学中的排队理论, 建立起慢行交通乘客换乘轨道交通的时间模型, 最后用换乘损失对换乘时间进行评价, 为确定换乘站设施规模与轨道列车发车间隔提供了依据。
关键词：交通工程,时间分析,排队论,慢行交通
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