电频车牵引力计算
电频车牵引力的计算
1、工程概况
深圳地铁三期工程6号线6101标在大浪站～石岩站区间设羊台山隧道，隧道全长3293.45m。
隧道通过段围岩基本为花岗岩，60%左右为微风化花岗岩。其天然饱和单轴抗压强度为48.0～90.6MPa，为较硬岩~坚硬岩；RQD为42~98%，岩土完整性指数KV=0.29～0.39。山岭隧道段微风化花岗岩平均单轴饱和抗压强度61MPa，最大约100MPa。
羊台山隧道纵断面示意图
TBM施工顺序图
隧道管片尺寸为内径5400mm、外径6200mm、厚度400mm 和环宽1500mm，区间隧道最大坡度29‰。
2、电瓶机车选型
2.1.每环运出的渣量
2.1.1每环渣量计算
（1）每环实方量Q实方：
Q实方=πR2L=π（6.50/2）2×1.5=49.75m3
（2）每环虚方量Q虚方：
查阅地质资料土质种类及可松性系数如下表：
根据上表将渣土的可松性系数取值KS=1.30，因此渣土的需方量为： Q虚方=K* Q实方=1.30×49.75=65m3
由于本工程使用盾构机为双护盾TBM，TBM掘进时破碎花岗岩石，开挖面的灰尘比较大，需向刀盘面板上注水。一方面可以除尘，另一方面还可以起到降低刀具温度，减小刀具磨损。
TBM的除尘加水注入能力约为Q=7.2m3/h，TBM掘进平均掘进速度为50mm/min，掘进一环需要时间30min，因此每环注入水的量为Q1=3.6m3。所以每环出渣量约为Q出渣=Q虚方+Q1=68.6m3
2.1.2渣料车选型
Q平均=Q出渣/5=68.6/5=13.72m3，所以选择15m3渣斗5个。
2.2豆砾石车选型
2.2.1每环注入豆砾石计算
根据注入量公式：
Q=[π/4（D12-D22)]L
D1：TBM开挖的直径6500mm
D2：管片的外径6200mm
L：管片的长度1500mm
Q=[π/4（D12-D22)]L=[π/4（6.52-6.22）]x1.5=4.5m3
所以每环豆砾石注入量为4.5 m3,故至少需配置一辆约5 m3的豆砾石运输车。
2.3浆液车的选型
2.3.1每环注入浆液量的计算
根据豆砾石填充之间的间隙及青岛地铁双护盾TBM的施工经验，在豆砾石填充密实的情况下，注入的浆液量Q约为填充间隙的40%。即一环注入同步浆液的浆液量Q=4.5x0.4=1.8
m3。但由于隧道连续下坡掘进，在豆砾石回填密实后，需间隔一定距离注入足量的水玻璃水泥单液浆进行环向封堵并止水后才可以补充单液浆对豆砾石间隙进行填充。因此每环所需的水泥浆量较大。
故考虑在TBM台车上增设8 m3的储浆罐，从地面搅拌单液浆通过浆车导入储浆罐，这样可以减少洞内人工搅拌的时间，以及时足量的对管片进行双液浆环向封堵，双液注浆时所需浆液由注浆泵从储蓄罐导入。在完成双液浆环向封堵后，再进行同步注浆，所以回填注浆需要7 m3的浆液车一辆。
2.4管片车底盘
载重量：15吨
自重量：2.1吨
每环运输管片需要2个管片车底盘。
2.5列车的组编方式
一辆车掘进一环：电瓶车车头+5个15（m3）渣斗车+1个7（m3）浆车+1个5（m3）豆砾石车+2个管片车。
3、电瓶车牵引力计算
本工区隧道掘进从明挖段始发到混合所一直都是下坡掘进。区间最大坡度为29‰。这里以29‰重载上坡计算电瓶机车的牵引重量。
由于同一台电瓶机车的起动粘着牵引重量都要大于运行牵引重量，在此只计算重载上坡时电瓶机车的起动牵引重量。
电瓶机车起动粘着牵引重量：Qq=[Fg-P(wg'+ig)]/(wg''+ig)≥QYa
Fg kN ， 式中 Qq——机车起动时牵引重量（不含机车重量），
式中：μ——粘着系数，取0.26
P——机车粘着重量，450kN
wg'——坡道上机车单位阻力＝5 N/kN ——粘着牵引力＝μ×P，
ig ——坡道阻力系数，取纵坡千分数绝对值，上坡为＋，下坡为－
wg''——坡道上车辆单位阻力＝17 N/kN
QYa——机车所配动力计算牵引重量，kN
当在29‰重载上坡时，电瓶机车的牵引重量（不含机车重量）为：
Qq (450000×0.26-450×(5+29))/(17+29)=2211(kN)
电瓶机车需要牵引重量＝5×89.5＋80+51+2x21+1366=1986kN＜2211kN；每台渣斗车（渣斗+底盘）自重m2=89.5KN；豆砾石车的自重（斗+底盘）m3=80KN；每台浆液车自重m4=51KN；每台管片车自重m5=21KN；一环渣土重量M=m6+m7=1330+36=1366KN（装满一斗渣土的重量=14 x 2.7+1+4=42.8t）； 正常掘进渣土重量m6=pv=49.75x2.7t=133t=1330KN（花岗岩的密度为2.7t/m3）；刀盘面板注入水的重量m7=pv=3.6 x 1=3.6t=36KN；
根据以上计算，45吨机车可以满足本区间TBM掘进整列车出渣所需牵引力。