富水粉细砂层联络通道顶管法施工地表沉降分析

为研究富水粉细砂层地铁联络通道顶管法施工对地表沉降的影响,对郑州地铁12号线08工区埋深15 m、长7.5 m的联络通道在顶管法施工过程中的地表沉降进行了监测,并结合“地层-主隧道-内支撑-联络通道”体系三维数值模型,深入分析了顶管掘进过程中地表沉降的时空演化规律。结果表明:地表沉降量随着顶管机的推进逐渐增大,顶推到位后达到最大沉降值,其中台车就位、始发破洞及接收破洞阶段产生的沉降增量明显大于其他开挖阶段,设备拆除后,受卸载作用影响,地层产生一定量回弹,沉降值减小;地表沉降曲面呈漏斗状,沿垂直于联络通道中心线方向左右对称,沿平行垂直于中心线方向不对称,最大沉降值位于纵向距离联络通道中心靠近始发端3 m处;联络通道顶管法施工对地表横向影响范围更大,地表沉降集中发生区域近似椭圆形,其长轴垂直于联络通道中心线。

基于小波降噪的神经网络盾构泥水分离系统参数预测方法

泥水盾构穿越复合地层时,掘进控制参数和泥水分离系统参数往往出现大幅波动,影响施工安全和掘进效率。为提升施工过程的安全稳定性,实现异常工况预测,依托望京隧道盾构工程,针对地层状况采用筛分、双旋流、离心/压滤固液分离协同控制技术,采集盾构机掘进参数(掘进速度、刀盘转速和总推进力等)和泥水分离系统运行参数(进浆量、进浆密度和进浆黏度等),通过Cook距离离群检测和小波阈值去噪处理提升数据质量;以双旋流分离密度比值、黏度比值等12个参数为输入,排浆量、排浆密度和排浆黏度为输出,建立BP神经网络泥水分离系统参数的预测模型,并选取3个不同地层环段进行预测对比分析。预测结果表明:预测平均绝对误差均在5%以内,该预测模型在复合地层下仍具有较高的准确性。

2023年世界城市轨道交通运营统计与分析综述

参考国际上较为通用的统计标准,将城市轨道交通分为地铁、轻轨和有轨电车三大类,对世界城轨交通运营现状进行统计。分析表明:截至2023年底,全球有79个国家和地区的563座城市开通了城市轨道交通系统,总里程超过43400.40 km,其中地铁、轻轨、有轨电车分别占50.07%、10.69%和39.24%;中国(含港澳台)累计有66座城市开通运营轨道交通,运营里程达11900.29 km,其中中国内地运营里程11232.65 km。2022年,全球59个国家的183座城市地铁累计运送乘客586.52亿人次,平均负荷强度0.81万人次/(km·d),其中中国(含港澳台)地铁年客流量为212.51亿人次。我国城市轨道交通持续稳步发展,线网规模和客流规模继续居全球第一。统计国务院52号文件发布后的中国轨道交通的线网规模数据,预测低运量城市轨道交通系统将在中国内地有较好的发展前景,特别是中西部地区,以促进城市绿色、可持续发展。同时,根据疫情前后全球主要国家(地区)和城市的客流数据,预计中国内地客流量将在2024—2025年恢复至疫情前水平。

基于Sarsa算法的城轨列车节能控制策略研究

针对城市轨道交通节能运行问题,提出一种基于Sarsa强化学习算法的城轨列车节能控制策略,实现了城轨列车在自动驾驶状态下,面对不同路况,执行减少能源消耗驾驶策略的同时兼顾准时性和舒适性。根据线路条件将列车状态进行离散化处理,将连续的驾驶过程分为若干个子区间进行分段求解。结合区间限速、初始状态、终末状态等限制条件,基于能耗及运行时间分别构造适当的奖励函数。同时,用当前状态下可达的最大速度与最小速度对可选速度集合进行限制,缩小探索空间,加快算法收敛。最后,通过对北京铁路亦庄线小红门站至肖村站的实例进行仿真。实验结果表明,与传统的动态规划方法相比,Sarsa算法在满足舒适性和准时性要求的情况下节能9.32%。相比于强化学习中的Q学习算法,在速度的选取过程中,超速次数也有明显下降。仿真结果证明Sarsa算法具有更好的节能效果和安全性。在算法参数不变的情况下,调整限速条件,与传统动态规划算法进行二次对比,依旧节能4.21%,验证了算法的鲁棒性。

我国城市轨道交通既有线改造投融资机制研究

我国城市轨道交通现已进入从“增量扩张”向“存量优化”转型的新发展阶段,既有线改造的现实紧迫性催生了庞大的资金需求,同时对资金长期可持续提出更高要求,构建与既有线改造需求相适应和匹配的投融资机制对于保障我国城轨交通高质量发展具有重要价值。然而,既有线改造类型多样且利益主体复杂,目前实践层面缺乏统一且完整的指导规划,理论层面也亟需为投融资模式创新提供充分研究支撑。本文在总结伦敦、日本、北京、上海、深圳、天津等典型案例经验的基础上,结合项目的经济属性、周期属性、多主体特征,探究分级分类的投融资体系和实践思路,并构建财政补贴与激励协同、存量资产与新增投资互促融合的投融资机制。以期为完善既有线改造顶层设计、形成多主体协同且面向中长期的投融资机制体系提供参考与决策依据。

重载机车风源系统智能控制研究

针对重载机车提速运行过程中空气中不断扬起的粉尘对风源系统中处理的空气的质量提出了更高的要求。当压缩空气中粉尘颗粒浓度高或压缩空气湿度过大时,使得制动设备无法正常工作甚至损坏,给重载机车的平安行车带来安全隐患。该文通过设计一套智能重载机车风源控制系统,通过智能采集、检测风源系统中空气的洁净度与湿度参数,自动去除压缩空气中的粉尘和水,得到高质量的合格压缩空气,使得处理后的空气的湿度与洁净度符合机车制动系统管路的要求,当处理后的空气不符合要求时发出报警信号,提示工作人员进行排故处理,避免了计划维修的盲目性,提升了风源系统的有效运行效率,保障了重载机车的安全运输。

多层交通荷载下非对称一体化地下结构的动力响应

地下结构在交通荷载作用下的动力响应对其运营期的安全稳定有重要影响。为了探究大断面非对称一体化地下结构在多层交通荷载作用下的动力响应特征,依据工程典型断面建立有限元模型,模拟施加路表、市政、轨道三层交通荷载,分析了非对称一体化地下结构的振动响应和应力分布特征,探究了多层交通荷载共同作用产生的结构动力响应叠加规律。结果表明:非对称一体化结构的振动响应在市政交通层的左幅顶板中部最大,达0.5~0.7 m/s^(2),动应力在轨道交通层底角处最大,达0.08~0.10 MPa;地铁列车荷载是结构动应力的主要影响源,但土钉支护与桩基支撑能够有效降低动应力的影响;作用于地面的车辆荷载会对一体化结构的振动响应产生较显著影响,运营期应重点关注位于地面车辆行驶密集路段的结构。研究结果可为地下非对称一体化结构的优化设计、运营期养护提供参考。

基于实际地铁线路的全生命周期碳排放研究

在双碳战略的重大战略部署下,对轨道交通全生命周期碳排放进行研究,合理量化其碳排放水平是实现交通部门碳达峰、碳中和的重要措施。本文基于北京某新建地铁线路,对轨道交通全生命周期碳排放进行分析,建立了轨道交通全线、全生命周期的碳排放计算模型,并定量计算新建地铁线路全线、全生命周期的碳排放量。同时,对建设阶段和运营阶段的降碳措施做出分析,定量评估其降碳潜力。对全长81 km新建地铁线路进行碳排放量计算,得到建设阶段碳排放量为257万t CO_(2)eq,运营阶段为5.35万t CO_(2)eq/a,50年运营周期总计碳排放量524万t CO_(2)eq。建设阶段使用可再生材料及预制结构可减少碳排放量7%;运营阶段综合采用多种节能降碳措施后,可降碳27%;50年运营周期降碳潜力总计17%。该模型的建立对城轨交通全生命周期碳排放定量计算有指导意义,降碳措施的研究成果以期为城轨交通完成绿色低碳转型、实现交通部门碳达峰、碳中和提供参考。

地铁运行对国家大型地震工程模拟研究设施的振动影响分析

天津地铁6号线紧邻天津大学北洋园校区,列车运行可能会对学校重要建(构)筑物产生不利振动影响。本文以距该线路较近的天津大学国家大型地震工程模拟研究设施为研究对象,对沿线场地以及设施建(构)筑物进行现场振动测试,研究了振动沿场地的衰减规律和设施建(构)筑物内振动控制点的振动水平;建立了隧道-场地-设施建(构)筑物整体有限元模型,开展了有/无河道(实际存在河道)情况下,场地以及设施建(构)筑物振动仿真模拟分析,着重探讨了河道对场地和设施建(构)筑物的隔振情况。研究表明,由于天津软土场地及河道的影响,场地竖向加速度衰减显著,0~80 m衰减达97.33%;设施的大体积混凝土基础及其底部桩基设计有利于基础自身的振动控制;河道使得场地和设施大型振动台基础的加速度振幅分别降低40.87%和27.97%,场地频谱在0~20 Hz和40~70 Hz区间出现明显的“双峰”现象。

基于非连续介质力学的多刀盘矩形顶管掘进性能分析

为探明多刀盘矩形顶管的掘进性能,基于非连续介质力学,运用离散元数值建模的手段,建立全尺寸的多刀盘矩形顶管掘进三维离散元模型。模型中考虑刀盘群切削、螺旋输送机排土等多种动态过程,分析刀盘组转动速度对顶管机掘进性能的影响。通过对比分析现场实测与数值计算的刀盘扭矩值,验证了数值模型的有效性与可靠性。研究结果表明,在刀盘群的旋转切削作用下,刀盘附近渣土颗粒的流动性优于土仓内渣土颗粒的流动性,除了靠近刀盘中心区域的渣土颗粒外,其他位置渣土颗粒流动性较好。后置刀盘组的切削作用有利于渣土从土仓向螺旋输送机流动,因此后置刀盘应尽可能靠近螺旋机入口位置布置。刀盘组中两侧刀盘承受的土压力略高于中心的刀盘,且作用在中心鱼尾刀具和辐条周围区域上的压力相对较高。在砂质粉土地层中,考虑到经济与环保效益,刀盘组转速建议控制在2 rpm左右。研究成果可为类似矩形顶管掘进工程的刀盘布置与掘进参数设置提供合理的参考与借鉴。

城市轨道交通工程防淹能力评估方法研究

近年来我国城市轨道交通工程水淹事件频发,人民生命财产安全受到威胁。交通运输部在2022年7月修订的《城市轨道交通初期运营前安全评估管理办法》中增加了“工程项目防洪专项论证报告等材料”作为轨道交通新线投入初期运营前的前提条件之一,因此开展城市轨道交通工程防淹能力研究十分必要和紧迫。本文从外部风险、基础防汛能力、防汛预警能力、应急救援能力等方面研究了影响城市轨道交通工程防淹能力的关键因素,利用专家打分法、层次分析法构建了评估指标体系及其权重系数,并根据我国现行法律法规标准规范提出了各指标评分细则,建立了城市轨道交通运营线路防淹能力评估方法,以期为我国汛期城市轨道交通运营安全提供技术支撑。

基于状态监测的城市轨道交通弓网健康度评价方法

为提升城市轨道交通行车的安全性和可靠性,基于状态监测技术,构建城市轨道交通弓网健康度综合评价体系。首先,详细阐述弓网系统的作用机理,引入健康度这一评价指标,分析弓网健康度特征。其次,识别影响弓网系统运行状态的关键因素,从监测参数指标和外观状态指标两个维度建立弓网健康度评价指标体系。然后,通过层次分析法确定各项指标的权重,构建4级健康度评判准则。最后,为验证评价体系的有效性,选取沈阳市一条已运营超过5年的城市轨道交通线路进行实例分析。结果显示,该线路各区段的健康度得分在80.1~95.5,故障率为0.008%~0.031%;健康度得分越高的区段,其故障率越低,二者呈负相关。研究结果证实了弓网健康度评价指标体系在监测多维度数据和反映系统潜在风险方面的可用性和有效性,所提出的评价方法能全面、准确地揭示弓网系统的运行状态,可为弓网维护决策提供可靠的依据。

钢轨短波波磨对轨道振动俘能器发电性能的影响规律研究

以轮轨摩擦自激振动理论和轨面不平顺反馈振动理论为基础,结合钢轨波磨与轨道振动能量回收两个研究方向,通过建立考虑钢轨波磨的“车轮-钢轨-吸振器”振动分析模型与轨道振动俘能器分析模型,研究了不同波深与波长的钢轨短波波磨对轨道振动俘能器的输出功率的影响规律。分析结果显示,波磨深度的增大会导致轮轨接触力和轨面垂向加速度的振幅增大,但不会影响钢轨的主振频率。波磨波长的增大会导致轮轨接触力和轨面垂向加速度的振幅先增大后减小,钢轨的主振频率随波磨波长的增大而减小。轨道振动俘能器的输出功率会受到波磨深度和波长的影响,表现为波长不变时,波深增加,俘能器的输出功率提高。波深不变时,波长增加,俘能器的输出功率先增大后减小,但仍大于光滑轨道上俘能器的输出功率,并且,采用小波包分解方法得到小波包能量值与波磨波长几乎呈线性关系。上述分析结果表明,该轨道振动俘能器在高效回收轨道振动能量的条件下,能有效地监测钢轨波磨的产生过程和预测钢轨波磨的近似波长。

含壁后空洞盾构隧道管片安全分析

为探究空洞对盾构隧道的影响机理,通过建立考虑环、纵向接头的盾构隧道精细化数值模型,研究不同空洞深度、面积、位置等多种情况下管片内力、变形及截面安全系数的变化规律,并探讨管片不同拼装点位对含壁后空洞隧道的影响。研究结果表明:隧道壁后不同位置空洞对结构安全不利影响的排序为:隧腰>隧底>隧顶;空洞面积为5.0 m^(2)时,随空洞深度增加,隧顶或隧底空洞中心处隧道截面弯矩及安全系数呈先减小后反向增大的趋势,且管片椭变先减小至0后反向增大,弯矩分别在空洞深0.3、0.2 m时反弯,左隧腰空洞中心处截面安全系数不断降低,管片椭变及弯矩大幅提升;空洞深度为0.5 m时,隧顶或隧底空洞中心处隧道截面弯矩均在空洞面积3.75 m^(2)时反弯;空洞范围内存在纵缝会降低空洞中心处隧道截面内力并提升其安全系数,但其最大张开为空洞内无接缝时的2.0~3.5倍。研究成果可为盾构隧道壁后空洞安全评价、拼装点位选取提供参考。

城市轨道交通大型换乘车站应急防灾设计

[目的]鉴于大型城市轨道交通(以下简称“城轨”)换乘车站数量不断增加,以及该类车站具有埋深较大、人员密集、逃生救援场地受限的特征,应急防灾难度和压力十分突出,因此需要对此类型车站的应急防灾进行设计。[方法]以武汉光谷广场综合体工程作为实际案例,从火灾防护、大客流防护、洪涝防护、恐袭防护及突发疫情防护等5个重点方面,分析大型城市轨道交通车站所面临的灾害特征,结合方案设计、模拟仿真、计算分析等方式,对不同类型的灾害提出解决方案。[结果及结论]采用开放式的建筑布局和贯通的人行交通层,结合自然排烟与下沉广场设置准安全区,是困难条件下大型地下空间的有效消防措施;结合车站特点分析客流高峰情况,对不同时段、不同类型的使用人群进行分类,并设置相对独立、交叉少的流线,以有效地进行大客流防护;除常规的洪涝防护措施外,提高与周边地下空间的硬隔离措施,如增加防淹门是作为洪涝防护的必要手段;提高站内的通透性,快速疏解乘客,避免堵塞滞留可有效防护恐怖袭击;对于突发疫情防护,应严格按照我国相关管理规定,落实日常防控管理,适时采取一般疫情或较大疫情响应措施。

地铁隧道全年逐时温度计算方法

采用STESS模拟方法得到基础工况下的地铁隧道全年逐时温度,观察其特征总结得出地铁隧道全年逐时温度预测模型的函数形式,全年逐时温度为日均温度叠加日逐时温度波动,其中日均温度为正弦型函数,日逐时温度波动为时刻的分段函数。对于考虑不同影响因素的工况进行了计算,通过响应面法给出了预测模型中年均温度、月均温度振幅和白天高峰期的温度波动值3个重点参数的预测公式,从而得出考虑了乘客人数、车厢质量、制动回收系数、土壤导热系数和单位体积热容这5个影响因素的地铁隧道全年逐时温度预测模型。

地铁活塞效应的节能综述研究

随着地铁行业的蓬勃发展,利用活塞风降低车站能耗成为目前研究的热点之一。首先整理与活塞效应相关的国内外文献,研究活塞效应的形成机理和特性,分析活塞效应对地铁环控系统产生的影响,发现两者间潜在的节能关系。其次分别对隧道活塞风与车站活塞风的利用策略进行综述研究,这些策略主要与通风井的相关设计、列车的行驶、站台门的选择以及门帘的安装等有关,合理地采用这些策略可以为车站降低能耗。最后提出了活塞风的利用原则,在活塞风满足乘客需求的情况下应当优先利用活塞通风,应根据风量、温湿度、二氧化碳浓度以及颗粒物浓度等参数评价活塞风是否满足需求。

上覆堆载作用下砂性地层埋入式筒仓浮力分析

河南是国家粮食三大主产区之一,实现粮食大规模的绿色储粮利国利民,地下/半地下粮仓具有储量大、低温等优点是绿色储粮的理想仓型之一,但地下大体积结构抗浮设计问题突出。以入地式筒仓为研究对象,考虑仓周上覆堆载开展模型试验和理论研究,理论反演分析筒仓上浮时的临界状态对应的浮力折减系数。研究表明:随着筒仓周边施加的均布荷载不断增加,仓壁受土体侧摩阻力也逐渐增加,抑制仓体上浮;浮力在土体中存在着一定的折减。在饱和粗砂土质中,浮力折减系数估算为0.945;增加上覆荷载可以提升筒体埋深的设计潜力,为低温、绿色储粮提供更大可能。

基于ISSA-VMD的地铁构架应力谱门槛值自适应确定方法

针对地铁构架应力谱编制过程中小应力循环舍弃缺乏标准可依的问题,提出基于改进麻雀搜索算法(ISSA)和应力-时间历程信号变分模态分解(VMD)的应力谱门槛值自适应确定方法。首先,通过融合Tent混沌映射、鱼鹰优化算法和柯西变异策略改进麻雀搜索算法,从而避免陷入局部最优,提高分析效率;其次,采用ISSA优化VMD的分解个数和惩罚因子,实现关键参数确定;最后,根据最优参数组合,对应力信号进行VMD分解,并结合疲劳损伤占比、均方根和均方误差等参数对分解得到不同分量信号的中心频率进行综合分析,提取损伤占比较大的信号频率作为截止频率,从频域层面实现小应力门槛值的确定。结果表明:采用此方法确定的小应力门槛值使得应力雨流循环总数降低17.1%,实际损伤较传统方法所得结果减少7.8%,在有效反映应力所造成疲劳效应的同时保留了应力循环特性,提高了应力谱编制效率,从而为地铁构架应力谱编制过程中小应力门槛值的合理确定提供了参考。

杭州地铁体育主题“皮肤”创意设计探析

为了举办第十九届亚运会,杭州将全民亚运的理念内化到了每个市民的心中,每一位市民也都尽了自己的一份热情和力量,体现了这座城市强大的活力与凝聚力。地铁作为城市的重要交通工具之一,承载着大量的人流。为了提升城市形象和展示举办亚运会的热情,杭州对其进行了相应的创意设计,其中之一就是给地铁车厢添加体育主题的“皮肤”,使乘客在乘坐地铁的过程中感受到亚运会的氛围,增强广大市民对亚运会的关注和参与感。在网络媒体的传播下,杭州地铁的创意设计受到了国内外游客的广泛关注,让亚运会更具吸引力,营造出了浓厚的亚运氛围。