城市轨道交通振动噪声治理及管控模式研究

随着经济发展和人民生活水平提升,环境问题愈发引起重视,特别是在城市轨道交通领域,振动噪声问题已成为亟待解决的议题。文章简要阐述目前城市轨道交通振动噪声治理现状,以北京地铁某线路振动噪声投诉为例,分析振动噪声问题的成因,并提出整改治理方案。针对当下振动噪声治理与管理模式存在的监测工作缺失、配套标准体系不完善、治理效果无法保证等问题,提出一种主动化、智能化声振管控模式,实现振动噪声问题管控由经验支撑向数据支撑转变,优化调整线路设备维修策略,为完善振动噪声监测体系和治理措施,推动城市轨道交通运维管理智能化、数字化发展提供新的思路。

城市轨道交通轨道基础设施维保知识库构建研究

针对当前轨道交通运营维保领域技术标准多样、资料繁多、文件结构形式多样的挑战,以及现场病害种类繁多导致维保资料查询与检索困难的问题,首次在城市轨道交通领域提出构建基础设施维保知识库的解决方案。通过运用光学字符识别(OCR)技术和深度学习算法,成功实现对图片数据和视频数据的资料文本化转换。借助指导数据修复(GDR)模型,实现对数据的智能清洗和整理。通过分词等自然语言处理技术和分布式存储技术,成功统一数据资料的管控方式。通过建立索引技术,大幅提升内容的查找速度。最后,通过在智能运维平台上搭建知识库,并以钢轨为例,展示出可能的病害问题以及原因分析,同时提供相应的维修方案。这一方案不仅解决维保人员查询资料困难的问题,还显著降低维修成本,有效提高维保工作的效率与质量。

中国城市轨道交通轮轨力检测技术研究综述

对中国城市轨道交通轮轨力的检测技术进行了系统性的介绍。地面测试方法包括连续测试法和非连续测试法,连续测试法能够对车辆运行状态、车轮多边形等病害进行检测。车载测试方法包括直接测量法和间接测量法,其中连续测力轮对法是目前最常用的测试方法。轮轨力采集系统具有快速、高效、稳定等优势,在地铁动态验收及运维过程中的轮轨力检测中发挥了重要作用。

城市轨道交通轮轨力间接测量法仿真验证

针对现有传统轮轨力直接测量法测力轮对安装复杂、前期贴片与标定操作难度较大且成本较高等问题,以现有的相关研究为基础,以城市轨道交通列车为研究对象,利用Simpack动力学软件对轮轨力间接测量法进行仿真验证。推导出轮轨力间测量法的理论公式,利用Simpack软件,建立车辆-轨道动力学仿真模型,通过运算得出直线段轮轴横向力与轮轨垂向力两者在不同工况下误差的50%、75%、90%与最大值。结果表明,间接测量法具有较高的测量精度,为城市轨道交通轮轨力测量提供可选方案。

城市轨道交通弓网检测监测体系研究

良好的弓网关系是保障列车安全运行的基础,为确保弓网系统长期服役的可靠性,有必要建立城轨交通弓网检测监测体系。在梳理城轨铁路检测的需求上,充分吸收高速铁路的经验,构建城轨弓网检测监测体系框架,该文从5个层面进行分析描述,论述弓网检测监测的关键技术和主要方法,阐述体系在弓网生命周期管理和实践中的运用案例,为城轨弓网体系研究提供参考。

城市轨道交通运营电客车搭载式综合检测技术研究

随着城轨检测技术及运维理念的不断发展,车载综合检测已成为保障设施设备安全运行的有效手段。运营电客车搭载式综合检测技术在建造成本、反映运营实际工况、检测时段等方面优势明显,已逐渐成为现阶段城轨最经济、科学、高效的检测方式之一。本文从城轨检测技术现状和实际需求出发,对运营电客车搭载式综合检测系统涉及的前端检测数据感知、车载综合系统、智能分析平台等技术进行了分析,介绍了运营电客车搭载式检测系统的应用效果,为车载综合检测系统的建设提供了参考。

基于“一车+一平台”综合运用模式的城市轨道交通基础设施智能运维系统

目的:随着城市轨道交通基础设施服役年限逐渐累积,因设备老化引起的运营故障日益增多,以单专业为主的基础设施运维系统已无法满足运营需求,为此需要开展综合性智能运维系统研究。方法:基于当前城市轨道交通智能运维的研究现状以及运维管理的不足,提出了一种基于“一车+一平台”模式的城市轨道交通基础设施智能运维系统,并介绍了该系统的架构。建设了集成多种智能感知系统的动态综合检测设备,并以综合检测车为载体实现了工程应用。从少人值守下的数据采集、状态监控、数据传输及安全防护等方面阐述了城市轨道交通综合检测车的功能。设计了基础设施智能运维平台,简述了该平台的总体架构及其功能架构。结果及结论:通过构建基于“一车+一平台”模式的城市轨道交通基础设施智能运维系统,实现了检测过程的自动化、信息化、绿色化,提高了基础设施智能化运维水平和安全运营保障能力。

基于YOLOv4目标检测算法的城市轨道交通刚性接触网悬挂状态智能检测系统的设计与应用

目的:为提高城市轨道交通刚性接触网典型病害的检测效率与精度,降低成本,保障线路运营安全,需对刚性接触网悬挂状态检测方法进行进一步研究。方法:介绍了YOLOv4目标检测算法,阐述了该算法的优点;提出了基于YOLOv4目标检测算法的刚性接触网悬挂状态智能检测系统,详细介绍了该系统的架构组成及技术参数;将基于YOLOv4目标检测算法的刚性接触网悬挂状态智能检测系统应用于北京地铁某线路刚性接触网悬挂状态的检测中。结果及结论:基于YOLOv4的刚性接触网悬挂状态智能检测系统实现了对刚性接触网悬挂状态的快速巡检及全面高清成像,以及对接触网零部件悬挂状态病害的智能分析及数据管理。该系统在北京地铁某线路上取得了良好的工程应用效果,可在车载运行状态下完成对接触网悬挂状态的智能检测。

城市轨道交通“绿智融合”的发展新趋势

2020年3月12日,中国城市轨道交通协会发布了《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》;2021年12月9日,国务院印发了《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》;2022年8月18日,中国城市轨道交通协会发布了《中国城市轨道交通绿色城轨发展行动方案》。国务院、中国城市轨道交通协会先后发布的文件表明,“绿智融合”是新时代中国城市轨道交通发展的新趋势。

城市轨道交通弓网动态检测技术及其参考标准

目的:我国城市轨道交通(以下简称“城轨”)弓网动态检测的评价主要参考铁路领域相关标准,但考虑到城轨普遍采用低净空的刚性接触网悬挂方式,以柔性接触网为主的评价标准并不完全适用于城轨弓网动态检测。为了完善城轨弓网动态检测的技术规范,需要探讨现有的弓网动态检测技术及其标准。方法:结合我国城轨弓网关系检测现状,依次对弓网接触压力、燃弧、弓网硬点、弓网动态几何参数等动态检测指标相关的国内外标准进行了梳理,探讨了现有标准中检测手段、检测指标在我国城轨领域应用中的不足,并提出相关优化建议。结果及结论:依据现有标准开展城轨弓网动态检测,存在适用性不强、实施性差等问题。国内标准与国外标准存在诸多差异,如对燃弧率的限值规定不一;城轨采用的刚性接触网与铁路采用的柔性接触网差距较大,现有弓网动态检测标准并不太适用于城轨领域的弓网动态检测;部分弓网动态检测指标的计算较为模糊,如弓网接触压力与燃弧率等。弓网燃弧检测、动态几何参数检测等已经实现非接触式检测。非接触式检测技术有望取代接触式检测技术,成为未来弓网动态检测的主要手段。

基于卷积神经网络的城市轨道交通轨道几何不平顺指标预测

目的:城市轨道交通轨道几何是评价轨道平顺性的重要指标。鉴于城市轨道交通轨道几何不平顺指标预测中,传统方法仅对部分因素进行了量化,且预测精度较低;而神经网络法较为简单,不能较好地拟合输入、输出数据,且主要通过时间序列对数据进行预测,预测精度有限。提出采用卷积神经网络对轨道几何不平顺指标进行预测。方法:从数据选取、数据集构建、模型训练及模型评估等方面介绍了轨道几何不平顺预测的整体流程。分别建立左高低、右高低、左轨向、右轨向、轨距、水平和三角坑等7项指标的基于卷积神经网络的轨道几何不平顺指标预测模型,从检测项、时间及里程等3个维度对该模型训练的数据集进行整合处理。介绍了卷积神经网络的内部结构,从学习速率、激活函数、损失函数、Dropout方法等角度对模型进行了优化。选取某城市轨道交通线路的检测数据作为评估数据集,通过均方误差对轨道几何不平顺7项指标的预测结果进行了评估。采用单隐层BP神经网络、双隐层BP神经网络、多元回归分析及卷积神经网络等方法对三角坑轨道几何不平顺的均方误差进行对比。结果及结论:三角坑的均方误差为0.0184,其他指标的均方误差均在0.02左右;相比单隐层BP神经网络、双隐层BP神经网络和多元回归分析,卷积神经网络法的均方误差分别降低了73.29%、71.80%和664.81%,说明卷积神经网络具有更好的拟合能力。基于卷积神经网络的城市轨道交通轨道几何不平顺预测模型能较好的预测轨道几何指标的变化趋势。

城市轨道交通智能综合检测列车检测系统集成方案

目的:随着新一代城市轨道交通智能综合检测列车的研发,需要对其搭载检测系统的集成方案展开研究。方法:利用改进层次分析法,从需求、效益、功能替代性3个维度量化各检测系统的评分,提出城市轨道交通智能综合检测列车各检测系统配置方案决策模型,确定各检测系统的优先级。以北京某条地铁运营线路为例,对其展开智能综合检测列车各检测系统集成分析,提出集成原则,按照动拖比配置进行分类并进行动力性能核算。提出搭载不同检测系统的3节编组列车配置方案与2节编组列车配置方案。总结了智能综合检测列车的技术优势。结果及结论:经需求、效益、功能替代性3个维度对各检测系统的评分量化,结合智能综合检测列车各检测系统配置方案决策模型,将各系统分为A_(0)、B_(0)、C_(0)3个优先级,不同检测系统的配置方案取决于钢轨探伤系统、车辆动力学响应检测系统等B_(0)级系统的搭载情况。挑选出符合车辆动力性能的动拖比配置方案,依据所搭载B0级检测系统的不同,得到适应于智能综合检测列车动拖比为2∶1的3节编组列车方案与动拖比为3∶1的2节编组列车方案。

城市轨道交通车载综合里程同步系统高精度里程赋值的关键技术

目的:鉴于当前城市轨道交通综合检测车的里程定位能力,难以满足多类检测系统的数据分析以及系统间数据耦合分析的需要,因此设计了一种车载综合里程同步系统,并对该系统高精度里程赋值技术进行研究。方法:介绍了车载综合里程同步系统的架构,包括轨枕计数模块、时空同步模块和车载综合管控系统内部的数据处理模块。简述了该系统的工作流程。从多源里程定位技术、里程信号优先级、里程修正和校准算法及里程赋值技术等方面阐述了该系统的关键技术。结果及结论:城市轨道交通车载综合里程同步系统实现了里程高精度校准和赋值功能,提升了综合检测车的采集数据在里程维度下关联分析的可靠性,同时辅助病害的精确定位,进而避免因病害定位精度不足而导致检修人员工作效率低、重复检修等情况,有效节省了城市轨道交通基础设施运维成本。

基于激光点云数据的城市轨道交通限界侵限判别算法

目的:当前常用的城市轨道交通限界侵线判别方法只能进行超限情况的单向判断,无法对超限程度和未超限裕度进行定量化描述,不利于开展精细化的限界健康管控工作,因此需要对城市轨道交通限界侵限判别算法进行研究。方法:基于计算几何中采用向量积法确定点与多边形平面位置关系的判别思路,提出了一种基于激光点云数据的城轨限界侵限判别算法。依托OpenCV软件中的pointPolygonTest函数对该算法进行了实现。开发了北京地铁限界大数据综合平台。在北京地铁车辆跨线运行和新设备加装两类典型场景中对该算法进行了验证。结果及结论:基于激光点云数据的城轨限界侵限判别算法利用矢量积的方式计算向量与多边形交点的数量,通过交点个数的奇偶性来判断检测点与多边形的位置关系。该算法共包含侵限点判断、异常点识别处理和侵限幅值计算等3个过程,有效实现了不同型号车辆在不同线路中限界侵限的精准、高效、自动化判别。开发的北京地铁限界大数据综合平台实现了对侵限数据的可视化展示。该算法在北京地铁车辆跨线运行和新设备加装等场景中进行了实际应用,并取得了良好的应用效果。

射频识别技术在城市轨道交通车辆检修专业信息化建设中的应用

目的:为有效提高城市轨道交通车辆检修专业信息化管理水平和现场作业效率,有必要结合RFID(射频识别)技术开展相应的应用研究工作。方法:从现场人员安全管理,物资无人值守管理,工具、工装、抢险设备动态管理,走行部及车下高压部件,线缆温度监控,以及车辆部件全生命周期管理等方面,总结了当前城市轨道交通车辆检修专业在运营管理过程中的“痛点”问题。简述了RFID技术的工作原理和技术特点,以及基于RFID技术的车辆检修专业信息化平台构成,并详细介绍了该平台应用层中的人员监控子系统,物资无人值守子系统,工具、工装、抢险设备动态管理子系统,温度监控子系统,以及车辆全生命周期履历管理子系统。从电子标签选型与安装、降低电子标签安装成本等方面介绍了RFID技术在车辆检修专业信息化建设应用中的关键问题。结果及结论:RFID技术可以很好地应用于城市轨道交通车辆检修专业中,为人员安全管理、物资管理、工器具及设备管理、温度采集、车辆全寿命周期履历建设提供支持,在检修过程中真正实现降本增效,为企业的数字化转型提供帮助。

城市轨道交通车辆轮对全生命周期管理优化

目的:为了延长城市轨道交通车辆轮对寿命,降低车辆运维成本,需要对车辆轮对的全寿命周期管理进行优化。方法:对造成车辆轮对异常磨耗的因素,如线路、车轮尺寸、车轮硬度、轮重、车辆制动及列车自动控制等进行了分析,简述了轮对的维修和璇修现状。提出了轮对寿命预测模型,从部件级走行公里追踪、机械式测量流程优化及系统建设方案等方面优化了轮对检修策略。基于加装蓝牙模块的测量器具,以及RFID(射频识别)电子标签等现代化感知手段,建立了车辆轮对全生命周期运维管理系统,包括数据终端感知模块、数据统计分析模块及系统管理模块。结果及结论:优化后的轮对检修策略可以使运营单位每年大约节约30%的轮对更换数量,有效提高了轮对使用寿命,降低了人工作业成本,真正做到了降本增效。

考虑双向变流器的城市轨道交通列车节能运行一体化方法

目的:鉴于目前我国城轨节能压力巨大,节能一体化优化研究受到广泛关注,而双向变流技术作为提高再生能利用率、降低净能耗的手段之一,因此有必要开展考虑双向变流器的城市轨道交通列车节能运行一体化方法的研究。方法:以整条城轨线路作为优化对象,建立了考虑双向变流器的列车运行图与速度曲线一体化模型。针对此大规模优化问题求解效率低的问题,提出一种QPSO(Q学习PSO(粒子群))算法。以北京地铁燕房线上的列车实际运行数据为例,对考虑双向变流器的城市轨道交通列车节能运行一体化方法的有效性进行了仿真验证。结果及结论:相较PSO算法,QPSO算法具有更好的全局搜索特性;相较未考虑双向变流器的模型,考虑双向变流器的城市轨道交通列车节能运行一体化方法可以将再生能利用率由31.2%提高至74.8%,并降低净能耗26.9%。

城市轨道交通综合检测车车辆选型分析

提出适用于重庆市轨道交通的综合检测车选型原则,基于综合检测车实现检测功能的不同提出综合检测车系统配置的6种方案,针对相应编组形式进行动力学性能计算并展开对比。在重庆市轨道交通互联互通的运营背景下,从限界、线路、成本等方面对车辆型式进行论述与比较,并进一步从速度目标、供电制式、通信信号系统的角度展开车辆选型关键因素的分析,以获得最优的城市轨道交通综合检测车配置方案。

城市轨道交通绿色低碳技术研究及展望

城市轨道交通是大容量的公共交通基础设施,是引导及承载城市居民低碳出行的骨干交通方式。在碳达峰、碳中和上升为国家战略的背景下,为响应国家的号召,文章面向城市轨道交通绿色发展领域,在对绿色低碳技术按照其在全生命周期各阶段的应用进行分类阐述的基础上,从“绿色建设、绿色行车、绿色运营、绿色管养、绿色评价”五大场景出发,构建城市轨道交通绿色低碳技术体系,并为实现该体系提出4点展望,以期为促进城市轨道交通绿色、低碳、可持续发展提供参考和借鉴。

城市轨道交通基础设施运维数据治理方法研究与实践

根据城市轨道交通目前在基础设施运维数据治理方面的不足,结合数据治理理论方法,在明确数据治理目标和对象的基础上,提出包含数据标准制定、数据架构搭建、存量数据改造、运维数据管理的数据治理流程与方法,并在某地铁运营公司土建线路部开展实践应用,提高数据应用的便捷度与数据分析的准确度,提升现场数据管理水平,为城市轨道交通基础设施智能运维在数据治理与标准化方面提供新的思路。