城市轨道交通列车外观的情感化设计研究

从情感化设计理论概述出发,探讨了情感化设计理念融入城轨列车外观设计的优势。结合情感化设计的三层次理论,在整理、分析国内外主要城市城轨列车外观设计案例的基础上,从造型与感官设计、地域文化与乘客情感关系构建、情感参数的转化三个方面总结了城轨列车外观情感化设计的基本策略。以苏州轨道交通8号线列车外观情感化设计为例,认为由传统聚焦物质转向为聚焦乘客情感需求的列车工业产品设计,将列车外观设计与乘客心理特征及地域文化结合起来,强化列车外观的情感特征,加强列车外观与乘客情感关系的构建,有利于激发乘客情感共鸣,提升城轨列车外观设计的品牌价值。

基于滑模和径向基函数神经网络的城市轨道交通列车速度跟踪控制算法

[目的]针对城市轨道交通列车运行控制系统中传统ATO(列车自动运行)速度控制算法在速度跟踪控制方面存在的控制精度不高和抗扰动性差的问题,提出了一种新的速度控制算法来提高控制精度。[方法]首先,建立了列车运行的单质点动力学方程,针对牵引和制动系统在执行指令时存在的时滞现象设计了时延补偿模块;其次,在控制器设计部分采集速度和位置误差建立滑模切换函数,并通过微分方程推导建立滑模控制器;最后,为了抑制滑模控制器固有的抖振现象,将其输出的切换控制量采用径向基神经网络进行目标训练从而优化控制器。[结果及结论]基于徐州地铁3号线二期改造列车参数在Matlab软件上进行仿真试验,其仿真结果证明该算法保证了列车在运行过程中,控制器输出的速度可以更高效精确地跟踪给定的推荐速度曲线。

一种遗传算法的城市轨道列车节能控制策略研究

[目的]城市轨道交通在运营过程中会产生大量能耗,其中列车运行的牵引能耗具有较大优化空间,因此亟需研究一种面向列车牵引节能的控车策略。[方法]首先,建立列车运行的动力学方程,并定义了列车运行过程的约束条件;其次,对列车牵引能耗优化策略进行分解建立目标函数,并基于遗传算法模型对列车运行能耗在不同区间分配和区间最优巡航速度进行求解;然后,通过遗传算法的交叉变异过程,得出节能效果最优的驾驶速度推荐曲线;最后,通过Matlab软件搭建仿真模型并采用真实的线路列车参数和运营数据,模拟列车的站间运行过程。[结果及结论]试验结果表明:基于遗传算法模型的控车策略相较于传统固定工况序列的控车策略,在牵引节能指标上有了显著提升。

基于大数据分析的城市轨道列车运行速度自动化控制系统设计

为提升城市轨道列车的运行效率,该文设计基于大数据分析的城市轨道列车运行速度自动化控制系统。利用云计算框架搭建自动化控制系统,采集列车的速度、位置信息后传送至控制层,控制层的智能控制部分利用K-means聚类算法对城市轨道列车运行数据聚类处理,构建列车运行速度自动化控制优化模型,识别列车运行状态,计算列车的最佳速度曲线。利用灰色速度控制器,控制列车的执行机构输出理想速度。系统测试结果表明,采用该系统自动化控制列车运行速度,列车的停车时间误差低于10 s,停车距离误差低于15 cm,满足列车高效率运行需求。

城市轨道列车噪声辐射特性的试验研究

城市轨道交通噪声是环境污染的重要组成部分,会严重影响沿线居民的工作和生活。掌握列车辐射噪声的特性将有助于轨道交通管理部门采取合理的治理措施,既经济又高效地降低噪声产生的影响。采用阵列测量方式的试验在上海某高架城市轨道交通线上进行,分析了列车噪声级在距离轨面不同高度的空间分布及其变化趋势,研究了各1/3倍频程谱对噪声的贡献量,归纳了列车辐射等效声功率级与列车速度的关系。该研究可以为建立城市列车噪声辐射模型提供参考和帮助。

城市轨道列车外观设计中的文化传递与构建

目的研究在城市轨道列车外观设计中地域文化的传达机理及其构建方法。方法总结我国城轨列车外观设计的技术特征和存在的问题,通过分析典型城市的轨道列车的外观设计,提出注重地域文化表达是产生差异化设计和丰富列车外观内涵的重要途径。将列车外观地域文化视作一种可以传递的信息,引入"香农-韦弗"传播模式解释了列车外观文化的传递过程,结合"罗兰·巴特"符号学的基本理论,构建了列车外观的符号系统。结论城轨列车地域文化的表达效果取决于设计师对设计规则的掌握,列车外观的符号系统可作为设计过程的理论推导模型,设计师可按照共感觉、联想、文化认同的层级递进关系合理组织设计元素构建列车外观中的地域文化,运用此模型在成都市有轨电车外观设计中进行验证,可为各类制式的城轨列车外观设计提供方法上的参考。

城市轨道列车速度曲线预测函数控制改进算法

为有效解决城市轨道列车速度曲线跟踪控制问题,提出了一种速度曲线预测函数控制改进算法IPFC。所提出的预测函数控制改进算法选用阶跃函数和Morlet小波函数作为基函数,其依据目标速度曲线的变化程度,给出了一种预测函数控制的基函数选择策略,该策略可实现小波与阶跃基函数的切换。除此之外,给出了一种基于系统性能模糊满意度与优化因子的柔化因子非线性自适应在线调整策略,通过调整优化因子能够进一步提升跟踪控制性能。基于大连城市轨道交通12号线中旅顺新港至铁山镇的城市轨道列车速度曲线跟踪控制场景,在硬件在环实验环境下得到的实验结果表明,所提出的IPFC能够显著改善控制系统的控制性能,节能、准时、停车精确、舒适4个性能指标都有明显的改善,特别是准时与精确停车,相比广泛应用于实际的传统改进算法均大幅提升超过了55%。

城市轨道交通列车紧急自牵引方案研究

目前,城市轨道交通列车的行驶完全依赖于外部电力供应,这就限制了断电情况下列车移动的灵活性。提出了基于车载储能装置的运营列车在外部供电瘫痪的紧急情况下的自行牵引移车方案,并对系统架构、储能装置的设计及列车运行工况等进行了分析。该方案可极大地提高列车移动的灵活性,将会在紧急救援中发挥积极作用。随着储能技术、电力电子技术日益成熟及其成本的降低,自牵引技术将会在列车上逐步得到实际应用。

城市轨道列车铝合金车用面漆的研制

研制了高固体含量羟基聚酯树脂,并采用其制备了适合城市轨道列车用高光、耐冲击、硬度高、耐候性强、烟气毒性低、易清洁的聚酯聚氨酯面漆。

城市轨道列车通风系统用全热交换器的技术经济分析

全热交换器是空调系统中一种重要的节能设备,在城市轨道列车空调系统中应用将会起到很好的节能效果。目前对全热交换器的寿命、经济性存在质疑,导致在轨道列车上还没有应用。鉴于全热交换器使用寿命与制冷机组的使用寿命相差较大,采用年计算费用法对其进行技术经济分析,给出了全热交换器的使用寿命和系统经济性之间的关系式,讨论了回收期计算问题和使用寿命对经济性影响问题。以上海轨道交通线上运行的A型地铁车为对象,实例分析城市轨道列车上使用全热交换器不但有很好的节能效果,而且有很好的经济效益。

基于再生制动的城市轨道列车节能控制研究

为了降低城市轨道列车的运行能耗,在综合分析线路坡道、限速及列车再生制动能量回收的基础上,建立列车在定时约束下的节能最优控制模型。通过分析列车节能最优控制的工况集,将列车运行区间分段,进而使用时间逼近的搜索方法对列车工况转换点的坐标进行求解,然后对不同区段列车惰行时间进行分配,得到节能最优控制算法。仿真验证结果表明:列车节能最优控制模型可以使列车能耗降低17.44%,惰行时间的动态分配使列车能耗降低7.68%,可以有效降低列车运行能耗,为城市轨道列车节能运行提供理论依据。

扣件失效对城市轨道交通列车-浮置板式轨道系统竖向振动响应的影响

利用基于横向有限条与无砟轨道板段单元的车轨系统竖向振动分析方法,研究1对和多对扣件失效时城市轨道交通列车-浮置板式轨道系统的竖向振动响应。研究结果表明,当列车通过扣件失效的轨道时,轮轨相互作用增大,其中钢轨竖向位移及加速度增长最明显,且随着失效扣件数目增加,动力响应增长越明显;即使毗邻轨道的扣件工作状态良好,也受到失效扣件的影响,钢轨竖向位移及加速度增长显著;扣件失效会加速轨道结构破坏,甚至危及行车安全。

基于ZigBee-GPRS技术的城市轨道交通列车关键设备监测系统

在对关键设备的监测中,目前运营单位普遍采用串行通信技术(如RS 232、RS 485等)作为主要的数据传输手段。如果被监测设备离监测中心较远,则需要花费大量的人力物力铺设电缆、光缆及配套设施;并且由于通信距离长,一旦链路出现故障,难以在短时间内准确定位。国内一些科研院所及行业领军企业相继提出基于Zig Bee-GPRS(低功耗局域网协议-通用分组无线服务)模型的数据通信方式,并在农业微灌、油井监测、电力设备监测等系统得到成功应用。结合GPRS网络技术和Zig Bee传感器网络技术的优势,以嵌入式Linux系统为平台,提出一种适用于城市轨道交通列车关键设备监测的复合型Zig Bee-GPRS系统模型。与红外、蓝牙等技术相比,节约能耗,传输距离远;与传统有线传输方式相比铺设成本低。

城市轨道交通列车实时无线传输技术的应用

随着城市轨道交通技术的发展,远程无线传输技术已开始应用于运行中的列车信息传输。实时无线传输技术可将列车运行状态及列车故障等信息可靠地传输到地面,以方便地面运营维护人员及时了解车辆运行状态,从而为列车运行提供远程技术支持和远程故障诊断。

城市轨道交通列车基础制动装置温度测试方案

分析了城市轨道交通列车基础制动装置在线温度测试的重要性,介绍了温度测试技术,提出了基于热电偶、红外测温仪和热成像仪的多平台温度测试方案,以解决单一温度测试方法存在的不足。热电偶、红外测温仪和成像仪组成的多平台协同温度测试方案是获取踏面制动过程中车轮-闸瓦摩擦副温度场较理想可行的方案。该方案有利于基础制动装置的失效分析,可为城市轨道交通列车的安全运营提供参考。

城市轨道列车气动性能优化研究

为研究城市轨道列车气动特性以及底部部件对列车气动特性的影响,针对三节车模型进行简化,保有底部部件较高完整性,采用Realizablek-ε湍流模型预测列车周围流场。数值计算结果表明:列车气动阻力分布呈现出尾车阻力最大,占三节车总阻力的48%;中间车阻力最小,占总阻力的14%。其中转向架分别占头车、中间车和尾车总阻力的15.1%,56.4%和23.0%。车底设备分别占头车、中间车和尾车总阻力10.5%,10.3%和8.6%。因此对于头车、尾车采取减阻方案首先是采用流线型头型的方式减少流动分离现象。对于中间车减阻方法则要首先针对底部部件,采取密封舱的方式减少其产生的压差阻力。通过优化列车头型发现列车气动特性得到明显的改善,其中列车头车、中间车和尾车阻力分别为原始情况下的61.4%,70.1%和58.3%。在流线型外形基础上进一步稳定列车底部区域流场也有效改善了底部区域部件气动特性。

熵权系数法在城市铁路列车选型中的应用

根据城市铁路列车的相关属性,建立对其的评价指标体系。在此基础上,利用熵权系数法对国内城市铁路线路的列车进行选型和优先排序问题进行的研究。

基于随机森林和神经网络的城市轨道交通列车速度预测算法

为了提升城市轨道交通列车运行过程中的准时性和安全性,实现精准停车,需要对列车运行过程中的速度曲线进行跟踪预测。文章首先基于实测数据对列车瞬时功率进行计算,并运用随机森林模型根据功率曲线进行区间分类;然后基于神经网络建立了一种适用于不同区间的城市轨道交通列车速度曲线实时预测方法;最后对所建立的列车速度预测模型进行了测试。根据仿真数据和实际线路数据进行的模型测试结果表明,所提算法能有效实时预测列车的速度曲线,其速度跟踪误差相比传统神经网络模型的降低了57.7%,相比随机森林回归模型的降低了73.9%。

城市轨道交通列车牵引制动性能集成测试平台设计与应用

针对目前城市轨道交通列车牵引制动系统型式试验的测试需求,设计了一套具备牵引系统和制动系统参数同步采集及数据处理能力的便携式测试平台。介绍了该平台的硬件组成原理、采用专用数据采集模块和数据处理终端光纤通信的系统架构,其将传感器供电、信号调理、信号采集等功能高度集成,降低了系统复杂性,提高了平台便携性。说明了软件功能和特点,根据IEC 61133—2006标准规定的试验项目和方法,设计专用交互界面和处理算法,实现了流程自动测试。最后,通过在某有轨电车上的实车测试,验证了测试平台的应用效果。

灵活编组的城市轨道交通列车运行模式研究

目的:为解决目前城市轨道交通客流不均衡造成运营成本高的现状,提出了一种能够灵活编组的城市轨道交通列车运行模式。方法:通过对现有城市轨道交通现状的调研分析,分析现有车辆配置和扩大运量的方案和缺点,提出了相应解决方案。灵活编组是解决现状的有效办法,即高峰期采用大编组高频次、平常时段期采用小编组高频次,低客流量线路采用小编组;根据不同时段客流需求,大小编组混跑。灵活编组车辆推荐以2辆或3辆为基本编组,选择2+2重联或3+3重联。灵活编组类型分为场段内进行编组和正线车站进行编组2种。灵活编组的实现方式包括后车以低于3 km/h的速度撞击前车进行连挂和后车停在距前车300 mm处通过车钩伸缩进行连挂2种类型。结果及结论:该研究发现,如果要实现城市轨道交通车辆的灵活编组,还有待解决一些难题。例如:可伸缩车钩的精准伸缩连挂设计,该设计可以满足车辆在300 mm距离停靠后,2个头车车钩各自可自动伸出150 mm以完成连挂;信号系统如何对车辆进行精准控制而不发生意外碰撞等。