城市轨道交通地面车站动力照明设计浅谈

动力照明设计是轨道交通车站设计的一个重要组成部分,动力照明系统把供电系统与末端的大部分用电设备联系起来。本文详细阐述了动力照明设计的范围。包括动力照明专业及相关专业的接口设计;车站动力照明配电及控制设计;区间动力照明总配电设计;车站防雷接地及安全设计。

城市轨道交通地面车站屋顶太阳能光伏发电系统

提出了一种城市轨道地面车站屋顶太阳能光伏发电系统。从光伏发电系统工作原理、城市轨道交通高架车站用电负荷、车站屋顶太阳能光伏发电容量估算以及车站光伏发电系统方案等方面做了研究,对于建设节能减排新型城市轨道交通具有指导意义。

城市轨道交通暗挖洞桩法车站拱顶矢跨比对钢管桩受力和地面沉降的影响分析

[目的]拱顶矢跨比影响着城市轨道交通暗挖洞桩法车站的建筑高度,以及车站设计的合理性和施工的安全性,需对拱顶矢跨比对钢管桩的受力以及地面沉降的影响进行研究。[方法]构建城市轨道交通车站拱顶结构力学模型,分析不同拱顶矢跨比下的结构内力。通过数值模拟分析软件建立车站-地层三维数值模型,结合地面沉降数值模拟值和现场监测值进行对比分析,论证模型的合理性。同时研究了暗挖洞桩法施工时钢管桩的力学特性,以及其对地面沉降的影响。[结果及结论]拱顶矢跨比从0.20到0.40变化时,拱顶结构的最大弯矩、最大轴力及最大剪力均呈递减趋势,钢管桩的最大轴力呈先减少后增大的趋势;当拱顶矢跨比为0.30时,中桩轴力为最小;随着拱顶矢跨比的增大,地面沉降呈先减少后增大的趋势,地面沉降控制最优的拱顶矢跨比为0.30,比拱顶矢跨比为0.20时减少了34%。导洞施工和扣拱施工是地面产生沉降最明显的两个阶段,合理的拱顶矢跨比会提高导洞施工和扣拱施工阶段地面沉降量的占比,进而减弱后续车站主体结构土体开挖对土层的扰动。

城市轨道交通装配叠合整体式地下车站防水关键技术

[目的]为提高装配叠合整体式地下车站的防水性能,助力其在城市轨道交通工程中的应用,需对此类型地下车站的防水关键技术进行研究。[方法]对装配叠合整体式地下车站的混凝土抗裂防渗技术、外包防水方案及细部构造防水方案等进行了研究。[结果及结论]预制板墙构件开裂风险较大位置主要为厚度分别为500 mm和350 mm的结构表面,以及厚度为100 mm的结构中心和表面;预制顶板降温速率不宜大于2.2℃/h;预制墙板水蒸气养护由45℃降至10℃的时间不宜小于24 h,降温速率不宜大于1.5℃/h;叠合结构体系中,以受拉为主的构件宜采用水洗露骨料施工工艺,以受剪为主的构件宜采用凿毛施工工艺;温度场调控与膨胀历程调控可有效降低混凝土开裂,提高车站防水性能;车站主体结构外包防水方案,后嵌式圆形压缩密封条设计,压缩密封节点湿埋收头,以及预制板在牛腿位置的黏结措施等防水方案,提高了车站节点的防水性能。该方案在锡澄线南门站的成功应用,对于促进此类型地下车站在城市轨道交通工程中的应用,以及缩短施工工期、提升劳动生产效率、促进建筑产业转型升级等具有促进作用。

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。

广州市城市轨道交通车站及线路分类

城市轨道交通在带动沿线经济发展的同时,也出现了与城市功能发展不协调、运力资源利用不充分不平衡的问题。基于广州市12条城市轨道交通线路185个车站周边地区的人口、用地、客流量、POI、道路网和公共汽车交通设施等5类66项指标数据,采用K-均值聚类方法将城市轨道交通车站划分为极端就业型、高度开发偏就业型、高度开发偏居住型、中度综合开发型、低度开发偏就业型、低度开发偏居住型6类。以不同城市轨道交通线路中各类型车站比例和运营指标数据为依据,将城市轨道交通线路划分为梯度平衡型、职住极化型、功能混合型、客流不足型4类。最后,提出广州市应以城市轨道交通廊道为整体来策划沿线车站的功能定位、周边用地开发强度和配套设施,从而推动形成城市轨道交通廊道上的职住梯度平衡。

城市轨道交通装配式地下车站新型构件连接方案的抗剪及抗震性能分析

[目的]为了进一步推广地下装配式结构在城市轨道交通工程中的应用,应对城市轨道交通车站明挖装配式出入口施工的关键技术(尤其是新型构件连接方案)进行研究。[方法]设计了由2块尺寸相同的不等边C形标准构件(有2道横向裂缝)拼接而成的城市轨道交通车站装配式出入口结构,基于此结构提出了一种新型的构件连接方案。通过模型试验及数值模拟,研究了该新型连接节点的抗剪性能和抗震性能,得出了不同受力条件下的荷载-位移曲线、抗剪形态、抗震耗能及延性等指标,验证了该新型连接节点的可靠性。[结果及结论]装配构件的截面抗剪承载力远高于传统现浇截面抗剪承载力;型钢的存在可以充分保证试件的抗剪能力;“承插接口+型钢插板”是一种可靠的连接方式,其各项性能与现浇试件相比大致相当;型钢插入长度的变化对接缝处裂缝及其最大承载力的影响很小,建议选用的型钢插入长度等与构件厚度一致。

城市轨道交通车站系统韧性承载能力评估指标体系研究

城市轨道交通发展迅速,运营环境日渐复杂,其车站系统具有高负载、高频率运营和处于地下空间环境等特点,导致安全风险提升及事故发生。对车站系统韧性承载能力评估指标体系进行研究,旨在准确评估系统韧性,提高车站系统韧性水平。通过分析车站系统韧性承载能力的影响因素和相关调研,构建由102个指标构成的原始指标库,并初步筛选出42个指标。基于车站系统特点,构建DEMATEL-ISM复合模型,对指标进行二次筛选。通过对指标原因度、中心度、区域联通性、初始发出层、最终接收层的分析,建立了四类(27个)指标构成的城市轨道交通车站系统韧性承载能力评估指标体系。研究结果可为车站系统韧性评估计算提供参考。

城市轨道交通建桥合一长联无缝高架车站结构设计与施工优化

[目的]建桥合一长联无缝高架车站将建筑与桥梁结构融合,使得车站墩柱在有刚度需求的同时,还具有空间框架结构体系复杂、体量大、超静定次数多的特点,而混凝土结构的温度与收缩徐变成为了这类车站结构设计中的控制因素。采用设置伸缩缝、加大墩柱截面尺寸、加强墩柱截面配筋等传统方法,将破坏车站结构的整体性,增加维护与建设成本。因此需从设计角度和施工角度对建桥合一长联无缝高架车站结构进行优化。[方法]以深圳地铁6号线宽9 m的岛式车站为研究对象,运用MIDAS软件,建立建桥合一的长联无缝高架车站有限元模型,并对其进行计算分析与检算。分别从设计和施工两个角度提出相应优化方案。从设计角度建立了高架车站有限元模型,对墩柱控制弯矩进行了对比分析。[结果及结论]有限元计算结果表明:车站两端墩柱受收缩徐变和温度的作用明显,其应力与配筋将是本设计的控制要点。在保证高架车站整体性的情况下,从设计角度提出了加深承台埋深,采用双薄壁墩,在墩柱顶部采用铰接等3种优化方案;从施工角度提出了设置后浇带,采用模块化装配式施工等优化方案。经模拟分析,加深承台埋深2 m,增加墩高减小桥墩刚度,可减少第13轴的墩底控制弯矩约22%;采用双薄壁墩大幅减小了桥墩刚度,可减少第13轴墩底的控制弯矩约46%;墩顶采用混凝土铰支撑,释放了上部传递至墩柱的弯矩,可减少第13轴的控制弯矩约13%。

城市轨道交通车站运营人员行为对乘客应急疏散路径选择干预的虚拟现实仿真建模方法

[目的]为有效反映城市轨道交通车站运营人员行为对疏散的实时影响,解决目前VR(虚拟现实)环境中疏散路径规划采用预定义的静态路径法,而无法揭示乘客疏散对运营人员即时行为动态响应机理的问题,提出一种运营人员行为对乘客应急疏散路径选择干预的VR仿真建模方法。[方法]介绍了将车站物理空间描绘为路径算法可识别的抽象空间的环境建模方法,定义了能感知外部信息和自主决策的乘客智能体模型,制定了基于A算法的出口选择规则;在此基础上,考虑运营人员行为对环境的动态改变,综合实时的疏散路线长度、疏散时间和行人密度等因素,构建了动态路径规划模型;开发了VR仿真系统,以某大型综合枢纽车站为例进行仿真分析。[结果及结论]仿真分析结果表明,疏散仿真开始时,乘客智能体能根据出口选择制定全局路线,过程中能自主根据运营人员引起的动态障碍物状态变化进行实时的局部路径规划,并且随着场景内乘客数量的增加仍保持较高的响应性。说明所提方法能有效且高效地捕捉虚拟环境中的动态变化,并将其反映到乘客疏散的过程中,能为开展紧急疏散VR试验提供技术支持。

基于监控视频数据的城市轨道交通车站闸机设施处行人停滞行为谱特征研究

[目的]为科学设置闸机,改善其实际通行能力,以及减少行人异常停滞行为带来的拥挤风险,需对城市轨道交通车站闸机设施处行人停滞行为谱特征进行研究。[方法]利用视频轨迹追踪技术,采集城市轨道交通车站闸机设施处监控视频中的行人运动参数;确定行人停滞行为表征指标,从闸机类型、行人流及个体停滞行为三类要素构建了城市轨道交通车站闸机设施处行人停滞行为谱,并采用四分位差法确定行人停滞行为谱表征指标上下限阈值;对行人停滞行为起点至闸翼/闸杆中心的纵向距离和横向距离,以及行人停滞范围和停滞时间等4个表征指标的差异性进行了分析,并全面解析了不同闸机类型和不同行人流率下的行人停滞行为谱特征。[结果及结论]行人易在闸机设施正前方停滞,行人停滞行为起点至闸翼/闸杆中心的纵向距离远大于其横向距离;当行人流率为>5~10人次/min时,行人停滞范围波动性最大;随着行人流量的增加,行人可用空间、停滞范围及停滞时间均减小。

城市轨道交通车站出入口分布式光伏发电应用研究

[目的]基于我国“碳达峰、碳中和”目标,以及城市轨道交通绿色、低碳、可持续发展的需求,研究分布式光伏发电系统在车站出入口应用的可行性。[方法]以深圳地铁为例,结合车站出入口的造型,研究了车站出入口光伏建筑一体化方案和光伏系统并网方案,分析了车站出入口光伏发电系统的经济效益和社会效益。[结果及结论]车站出入口是应用分布式光伏发电系统的理想场地,各类车站出入口结构形式均具备应用光伏发电技术的条件。城市轨道交通线路众多,每条线路车站出入口数量超过百余个,随着光伏发电成本进一步降低及国家“双碳”目标的推动,“光伏+轨道交通”将会产生更大的经济效益和显著的社会效益。

城市轨道交通车站空调冷冻水系统定温差变供水温度和大温差控制策略转换条件研究

[目的]为实现城市轨道交通车站空调冷冻水系统在定温差变供水温度和大温差两种工况下的整体能耗最低,需对这两种控制策略的转换条件进行研究。[方法]以郑州某城市轨道交通车站为例,基于TRNSYS(瞬时系统模拟程序)建立定温差变供水温度和大温差两种工况下的空调冷冻水系统模型,在满足空调冷冻水系统末端制冷量需求的前提下,分别研究冷冻水温差不变、供水温度为7~12℃,以及供水温度不变、供回水温差为5~10℃时对空调冷冻水系统能耗的影响。[结果及结论]两种控制策略的转换条件为:负荷率小于等于40%时,使用定温差变供水温度控制策略更节能;负荷率大于50%时,更适合采用大温差控制策略。该转换条件不仅能满足车站人员舒适度的要求,还实现了两种控制策略联合调控的目标,最终达到降低空调冷冻水系统整体能耗的目的。

基于可持续发展理念的短编组城市轨道交通地下车站规模控制研究

城市轨道交通工程的投资庞大,运营期间需持续投入高额维护费用,给地方政府财政带来了巨大的压力。本文旨在优化短编组城市轨道交通地下车站体量,减小车站规模,降低工程造价,提升轨道交通工程的经济性,为可持续发展奠定良好的基础。选取4A编组地下两层标准岛式车站(站台宽11米)为研究对象,以经济适用为基本导向,对车站平面布局进行细致深入的剖析。

非平衡荷载下城市轨道交通车站深基坑变形特性分析

[目的]目前城市轨道交通非平衡荷载作用导致的地下工程病害、事故逐渐增多。为了解非平衡荷载对城市轨道交通车站深基坑变形的不利影响,减小施工风险,需要对该类型荷载作用下车站深基坑变形特性进行分析。[方法]基于理论分析和现场监测数据,研究了非平衡荷载下城市轨道交通车站深基坑的变形特性,分析了围护桩变形、深层土体水平位移及地面沉降的变化规律,探讨了围护桩变形同深层土体水平位移、地面沉降及开挖深度之间的关系。[结果及结论]围护桩水平位移曲线呈鱼腹状,且地层条件对围护桩变形影响明显;围护桩变形和深层土体水平位移大致呈线性关系,其中经验系数取1.30;由于偏载作用,深基坑周边地面沉降较大,围护桩最大水平位移δ_(hm)与地面最大沉降δ_(vm)存在δ_(vm)=(0.9~3.0)δ_(hm)的关系,且两者之间的比例系数大于对称荷载作用下的数值;岩层较强的抵抗变形能力限制了围护桩变形,δ_(hm)与H_(e)存在δ_(hm)=(0.009%~0.060%)H_(e)的关系,且两者之间的比例系数小于对称荷载作用下的数值;深基坑施工对周边环境影响区域主要划分为1区(主要影响区)、2区(次要影响区)和3区(无影响区),基坑施工影响区域约为(0~2.5)H_(e)。

基于既有盾构隧道区间暗挖施工的城市轨道交通车站结构力学行为研究

[目的]深圳轨道交通14号线肿瘤医院站采用大直径(8.5 m)盾构隧道扩挖的“先隧后站”方案,在暗挖车站主体结构与附属出入口连接时,需对隧道衬砌实施局部大尺寸开口施工。为保证隧道开口施工过程中的结构安全性,需对基于既有盾构隧道区间暗挖的城市轨道交通车站结构力学行为进行研究。[方法]采用考虑衬砌结构环、纵缝影响的多环壳-刚性梁-接触衬砌计算模型,对车站暗挖过程进行分工况模拟,设置全开口衬砌环控制工况为开口工况,半开口衬砌环控制工况为拆撑工况;探究封顶块位置、内部支撑形式及隧道纵向开口尺寸等关键设计参数对车站结构的影响。[结果及结论]根据环梁受力特征,建议上、下部环梁在设计时选用钢材或内置钢构件。根据管片受力特性,确定开口区域内通缝拼装管片的排版形式;肿瘤医院站隧道开口区段通缝拼装管片封顶块建议设计在隧道顶部。开口衬砌环管片在施工全程中的弯矩分布与内部支撑有效约束点密切相关,而内部支撑形成有效约束的前提是拥有完整的轴向传力路径。隧道局部开口时开口衬砌环结构的整体性依赖于环缝侧部约束。

滨海地区土岩复合地层城市轨道交通车站深大基坑施工稳定性分析

[目的]基坑开挖会引起周围地层和建(构)筑物产生变形,轻则影响施工进度,重则造成工程事故。为了保证城市轨道交通车站深大基坑的稳定性和安全性,需对基坑开挖过程中土层与围护结构的受力和变形特性进行研究。[方法]以青岛某地铁车站深大基坑为工程背景,结合土岩复合地层特性,采用数值模拟方法对深大基坑各施工工况下的变形及内力进行分析。结合现场数据,研究土岩复合地层下深大基坑开挖过程中地面沉降、围护桩位移及支撑轴力的变形规律。[结果及结论]数值模拟表明:未施工双轴高压旋喷桩时,端头井东墙、西墙及南墙均发生侧向位移,且侧向位移方向均朝向基坑内部,最大侧向位移为2.19 mm,发生在南墙中部;施工双轴高压旋喷桩时,基坑端头井一侧旋喷桩加固过程中,端头井侧墙变形量出现峰值,最大变形量为2.21 mm。未施工双轴高压旋喷桩时,地连墙内力变化峰值出现在其腰部,最大值为101 kN;施工双轴高压旋喷桩时,端头井旋喷桩加固地层侧的地连墙结构内力变化明显,其内力变化峰值出现在地连墙腰部,最大值为96 kN。由此可见,双轴高压旋喷桩对基坑各施工工况下的地连墙的内力有一定的减小作用,但对基坑变形影响不大。

城市轨道交通深厚软土地层地下车站超长钻孔灌注桩承载-沉降特性分析

[目的]为有效控制软土地层深基坑开挖及使用过程中车站结构的变形,同时增大坑底承载力,需对上部含有空桩的超长钻孔灌注桩(以下简称“超长桩”)承载-沉降特性进行深入研究。[方法]以某城市轨道交通双线L型交叉换乘车站为例,采用自平衡法静载试验和数值模型对超长桩承载-沉降特性的影响因素进行分析,并探究超长桩承载特性与桩身长度、桩身刚度及桩身直径之间的关系。[结果及结论]静载试验表明:上部含有空桩的超长桩在荷载箱等量增荷加载过程中,桩顶位移及其增速均逐渐增大,在卸荷过程中桩顶出现位移回弹现象。数值模拟分析表明:超长桩的桩身轴力从桩顶到桩端呈逐渐减小趋势,在桩顶极限荷载作用下,桩身上部的轴力远大于桩端;桩身长度和桩身刚度变化会影响上部含有空桩的超长桩承载-沉降特性,桩身刚度改变对其造成的影响很小。

基于多源监测数据的城市轨道交通车站客流解析方法

针对目前城市轨道交通车站内混合交叉流线条件下,不同流向的客流难以实时观测的问题,提出基于多源监测数据的车站客流解析方法。首先,利用来源于自动售检票系统、智能视频、列车称重系统的客流监测数据,基于客流特性与客流时空关联关系,构建车站分向客流估计模型;进一步,运用计算图结构将模型抽象成一种具有时空维度的多层次客流网络,并提出基于前向传播和反向传播技术的模型循环迭代求解算法。最后,针对G市某换乘站进行案例研究。结果表明:所提出的方法可以自多源监测数据中逐时段解析车站分向客流;全天72个时段客流估计结果与实际监测情况的平均绝对百分比误差不超过10.24%,平均值在0.41%左右。

城市轨道交通车站列车乘降时间估计方法

乘客乘降时间是城市轨道交通列车停站时间和运行图的重要组成部分,是影响轨道交通线路运行效率和运营安全的关键环节之一。将乘客乘降过程划分为上车及下车两个独立过程,基于调查数据,分析车门最大上下车客流量及平均上下车时间的影响因素,建立车门最大上下车客流量及乘客平均上下车时间估计子模型,在此基础上构建轨道交通车站列车乘降时间估计模型。以上海轨道交通车站为例,研究表明乘降时间实测值与模型估计值的偏差在11.89%以内,验证了模型的有效性和实用性。研究结果对提高轨道交通列车实际与计划乘降时间的匹配度,提升列车停站效率和保障乘客乘降安全等有重要实践价值。