基于物联感知的城轨设备智能采集与监控优化

针对泛在物联网中城市轨道交通大规模机电设备的信息采集和展示低效以及性能瓶颈问题,提出一种感知设备的大数据采集和智能化处理方法。通过数据点自辨识、自适应、递阶连接,实现设备状态捕获的批处理。设计图元图像识别智能算法自动生成监控画面。对实时采集数据的逻辑运算和语义模型转换,拟合多组数据综合反映关联系统状态,定义分级分类报警策略,实现数据驱动的智能监控。经验证,接口标准化大幅加速批量设备的接入,优化算法改进图纸识别率达90%,连接对象并准确显示的可用性达85%以上,明显提高监控效率和正确率。

多模式列车控制系统列车运行方向控制功能研究

目的:列车运行方向控制属于联锁系统用于防止进路敌对冲突的安全功能,针对CBTC(基于通信的列车控制)+TBTC(基于轨道电路的列车控制)多模式列车控制系统,需研究其列车运行方向控制功能。方法:分析了CBTC+TBTC系统方案下列车运行方向控制的功能需求和安全需求。为避免系统功能规范缺陷或解读错误导致的运营风险,基于功能状态机和活动图的形式化方法建立了列车运行方向控制的形式化模型,并利用SySML(系统建模语言)方法进行了功能建模。结果与结论:CBTC+TBTC多模式列车控制系统已应用于上海轨道交通2号线信号系统大修改造工程,实测结果表明:不同列控模式列车可在同一个区间中追踪运行,信号系统的安全性、可靠性和完备性得到大幅提升。由此验证了所介绍模型与方法在多模式列车控制系统设计上的有效性,能够降低引入安全缺陷的风险。

灵活编组技术在城市轨道交通全自动运行系统中的应用

为实现城市轨道交通运输能力与运输效率的有机结合,使之在满足运营需求的条件下最大限度地降低运营成本。基于灵活编组技术的特点,详细介绍了灵活编组技术在城市轨道交通全自动运行系统中的应用方案,包括该技术对信号系统的要求、列车连挂/解编区域的选择、列车连挂/解编轨道区段长度的设置、列车连挂与解编场景等。重点介绍了连挂列车位置报告发送方案、连挂列车接口技术、近距离停车技术、车辆网络融合技术等列车灵活编组的关键技术。以北京地铁3号线列车灵活编组技术的应用为例,对其经济性进行了分析,证明该技术的合理性和可行性。

基于客流态势快速推演方法的城市轨道交通车站客流组织调整措施

目的:为更准确地把握城市轨道交通车站客流态势变化过程,及时应对可能出现的大客流风险,需基于客流态势快速仿真推演方法来调整车站的客流组织。方法:构建了基于车站实时客流数据和历史客流数据的客流态势快速推演方法的系统架构,提出了基于客流态势快速推演方法的技术流程,以及基于时间逻辑分析的态势推演效率的评测方法。基于快速寻路的跳点算法、大规模人群快速仿真的多线程并行计算方法及用于展示和分析态势演化过程的图形化复现方法,快速获取并处理客流数据,生成推演场景及推演算法,以提升客流态势推演及客流组织调整的时效性和实时性。以上海轨道交通8号线杨思站工作日早高峰时段为例,验证了客流态势快速仿真推演方法的可行性和有效性。结果及结论:该方法总体达到了Level-3级的车站客流态势推演技术水平,可较高效地完成车站10~15 min粒度的短时客流态势推演,为车站客流组织方案的调整提供辅助决策。

城市轨道交通列车运行延误及其传播特点的仿真研究

城市轨道交通系统具有列车运行间隔小、站间距离短、车站线路布置比较简单等特点,一旦列车发生运行延误,其传播的速度快、影响范围大。本文在分析城市轨道交通列车运行延误发生的随机性特征的基础上,指出城市轨道交通列车运行延误具有直接性、快速性和双向性的特点以及基于这些特点的列车运行延误传播的两种表现形式,然后运用系统仿真的理论与方法,建立了基于列车运行图的城市轨道交通列车运行延误的仿真模型,通过设计合理的列车运行延误统计指标和仿真分析方案,以某城市轨道交通线路为背景进行仿真分析。通过仿真分析发现,列车运行延误及其传播主要与能力利用率、缓冲时间、备车数量以及辅助线数量等因素有关,并且这些参数之间应该保持一定的合理匹配关系。

基于动态阈值调节的城轨交通超级电容储能系统控制策略研究

超级电容储能系统应用于城市轨道交通可以实现良好的节能稳压的效果,本文首先分析了城轨交通列车再生制动电压限制特性以及等效24脉波不控整流机组的空载特性。在此基础上探讨了基于最大节能化的超级电容储能系统充放电阈值选择原则,并提出了基于动态阈值调节的储能系统控制策略,最后通过仿真和样机现场实验验证了控制策略的可行性。

日本城市轨道交通建设融资模式与成功经验剖析

重点剖析了日本在城市轨道交通发展过程中所形成的多元化经营主体结构、日本轨道交通私铁企业的多元化经营战略、以及日本城市轨道交通建设资金筹措途径等问题。多元化的经营主体结构是日本城市轨道交通得以快速发展的根源所在 ;私铁沿线设施建设既为私铁企业带来了直接的巨额利润 ,又为私铁企业间接地带来了可观的运费收入 ;轨道交通沿线不动产开发与经营是日本私铁企业最主要的兼业内容 ,而且不动产事业等兼业部门的盈利能力大大高于铁道主业的盈利能力 ;日本城市轨道交通建设资金筹措途径非常广泛 ,其中受益者负担是建设资金筹措的重要策略之一。由此得到了一些对发展我国大城市轨道交通有益的启示。

梯形轨道系统动力特性及减振效果试验研究

采用锤击法,对梯形轨道系统(简称梯轨)进行动力特性试验。利用变时基传递函数细化分析方法,解决力信号时域波形精度与加速度信号频率分辨率之间的矛盾,提高低频脉冲频响分析精度。根据锤头材料的锤击特性和试验研究的频率范围,分别选择尼龙和钢制锤头进行梯轨模态和减振特性试验研究。结果表明:梯轨的低阶模态分布比较密集,基频为48.6Hz,前3阶模态的阻尼比较高,1阶阻尼比最大,达到6.64%;梯轨的工作频率约为50Hz,在梯轨工作频率之上1/3倍频程中心频率处,传递损失不随锤击力的大小而变化,梯轨的振动衰减系数为常数;梯轨具有较高的减振作用,在0～1000Hz频段传递损失在45dB左右。

城市轨道交通牵引计算算法

分析了地铁列车的牵引特性和制动特性,提出了三种典型的牵引计算策略,即最快速牵引策略,最经济牵引策略和理想型牵引策略。在最快速牵引策略的基础上,将列车运行过程分解为启动和牵引过程、制动和进站过程、接近限速运行的中间运行过程三部分,针对各个过程分别构建了牵引计算的软件模型和算法。试验线路计算表明,该模型可以计算出区段最短运行时间,并使列车准确停站,具有一定实用价值。

基于运行图的轨道交通网络动态可达性研究

网络各站之间的可达性特别是首末班车可达性衔接方案的生成和发布,对提升城市轨道交通智能化管理水平具有重要意义.OD(起讫点)之间动态可达性,主要依赖于城市轨道交通物理网络和列车运行网络,需综合考虑列车运行图的刚性控制和乘客换乘走行的柔性影响.根据弹性换乘时间,定义完全可达、条件可达和不可达三个层次,构建网络动态可达性的衔接模型,并提出推算流程.以实际城轨线网为例,确定了某OD对之间的可达时间域,表明该方法的推算结果可作为乘客出行向导的依据.

城市轨道交通智能综合监控系统体系结构

智能综合监控系统具有全线各系统综合监控、不同工况下各系统联动、信息高度共享和系统自主决策等特征。从数据流和控制流角度出发,提出系统的3层体系架构,即综合决策层、车站决策层和现场控制层。综合决策层负责监控全线范围内的系统,制订全线的综合决策,并与外部系统进行数据和信息交互。中央级综合监控中心具有控制、报警和画面显示等等功能。车站决策层负责监控本站范围内的各监控子系统,并协调各子系统的联动功能,提供车站级的决策。车站级综合监控中心具有实时信息采集、维护监控和报警处理等功能。现场控制层分为面向服务类、运营类和安全类等3类系统,包括6个子系统。系统的关键部分是信息共享平台和网络通信平台。构建信息共享平台的关键技术包括:数据源接口、信息融合、数据挖掘和信息发布等技术。网络通信平台的关键技术主要是目前通用的SDH,ATM等标准通信技术。

基于网络客流传播的轨道交通关键站点识别

为了更为真实的反映城市轨道交通网络的实际运营情况,在复杂网络理论基础上,进一步考虑客流因素的影响,提高网络中关键站点识别的准确性,通过分析站区间断面客流来源,根据普通站和换乘站的客流运输功能特征,分别构建了客流传播模型,对历史刷卡数据配流统计标定模型参数,并结合复杂网络的度与介数提出了4个关键站点识别指标.以某市轨道交通网络为例,利用刷卡数据对某工作日早高峰时段进行了全网动态客流演示并展示关键车站.研究结果表明:关键线路为1号线与10号线,南站、西二旗、天通苑附近乘客滞留严重,客流负荷强度大的车站更易受到大客流的冲击;本文所构建的客流传播模型可动态显示全网各区间等级及滞留车站的变化,并能综合真实客流、线路运输能力以及线网结构三方面的指标识别关键站点,可更有效地为轨道交通网络安全管理提供参考.

基于线网运营协调的城市轨道交通首末班列车发车时间域研究

首末班列车的换乘衔接在城市轨道交通网络化运营条件下具有特殊意义。在分析网络首末班列车协调必要性的基础上,从多线换乘接续的可达性和合理性两方面构造多向列车换乘衔接模型,根据早晚间客流特点建立首末班列车发车时间域的计算方法。将换乘站内部的列车到发时序衔接与网络换乘节点间的协调相结合,设计分层协调的优化策略和算法,实现网络列车运行的综合协调。以某城轨线网为例,模拟验算首末班列车发车时间域,结果表明该方法可根据需求产生相应方案,为网络运营组织提供决策依据。

再生制动条件下的城轨列车节能驾驶综合模型

当供电区段内有列车进行电力再生制动时,所产生的再生电能会向牵引供电网反馈,若邻近无处于牵引状态的列车吸收此部分再生电能,则会造成牵引变电所两端的电压升高。由此提出通过检测牵引供电网第三轨电压并在牵引供电网网压升高时适当提高邻近列车运行速度,以充分利用再生电能,从而实现城轨列车的节能运行。基于此思路建立列车节能运行优化控制与牵引供电系统相配合的城轨列车节能驾驶综合模型。该模型由列车节能运行优化控制算法和牵引供电模型组成。前者为牵引供电模型提供列车运行动态信息;后者基于牵引供电系统特性生成列车运行控制最佳策略所需的数据,供列车节能运行优化控制算法使用。以北京地铁亦庄线为例,验证综合模型的可行性和有效性。结果表明:在该线4站3区间10个列车全部准点运行的情况下,采用综合模型后列车的运行能耗降低了7.18%。

城市轨道交通网络运力优化配置研究

科学制定城市轨道交通网络运力配置计划,应在深入分析网络中各线客流的随机变化规律、各线运力之间的关联性、乘客服务需求的基础上,不断提高运输设备能力的利用率、运力配置计划的鲁棒性以及运力计划编制过程的高效性。结合以上问题,分析列车运行模式、客流分布特点、乘客服务水平、企业运营成本、列车定员和线路通过能力等制约轨道交通运力优化配置的影响因素,研究网络运力配置优化的方法。在计划优化过程中,同时考虑运营企业的列车运行成本、乘客换乘等待时间费用等具体需求,结合客流变化的不确定性,建立运力配置优化机会约束模型。本文最后以北京轨道交通网络及其客流为背景,利用模型计算得出基于"独立运行"、"同网同间隔"和"周期化运行"等3种运营模式下的网络工作日运力优化配置方案,并对各方案进行比较分析。结果表明:模型运算效率高,能反映实际情况,可为轨道交通运营管理人员提供实用优选方案。

城市轨道交通对沿线住宅项目价格的影响

以北京轻轨13号线及沿线的住宅项目为例，计算轨道交通线路对周边住宅项目价格影响的范围和程度，探讨城市轨道交通对沿线房地产项目带来的经济效益．研究表明：轨道交通发展对沿线0．3～1km内的住宅价格有明显的空间分布规律和辐射效应，其中站点300m半径以内区域效应显著．建议在距城市轨道300m的范围内实施较高强度的房地产开发，并建立城市轨道交通效益分享机制，以维护社会公平；同时，完善与轨道交通建设相关的法律法规体系，保障轨道交通建设与城市环境建设的和谐发展．

基于标幺化均值的大功率PWM整流器故障诊断

在对大功率PWM整流器的网侧故障电流畸变现象进行研究的基础上,通过引入交直流中点电位差和网侧故障电流的标幺化均值及交流网侧电流的标幺化均值作为故障特征量形成了标幺化均值法.综合其软硬件实现难度及故障诊断速度来看,标幺化均值法在网侧故障电流畸变的情况下诊断PWM整流器主回路的开关管断路故障时比现有方法容易实现,可靠性更高.

基于Petri网的城市轨道交通系统运营可靠性模型

提出了一种可用于城市轨道交通系统(UMT)可靠性分析的Petri网模型(hierarchical object-oriented petri net,HOPN).该模型将UMT分为多个对象类,各对象类的Petri网采用库所替换方法逐层嵌套细化,拼装后组成UMT可靠性分析模型.

城市轨道交通车辆部件故障与均衡修修程周期

简要分析了目前采用的城市轨道交通车辆维修制度及修程的不足,引出均衡修概念。基于概率统计分析,结合车门等车辆零部件的故障间隔时间特点,提出确定均衡修修程周期的方法,指出均衡修策略的技术特征。实施均衡修应以部件为维修单元。分析表明,采用均衡修将减少零部件故障,提升车辆运用可靠性。

基于FTA-Petri网的地铁火灾事故安全性研究

鉴于城市轨道交通安全的复杂性及重要性,应用FTA-Petri综合分析方法对城市轨道交通系统安全性进行分析并构建轨道交通系统火灾事故安全性模型。该模型具有FTA与Petri网方法的优点。在利用传统的FTA方法深入分析火灾事故原因的基础上,选择典型的火灾事故成因,利用Petri网方法动态模拟火灾事故发生的过程;借鉴已有的概率计算方法对所建立的火灾Petri网模型进行定量求解分析;最后,针对分析结果提出可行性方案。提出将FTA-Petri综合分析方法应用到城市轨道交通安全领域,在地铁火灾安全性定量分析方面作出了探索性的研究。