Industrial frequency single-phase AC traction power supply system for urban rail transit and its key technologies

To avoid stray current and maintain the benefit of no phase-split in the DC traction power supply system, an AC traction power supply system was proposed for the urban public transport such as metro and light rail transit. The proposed system consists of a main substation （MSS） and cable traction network （CTN）. The MSS includes a single-phase main traction transformer and a negative-se- quence compensation device, while the CTN includes double-core cables, traction transformers, overhead catenary system, rails, etc. Several key techniques for the proposed system were put forward and discussed, which can be summarized as （1） the power supply principle, equivalent circuit and transmission ability of the CTN, the cable-catenary matching technique, and the selection of catenary voltage level; （2） the segmentation technology and status identification method for traction power supply network, distributed and centralized protection schemes, etc.; （3） a power supply scheme for single-line MSS and a power supply scheme of MSS shared by two or more lines. The proposed industrial frequency single-phase AC traction power supply system shows an excellent technical performance, good economy, and high reliability, hence provides a new alternative for metro and urban rail transit power supply systems.

光热成像技术在城市轨道交通车辆智能运维中的应用研究

[目的]目前,城市轨道交通列车在日常运行中缺少对轴箱、齿轮箱、牵引电机等关键部件运行状态的监测手段,无法实现关键部件的故障预警和跟踪,难以满足列车精准维修的要求,为适应车辆智能运维技术发展需要,需研究解决列车关键部件运行状态监测及故障预警问题。[方法]结合铁路车辆综合监测技术应用现状,提出在线路轨旁设置基于光热成像技术和声学诊断的综合监测设备,采集列车运行中关键部件的温度和噪声等信息,通过建立故障判定模型,实现对列车关键部件的动态监测和故障诊断。[结果及结论]光热成像技术具有探测部位多、探测覆盖范围大、车型适应性强、探测准确、探测结果直观等特点,与声学诊断等技术相结合,可实现列车关键部件运行状态实时监测和故障诊断,为列车实施精准维修提供技术支撑。

城市轨道交通车辆基地综合开发不同步建设策略研究

随着各大城市的轨道交通车辆基地上盖开发项目的推进,下部车辆基地和上部物业开发的不同步问题比较普遍和显著。本文结合预留上盖开发条件的某车辆段与后期物业需求变化不同步,从结构体系选择、抗震性能复核、加固改造方案等方面研究了上盖开发方案调整的可行性。通过分析和调整改造,满足了上盖开发的要求,同时工程的实施进一步验证了可实施性。此研究成果为类似工程提供了良好的借鉴和参考价值。

基于车车通信的列车控制系统线路资源管理策略研究

作为下一代城市轨道交通信号系统,基于车车通信的列车运行控制系统已在深圳、青岛等城市得到了初步应用。为进一步挖掘该系统的通行潜力,提高城轨线路的运营效率,需深入研究线路资源有效管理的方法、流程和策略。在分析线路资源类型的基础上,提出线路资源管理目标及原则;结合系统整体架构,分析线路资源管理流程;基于相对制动距离的追踪间隔计算模型,研究区间追踪场景、车站追踪场景的线路资源管理策略;在分析道岔资源细化管理方法的基础上,提出汇合、分岔、折返3种场景下道岔资源管理策略。该研究成果对于列车自主运行系统中线路资源管理系统的设计、开发和优化具有一定参考价值。

城市轨道交通车辆基地综合利用项目建筑设计要点研究

文章以车辆基地及车辆基地综合利用的基本概念为基础,对车辆基地综合利用项目的空间形态、规划衔接、功能设置、交通接驳、结构转换、建设管理、品质塑造7个方面进行论述,分析城市轨道交通车辆基地综合利用项目的建筑设计要点,涉及从前期规划至建设管理过程中影响建筑设计的各个阶段,以期通过展现车辆基地综合利用项目的技术特点,为此类项目的建筑专业设计提供依据与研究基础,提升项目的设计水准。

基于车车通信的列车自主运行系统工程要点设计方案研究

列车自主运行系统(TACS)作为新一代城市轨道交通列控系统,在我国应用仍处于初级阶段,工程实践中存在冗余不足、兼容性差、后备运营模式缺失等问题,难以满足高安全性和高可靠性的运营需求。以深圳地铁20号线信号系统工程为背景,对TACS应用中的无线通信技术方案、后备模式、车辆段列车控制、联络线接口等要点问题进行深入研究,形成可行的工程要点设计方案。研究结果表明:无线通信系统采用LTE-A/B+WLAN方案,可增加无线通信系统的冗余能力;后备模式选用基于列车自主定位的降级运行系统,使系统结构更简单;车辆段非自动化区域纳入列车自动控制(ATC)系统管控范围,运营模式设置为有人驾驶模式,可实现系统加人工双重防护;采用专用接口模块实现联络线接口功能,能够有效解决边界管理问题。研究结果可为TACS的推广应用提供一定技术支撑。

城市轨道交通车辆基地用电节能新技术的应用

[目的]车辆基地用电量占城市轨道交通总用电量的比例较大。为了降低车辆基地的用电量,需结合用电节能新技术研究其在城市轨道交通车辆基地中的应用。[方法]通过分析车辆基地的功能布局和设备设施用电量,结合用电节能新技术的应用状况,对光能技术、节能灯具技术及智能照明控制技术等在车辆基地中应用的可行性进行了研究,分析了太阳能加热器、光伏发电设施、管道式日光照明系统、高大厂房光源、智能照明控制系统等的节能效果及效益。[结果及结论]太阳能加热器、光伏发电设施及管道式日光照明系统等用电节能新技术在车辆基地的应用中能够取得显著的节能效果;无极灯在车辆基地高大厂房的应用中具有较强优势,能避免产生大面积的光晕现象,较金卤灯年节省用电量39.8%;智能照明控制系统可对车辆基地照明系统实现智能管理和控制,使车辆基地照明按最佳经济方式运行,较非智能照明系统可节能10%~20%,有效降低了运营成本。

轨道交通产业集群识别及时空演变特征分析

本文应用区位熵识别我国轨道交通产业集群状态,进而构建Logistic曲线模型和空间演化模型分析轨道交通产业集群时空演化特征。研究结果表明:(1)我国轨道交通产业集群总体呈递增趋势,到2020年已基本形成,但地区间集群水平存在差异。(2)时间上,轨道交通产业集群发展的三个关键点分别为2010年、2017年与2023年,呈现阶段性发展特征;(3)空间上,轨道交通产业集群全局空间自相关性渐进增强,呈现“集聚”发展模式,同时产业集群空间重心在116.0419°E~115.5198°E,34.6150°N~32.9530°N之间变动,即椭圆重心由东北向西南移动,空间椭圆逐渐向正圆趋近,在空间分布上趋向均衡发展,同时产业集群的空间整体分布方向呈现从偏东北西南向正北正南偏移的趋势。基于此,我国应整合产业资源,加强轨道交通产业集群效应,稳步推进集群转型发展,进一步优化空间布局。

城市交通轨道车辆管控虚拟重构方法设计

为确保自动驾驶车辆在道路交通环境中的安全性,并实现对其整体化和精准化组织调度,文章引入了虚拟车辆管控理论,深入研究了城市交通轨道车辆的虚拟管控重构方法。该方法采用多目标排序方式,对交通轨道上的车辆进行虚拟重构,设计了一种多目标虚拟线路交通轨道重构策略。此外,构建了轨道交通车辆的虚拟调度重构模型,并通过动态交互处理方式实现了虚拟调度的计算。经过测试验证,在不同路段的时间控制下,该方法表现出良好的实时请求接受和处理能力,实时请求接受率超过1.2%,证明了其高性能和高效率。同时,虚拟重构的车辆平均行驶速度误差控制在3.2%以内,体现了其高精准性。

产教融合视角下开设城市轨道交通运营施工组织与管理课程的研究

从行业企业需求、相关政策与规定,总结开设城市轨道交通运营施工组织与管理课程的可行性,结合地铁企业工作内容和流程,分析得到课程理论与实践教学内容,提出课程教材框架,为该课程的开发奠定基础,也为新课程的开发实践提供借鉴。

西安市轨道交通产业链分析及发展策略研究

在充分研究轨道交通产业链定义、范围和近期研究成果的基础上,通过解析轨道交通产业链所涉及的科技创新、设计咨询、建设施工、装备制造、运营及增值服务等多环节产业构成,并以西安轨道交通产业链作为研究对象,对产业链现存诸多问题如装备制造产业规模小、产业集群效应弱、产业创新能力转化率不高、产业支撑政策有待完善等进行分析。在深入研究西安都市圈轨道交通政策背景、市场发展形式和前景下,提出产业链发展策略。包括充分发挥政府引导作用、强化资源要素配置、以科技创新引领智造装备产业链、提升规模化和集群化发展水平,以及推动产城融合等措施。

基于时序聚类CEEMDAN-LSTM的轨道短时客流预测

目的:高效精确的短时客流预测是城市轨道交通运营管理的重要前提,为提高短时客流预测精度,提出一种基于时序聚类的CEEMDAN-LSTM组合模型。方法:以DTW距离为度量标准,采用Kmeans算法对客流时序进行分类,在此基础上通过CEEMDAN算法进行时序分解以弱化样本噪声干扰,再将分量输入到LSTM模型中进行预测。结果:CEEMDAN-LSTM模型在3类客流时序下的预测误差均小于其他4个基线模型,并能有效反映短时客流的变化趋势;考虑时序聚类的预测模型的预测精度与时效性均优于不分类下的预测模型。结论:以合肥南站地铁的短时进站客流数据为例进行实证分析,证实客流时序聚类对预测精度提升的贡献,并与SARIMA、RF、XGBoost、LSTM等4个预测模型比较,CEEMDAN-LSTM模型具有较高的预测精度,且能有效反映实际客流曲线的变化趋势。

城市轨道交通线路级车辆能馈状态仿真研究

为响应国务院《交通强国建设纲要》中节能环保的要求,城市轨道交通车辆再生制动能量回收策略的研究尤为重要,其发展目标与纲要精神高度契合。鉴于国内城市轨道交通线路站间距不同,目前普遍采取的策略为依据实际情况配置差异化的地面再生能量利用设备,主要包括地面能馈系统和地面储能系统。文章探讨多种再生能量利用策略,进行系统级分析,进一步在线路级别实施车辆能馈状态的能耗仿真研究。该研究从前期建设层面节约硬件设备投资,从后期运维层面降低车辆电能消耗,可为行业后续进行车辆能馈设备配置及车辆相关优化控制提供参考。

城市轨道交通车辆寿命周期后期一体化维护方案探讨

随着中国城市轨道交通的蓬勃发展,车辆寿命周期后期管理亟待优化。文章提出一种一体化解决方案,以“车辆延寿+修程修制保障”为核心,旨在提升车辆性能并降低全寿命周期成本。通过分析传统修程体系的问题,提出新的修程修制以适应当前需求,制定车辆延寿程序体系,其中专项寿命评估至关重要,为延寿改造提供基础信息。改造后,实施修程修制匹配、备件供应保障等措施,确保车辆安全、可靠和可用。为保证延寿工作的有序开展,构建科学的延寿标准体系是城市轨道交通可持续发展的重要一环,需要明确延寿策略和流程,以规范评估、改造、检验、退运等工作。

城市轨道交通车辆检修维护技术应用研究

随着城市轨道交通的快速发展,轨道交通车辆的检修维护技术也变得越来越重要。城市轨道交通系统是现代城市交通的重要组成部分,它不仅能够提供高效、便捷的出行方式,还能够减少交通拥堵和环境污染。然而,随着轨道交通车辆的运营时间的增长,车辆的磨损和故障也逐渐增多,给车辆的安全运营带来了一定的风险。因此,对轨道交通车辆进行定期的检修维护,保证车辆的安全性和可靠性,成为了城市轨道交通运营管理的重要环节。文章主要对城市轨道交通车辆检修维护技术的应用进行探讨,从而提出有效的维护策略和方法。

标准新型活页式教材的开发探索与实践——以城市轨道交通车站设备课程为例

随着我国教育改革的不断深入,教材作为教育教学的重要载体,其重要性日益凸显,新型活页式教材以其独特的灵活性和实用性,逐渐受到广大教师和学生的欢迎。本文以城市轨道交通车站设备课程为例,探索标准新型活页式教材的开发与实践,通过分析新型活页式教材的开发理念与原则,以及具体开发与实践过程,旨在为职业教育标准教材改革提供有益借鉴。

城市轨道交通车体垂向振动对弓网受流性能的影响

[目的]既有对接触网系统动力学仿真的研究大多基于受电弓底座仅有纵向自由度的假设,忽略了轮轨激励引起的车体垂向振动对弓网受流性能的影响,需要将车辆-受电弓-接触网(以下简称“车-弓-网”)作为一个整体予以研究。[方法]分别建立了刚性接触网、柔性接触网两种接触网类型下的弓网耦合动力学模型及车-弓-网多体动力学模型。在案例线路上进行了弓网动态受流试验,对所建的刚性接触网车-弓-网多体动力学模型的计算结果进行了可行性验证。基于列车运行速度为80 km/h、90 km/h、100 km/h、110 km/h及120 km/h五种速度工况,选取了其中两种速度工况对刚性接触网受电弓绝缘子底座处的垂向动态响应进行了分析,并在五种速度工况下分别对两种接触网类型下弓网模型、车-弓-网模型的各动态响应参数进行了对比分析。[结果及结论]所建车-弓-网多体动力学模型的模拟计算结果是合理的。车体振动会对弓网受流性能产生一定影响:柔性接触网下车体垂向振动对弓网受流性能影响很小,可不予考虑;刚性接触网下,与未考虑车体垂向振动的弓网模型相比,考虑了车体垂向振动的车-弓-网模型计算得到的弓网接触压力统计最小值、弓头最大抬升位移均随列车运行速度的增加而增加,弓网接触压力统计最小值变化率的最大值为24.7%,弓头最大抬升位移变化率的最大值为4.2%。

新型城市轨道交通车辆切削式防爬器研究

[目的]当前,切削式防爬器存在切削初始峰值力过高问题,会出现刀具脱落或断裂,造成防爬器失效的情况。而且,既有双切削式防爬器极易出现内部切屑在管内堆积的情况。因此需对新型城市轨道交通车辆切削式防爬器进行研究。[方法]先建立切削式防爬器的有限元模型,通过将切削式防爬器的切削力、碰撞吸能仿真结果同相关文献的试验结果对比,验证有限元模型模拟方法的准确性。介绍蜂窝切削复合式防爬器和改进的内外双切削式防爬器的工作原理,并通过有限元模型的模拟计算,分析两种新型切削式防爬器的切削性能。[结果及结论]在切削式防爬器出现初始峰值力的位置设置诱导槽,可以有效地降低该峰值力;诱导槽的深度不小于切削深度效果更佳;诱导槽的宽度过大,会导致二次峰值力的增加,且刀具通过该诱导槽之后切削力会出现较大波动。与传统的抽屉式蜂窝防爬器相比,蜂窝切削复合式防爬器不仅吸能能力极为优秀,还能更换部件,具有可重复利用的特性。新型内外双切削式防爬器能将切屑从管内顺利排出,从而避免了切屑堆积。对比单切削式的防爬器,新型内外双切削式防爬器的吸能性能更优。

基于LSTM-Transformer的城市轨道交通短时客流预测

准确预测城市轨道交通短时客流量的变化,有助于运营部门做出决策,并帮助轨道交通集团提高服务水平和实现智慧化运营。然而,客流数据的动态性和随机性使短时客流预测变得困难,因此,文章提出了一种组合预测模型,将Transformer模型中的位置编码(Positional Encoding)层与长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络相结合,构建了LSTM-Transformer预测模型。随后以青岛市的106个站点的进站客流数据为研究对象,并使用聚类算法对站点进行聚类分析。在10分钟的时间粒度下,利用前四周的客流数据作为训练数据,对未来一天的客流数据进行预测研究。同时,将差分自回归移动平均模型(Auto-Regressive Integrated Moving Average,ARIMA)、LSTM、GA-SLSTM和Transformer作为对照模型进行验证。通过多组实验证明了文章提出的LSTM-Transformer模型相较于对照模型组具有更好的预测精度和实用性。

城市轨道交通共享车辆基地现状及布局形式研究

研究城市轨道交通车辆基地资源共享技术和布局形式,有利于提高网络运行效率和资源利用率,优化场段布局设计,节约轨道交通企业成本。研究分析了车辆基地共享类型,对比了国内外城市轨道交通车辆基地的共享条件、用地规模和布局形式。案例研究表明,我国城市轨道交通车辆基地资源共享率低、占地规模大,国外典型城市中东京的车辆基地资源共享情况最好,共享车辆基地布局紧凑、占地规模更小。最后,提出了我国建设轨道交通车辆基地建议:共享车辆基地可采用库房倒装、联合运用库、多层运用库、地下停车库等布置形式,节约用地,提高资源利用率,服务线路互联互通,实现车辆资源共享。