城市轨道交通超长隧道双车追踪模式下火灾烟气控制与人员安全疏散研究

[目的]城市轨道交通发车间隔一般较短,在超长隧道内会出现同方向行驶两列列车的情况,一旦发生火灾容易造成重大财产损失和人员伤亡,因此需对超长隧道双车追踪模式下的火灾烟气蔓延规律和人员安全疏散策略进行研究。[方法]采用FDS(火灾动力学模拟)软件和Path-finder软件,建立超长隧道火灾模型和人员安全疏散模型,对双车追踪模式下的火灾烟气蔓延规律,以及人员疏散进行仿真分析。[结果及结论]双车追踪模式下,前车尾部着火,通过临界风速纵向通风可保证前车火灾安全;火源下游烟气前锋的蔓延速度为3.20 m/s,至600 s时烟气蔓延至后车,620 s时烟气可完全覆盖后车;烟气温度沿隧道纵向衰减很快,且温度衰减符合双指数模型规律。双车追踪模式下,减小联络通道间距可减少人员疏散总时间,对人员疏散时离开列车的时间影响不大;开启列车端门和疏散平台一侧车门,可显著减少人员疏散时间。在超长隧道双车追踪的最不利火灾场景下,人员疏散存在困难,可通过减小联络通道间距保障人员疏散安全。

大小交路嵌套方式下城市轨道交通列车最优车组数开行方案

根据客流量的分布及大小交路列车共线运行的特点,以投入运用的车组数最少为目标,建立了列车均衡开行方案优化模型,得出在运用车组最少的情况下各行车组织参数的设置,包括折返点位置选取、大小交路的行车间隔和周期、列车在中间站的折返时间及运用车组数等。模型考虑了大小交路行车的相互影响问题,在满足行车安全性及线路客流需求的前提下,采用基于大交路的行车间隔来调整小交路的行车间隔及行车周期的思想,描述了各参数之间的制约关系。以成都地铁2号线为背景,利用本模型进行测算,研究结果能够达到预想的效果。为运营企业的行车组织安排,特别是运行交路设计及车辆配备等实际工作提供了理论参考依据。

城市轨道交通超长线路规划问题研究

为解决目前我国大城市轨道交通规划、建设中的超长线路相关问题,从需求特征分析出发,对超长线规划中可能存在的某些问题进行了探讨。对城市轨道交通线的市区线与郊区线进行了区分;归纳了市域轨道交通线与市区线的多种衔接方式。分析了城市轨道交通超长线的列车运行模式,提出了多种交路方案,以供城市轨道交通超长线的运营组织作参考。

某磁浮大跨斜拉桥竖向刚度限值研究

以某磁浮轨道交通(40+80+228+228+80+40)m大跨钢箱梁斜拉桥为研究对象,采用有限元软件ANSYS和多体动力学软件UM分别建立桥梁和磁浮列车模型。基于车桥耦合振动方法,针对2列磁浮列车相向行驶并在主跨跨中交会的最不利情形,进行列车以不同速度通过桥梁时不同梁高下车桥系统的动力响应及磁浮大跨桥梁的竖向刚度限值研究。结果表明:磁浮列车的竖向动力响应随车速的增大而显著增大,时速从40 km增大到140 km时,列车竖向动力响应增幅达到120%以上;车体竖向加速度和Sperling指标不是桥梁结构刚度限值的控制因素;磁浮列车的悬浮间隙对梁体刚度变化较为敏感,随着梁体刚度逐步增大,悬浮间隙的波动变小,梁体挠跨比减小约25%,悬浮间隙波动减小幅度达35%,悬浮间隙可作为中低速磁浮大跨桥梁结构刚度限值的控制指标;梁体挠跨比1/3015可作为磁浮大跨桥梁的竖向刚度限值。

大小交路套跑条件下网络化城市轨道交通行车优化模型研究

以网络化单线路为研究对象,基于大小交路嵌套模式,合理考虑线路断面客流量和车底使用量,建立以列车实载乘客量与标准载客量方差之和最小以及使用车底数最少为目标函数的多目标规划模型,采用模糊数学规划方法得出最优开行方案。在此基础上,进一步分析网络化城市轨道交通整体行车组织的最优化,并结合实例进行验证。

复杂轮轨接触条件下机车牵引/制动性能分析

不同的轮轨接触条件对轮轨黏着系数影响显著,而轮轨间的黏着特性对列车的牵引和制动性能起着决定性作用。以HXD_(2)双机牵引2000 t货物列车编组为例,建立了列车-轨道垂纵动力学模型,分析了不同坡道和不同轮轨接触条件下机车的黏着特性,并根据黏着特性曲线计算出低黏着条件下机车能够发挥的最大牵引/制动力。结果表明:货物列车以牵引状态匀速通过10‰和20‰坡道时,在冰雪接触状态下会发生车轮空转;通过30‰坡道时,在油态和冰雪接触状态下均会发生车轮空转,此时车轮纵向蠕滑率明显增大,黏着系数降低;低黏着接触条件下的最大牵引/制动力值低于HXD_(2)型机车牵引/制动力限值,并由此给出了在低黏着接触条件下建议采用的牵引/制动特性曲线;在坡度超过10‰时的冰雪接触条件下以及30‰坡道的油态接触条件下,货物列车均无法保持匀速运行。

某大跨度公铁两用桁架斜拉桥车桥系统三分力系数风洞试验研究

为研究复杂交通状态下车桥系统的气动特性,对某大跨度公铁两用桁架斜拉桥进行了节段模型风洞试验。测试了不同风攻角下单列车、两列车、三列车通过时车桥系统的三分力。研究了线路位置、桥塔、公路车流、双车及三车交会对车辆和桁梁三分力系数的影响。结果表明:当单列车从迎风侧线路向背风侧线路移动时,车辆和桁梁的阻力系数逐渐减小,但车辆的升力系数及桁梁的力矩系数在背风侧轨道达到最大;当列车通过桥塔,受遮挡车辆的平均表面风压会显著减小,当其位于迎风侧轨道时影响最明显,但在靠近桥塔边缘处的表面风压波动较为剧烈;双车交会时,车辆的阻力和升力系数随交会间距的增大而增大;三车交会时,位于迎风侧列车后方的车辆阻力和升力系数显著下降,中间车的升力系数最小且阻力系数为负数;随着桥上列车数量的增加,桁梁的阻力和升力系数逐渐增大,而力矩系数基本保持不变。

效率与公平导向下城轨大小交路开行方案优化

列车开行方案是城市轨道交通运输组织的基础。为提升高峰期城轨路网整体运输效率、缓解车站大客流拥堵、平衡乘客出行延误,文中立足于公共交通服务的效率与公平特性,提出面向列车运能利用与乘客延误均衡的城轨大小交路开行方案优化方法。为描述开行方案对客流分布的影响,首先依据乘客出行特征划分客流组分,进而测算不同组分下的乘客出行成本以及企业运营成本,建立以列车输送能力利用率最大和乘客出行延误均衡度最优为目标的大小交路开行方案优化模型。基于某城市轨道线路开展案例分析,结果表明:在早高峰期间实行列车大小交路方案时,小交路设置应以覆盖线路上下行最高断面客流区间为宜,运能利用情况受小交路里程显著影响;列车编组应结合最高断面客流和预期满载率上限进行配置。最优大小交路开行方案下,列车运能利用率较现状提升16.69%,企业运营成本下降21.11%,乘客出行延误均衡度得以改善。

LTE-M用于轨道交通CBTC的时延分析

基于通信的列车自动控制(communication based train control, CBTC)系统采用地铁长期演进系统(long term evolution-metro, LTE-M)完成车地之间的数据通信,并限定数据在较低的时延内完成传输.将CBTC系统中列车终端接入基站的通信模型化为排队论体系中的M/M/1/m/m模型,推导LTE-M应用于CBTC时数据传输时延的概率预测方法,并给出满足CBTC需求的相关条件,为LTE-M系统的可靠性设计提供参考.

列车动力荷载作用下大跨度斜拉桥局部振动响应研究

为研究列车动力荷载引起的大跨度斜拉桥主梁和桥面板局部动力响应,基于车-桥耦合动力学理论建立了列车-轨道-斜拉桥空间耦合动力学模型。采用固定界面模态综合法和等效正交异性板法建立大跨度斜拉桥精细化三维有限元模型,车辆简化为具有二系悬挂的31自由度弹簧-质量模型,轮轨关系采用可分离的三维轮轨滚动接触模型。以主跨为1 092 m的沪通长江大桥为例,研究了轨道不平顺激励条件下高速列车行驶引起的桥面板和主桁架梁的动力响应特征及分布规律。研究结果表明:固定界面模态综合法既可以有效减少模型自由度数目,又可以反映桥梁局部动力响应;等效正交异性板法虽能较好地反映桥面板的局部振动,但由于没有考虑等效前后主梁整体刚度的一致性,故所计算的主梁振动位移偏差较大;由于桥面板局部竖向刚度较小,桥梁行车线正下方的桥面板竖向加速度远大于主梁桁架节点竖向加速度,建议我国相关铁路桥梁规范在评估大跨度板桁斜拉桥振动加速度时,考虑桥面板局部振动的影响;列车动力荷载作用下主梁桁架杆件应力冲击系数较小,动力效应不显著。

LTE-U在城市轨道交通中的应用研究

随着LTE在城市轨道交通中的推广应用,授权频谱资源不足与城市轨道交通车地间数据传输需求的矛盾制约着车地无线通信系统建设方案的选择,利用非授权频谱实现LTE的LTE-U新兴无线技术有望缓解甚至解决该问题。通过对LTE-U的技术研究,分析其在城市轨道交通应用中的技术优势:移动和切换性能优异、传输时延小、抗干扰能力强、覆盖半径大、Qo S保障好、安全性高、可靠性高等特点。通过搭建LTE-U测试网络,在实验室进行120 km/h、140 km/h、160 km/h典型速度下加载CCTV和PIS业务测试;在80 km/h城市轨道交通线路上,采用A、B冗余组网测试,A网承载CBTC业务,B网综合承载CBTC、CCTV和PIS业务;选择在80～170 km/h的速度下搭建LTE-U网络,并进行CCTV和PIS业务测试。测试结果显示,LTE-U具有对城市轨道交通CBTC、CCTV、PIS业务的承载能力。同时,LTE-U在城市轨道交通的应用仍面临诸多挑战,如LAA技术的TAU有待开发、Standalone技术的多载波聚合产品不成熟以及其他非授权频谱产品的竞争等,最终提出在城市轨道交通中部署LTE-U的建议。

城市轨道交通连续长大单坡列车运行性能仿真分析

针对乌鲁木齐轨道交通1号线连续长大单坡、竖缓重叠较多的工程特点,建立了车辆-轨道多体动力学模型。选取最不利线路区段,并考虑了目前常用的轨道几何不平顺谱,分析了列车在正常制动工况与紧急制动工况下的安全性。分析发现,在大坡道与小半径平曲线重叠路段,列车正常下坡制动和紧急制动都会引起脱轨系数和轮重减载率增加,其中紧急制动对列车运行性能和安全性的影响较大。脱轨系数最大值为0.47,轮重减载率最大值达到0.54。大坡道与小半径平曲线重叠路段为脱轨高风险地段,建议在此类路段设置防脱护轨。

T_(11BK)型长钢轨列车组

介绍了T_(11BK)型500 m长钢轨列车组的用途、组成、技术参数、技术要求及主要结构。

考虑大小交路的时刻表与车底运用计划一体化编制方法

为降低城市轨道交通大小交路开行方案对时刻表和车底运用计划编制的难度,更好地服务不均衡客流需求,提出一种考虑大小交路的城市轨道交通时刻表与车底运用计划协同优化方法。先针对大小交路开行方案,以提升时刻表服务质量和降低车底运用成本为双目标,通过优化发车间隔、车底接续关系和大小交路开行次序,设计能够统筹时刻表和车底运用计划关系的约束条件,构建两者协同优化模型;再结合模型特点引入辅助变量,将其重构为混合整数线性规划模型,从而实现对模型的有效求解;最后依托广州地铁2号线实际运营数据,验证方法的有效性。结果表明:与原方案相比,优化后的方案可降低车底出入库次数约4.65%,降低总发车间隔偏差约94.80%;在长时段复杂交路计划下,优化方法仍可在兼顾时刻表和车底运用效率的同时实现一体化编制,从而有效降低不均衡客流下的列车运行计划编制难度。

100m长钢轨普通平车运输道岔及曲线通过问题仿真与试验研究

以100 m长钢轨采用换长1.5和1.3普通平车装载加固方案为例,建立长钢轨运输动力学仿真模型。对车组以不同速度侧向通过9号和12号道岔,以及通过半径为300 m曲线的工况进行动力学仿真计算。结果表明,车组的各项动力学指标均满足运输安全要求;各工况下动力学指标随着车辆运行速度的提高而增大,但脱轨系数最大值与速度关系不大;车组通过半径为300 m曲线时的动力学性能总体上优于侧向通过道岔时的动力学性能。实际运输线路试验结果表明:100 m长钢轨运输方案通过道岔和小半径曲线时满足运行安全要求;动力学指标与仿真计算结果吻合。100 m长钢轨运输方案已经在全路推广应用。

城市轨道交通全自动运行线路长大区间列车火灾处置联动方案

以全自动运行城市轨道交通线賂列车在长大区间发生火灾、列车无法移动为场景研究对象,通过分析列车在长大区间的不同位置,研究全自动运行信号系统与综合监控各相关系统之间的联动;通过优化设计方案使信号系统生成有效的防护区域。对全自动运行的城市轨道交通列车在长大区间火灾处置的信号与综合监控系统联动方案进行探讨和研究,提出了切实可行的解决方案。

市域快速轨道交通线开行快慢车问题的研究

在市域快速轨道交通线路上,根据客流潮汐化、向心性的特点,选用合理的列车停站方案,对优化列车运行组织,提高系统的服务水平和降低运营成本具有重要的意义。对开行跨站停、部分停站、直达列车的组织形式及需具备的条件进行了分析,重点研究了快慢车的越行问题。并以上海某市域快速轨道交通线为例,通过计算机仿真铺画列车运行图的方法,对开行快慢车后越行地点的选择以及列车始发的均衡性问题进行了分析研究。

轨道交通远程瞭望系统

在轨道交通领域,如何提升列车运行净空安全成为目前运营的迫切需求。当前快速发展的人工智能技术、传感器技术以及无人驾驶技术为解决上述问题奠定技术基础。文章介绍一种轨道交通远程瞭望系统,其基于车载感知系统,采用障碍物识别、列车速度测量和三维地图构建3种技术感知列车周围的环境,并运用车路协同感知系统实现路侧与车侧协同感知,判断前方线路情况,从而指导司机行车或采取防护措施,提高列车的运行安全性。

城市轨道交通列车交路开行方案优化研究

根据城市轨道交通客流分布不均衡的特征,结合大小交路运营组织特点,以乘客出行成本和运输企业运营成本最小为目标,考虑断面满载率、列车运用数量、列车追踪间隔及最小发车间隔等约束,建立城市轨道交通列车大小交路开行方案双目标非线性整数优化模型,采用线性加权法将双目标模型转化为单目标模型后应用遗传算法进行求解,案例分析验证模型的效果,为运输企业行车组织提供理论参考,并对小交路区段折返点、区段客流比重进行灵敏度分析。结果表明:开行大小交路可以有效提高线路运输效率,减少列车运用数,显著提高轨道交通运营服务水平。

编组生活车长钢轨车组运用工况分析

以T11BK型长钢轨车组为例,分析了编组生活车的长钢轨车组在不同的线路条件、牵引模式和装载工况下的纵向动力学性能,给出了编组生活车的长钢轨车组安全运用条件。