2023年世界城市轨道交通运营统计与分析综述

参考国际上较为通用的统计标准,将城市轨道交通分为地铁、轻轨和有轨电车三大类,对世界城轨交通运营现状进行统计。分析表明:截至2023年底,全球有79个国家和地区的563座城市开通了城市轨道交通系统,总里程超过43400.40 km,其中地铁、轻轨、有轨电车分别占50.07%、10.69%和39.24%;中国(含港澳台)累计有66座城市开通运营轨道交通,运营里程达11900.29 km,其中中国内地运营里程11232.65 km。2022年,全球59个国家的183座城市地铁累计运送乘客586.52亿人次,平均负荷强度0.81万人次/(km·d),其中中国(含港澳台)地铁年客流量为212.51亿人次。我国城市轨道交通持续稳步发展,线网规模和客流规模继续居全球第一。统计国务院52号文件发布后的中国轨道交通的线网规模数据,预测低运量城市轨道交通系统将在中国内地有较好的发展前景,特别是中西部地区,以促进城市绿色、可持续发展。同时,根据疫情前后全球主要国家(地区)和城市的客流数据,预计中国内地客流量将在2024—2025年恢复至疫情前水平。

考虑站点耦合关系的大型城市轨道交通网络级联失效分析

为了解析站点分布密集的大型城市轨道交通网络级联失效传播机理,提出改进的耦合映射格子模型.该模型结合大型城市轨道交通网络站点分布密集特征,量化耦合站点间客流演化及耦合站点抵抗力.为了衡量级联失效在大型城市轨道交通网络中的传播过程与结果,提出失效站点数量比与网络效率比指标.以上海市城市轨道交通网络为例,验证该模型的可行性.结果表明:当节点度高或进站客流量大的站点失效后,耦合站点间的级联失效规模是邻接站点间的约2倍,且由于耦合站点间的级联失效的影响,介数中心性大的站点失效所引起的级联失效传播速度最快.在考虑耦合站点间级联失效时,客流对大型城市轨道交通网络级联失效的作用力是拓扑结构的约9倍.研究结论可以为城市轨道交通网络的规划设计与事故管控提供科学的建议.

新型装配式无砟轨道设计方案理论与试验研究

为适应城市轨道交通铺设装配式无砟轨道的发展趋势,克服传统现浇整体道床混凝土浇筑量较大等缺点,提出一种新型装配式无砟轨道结构设计方案,采用理论分析与试验测试相结合的方法,建立轨道系统有限元精细化分析模型和室内实尺试验模型,对城市轨道交通新型装配式无砟轨道力学响应开展理论分析和试验研究。研究表明:新型装配式无砟轨道在列车荷载作用下轨道板最大拉应力为0.696 MPa,最大位移为0.04 mm;静载试验中轨道结构应变随着垂向静荷载增大呈线性增加趋势,在510 kN垂向加载力作用下轨道板最大压应变为38.4με,卸载后残余变形很小,未出现明显塑性变形,结构承载能力满足要求;疲劳试验中随着疲劳加载次数增加,轨道板混凝土和钢筋应变在较小范围内变化,钢筋变化最大幅值为3με,混凝土最大变化幅值为10με,结构未见裂缝,抗疲劳性能良好;轨道结构加速度和位移峰值从上往下逐层递减,衰减效果显著;结构第一阶主频为70 Hz,与车辆系统频率相差较大,不会产生共振。

缩尺车轮-环轨滚动接触与磨耗特性仿真分析

为了研究缩尺车轮-环轨滚动接触与磨耗特性,基于轮轨滚动行为(WRRB)模拟试验台参数,利用ANSYS/LS-DYNA建立瞬态滚动接触有限元模型,集成弹性蠕滑率求解程序和Tγ磨耗模型,通过试验验证模型的正确性.重点分析轮轨力、蠕滑率、接触应力和钢轨磨耗深度,并考虑车轮驱动扭矩和速度的影响规律.结果表明:缩尺车轮-环轨结构的高频弹性振动造成轮轨垂向力波动;在比例载荷作用下,纵向动力学行为和钢轨磨耗深度变化趋势与服役轮轨一致;由于环轨的极小曲线半径,自由滚动工况下的横向蠕滑力/率、自旋蠕滑率、钢轨磨耗深度偏大,切向接触应力峰值出现在接触斑后沿两侧;车轮驱动扭矩和速度的影响规律可拟合为一组经验公式.研究可以为此类试验台的设计与应用工作提供理论依据.

基于改进浮动单元的城市职住平衡时间尺度估计——以广州市为例

已有研究对城市职住平衡的测度往往存在可塑性面积单元问题,且忽略了交通网络在职住联系中的媒介作用。提出一种改进的浮动单元法,构建基于道路和城市轨道交通网络的数据集,以时间为职住分析尺度生成浮动单元,运用手机信令数据对职住平衡进行测度。以广州市为例,对就业中心和居住区的职住平衡时间尺度进行估计。研究发现:广州市中心城区职住平衡时间尺度分布呈圈层式空间特征,职住平衡时间尺度从一级就业中心向外围先减小再增大;城市轨道交通缩小了就业中心的职住平衡时间尺度;一级、二级(不处于一级就业中心的辐射范围内)和三级就业中心的职住平衡时间尺度分别为32~40 min、14~28 min和10~20 min,而居住组团的职住平衡时间尺度主要依附于就业中心且受到城市轨道交通的影响。最后,提出在合适的时间尺度下对职住空间结构进行评估和优化住房和就业等资源配置,并重视城市轨道交通对职住空间结构的影响。

大型赛事下城轨运输保障实践与思考

城轨作为城市服务的窗口,对大型赛事交通保障具有极其重要的作用。文章首先分析城轨在大型赛事运输保障工作中面临的挑战;然后,梳理有关设备设施、行车组织、客运组织、安全服务、应急指挥5个方面的保障措施,并结合典型案例论述工作思路,提炼有关线网运力供给和车站客流组织方面的经验做法;最后,总结大型赛事下城轨运输保障需要重点关注的事项。相关研究可为城轨行业大型赛事运输保障工作提供启示,助力城轨运营企业为活动人员和乘客提供周到满意、安全便捷、舒适高效的高品质运营服务。

面向大型活动的轨道交通客流预测与安全保障策略

为应对大型活动期间城市轨道交通客流的临时性、非均衡性、不可预见性导致的精准需求预测困难以及组织要素间复杂协同等问题,首先,提出基于线网递阶分区的乘客路径搜索及选择行为相结合的仿真模型;其次,构建调度指挥体系的五级预警、三级保驾的分级响应机制,运用专项客运预案、运力灵活调整、调度指挥信息平台决策、多种交通方式联动及场站交通管制等,建立多环节组合策略的安全保障方法;最后,选取连续性大型活动类型的典型案例,将上述方法进行场景适配运用。研究结果表明:该方法能够支持大型活动期间客运需求波动研判、促进运营组织协同及交通疏导,进而有效提升精细化运营与应急能力。研究结果可为轨道交通企业应对大型活动安全保障提供参考和借鉴。

桥墩沉降下列车-轨道-桥梁系统动力性能分析

为探明桥梁沉降与钢轨空间几何变形映射关系及其对列车动态行为的影响,建立轨道-桥梁多尺度有限元分析模型,开展桥墩沉降下钢轨变形映射分析研究;构建列车-轨道-桥梁系统相互作用分析模型,将桥墩沉降诱发的钢轨变形视为系统附加不平顺,探究桥墩沉降对列车系统动态行为的影响。结果表明:桥墩沉降诱发轨道几何平顺性产生显著变化,其将改变不平顺的中长波成分,进而对列车行车性能产生影响;差异沉降是影响列车性能最主要的因素,随着差异沉降幅值的增大列车最大加速度和平稳性指标均呈增大趋势,差异沉降对列车动力行为的影响大于一致沉降;提出基于行车性能的桥墩沉降阈值和行车速度,单墩沉降50 mm时,列车行车速度不应大于300 km/h,当行车速度为400 km/h时,应控制桥墩沉降量不大于35 mm。

基于注意力引导多尺度降噪卷积神经网络的钢轨表面缺陷图像降噪

针对钢轨表面缺陷图像降噪依赖人工设置滤波参数和缺陷边缘模糊的问题,提出基于注意力引导多尺度降噪卷积神经网络的钢轨表面缺陷图像降噪方法。首先采用深层网络中的多尺度卷积自动提取含噪图像的特征,使其不依赖于人工设置滤波参数,并克服单尺度卷积特征不够精细导致缺陷边缘模糊的问题;其次利用跳跃连接融合网络深层特征和浅层特征,强化浅层特征影响,克服因网络加深导致浅层特征被忽略的问题,使特征更充分;然后利用注意力机制调节特征在空间不同位置的权重,筛选出能表征噪声的特征,获得噪声信息;最后通过重建模块去除含噪图像中的噪声,实现端到端的降噪。试验结果从定性和定量角度证明所提方法不仅降噪效果更好,且更有效地保留了缺陷边缘信息,为缺陷精确分割提供条件。

多圈层视角下北京市轨道交通发展策略研究——基于与东京都市圈的对比分析

为更好支撑新发展阶段下北京市轨道交通的规划建设,以东京都市圈与北京市的轨道交通线网为研究对象,在多尺度分析和总结东京都市圈轨道交通发展经验的基础上,梳理东京都市圈和北京市在8 km以内、8~15km、15~30km、30~50km和50km以外5个圈层的轨道交通线网规模及不同圈层的轨道交通服务水平,形成相关量化指标,并通过指标对比,总结东京都市圈和北京市不同圈层轨道交通的特征差异,最后以此为据提出北京市未来的轨道交通发展建议,以期推动北京市轨道交通高质量、可持续发展。

基于成本控制的轨道交通车站差异化设计研究

根据预测客流及实际需求,梳理出轨道交通可以采用差异化设计的关键因子,通过差异化设计灵活设置平谷线站台宽度和设备设施数量,在提供良好服务质量的同时,可以切实有效地控制车站规模,降低车站建设成本,提高车站利用效率,实现轨道交通车站的降本增效。

再生复合轨枕有砟轨道疲劳试验

为探究再生复合轨枕有砟轨道的疲劳特性,建立了有砟轨道结构足尺模型,开展疲劳试验,测试并分析了不同荷载循环次数下的钢轨-轨枕相对位移、轨距、轨枕-道床垂向相对位移和道床下沉量等参数及其变化规律。研究结果表明:所测试的参数均随荷载循环次数的增加而变化,当荷载循环次数达到150万次后趋于稳定;再生复合轨枕具有良好的弹性,减小了道床下沉量;再生复合轨枕有砟轨道300万次疲劳荷载后仍能保持良好的轨道状态,具有良好的耐久性。

基于MGWR的轨道站点周边建成环境对街道活力影响研究

轨道站点作为轨道交通网络的节点和城市的重要空间区域,研究其周边街道活力对轨道站点TOD发展与街道环境优化具有重要意义。通过采集街景图像、POI和人口热力等多源数据刻画轨道站点周边街道活力空间分布特征,构建多尺度地理加权回归模型分析建成环境对街道活力的影响。结果表明:街道活力存在集聚效应,以站点为中心向四周延伸;POI业态齐全度对街道活力影响显著且呈正相关,绿视率对街道活力影响在空间上存在异质性,天空开敞度等变量对活力影响相关性不显著,机动交通影响度则对活力呈抑制作用。研究结果可为轨道站点周边功能布局与精细化街道环境改善提供重要参考。

SIFT算法在机器视觉轨道交通变形监测中的应用分析

针对传统人工测量方法不能满足轨道交通结构变形监测精度要求高、实时性要求强等问题,本文提出一种尺度不变特征变换(Scale-Invariant Feature Transform,SIFT)算法,基于该算法可实现机器视觉对轨道交通结构变形实时监测,同时基于MATLAB语言构建机器视觉轨道交通变形监测系统,并对该系统监测结果进行精度评估。结果表明,基于SIFT算法构建的机器视觉轨道交通变形监测系统与传统测量结果有较好的一致性,总体精度优于1mm。总之,SIFT算法可较好地匹配特征点信息,能够用于实现机器视觉轨道交通结构变形监测,同时机器视觉轨道交通结构变形监测系统在自动化程度、实时性、成本方面具有显著优势,拥有广阔的应用前景。

弹性支承块式无砟轨道钢轨抗倾翻性能全参数化计算方法

列车通过弹性支承块式无砟轨道时,扣件和弹性支承块的弹性叠加容易使钢轨倾翻角和轨头横移量显著增大,导致动态轨距扩大,进而影响列车运行的安全性和平稳性。综合考虑轮轨激励形式及其载荷作用关系(包括轮轨垂向力的准静态成分、动态成分及其作用位置、轮轨水平力及其作用位置以及钢轨廓形等)、扣件系统力学特性及其几何参数(包括扣件系统的垂向及横向刚度和阻尼以及外形尺寸等)、弹性支承块力学特性及其几何参数(包括弹性支承块的各向刚度、模量、泊松比以及外形尺寸等),建立准确的力学分析模型和几何关系模型,全面清晰地表征了弹性支承块式无砟轨道结构受力特点。基于力矩平衡计算原理,提出弹性支承块式无砟轨道钢轨抗倾翻性能全参数化计算方法,根据单节点实尺模型残余变形试验对理论计算结果进行修正,若考虑消除初始装配间隙影响,支承块间距扩大理论计算值增加0.04 mm加以修正,轨距扩大量应增加0.2 mm加以修正,通过对比分析计算结果、单节点实尺模型试验结果与传统实体有限元模型仿真结果,证明数据吻合度极高。分析与计算结果表明,本文提出的全参数计算方法与单节点实尺模型试验结果、实体有限元模型仿真结果吻合程度良好;利用本文所提出的弹性支承块式无砟轨道钢轨抗倾翻性能全参数化计算方法,可以高效准确地开展多参数敏感性分析;能够为不同运营条件下弹性支承块式无砟轨道结构及其部件优化提供设计依据,并奠定充分的理论基础。

城市轨道交通曲线钢轨病害及打磨对策研究

随着国内轨道交通的高速发展和居民出行方式的变化,大客流运输和高密度行车已成为轨道交通的常态,高质量、高标准的乘车体验也越来越受到大家的关注。本文主要探讨了曲线钢轨产生的病害类型、萌生机理、影响因素和对乘车体验的影响,并进一步探讨了钢轨病害的主要处理手段即钢轨打(铣)磨,通过从打磨的作用、产生的效益、机具的种类、效果的对比和策略的选择等方面进行了打磨措施的研究分析。

基于WPT和复合多尺度Bubble熵的轨道车辆轴箱轴承故障诊断

为了提高轴承故障识别精度,同时减少甚至消除参数选择的影响,基于轴承振动加速度信号,提出了一种基于复合多尺度Bubble熵的滚动轴承故障诊断方法。基于轨道车辆轴箱轴承故障响应信号具有较强的非线性和非平稳特征,采用小波包变换频域能量特征重构,对重构信号提取复合多尺度Bubble熵作为故障特征,输入中等高斯支持向量机完成模型训练和故障模式识别。通过基于全尺寸单轮对-轴箱轴承滚动试验台试验的故障轴承数据集以及美国凯斯西储大学公用轴承数据集验证了所提方法的有效性。该方法在不经过参数调节过程的情况下可以达到较高的分类精度,在两种轴承数据集中的正常轴承与故障轴承之间的识别率均为100%,其中在公用轴承数据集中4种故障分类中总识别率为99.83%,在单轮对-轴承滚动试验台数据集中总识别率为93.75%,均高于同类轴承故障诊断算法。实验结果表明,该方法能够有效地提取轴承故障特征,为轨道车辆轴箱轴承状态监测与故障诊断提供了新的解决方案。

大型站房临近既有线路施工智慧监测监控技术

新建厦门北站项目在5、6号新建地铁出入口施工的同时,需确保既有地铁1号线及4号线结构安全和正常运营,对施工技术和管理层面提出了更高的要求。为解决上述问题,采用智慧监测监控技术,能够实现既有线路的结构位移、隧道结构收敛等自动化监测,从而实现现场监测数据的实时传输和处理。经过项目的实践验证,该技术能够为相关方及时提供准确可靠的监测数据和预警信息,对于保障既有线路安全性和稳定性具有重要意义。

基于5GAP模型和Logit模型的乘客满意度分析与改善

随着经济的发展,越来越多的城市开始建设轨道交通。由于具有安全、快捷的优点,轨道交通日益成为人们外出的主要交通工具。为进一步提升乘客满意度,以杭海城际铁路为研究对象,拟探究轨道交通服务质量对乘客满意度及乘客忠诚度的影响,以SERVQUAL量表为基础,将有序Logit模型作为量化方法,构建了5GAP模型。结果表明:移惰性及响应性对乘客满意度具有显著影响,其回归系数分别为5.45、3.58。针对基于分析结果,从丰富信息响应途径,提高响应性感受;完善优质便民服务,提高移惰性感受;正确了解乘客期望,提高服务质量等方面提出一系列改善轨道交通服务的建议。

减振型装配式轨道设计方案理论与试验研究

为适应城市轨道交通大规模建设和满足减振需求,提出一种新型装配式无砟轨道结构,建立车辆-无砟轨道耦合动力分析模型和室内实尺试验模型,对减振型装配式轨道结构力学性能进行研究.研究表明:减振型装配轨道结构在列车动载作用下的系统动力响应指标均在安全限值范围内,满足行车安全性和舒适性要求;静载试验轨道结构混凝土最大压应变为-129.6με,远小于混凝土极限应变值;卸载后残余变形很小,轨道弹性较好,结构承载能力满足要求;在疲劳荷载作用下,结构整体受力变形较小,未见裂纹,抗疲劳性能良好;轨道振动从上往下逐层递减,频率为100~125 Hz,最大减振效果可达12.4 dB,结构减振效果显著且减振稳定性较好.