跨线条件下城市轨道交通列车交路计划优化方法

跨线运营是城市轨道交通重点发展方向。针对跨线条件下列车交路计划编制问题,通过构造乘客出行时空网络图准确刻画复杂交路下的客流行为,建立以最小化列车走行公里与乘客出行时间成本为目标的混合整数规划模型。模型以列车交路方案、开行比例与频率为决策变量,并针对跨线交路与本线交路的行车冲突,考虑非等间隔发车,确定列车发车时刻。设计基于交路及开行频率搜索与运行间隔协调的定制分解算法。案例结果表明,列车跨线方向与乘客换乘主方向一致时,跨线交路可同时提升企业运营与乘客出行效益。换乘出行导致的断面客流量差异是跨线交路开行方案设置的主要依据。研究结论可为运营企业制定列车交路计划提供依据,有助于提高网络运输效率。

城市轨道交通工程防淹能力评估方法研究

近年来我国城市轨道交通工程水淹事件频发,人民生命财产安全受到威胁。交通运输部在2022年7月修订的《城市轨道交通初期运营前安全评估管理办法》中增加了“工程项目防洪专项论证报告等材料”作为轨道交通新线投入初期运营前的前提条件之一,因此开展城市轨道交通工程防淹能力研究十分必要和紧迫。本文从外部风险、基础防汛能力、防汛预警能力、应急救援能力等方面研究了影响城市轨道交通工程防淹能力的关键因素,利用专家打分法、层次分析法构建了评估指标体系及其权重系数,并根据我国现行法律法规标准规范提出了各指标评分细则,建立了城市轨道交通运营线路防淹能力评估方法,以期为我国汛期城市轨道交通运营安全提供技术支撑。

基于组合赋权-可拓云的城市轨道交通线路运营安全评价

为解决城市轨道交通运营安全评价指标缺乏时效性和部分安全评价模型忽略评价等级的模糊界限等问题,重新构建城市轨道交通线路的运营安全评价指标体系,包括员工对传染性疾病防控措施的执行力度、相关单位的配合程度、防控设备的完备程度等新指标;其次运用基于离差最小化的最优最劣法(BWM)和反熵权法对各指标进行组合赋权;然后应用可拓云确定城市轨道交通线路运营安全评价等级;最后以上海地铁17号线为例进行实例分析。结果表明:上海地铁17号线运营安全评价各指标的各级云关联度低于0.5且置信度高于0.99,其中,人员因素、线路因素、管理因素的置信度均为1,仅设备因素的置信度为0.998;结合每个二级指标的灵敏度值分析,得出车站运营设备的可靠性对线路实际运营安全影响最大;在实际运营中,乘客对车站传染性疾病防控的配合程度越高,对综合评价的提升也越大;该评价指标体系和评价模型能够准确地反映城市轨道交通线路运营安全水平,且更加适用于目前城市轨道交通线路的运营情况。

城市轨道交通全自动运行线路多专业速度控制与匹配设计研究

城市轨道交通多专业间的协调性是决定能否充分实现预期能力、发挥投资效益的关键环节,列车运行速度是其中一个重要方面,是城市轨道交通技术装备、技术标准、运营管理水平的重要标志。针对不同专业速度控制存在的重叠防护问题,通过剖析通信、信号、车辆、线路、环境等对全自动运行(FAO)线路列车运行速度的限制,提出列车自动运行(ATO)模式、列车自动防护(ATP)模式、蠕动模式和洗车模式4种典型运行模式下的速度匹配控制方案,讨论了根据线路等级速度拟定正线区间结构设计速度、车辆构造速度、车辆超速防护触发速度、车辆最大动态包络线计算速度、最高ATP顶篷速度、最高ATO目标速度的方法,并给出多专业匹配设计关键速度建议值。同时借助仿真手段,结合不同站间距设置与最短时间速度曲线计算,进一步针对速度等级为80,100 km/h以及120 km/h的线路分别讨论了站间距的匹配设计,建议三者站间距分别不少于1.0,1.4 km以及2.5 km。开展多专业速度控制与匹配设计的优化,有助于最大化发挥系统和设备性能,保证线路整体运营水平。

上海轨道交通既有线运能提升研究

[目的]通过总结上海城市轨道交通既有线运能提升改造项目的实施经验,为其提出有效的运能提升方法及具体案例。[方法]深入分析上海轨道交通既有线运能不足的主要原因及其影响因素;基于这些分析,提出运能提升的技术路线及5大核心策略;详细介绍了上海轨道交通9号线实现1 min 50 s最小行车间隔、3号线与4号线增能改造、5号线从4节编组扩编至6节编组、6号线增能改造及增设复线等成功案例。[结果及结论]影响线路运能的主要因素包括车辆基地规模、区间通过能力、出入场能力,以及供电能力等。针对这些因素,确定了运能提升的技术路线,即从客流预测及客流特征分析入手,进行设施设备能力评估,设计行车交路方案,最终形成科学的改造方案。同时,提出了5大策略:运营管理优化、既有系统能力挖潜及改造、信号系统升级或土建局部改造、系统规模性改造及线网整体优化。

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。

地铁出入线扩散体型声屏障降噪效果研究

针对城市轨道交通地上线运营引起的噪声污染问题,以郑州地铁5号线中州大道车辆段出入线为工程实例,对加装声屏障前后的噪声进行现场测试,采用Virtual Lab软件对声屏障的降噪过程进行仿真模拟,仿真模拟与实测声压级随声源频率的变化曲线具有较好的吻合性,验证了声学仿真模型与计算方法的准确性。采用声压级插入损失表征声屏障的降噪效果,进一步研究三角尖劈型、QRD序列和PRD序列、微穿孔板-PRDⅠ型复合结构等类型声屏障的降噪效果。结果表明:尖劈角度对三角尖劈型声屏障降噪效果的影响较为显著;较高不规则度有利于提高PRD型声屏障对绕射声的扩散作用,降噪效果比QRD型声屏障更佳;PRDⅠ型声屏障的整体降噪效果略高于PRDⅡ型声屏障,适当降低扩散体设计频率、增加阶数和扩大槽宽均能提升PRDⅠ型声屏障的降噪效果;在微穿孔板-PRDⅠ型复合声屏障扩散体端部凹槽中添加微穿孔板共振吸音结构,能进一步提高扩散体端部结构的降噪增益,对改善地铁出入线噪声环境具有理想的应用前景。

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。

基于地铁客流与建成环境映射关系的新线车站分类方法

科学合理的车站分类对于客流特征研究预测、车站设施布局优化以及周边土地开发建设具有重要意义。针对新线开通前新建车站客流数据未知而导致车站分类不准的问题,提出一种基于地铁客流与建成环境映射关系的新线车站分类方法。首先,从客流角度选取组合聚类指标对既有车站进行聚类,形成各类车站的客流特征区间。其次,从建成环境角度计算既有车站的土地混合熵、不同POI(Point of interest)数量、度和介数等特征,利用随机森林(Random forest,RF)重要度指标筛选和对数变换拟合确定建成环境特征与地铁客流特征的映射关系表达式。最后,输入新线车站的建成环境特征,依据上述映射关系计算新线车站的客流特征值,结合既有车站的客流特征区间进行新线车站客流特征归类,实现客流数据缺失条件下的新线车站分类。为验证方法有效性,采用北京地铁数据进行案例验证。研究结果表明:基于地铁客流与建成环境映射关系的分类方法能够实现新线车站开通前的车站类型提前划分,具有较好的分类结果;进一步分析发现工作日车站与周末车站分类存在的差异与通勤行为特性、土地开发程度有关;研究方法在不同线路数据集上都表现出较好的分类效果,具有较强的适用性。研究结果可为缺失数据条件下的车站分类和新线开通期地铁运营组织提供新的思路和方法。

我国城市轨道交通既有线改造路径探讨

随着城镇化进程的加快,城市轨道交通既有线改造在促进城轨高质量发展和城市可持续发展方面具有重要的战略意义。既有线改造涉及专业面广、待解决问题复杂,过去以解决安全问题为主要目标的消隐改造、以部分专业为对象的专项改造已难以满足新时代既有线改造需求。因此,面对城市轨道交通高质量发展要求,亟须深入探讨我国城市轨道交通既有线改造发展路径。本文在梳理北京既有线改造历程的基础上,从面临的问题与实现的愿景两方面展开了对城市轨道交通既有线改造需求的分析,提出了既有线改造的整体思路,同时从城轨可持续发展方面创新地提出了既有线改造中的投融资思路,并从制度建设、要素活力、投融资机制、科技赋能、技术攻关、相关标准6个方面给出既有线改造工作建议,以期为我国城市轨道交通既有线改造提供思路。

基于P-中心模型的城市轨道交通线网应急救援站选址研究

[目的]随着城市轨道交通线网的扩大,其系统风险变得更为复杂且不可控。为提高城市轨道交通系统的应急救援能力,需对线网内应急救援站的选址问题展开研究。[方法]将地铁覆盖区域按照城市道路环线进行分区限速,得到任意路径的速度矩阵,结合距离矩阵进行转换后得到时间矩阵。在此基础上,计算任意站点间基于时间的最短路径。考虑时间、救援关系、成本3个方面的约束条件,建立了以系统最大救援时间最小化为目标的P-中心选址模型。以武汉市城市轨道交通线网应急救援站选址为案例,应用该模型,并采用自适应遗传算法在MATLAB软件中进行编程求解,得出该线网应急救援站选址的最优方案。[结果及结论]与相似研究相比,该选址方案投入更少但效益更大,充分证明了所提的P-中心模型具有先进性。

2023年中国内地城市轨道交通运营线路概况

截至2023年底,中国内地共有28个省份的59个城市开通城轨交通运营线路338条,运营线路总规模达11 232.65 km,其中,地铁线路8 547.67 km,占比76.10%,全自动运营线路1 052.43 km,占已投运线路总里程的9.37%。2023年当年共新增城轨交通运营线路53条(段),新投运线路总长度884.55 km,其中,新增地铁线路539.50 km,新增全自动运行线路252.79 km。新增运营线路共涉及7种系统制式,分布在30座城市中,其中有3座城市为2023年首次运营城轨交通。2023年全年完成客运量再创历史新高,日均客运量首次突破8 000万人次。

新时期城市轨道交通前期工作不同阶段的研究重点

[目的]未来我国城市发展将从“强调建设”向“强调治理”转变,城市规划作为中国式现代化社会治理体系的重要内容,是提升城市治理水平的重要抓手和工具。城市轨道交通前期研究是城市规划的关键构成,是提高城市规划、建设和治理的重要切入点,是城市轨道交通项目建设的顶层设计、关键部署和重要保障,分析其前期不同阶段的研究重点对城市规划协同开展和轨道交通项目建设至关重要。[方法]城市轨道交通前期研究主要是指总体设计之前的规划和研究工作,主要包括线网规划、建设规划和项目可研。针对三者的研究特性与差异,分析了新时期城市轨道交通前期工作不同阶段的研究重点。[结果及结论]线网规划、建设规划和项目可研三者呈现“工作阶段上逐层开展、工作层次上前宏后微、工作重心上各有侧重”等特点。加强新时期城市轨道交通前期研究,有助于推动我国城市轨道交通建设向高质量、高品质发展,提升城市规划建设治理水平。

上海城市轨道交通既有线改造工作回顾与展望

上海因城市轨道交通开通较早而成为国内既有线改造领域的先行者,其既有线改造经历以及经验教训对国内其他城市有一定参考价值。为此,首先回顾上海城市轨道交通既有线改造历程,主要呈现关注重点逐渐从个体向全局过渡、改造内容逐渐多元化和系统化、契合城市与网络发展目标的改造需求持续深化和拓展的发展趋势。其次,总结上海城市轨道交通开展既有线改造工作的要点,改造前以系统思维制定改造计划、改造中以保障施工安全和质量为前提尽量减少对乘客的影响、改造后积极开展后评估。然后从资金支持有限、内外沟通协调效率要求高、项目管理难度大、技术积累不足等方面剖析上海城市轨道交通开展既有线改造工作的难点。最后,展望上海城市轨道交通未来的既有线改造重点工作:探寻更多的既有线改造资金渠道、开展既有线改造项目施工计划与管理机制的改进与创新研究、深化既有线网评估工作、攻关未预留条件的地下车站不停运改扩建技术。

对上海城市轨道交通网络规划中环线和快线的思考

[目的]《上海市城市总体规划(2017—2035年)》实施以来,随着上海五个新城(嘉定、青浦、松江、奉贤、南汇)发展和长三角一体化上升为国家战略,上海城市轨道交通规划网络也在进一步调整中,其中快线和环线是重点讨论的内容,需研究环线和快线的功能规划、客流特征及规划原则。[方法]利用既有的城市轨道交通线路客流数据,分析环线和快线的客流特征和功能;对照环线和快线以往的研究结论和运营现状实际,总结环线和快线规划的经验。基于新时期城市发展规划的要求,分析既有规划中环线和快线的不足,提出新一轮规划调整中环线、快线的功能要求和规划原则。[结果及结论]环线承担的客流分为沿线服务、过境客流和本线到发客流三个类别,相应的环线可发挥此三种功能。在既有上海轨道交通4号线作为环线之外,可规划第二环线以满足沿线客流集散的需求。建议第二环线位置可利用规划中的上海轨道交通26号线,在中外环道路之间,尽可能靠近中环线的区域较为适宜。应进一步加强郊区到中心城区的快线规划,快线进入中心城区线网有直通入网和枢纽入网两种形式,枢纽入网要求该枢纽车站进入中心城区线网的便捷性高,直通入网造价较高。快线乘行时间视新城和中心城区联系紧密程度,来选择相应的指标计算方法。

我国城市轨道交通运营线路旅行速度和速度效率分析

为衡量城市轨道交通线路的旅行速度所发挥的效率,提出速度效率的概念。基于我国170条城市轨道交通线路的运营数据,涵盖全封闭运行的地铁、轻轨、单轨等系统,只考虑站站停的列车运行模式,从平均站间距和线路设计速度两个方面对旅行速度和速度效率进行分析,结果表明:大部分线路(约64%)设计速度为80 km/h,平均站间距为1.0~2.5 km,其中约90%的线路旅行速度为30~40 km/h,速度效率为37.5%~50.0%。此外,量化分析旅行速度和平均站间距、设计速度正相关的变化关系,以及速度效率与平均站间距正相关、与设计速度负相关的变化关系。最后,基于实际数据拟合的旅行速度和速度效率公式,计算得到平均站间距、设计速度、旅行速度和速度效率的对应分布值,可为衡量城市轨道交通线路旅行速度和速度效率的合理范围提供参考。

城市轨道交通既有线扩编改造类型与实施要点

[目的]目前,城市轨道交通部分线路的客流需求与运力供给矛盾突出,扩编改造作为提升线路运输能力的一种方式,在国内外已有较多的探索与应用,但尚无系统性的梳理与总结,对后续扩编改造具体工作的指导性不足。因此,有必要对城市轨道交通既有线扩编改造类型与实施要点进行归纳与分析。[方法]梳理国内外城市轨道交通扩编改造典型案例,并进行类型划分;以不同改造类型的典型案例为研究对象,分析其线路改造内容,归纳总结不同类型的扩编改造实施要点,并提出相关建议。[结果及结论]扩编改造工程可划分为三类。对于站台空间已做条件预留的扩编改造,其重点在于车辆设备的改造,需要在设计时就确定好改造前、后的相关技术参数;对于站台空间未做预留、但不对站台进行扩建的扩编改造,其重点在于车门开启方式与站台门的改造,确保乘客疏散时间能够满足安全运营要求;对于扩建车站站台并对相关土建设施与机电设备进行大规模改造的扩编改造,扩建设施应与既有设施的结构相对独立,扩建设施应满足客流通行乘降需求和消防疏散要求。

城市轨道交通延伸线路列车编组方案研究--以青岛地铁6号线二期为例

列车编组作为城市轨道交通技术标准之一,对线路建设及后期运营至关重要,在各地线网不断向城市边缘延伸,客流出现中心城区客流大,边缘地区客流小,或初、近期客流小,远期客流大等时空不均衡特征的背景下,对既有延伸线的编组研究刻不容缓。首先,对国内外城市轨道交通编组的使用情况进行总结,说明混跑编组、灵活编组的应用趋势;之后,以青岛轨道交通6号线二期工程为例,根据客流确定固定6编组、4辆、6辆混跑编组的开行方案,基于运营角度选取全日、高峰满载率、全日牵引能耗、车辆购置费等评价指标,对6号线采用两方案进行系统比选;并分析混跑编组方案对站台门系统、通信系统、信号系统、场段规模的改造成本。研究结果表明:6号线采用4辆、6辆混跑后,运营方面初、近、远期客流服务水平均可提高3对/h,同时全日及高峰满载率有所提高,经济性方面车辆购置费可节约1.1亿元,电耗节约6.2亿元,工程、系统改造成本为1.4亿元,综合来看,运营期按25年综合成本可节约5.9亿元。综合运营、经济两方面6号线二期推荐4辆、6辆混跑编组方案。

基于问题导向的“六步法”线上线下混合教学实践——以“城市轨道交通线路维护”课程为例

武汉铁路职业技术学院于2021年开设“城市轨道交通线路维护”在线开放课程,同步开展线上线下混合教学实践。课程设计以铁路特色思政为引领,以智慧职教MOOC学院为载体,以多功能实训场为依托,践行“取势—明道—优术”思维重构在线课程内容。课程实施以问题为导向,聚焦四环目标,将“六步法”线上线下混合教学融入课前、课中和课后3个教学环节。通过混合教学实践实现了线上线下教学的高度融合、多样化多形式的资源应用和基于师生互动的教学相长。

城市轨道交通既有线改造技术标准研究

既有线改造是我国城市轨道交通未来实现高质量、可持续发展的重要的长期任务,而技术标准是城市轨道交通既有线改造工程立项、设计与实施的重要依据。梳理城市轨道交通技术标准体系现状,分析现行标准对城市轨道交通既有线改造项目工作流程各环节的适应性。针对当前城市轨道交通标准体系下现行标准对既有线改造存在覆盖面不全、适用性不足、针对性不强的问题,提出城市轨道交通既有线改造技术标准体系构建的两种思路与方案,以及标准体系建设与标准制定的原则。围绕改造判定要求、改造设计要求、改造施工要求、验收与运营前安全评估要求、后评价要求等方面对城市轨道交通既有线改造技术标准编制的重点进行探讨。