中低运量轨道交通系统“数智化”发展分析

[目的]随着轨道交通技术的快速发展,以及城市公共交通智慧化的提升,“数字化”及“智慧化”的概念已经延伸并在城市轨道交通系统中得到推广,已逐渐转变为轨道交通进化的主要目标,但如何实现以及具体的推进方式尚不清晰,需对轨道交通“数智化”的实现路径及相关影响进行分析。[方法]分析了中低运量轨道交通发展现状;总结了轨道交通“智慧化”概念的发展过程;提出采用“智慧化”设计来提高中低运量轨道交通运营效率、降低维护成本,并借助中低运量轨道交通规模轻量化特征及技术上的后发优势,设计中低运量轨道交通“数智化”推进方案;分析了“数智化”推进方案的优势及“数智化”对轨道交通系统设计及运维的影响。[结果及结论]基于中国中车的“数智化”战略,结合轨道交通技术的快速发展,中低运量轨道交通的“数智化”发展将能极大地推动轨道交通行业向“智慧化”转变的进程。

机场自动旅客运输系统的安全风险识别及危害控制

引入安全风险接受和危害控制的沙漏模型原则,采用PHA(初步危害分析)法对机场APM(自动旅客运输)系统的风险识别和危害控制进行研究。对机场APM的系统集成层进行初步危害辨识,列出机场APM系统集成层的风险清单。对初步危害进行后果和损失分析,并根据历史经验给出初步的危害原因。针对可能造成危害的原因,为相关责任方提供了相应的保障措施,并形成了初步的系统安全需求,可作为后续子系统或核心机电设备的设计输入。

自动旅客运输系统车辆结构噪声仿真研究

为研究自动旅客运输系统的车内结构声特性,通过建立有限元仿真模型,基于现场测试和多体系统动力学模型,分别得到车下电机和空气弹簧的振动激励。将激励施加到车体进行结构噪声仿真测试,计算分析车内结构噪声声压级和噪声频谱特性。研究结果表明:在电机和空气弹簧的结构振动激励下,车内结构噪声响应存在多个峰值,特别是在315 Hz处,各个观测点的A计权声压级较大;车体中部结构声较大,与其他4个观测点相比,其A计权总声压级高3 dB(A)左右。

单轨构架焊接智控系统的构建

在使用大规模焊接设备生产现场中,由于焊接设备生产过程数据缺失、业务流程复杂、焊接过程缺乏信息化管控等原因,造成信息传递效率低且容易出现错误的现象,单轨构架焊接迫切需要加强其在生产管理环节信息化建设。设计并实现了一套焊接智控系统,系统通过网络实时采集不同焊接设备的运行数据,实现监控管理;利用参数自动匹配技术,根据操作人员偏好自动调整焊接参数,减少手动调整时间;通过数字化派工和报工流程,规范操作流程,提高效率;系统还支持视频监控和参数历史追溯,为质量控制和问题定位提供数据支持。试验表明,该系统可显著提升单轨构架焊接生产的信息化和智能化水平,具有广泛的推广应用价值。

面向单轨车辆构架的焊接智控系统研究

目前,单轨构架焊接的智能化建设仍处薄弱阶段。在使用大规模焊接设备生产现场中,由于焊接设备生产过程数据缺失、业务流程复杂、焊接过程缺乏信息化管控等原因,造成手工焊机焊接参数不能自动下发的问题,单轨构架焊接迫切需要加强其在生产管理环节信息化建设。介绍了基于工业局域网、大数据、云平台构建的单轨构架焊接智能焊接控制系统,对单轨构架焊接车间实现平台化与网络化管理,同时解决了手工焊机焊接参数不能自动下发的问题,实现了用户单轨构架产品焊接生产过程中手工焊机焊接工艺参数的自动下发控制,提升了设备互联互通能力,提高了焊接设备的自动化和智能化水平,有助于解决焊接质量和生产效率问题。

基于单轨构架的焊接过程参数采集管理系统设计

为对焊接参数进行实时在线监测、采集,提高数据传递效率和准确性,解决传统焊接过程监控不足、焊接过程工艺参数无法保留、缺乏信息化管控等问题,基于工业局域网、大数据、云平台设计构建了单轨构架焊接智能焊接群控系统,系统包含基础信息库、项目管理、生产、工艺管理、生产追溯、数据分析、数字驾驶舱等功能模块,能够对手动、自动焊机状态进行实时监控与网络化管理,实现了用户单轨构架产品焊接生产过程中手工焊机和自动焊机实时焊接数据和历史焊接数据查看和追溯,减少了材料损耗,降低生产成本,提高了焊接质量。

基于Madymo的汽车约束系统对不同坐姿女性驾驶人的保护分析

基于多刚体动力学软件Madymo并考虑实际驾驶情况,对第5百分位女性驾驶人标准驾驶姿态及座椅靠背前倾20°驾驶姿态进行100%正面碰撞仿真模拟,选取假人头部损伤值HIC15、头部合成加速度、胸部合成加速度、胸部压缩量、大腿力为参考依据,以综合伤害WIC值为衡量指标,考察约束系统对两种不同姿态下女性驾驶人的保护效果。依据仿真模拟结果,选取气囊排气孔直径、安全带上固定点位置、发生器气体质量流率为目标参数,利用正交试验,对座椅靠背前倾20°时约束系统保护效果不佳进行优化。优化结果显示:头部HIC15值降低39.6%,胸部压缩量降低12.6%,WIC值降低28.6%,提升了该工况下女性驾驶人的驾驶安性。

钛酸锂电池在轨道交通车辆中的应用研究

钛酸锂电池虽然能量密度较低,但在安全性、功率密度、循环寿命、环境适应性等方面具有突出优势,能够更好地满足车载储能供电的轨道交通车辆对动力电池的应用需求,因此在轨道交通车辆中得到了广泛应用。文章针对采用钛酸锂电池作为动力的某导轨式胶轮列车,给出了动力电池系统的设计流程和设计原则,确定了电池系统的成组方式和性能参数。分析结果表明,设计的动力电池系统符合电压范围、充放电电流要求等设计原则,满足列车的牵引制动性能要求。在电池的最佳荷电状态范围内,列车行驶距离约为20 km,在持续充电的情况下,补充该电量所需时间约为7 min。

基于改进YOLOv5s的交通标志检测

在自动驾驶领域准确实时地检测出小目标交通标志具有重要意义,本文针对YOLOv5s算法检测小目标交通标志精度低、漏检等问题,提出了一种基于改进YOLOv5s的交通标志检测算法。将Transformer编码结构与C3模块结合,用新的C3TR替换主干网络中最后一个C3模块,提高主干网络对图像全局特征信息的提取能力;用EIoU Loss替换YOLOv5s的定位损失函数,提高模型检测框的回归精度;在多尺度检测部分,通过增加一层浅层检测层作为更小目标的检测层,提高对小目标交通标志的检测能力。实验结果表明,改进YOLOv5s检测算法在CCTSDB数据集上的平均检测精度(mAP)为93.1%,比原YOLOv5s提升了3.6%,对小目标交通标志检测精度更高。

基于MODSafe方法的APM安全完整性等级分配

[目的]APM(旅客捷运系统)对安全性的要求非常高,既有的SIL(安全完整性等级)分配方法难以高效、准确满足APM项目的需求。为确保APM的安全性和可靠性,应对APM的SIL分配、确定安全目标进行更为深入的研究。[方法]阐述了APM既有的SIL分配方法,提出采用目前已获得多方认可的MODSafe(模块化城市交通安全保障分析)方法对APM的SIL进行分配。介绍了MODSafe方法的基本步骤,明确了高安全需求、低安全需求2种模式下APM的SIL分配步骤。进一步以APM的列车冲击控制功能为例,阐述了基于MODSafe方法进行SIL分配的技术思路。[结果及结论]在设计的初期就对安全功能进行识别并且确认安全目标,对APM项目的安全交付和开通运营等至关重要。MODSafe方法可用于定量确定APM安全功能的THR(可容忍危害率)及SIL。

PATS精彩亮相2024北京南京国际城市轨道交通展览会

为智慧轨交注入新质力量6月13至15日,以“多元融合高质量可持续发展”为主题的“2024北京-南京国际城市轨道交通展览会暨高峰论坛”在南京国际展览中心盛大举办,PATS携旗下明星产品——导轨式胶轮智慧捷运系统(简称RRT)、跨座式单轨、APM等产品亮相现场,吸引参展商和观众们的共同关注。

基于IEC 61375标准的列车以太网一致性测试平台设计

[目的]为确保列车网络系统的稳定性、可靠性、兼容性以及数据传输和控制的准确性,需对列车网络的一致性测试进行研究。[方法]基于IEC 61375标准进行列车以太网测试平台设计,并完成测试平台的搭建;测试平台主要包括硬件平台和软件平台;其中,硬件平台由测试仪器、陪测设备、工装夹具以及工控机组成;软件平台基于LabVIEW(程序开发环境)程序语言、NI TestStand软件测试框架和Tcl(工具命令语言)脚本,进行系统集成。[结果及结论]实现了列车以太网物理层、协议层和性能的自动化测试,并通过CNAS(中国合格评定国家认可委员会)认证。

基于Citespace软件可视化兮析的我国城市轨道交通车辆发展研究

[目的]为了解我国近20年来城市轨道交通车辆发展研究情况,利用Citespace软件对我国近20年来城市轨道交通车辆相关文献进行可视化检索分析,并厘定前沿热点。[方法]在CNKI(中国知网)论文数据库中,将检索范围选择期刊,出版年度选取2001年—2020年,将检索条件设为“主题‘车辆’+全文‘城市轨道交通’”,获文献9392篇,以Refworks的格式导出,经Citespace软件筛选、去重后生成新的数据,研究包括文献数量及时间特征、关键词、被引频次、研究机构合作关系、研究热点以及前沿分析等内容。[结果及结论]研究节点以2008年和2016年为界,分为稳步增长、快速增长、指数式增长3个阶段;研究热点主要集中于“牵引”“制动”“动力学”和“转向架”等;研究前沿为“超级电容”“市域铁路”“车辆检修”等;相关学者和研究机构主要集中在高校和主机厂等。

APM300型轨道车辆车体碰撞时能量变化研究

为探究APM300型轨道车辆车体碰撞时能量变化的规律,文章建立碰撞理论模型,利用ANSYS软件,根据EN 15227:2020标准,同时参考国内外相关机车车辆耐碰撞设计规范及准则进行计算。分析AW0和AW2载荷下6辆车编组APM300型轨道车辆在5 km/h、8 km/h、12 km/h、13 km/h、15 km/h碰撞速度下的能量分布。研究发现,在初始动能较低时,碰撞产生的能量主要被车钩吸收,随着初始动能的提高,车辆速度约在12 km/h以上时,头车车钩缓冲装置和中间车车钩缓冲装置吸能逐渐平稳,随着速度越高吸能占比逐渐降低,车体吸能所占的比例越来越高。车辆速度在15 km/h时,碰撞的能量变化仍满足EN 15227:2020标准的要求,但随着速度和载荷的增加,剩余动能所占比例越来越大,剩余动能过大而引起猛烈的冲击,导致乘客室内加速度过大,故APM300型轨道车辆极限碰撞速度建议设置为15 km/h。找到车体吸能与速度和载荷的变化规律,可以为车体结构刚度的设计以及车钩吸能缓冲器的选型提供理论依据,为车体结构工程师提供更多的理论数据。

辅助供电单元逆变器滤波电容典型故障分析

辅助供电单元(APU)作为轨道交通车辆的重要设备,将列车高压转换成中低压直流电和交流电,进而为列车负载供电,为保障轨道交通车辆安全可靠运行起到了至关重要的作用。文章通过探讨APU三相逆变器输入端滤波电容故障具体案例,首先分析了电容发生故障的根本原因为电路中存在异常谐振电流,电容因长期在过流、过温异常工况下工作而发生故障;接着探究并提出了降低电路谐振电流的解决方案,即通过改变电路中的磁环电感值以避免电路谐振;然后通过仿真分析,APU工作特性试验,电容电流和温升试验,车辆动态运行试验等手段验证了通过改变电路中的磁环电感值以避免电路谐振这一方案的有效性;最终解决了滤波电容因电路异常谐振电流导致的故障问题。

导轨式胶轮车辆储能及牵引系统的设计研究

导轨式胶轮车辆是一种新型轨道车辆,采用车载储能供电,其在高压主电路、牵引系统及储能系统的配置和设计上区别于现有轨道交通车辆。本文针对导轨式胶轮车辆的使用场景、车辆特点、供电形式和性能要求,通过合理的主电路设计满足车辆供电形式及电气安全的要求,确定了牵引系统配置及技术指标。基于不同储能元件的技术特点、车辆牵引及辅助系统在典型线路上的功率及能耗特性,确定整车储能系统使用4组钛酸锂电池箱并联的方式。同时根据储能系统的充放电特性设计了2种充电方式,并对不同运营线路需求的充电站的设置给出了具体建议。

导轨式胶轮系统车辆总体设计

本文对导轨式胶轮系统(RRT)车辆的总体设计方案进行了介绍,包括总体技术参数、应用环境及主要车载子系统等。RRT车辆是一款针对小运量线路设计的车型,轴重为10 t,编组采用3辆车固定编组方式,列车总长30.8 m。车辆采用自动导向技术,操作采用无人自动驾驶技术,自动化运营等级为GOA4级,最高运行速度为80 km/h,构造速度为90 km/h。列车走行轮使用橡胶轮胎以降低噪音,同时采用车载储能装置供电,降低了线路施工的成本,为低运量线路的规划提供了新的选项。

导轨式胶轮系统车辆唤醒休眠控制研究

本文介绍了导轨式胶轮系统车辆实现唤醒和休眠的控制方式及电路设计。列车的唤醒和休眠分为自动列车控制(ATC)和人工操作开关控制。自动唤醒又分为两种,一种是自动远程唤醒,另一种是根据地面运行控制中心(OCC)的人工指令随时唤醒车辆,都由车载信号(VATC)输出唤醒信号。休眠也分为自动和人工两种,其中自动休眠除了ATC给出休眠指令外,车辆达到规定的休眠条件后,列车网络控制系统(TCMS)触发自动进入休眠。根据以上需求设计了控制电路,控制电路设计中根据不同工况使用相应继电器及开关的触点实现控制功能。

导轨式胶轮系统车辆新型转向架的研制

本文介绍了INNOVIA-APM300型转向架的主要结构特点,分析了该转向架横向Sperling平稳性指标不理想的原因,在此基础上提出了一种新型导轨式胶轮系统车辆(Rail-guided Rubber-tyre Rapid Transit,简称RRT)转向架方案。该方案将INNOVIA-APM300转向架的“V臂”牵引杆改为平行牵引杆,增设了二系横向止挡和横向减振器,采用了新型的走行轮导向装置,通过动力学模型仿真对比,表明RRT转向架可以明显改善车辆的横向平稳性,且具有良好的导向性能。最后通过样机试制和试验验证了RRT转向架方案的可行性。

导轨式胶轮系统车辆贯通道装置应用分析

根据城市轨道车辆对贯通道的要求,文章介绍了一种导轨式胶轮系统车辆(RRT)一体式贯通道的设计方案及结构特点。这种贯通道具有良好的隔音隔热、低噪声、轻量化、安全、舒适、防漏、防尘、耐候性强、寿命较高等优点,能确保旅客通过车辆间连接区域的安全性,且保护折棚不受损坏,为乘客提供安全的车辆间连接通道和舒适美观的乘车环境,并能很好地满足车辆运营,满足运行环境中存在有风、砂、雪、冰雹、沙尘等恶劣气候条件的要求,具有良好的小曲线通过能力,使用寿命长,维护成本低,安全可靠。