轨道交通全自动无人驾驶多专业系统耦合模型分析

在轨道交通全自动无人驾驶技术迅猛发展的背景下,多专业系统间的耦合协作至关重要。为了在应急、故障等降级场景下提供有效的运营辅助决策,从多系统耦合模型的角度,创新性地对轨道交通多专业系统进行耦合关系分析及模型研究,充分考虑各专业子系统之间的耦合关系及权重变化。首先,分析自动化等级最高的GoA4级下各专业子系统之间的耦合权重指数,采用层次分析法构建耦合判断矩阵并判断了耦合权重的合理性。其次,研究在轨道交通自动化等级降级运营情况下,采用马尔可夫状态空间转移模型对多专业系统的耦合关系和状态转移进行分析与建模。研究发现,随着GoA自动化等级的逐步降级,轨道交通各专业子系统之间的耦合关系逐步降低且权重趋于平均化,证实了GoA自动化等级越高,各专业子系统之间的耦合关系越密切。这为未来轨道交通全自动无人驾驶系统的数字化平行推演神经网络等大模型预测与应急辅助决策提供了理论支撑。

轨道交通远郊区段计划性停运对常乘客的转移影响

轨道交通网络中乘客的出行受网络结构和运营状况变化的影响,个体出行偏好对这些变化的响应也各异。为分析轨道交通远郊区段计划性停运对常乘客的出行转移影响,本文提出考虑转移类型和转移比例的乘客出行特征刻画方法,结合时段属性生成乘客特征—时序(FeatureTemporal,F-T)矩阵;通过改进的欧氏距离计算F-T矩阵间的相似性,实现F-T矩阵的相似性度量;提出一种基于相似度矩阵的K-Means聚类和层次聚类相结合的两步聚类方法(Two-step Clustering of K-Means Clustering and Hierarchical Clustering,KMHC)划分乘客影响群体,分析影响乘客出行转移的因素;以新冠肺炎疫情期间上海轨道交通11号线昆山段停运作为实例,对本文方法进行验证。研究结果表明:昆山段停运后,常乘客呈现出5种主要的出行转移影响群体,占常乘客总数的94.4%;各影响群体的转移距离、通勤时间和出行频率差异明显,是影响区段停运后常乘客出行选择的重要因素。本文方法可为其他计划性停运场景提供借鉴和参考,也可为区段停运后的网络客流变化预测,行车和客运组织方案优化提供支撑。

铁路及城市轨道交通环境振动影响评价标准分析

铁路及城市轨道交通在便民利民的同时,也对沿线周边环境产生振动影响。轨道交通环境振动影响评价标准是确定振动评价方法、指标和限值的关键,直接关系到振动传播对周边居民的影响。总结近年来轨道交通环境振动相关标准和规范,对轨道交通环境振动范畴、振动描述与测量基本参量和振动预测与控制方法进行梳理,提出现行标准中有待修正的内容,以期为治理轨道交通环境振动影响问题提供参考。

城市轨道交通网络OD间路径旅行时间可靠性研究

在大规模复杂城市轨道交通网络条件下,同一OD间不同路径旅行时间的可靠性差异加大,进而对乘客出行选择产生影响。将乘客一次出行的路径旅行时间划分为走行时间(包括进站、换乘和出站走行时间)、候车时间(包括起始站和换乘站的候车时间)和乘车时间,运用概率密度函数对各分段时间进行定量解析与拟合。界定OD间路径旅行时间可靠性的内涵,提出以标准差和缓冲指数作为可靠性评价指标并给出计算方法。以北京地铁网络为例进行计算与分析,证明了评价指标能够较好地反映OD间路径旅行时间可靠性,并从实证角度说明了城市轨道交通系统在平峰时段具有较高的可靠性。由于高峰时段列车运行延误与乘客走行差异是影响OD间路径旅行时间的重要因素,以上海地铁网络中某一OD为研究实例,结果表明高峰时段不同路径旅行时间可靠性对乘客实际出行路径选择产生影响。

疲劳荷载作用下轨道板抗弯刚度衰减实验设计

无砟轨道板在实际的服役过程中受循环荷载作用,容易产生结构承载能力下降和疲劳失效破坏等问题,严重危害行车安全,因此,对服役状态下轨道板剩余承载能力的量化表征至关重要。该文基于混凝土塑性损伤理论,开展轨道板损伤实际状态试验与分析。结合轨道板温度场与轮轨力监测数据拟合荷载谱,设计了温度与动荷载耦合作用下轨道板的疲劳试验。对轨道板进行四点弯拉试验,分别获得了不同阶段下轨道板残余变形与跨中挠度,量化了疲劳荷载作用下轨道板的塑性损伤和抗弯承载能力的演变特征。多场耦合疲劳作用下无砟轨道板出现塑性损伤,导致其抗弯承载能力不断退化。经疲劳循环后轨道板残余变形增加了6.25%,抗弯承载能力下降了6.85%。服役状态下轨道板整体性能的劣化必然导致结构的受力与变形特征发生改变,在实际养护维修中应重点关注薄弱位置的实际状态并辅以补强措施。

上海市公铁联运发展策略研究

大力发展公铁联运是推动货运行业低碳绿色发展、加快构建以国内大循环为主体的新发展格局的重要举措。公铁联运是上海市综合货运体系中的短板,研究上海市公铁联运发展策略具有实际意义。从运量、基础设施、产业园区和物流园区等方面分析了上海市公铁联运的发展现状和问题。结合规划文件要求和城市自身发展条件,提出公铁联运发展的六大策略:构建高效、智能、开放竞争的公铁联运服务平台;加快基础设施转型升级和新建工作;推进公铁联运场站布局与产业园区和物流园区深度融合,形成公铁联运中心、产业园区、物流园区“三园同心”的空间布局;改善公铁联运产品的服务水平;提升公铁联运的价格竞争力;创新城市生产生活物资公铁联运模式,开拓铁路电商货物运输业务。

机器视觉技术在轨道交通中弯道测距的应用研究

实时检测列车之间的距离是保障轨道交通安全并提高列车运能的重要途径。位于弯轨上列车之间的距离测量是测距的难点。为了推算和优化列车在弯道处的实时测距计算式,文中提出了一种基于机器视觉在轨运行列车的弯道测距方法。该方法通过单目摄像机对轨道进行图像采集,利用OpenCV算法对采集到的图片进行处理和分析,采用神经网络方法拟合弯轨轨道线,实现动态提取所需要的轨道特征点。通过搭建数学模型可以推算和优化列车之间的测距计算式。实验结果表明,在时间间距为40~50 ms时,测距系统的整体误差率小于9.11%,测距与图像中获得到的其他信息可进行有效融合与集成,且能作为提高列车安全性能的重要判据之一。

智能失物招领系统在城市轨道交通运营管理中的应用探讨

目前,城市轨道交通的客运服务工作主要为人员现场操作,存在人员劳动强度大、工作内容重复率高和工作质量难以把控等问题。将智能失物招领系统应用于轨道交通客运服务中,可以取代部分人工服务工作,确保服务规范性、提升服务效率以及降低服务成本。对智能失物招领系统的发展现状和应用情况进行梳理,并以上海地铁为例,分析了车站客运和热线服务的需求要点,介绍上海地铁在智能失物招领系统服务终端等示范项目的应用情况,为城市轨道交通智慧客服系统建设提供借鉴。

应急场景条件下的城市轨道交通行车调度演练系统设计

应急场景条件下的城市轨道交通行车调度演练系统可以较为真实地模拟各类设备故障或突发事件条件下的列车运行方案调整优化,是提高行车调度员应急技能的重要技术手段。在分析演练系统建设必要性和建设目标的基础上,对行车调度演练系统进行设计,从运行图管理、演练场景管理、ATS操作模拟、列车运行模拟和演练结果评估5个方面分析系统功能。以苏州市轨道交通4号线为例,对系统的实施与应用效果进行评价,结果表明系统的设计方案可以满足行车调度员对常见故障及大型综合性突发事件应急处置的演练需求,能有针对性地提升行车调度员的业务水平。

基于视频的轨道车辆自主定位方法研究

针对轨道施工车辆自主定位需求,提出一种基于车载前视相机拍摄百米标视频的轨道车辆自主定位方法。该方法首先对YOLOX-s网络进行改进并构建了百米标的目标检测模型,完成对百米标的目标检测;其次,当检测到百米标后,结合图像预处理和卷积循环神经网络(CRNN)网络构建百米标数字文本识别模型,提取百米标的数字文本信息,从而实现对轨道施工车辆的定位。经实验验证该方法能够快速准确定位轨道施工车辆的位置信息。

软土地区新建城市轨道交通线路路基对邻近既有线路路基水平变形的影响分析

依托东部沿海软土地区某城市轨道交通路基帮宽工程,利用同济大学L-30土工离心机进行土工离心模型试验,研究既有CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)复合地基路基在邻近堆载作用下土体和桩体的水平变形规律。利用有限元数值模拟方法,研究既有路基和新建路基的不同加固形式对既有路基水平变形规律的影响。研究表明:在邻近堆载的作用下,软土地区城市轨道交通线路路基坡脚外2 m土柱的水平变形呈现“弓”型变化规律,随埋深增加,水平变形先增大后减小;路基CFG桩复合地基中的CFG桩的水平变形呈现漏斗型变化规律,桩顶水平位移最大,随埋深的增加,水平变形逐渐减小;新建路基中桩基的存在,可有效减小既有路基的水平位移;在CFG桩桩顶增加筏板,能将CFG桩的水平变形规律由漏斗型改变为“弓”型,同时减小桩体的最大水平变形。

智能语音技术在城市轨道交通客运服务中的应用

目前城市轨道交通的客运服务仍以人工现场操作为主,存在人员劳动强度大、工作内容重复率高、工作质量难以把控等问题。将智能语音技术应用于城市轨道交通的客运服务中,可以取代部分人工服务的工作内容,从而进一步规范服务质量、提升服务效率、降低服务成本。梳理了智能语音技术的发展现状以及在客运服务方面的应用情况。以上海轨道交通为研究对象,分析了该技术在车站客运服务和热线服务中的功能需求。介绍了车站语音购票机、车站智能服务终端、智能语音热线系统等示范项目的应用。

城市轨道交通正线列车故障发生概率预测模型

为了合理预测城市轨道交通列车在正线上发生故障的概率,首先通过定性分析得到列车编组数、累计走行公里、架修或大修经历为列车故障发生概率的主要影响因素。之后基于实际数据以每12万km为观测范围生成单列车在一定走行公里内故障发生次数的离散数据集,并根据数据呈现的分布特点选择泊松分布、零膨胀泊松分布及可能的函数形式构造3个备选模型。经过模型比选,最终提出基于泊松分布的城市轨道交通正线列车故障发生概率预测模型。结果表明:列车编组数的增加会提高列车故障发生概率;累计走行公里的增加会使列车故障发生概率先降低后回升,在列车投入运营后的第4个12万km阶段达到最低值,在第7个12万km阶段超过初始值。

快慢车模式下市域轨道交通开行方案综合评价研究

市域轨道交通的快慢车运营模式在一定程度上有利于改善乘客服务水平、提高市域线路运输效率、降低企业成本,而确定快慢车模式下的开行方案是一个多方案、多目标的决策问题。从乘客和企业两个角度构建开行方案综合评价体系,设计开行方案的优度综合评价模型;运用可拓学原理建立开行方案物元集,给出各项评价指标的动态衡量条件;采用组合赋权的方法确定各项评价指标的综合权重,计算关联度描述各个方案符合各项指标要求的程度;最后依据优度计算结果给出适用于初期、近期的优选方案。

基于机器视觉的轨道交通自动测距研究

行驶中的两辆列车之间保持安全距离是避免列车追尾事故发生的重要条件。由于机器视觉获得的图像数据信息丰富,可以根据采集到的图像进行多方面的集成检测,所以文中提出了一种基于机器视觉的列车测距方法。该方法以列车两条轨道不变的间距(1435 mm)作为基准来推算列车之间距离。利用卷积神经网络对单目相机采集到的图像进行处理和分析,提取所需的轨道特征,再基于已有的小孔成像原理推导出世界坐标系与像素坐标系之间的映射关系,从而优化列车之间距离的计算式。实验结果表明,测距系统的误差率<6%,并且系统测量时间在40 ms之内,说明该方法实现了将测距与在图像中获取其他信息的有效融合与集成,可用于对列车制动距离进行判断。

宁波市轨道交通海晏北路换乘站基坑支撑优化与分析

基于宁波市轨道交通海晏北路换乘站基坑实测数据对比,研究了液压伺服钢支撑与普通钢支撑的支撑效果。利用Plaxis 3D软件对第5道混凝土支撑替换为液压伺服钢支撑的设计方案进行了模拟分析。结果表明:相较于普通钢支撑段,相邻液压伺服钢支撑段围护结构的水平,变形小22%左右,液压伺服钢支撑的支撑效果优于普通钢支撑。通过发挥伺服系统低补偿的优势,将伺服支撑段的第5道混凝土撑替换为3000 kN或4000 kN轴力情况下的液压伺服钢支撑,均满足规范对变形的要求。采用伺服钢支撑代替第5道混凝土撑的方案具有可行性。

城市轨道交通车站轨行区降噪措施仿真分析

根据城市轨道交通的车站条件和轨道条件,建立某曲线站台有限元模型并进行站台区声学仿真,通过与既有轨道交通车站现场测试的结果对比,验证模型的可行性。对全铺道床吸音板和屏蔽门玻璃贴覆吸音膜两种降噪措施在单独和综合使用时的降噪效果进行了预测。结果表明:全铺道床吸音板可以降低站台50~4000Hz全频段内的噪声约1.5~5.2dB;屏蔽门玻璃贴覆吸音膜降噪主要针对1000Hz以下的低频噪声,可降低站台250~1000Hz频段内的噪声1.8~2.4dB;综合采用两种降噪措施可以使站台区50~4000Hz频段内的噪声降低2.0~7.0dB,其中道床吸音板的降噪贡献量为73%~84%,吸音膜的贡献量为16%~27%。

城市轨道交通网络延时运营特征及难点研究

延时运营作为一项新兴的城市轨道交通运营生产需求,旨在通过选择网络中部分线路在其常规运营结束后继续运营一段时间,从而满足日益增长的夜间出行需求和运营管理部门的某些特定延时运营目标。研究以城市轨道交通网络化延时运营为背景,从社会经济发展、夜间公共交通服务需求等角度分析了延时运营的必要性;以上海地铁网络为例,从客流的增长性、周期性和不均衡性3个角度研究了网络夜间客流规律;从乘客出行特征、运输组织特征和网络可达性角度分析了网络延时运营时段的运营特征;最后,基于延时运营时段网络需求和供给特征,从网络延时运行计划的综合编制及优化着手,分析了城市轨道交通网络延时运营的主要难点,为促进夜间经济深入发展、提供更好的夜间公共交通服务奠定基础。

面向磁浮轨道的多源点云数据的混合滤波方法

在磁浮轨道的仿真数据处理过程中,磁浮轨道点云数据的滤波提取是重要环节之一,实际应用应根据待提取的磁浮数据特性,采用高效的滤波方法。磁浮轨道的点云数据对象主要包括由无人机(UAV)倾斜摄影获取的磁浮轨道的图像数据并经过三维重建后形成的稠密点云数据、由手持式激光雷达扫描磁浮轨道获取的激光点云数据。根据这两种点云的数据特性,考虑磁浮轨道四周复杂场景的点云环境,分别对两种点云进行混合滤波。首先,对激光点云数据采用八叉树下采样方法,有效降低了点云数据的数量级,节省了运行时间。然后,分别对激光点云与稠密点云数据采用布料模拟滤波(CSF)方法,过滤了地平面点云数据,保留了非地面点云数据;采用统计离群点去除(SOR)滤波方法,筛除了大量离群点;根据磁浮轨道特征,采用直通滤波过滤了坐标范围外的点云数据。实验结果表明,在不影响磁浮轨道结构的前提下,对于采用八叉树下采样方法的激光点云数据和没有采用八叉树下采样的稠密点云数据,该方法的滤波率分别为86.15%和64.76%,经混合滤波后的两种点云数据的结构近似,点云数量处于同一数量级,为磁浮轨道点云特征提取等后续任务提供了有效保障。

轨道交通UTO线路运营调整演练仿真系统设计及应用

随着UTO(无人值守的无人驾驶)线路的陆续开通运营,轨道交通列车运行的智能化程度得到大幅度提升,相较于传统的DTO(有人值守的无人驾驶)线路,调度员的应急处置流程与方法也发生了较大变化。为了更好地提升调度人员的应急处置能力,开发满足UTO功能的运营调整演练仿真系统尤为关键,本文基于南宁轨道交通5号线(为UTO线路)运营调整演练仿真系统的运用需求,设计系统的总体架构、技术要求及功能模块,并对系统的各项功能进行测试和实际应用。结果表明该系统可以帮助调度员还原实际的行车调度及车场调度情景,可以有效提升调度员的操作技能和应急决策能力。