新工科背景下智能交通系统课程教学改革的有效措施——以苏州大学轨道交通学院为例

为了提升智能交通系统课程教学效率,文章以苏州大学轨道交通学院为例,首先阐述了智能交通系统课程教学现状,然后提出了新工科背景下智能交通系统课程教学改革的有效措施。

基于分形理论的城市轨道交通客流动态特征研究

随着城市轨道交通的发展,其站点与线路设施将逐渐完善,并引发客流的变化。为评价轨道交通客流的动态特征,针对轨道交通客流时空不确定的特点,采用半径-面积法,分析轨道交通客流进/出站维数与其分枝维数,探究轨道交通建设过程中客流分维的短时与长期变化特征。为研究轨道客流的自仿射特性,采用功率谱分析法,计算自仿射记录维数。以苏州市轨道交通为例,发现客流的全天变化趋势可用分形维数量化分析。采用功率谱分析方法逐一求解不同时间段下的自仿射记录维数,发现平峰期的客流空间衰减率更高,同质性更低。研究成果可为进一步解析与优化轨道交通的利用效率与服务能力提供理论指导。

轨道交通沿线土地利用变化对其客运需求的影响分析——以苏州市城市轨道交通1号线为例

在分析目前国内城市轨道交通与土地利用之间存在问题的基础上,以苏州市城市轨道交通1号线为例,借鉴香港"地铁+物业"轨道发展经验,通过优化轨道交通沿线土地利用布局和开发强度,实践轨道交通TOD开发模式。基于苏州市城市土地利用优化前后的布局方案,建立城市轨道交通需求预测模型获得轨道交通1号线客运量与沿线人口、总建筑面积、居住建筑面积、商业建筑面积的相关性,探索轨道交通沿线土地利用变化对其客运量的影响规律。

构建苏州智慧轨道交通体系的实践与思考

信息化与自动化融合的工业互联网已成为城市轨道交通新基建模式的发展趋势。多层域感知、人工智能、移动互联、主动协同等技术的应用,推动智能轨道交通系统的全面创新,贯穿于用户需求、设计制造、运营维护全寿命周期的信息化和智能化的建设中。基于工业互联网、物联网的发展,将先进的智能传感、数字通信、信息融合、计算机视觉、自主协同控制等技术有效集成,实现全方位、实时精准的高效运行控制与管理,有效地推进综合交通系统向网联化、协同化、智慧化方向发展,引领轨道交通的科技进步。

分维标度选择与城市轨道交通网分形特征

为综合评价轨道网与客流分布的发展情况,针对城市轨道交通设施与客流分布及其协调关系的非线性特征,基于不同的环带宽度,采用回转半径法,分析轨道交通站点分维、线路长度与其分枝分维和进/出站客流与其分枝分维。为比选最佳的环带宽度,采用波谱分析法,计算自仿射记录维数。以苏州市轨道交通为例,发现中心车站8km外的设施与客流分布密度显著低于中心区域。采用波谱分析方法逐一求解不同环带宽度下的自仿射记录维数,发现其在1km环带宽度的轨道交通网络结构各向异性程度最小,故推荐采用1km环带宽度作为城市轨道交通分形的量测基准。研究成果可为轨道交通的建设与运营提供阶段性和针对性的理论指导。

光伏并网下城市轨道交通供电系统动态运行仿真研究

为分析光伏发电并网对城市轨道交通供电系统运行的影响,提出一种考虑城市轨道交通交直流牵引供电系统及光伏发电并网的动态运行仿真方法。所提仿真方法针对牵引供电系统的直流侧建立数学仿真模型,考虑系统平行多导体传输特性,求解多列车动态运行情况下的牵引变电所功率波动。基于Matlab/Simulink软件建立城市轨道交通供电系统交流侧的仿真模型,并使用三相动态负荷等效城市轨道交通供电系统直流侧牵引变电所的功率波动。基于Matlab/Simulink软件搭建光伏发电并网模块,并建立光伏发电系统并入城市轨道交通供电系统的仿真模型。以常州地铁1号线的线路参数为例,分析了光伏发电系统对城市轨道交通供电系统的潮流参数、网压有效值及网压波动的影响,并对比分析了不同功率、不同并网电流的光伏发电系统接入不同负荷率的城市轨道交通供电系统时的影响。仿真结果表明:光伏发电系统的接入能够有效降低供电系统直流侧对交流电网的功率需求,但也会对城市轨道交通供电系统的电能质量产生影响;随着供电系统负荷率、光伏并网电流及并网功率的增大,光伏发电系统的接入对城市轨道交通供电系统电能质量的影响也逐渐增大。

苏州市轨道交通1号线开发利益影响范围研究

为研究轨道交通对沿线房地产的影响范围,在现有的影响范围理论模型的基础上,采用广义出行成本表达可达性,并加入相应接驳方式来完善出行全过程,由此建立了修正的模型.通过对苏州市轨道交通1号线的实证研究,得到影响范围的计算结果,并与沿线房地产的特征价格半对数模型计算结果进行对比,印证了修正模型的可靠性.同时得出相关推论:轨道交通沿线的开发利益影响范围随着轨道站点距中心区域的可达性之变化而变化,车站越远离市中心,其影响范围就越大.

轨道交通拥挤线路票价及服务供应优化模型(英文)

为缓解日益严重的交通拥堵及其带来的环境问题,中国很多城市开始发展轨道交通系统.但是轨道交通能否达到预期的分担率还取决于其相对于路面交通方式是否具有明显的优势.有效的运行管理系统不仅有利于轨道交通的建设与发展,也有利于提升整个城市交通系统的运行效率.针对拥挤线路,在一定的管理目标约束下,本文建立了票价、发车频率和车厢数的优化模型.模型还考虑了负外部性的噪声污染因素、车内拥挤度的反作用以及正外部性的缓解道路拥挤因素.选取苏州市为例,详细说明了某运输通道下轨道交通线路定价的有效性和服务供应的合理性的评价方法.理论与实例综合分析表明,与经济效益最大化相比,社会效益最大化的需求为低票价、多车厢数和高载客率.从现行的运行管理模式向社会效益最优转化需要降低票价、增大发车频次并增加车厢数.

大型综合交通枢纽轨道交通设计理念与技术借鉴研究

国家"交通强国"战略明确提出需推进综合交通枢纽的建设,其中城市轨道交通是综合交通枢纽中客流集散量最大的交通方式,轨道交通的建设是综合交通枢纽规划中的重要内容。对国内典型的大型综合交通枢纽中轨道交通的规划建设进行分析,总结规划设计理念,为大型综合交通枢纽中轨道交通的规划设计提供参考与借鉴。

城市轨道交通列车再生制动能量穿越时钢轨电位分布规律仿真分析

当前,城市轨道交通钢轨电位过高引起的钢轨电位限制装置频繁动作、轨旁设备打火、杂散电流泄漏量增大等现象严重,对乘客人身安全及线路杂散电流水平有较大影响,而针对多列车动态运行过程汇总再生制动能量穿越时钢轨电位分布规律尚待进一步研究。对城市轨道交通供电系统动态运行过程中钢轨电位分布规律进行研究,建立系统供电-回流-列车全模型下钢轨电位动态分布模型。分析了多区间多列车并列动态运行情况下再生制动列车回馈至牵引网功率被其他供电区间列车利用情况下钢轨电位的变化情况。研究分析表明,系统多列车动态运行时,再生制动能量穿越情况对钢轨电位影响较大。

考虑轨道交通换乘需求的公交发车时刻优化模型

轨道交通与地面公交的接驳换乘优化,是城市公共交通系统提升服务水平的重要建设方向.针对该问题,本文研究了在满足常规乘客乘车需求的前提下,如何通过优化公交发车时刻实现公交与轨道交通的高效换乘.首先,挖掘乘客出行轨迹信息获取轨道交通与常规公交的历史换乘客流量,然后训练多层感知器神经网络对轨道交通站点出站后换乘公交的客流需求进行预测.本文选取一条接驳多个轨道交通站点的常规公交线路作为研究对象,建立考虑换乘客流需求的公交发车时刻优化模型,以常规乘客和换乘乘客等待时间成本以及公交公司运营成本最小为目标,最后设计遗传算法求解模型得到优化后的发车时刻.本文以上海市770路公交为例验证模型的有效性,结果表明优化后的发车时刻与原发车时刻相比,有效减少了沿线轨道交通站点换乘客流的换乘等待时间.

面向公共交通融合发展的城市地铁运营绩效评价方法

城市地铁是缓解城市交通拥堵、实现交通结构集约化的重要载体,但建设与运营成本大。特别在城市地铁大规模建设的背景下,公交客流颓势愈显。为此,面向城市地铁与公交的融合发展,在考虑地铁建设对公交客流负面作用的前提下,采用SBM(slacks-based measure)模型系统评价城市地铁的运营绩效。进而在连续时间截面下,通过GML(global Malmquist-Luenberger)指数持续跟踪地铁运营绩效的变化趋势。然后考虑城市经济发展、规模发展和私家车竞争等外部因素,利用Tobit模型分析其对城市地铁运营绩效的影响。基于2018—2021年我国31个城市的面板数据,采用含非期望产出的SBM模型测度各城市各年份的地铁运营绩效,发现规模大、客流强度高的城市地铁运营绩效通常更高;除2020年受疫情影响外,其余年份城市地铁运营综合技术效率和规模效率逐年上升,但纯技术效率逐年下降,对现有投入资源的利用率降低。地铁运营无效的城市主要表现为公交客流下降严重,亟须强化地铁与公交的融合发展。采用GML指数测算相邻年份间各城市地铁运营绩效的动态变化特性,发现我国城市地铁运营全要素生产率年均下降2.8%,主要归因于疫情阶段放缓了技术进步。Tobit模型进一步发现城市建成区面积对城市地铁运营绩效具有显著的正向作用。研究结果可在地铁与公交融合的背景下全面定位城市地铁的发展瓶颈,为提升轨道交通在城市公共交通中的引领及促进作用提供理论与方法基础。

城市轨道交通双向变流式牵引供电系统的应用

早期的城市轨道交通牵引供电系统主要采用二极管整流机组供电,列车制动时产生的制动能量被制动电阻消耗,造成较大能源浪费。基于IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的PWM(脉冲宽度调制)整流器具有四象限工作能力,能量可双向流动,不但能回馈列车制动能量,还能稳定直流网压、优化供电环境,具有很高的推广价值。重点研究了整流机组与双向变流器混合供电的控制策略,并分析了混合供电模式对城市轨道交通牵引供电系统系统的影响。

城市轨道交通段场钢轨电位异常分布规律及治理措施

在合肥轨道交通线路运行过程中,车辆段、停车场内频繁出现钢轨电位异常升高导致钢轨电位限制装置频繁动作,对段场内人身和设备运行造成极大的安全隐患.为阐明车辆段、停车场钢轨电位异常分布规律并进行有效治理,本文对合肥轨道交通线路车辆段开展现场测试及参数变化规律分析,阐明了段场内钢轨电位异常升高机理,分析了段场内钢轨电位异常分布规律并提出其治理措施,解决了钢轨电位异常升高的问题,提升了城市轨道交通车辆段运行的安全性为阐明车辆段、停车场钢轨电位异常分布规律并进行有效治理,本文对合肥轨道交通线路车辆段开展现场测试及参数变化规律分析,阐明段场内钢轨电位异常升高机理,并提出其治理措施.通过上述研究有效分析了段场内钢轨电位异常分布规律,并解决了钢轨电位异常升高的问题,提升了城市轨道交通车辆段运行的安全性.

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。

基于长短期记忆网络的轨道交通短期OD客流量预测

为了更准确地掌握轨道交通客流在线网中的时空分布,更高效地匹配客流需求与运输能力,实现提高轨道交通运输效率、改善运营服务质量的目的,提出了一种基于长短期记忆网络的短期OD(交通起止点)客流量预测方法。以历史客流数据为基础,定性分析车站间OD客流量的时空相关性,利用回归分析法定量分析客流影响因素,筛选出运营时刻、运营日特征、最低气温3个时间特征。为提高预测精度,以长短期记忆网络为基础,结合时间特征,为每对起讫点单独构建预测模型,形成了基于长短期记忆网络的轨道交通短期OD客流量预测模型。以苏州市为例进行验证,结果表明,加入了时间特征的短期OD客流量预测模型较移动平均模型、仅利用历史客流数据训练的基于LSTM网络的短期OD客流量预测模型,预测结果与真实值之间的误差降低了6.27%~8.58%,所提出的方法和模型可为轨道交通运营部门制定列车运行计划、组织客运工作提供更准确的数据资料。

轨道交通网络有效路径搜索算法的改进及实现

城市轨道交通网络有效路径的判定是网络客流路径分析的基础和关键。本文分析了轨道交通网络节点的处理方式,给出了有效路段和冗余路段的定义和判定规则,在实际应用中发现由于网络节点的特殊处理方式,搜索得到的部分有效路径中存在冗余路段,通过设置换乘节点变量和对路径换乘节点序列的子序列的判断,提出识别冗余路段的方法,并在现有的搜索算法中增加冗余路段的判定步骤,从而改进了算法。在实例计算中,合理确定网络伸展系数的取值,运用Python脚本语言编程实现改进后的算法。程序运行结果表明改进后的算法能正确筛选出轨道交通网络的有效路径,并输出完整的有效路径信息,验证了算法的有效性。

城市轨道交通多区间杂散电流与钢轨电位分布研究

当前,随着城市轨道交通运行线路的增加以及运营年限的增长,系统供电安全问题越来越受到重视。而在城轨供电过程中,杂散电流与钢轨电位的问题突出,为线路的安全运营带来隐患。本文针对城市轨道交通直流牵引供电系统杂散电流与钢轨电位的分布进行建模,与实际线路特性一致,以多区间多列车运行为基础在MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,分析回流系统不同参数,例如过渡电阻、纵向电阻、列车取流等,对两者的影响规律,为实际线路杂散电流与钢轨电位的检测和控制提供基础和支撑。

多学科交叉复合的新兴工科专业建设的探索——以轨道交通信号与控制专业为例

本文主要阐述以轨道交通信号与控制专业为例的、面向多学科交叉的新兴工科专业建设举措,以专业创办为出发点,探究如何培养符合现代轨道交通技术发展趋势的、具有创新意识的复合型人才,确保轨道交通运营安全,以此促进我国交通事业的进一步发展。

面向轨道交通的MATLAB工程应用教学改革

针对轨道交通相关专业MATLAB工程应用的教学现状,按照新工科建设中对复合型、实践型、创新型人才的需求,结合国际工程教育最新模式CDIO和美国工程教育通用模式OBE,提出基于CDIO-OBE理念的MATLAB工程应用的教学新模式。以轨道交通人才培养目标为导向,按照“构思-设计-实施-运行”环节开展项目式教学,从教学内容、教学过程和教学组织形式方面对课程进行重构,极大提高了学生的课程参与度和学习兴趣,提高了学生的创新意识和工程实践能力,为培养轨道交通行业人才提供一个可行的教学实践方向。