地铁列车在隧道内行驶过程中会形成活塞风,对隧道內的流场产生一定的影响,研究活塞风特性对合理利用它具有重大意义。基于非恒定流动伯努利方程,建立地铁隧道內活塞风的集总参数理论模型,从而分析非稳态活塞风特性。为了验证理论模型的准确性,建立1:16的缩尺寸模型试验台,并对活塞风风速进行测试。模型值与实测值对比结果表明,皮尔逊相关性系数高于 0.98,平均误差低于13%,验证了理论模型的相关性和准确性;利用该集总参数理论模型,探究不同因素对地铁隧道活塞风的影响,并进行灰关联度分析。研究结果表明,阻塞比是影响隧道活塞风通风效果的最大因素,列车长度和列车速度次之,而隧道长度最小,据此提出一个适用于我国常见地铁隧道活塞风通风效果的拟合公式。

当前城市轨道交通站台照明控制方法存在着控制方式简单、控制准确度低等问题,导致能耗严重浪费,也无法为乘客提供舒适的照明环境。根据城轨站台客流特点,结合站台区域功能特征和乘客心理需求,提出一种基于乘客密度的城轨站台照明节能控制方法。该方法首先通过分析城轨站台空间特征和乘客心理时间变化特点,建立站台不同时段不同区域乘客密度和站台区域照度的函数关系,然后建立以站台照明能耗最优为目标,站台照度需求为约束,灯具调光系数为控制变量的线性规划优化模型,最后采用单纯形法对模型进行求解并进行实例分析。结果表明,在小客流车站,本文方法与目前常规控制方式相比,在早高峰、晚高峰和平峰时段,站台照明能耗降低分别达27.68%、38.16%和38.87%,并保证区域照度在合理区间,可以有效降低城轨站台照明能耗,提高站台光环境舒适性。

针对浅埋矩形顶管下穿重要风险源问题,以北京地铁12号线三元桥站地下通道矩形顶管近距离下穿高速路工程为背景,采用数值模拟对高速路路基路面结构层进行精细化建模,并模拟下穿施工全过程;分析矩形顶管下穿高速路的地表变形规律,并对顶管施工中机头支护压力、地层损失、注浆压力等施工参数进行敏感性分析;最后采用视频监测对高速路沉降进行监测及验证。结果表明:浅埋矩形顶管施工引起的地表变形规律可以概括为地表轻微隆起、地表迅速沉降和沉降最终稳定3个阶段;地层损失和注浆压力变化对沉降量的变化最为敏感;由现场视频监测数据可知,建立的数值模型能够反映顶管施工对地表变形的基本规律,高速路面最大沉降满足≤15mm的控制标准。

为保证近零距离深基坑施工过程中既有盾构隧道的结构安全,解决低净空条件下围护结构、地基加固施工难题,以长江漫滩地区基坑项目为实例,采用MJS工法桩内插H型钢的支护方式,通过高频液压免共振锤实现H型钢的静压插入,采取纵向拉条、复合腔体等措施完成盾构隧道内部的同步预加固,经深基坑施工前、后三维数值模拟分析和现场实测数据对比验证,挤土效应和时空效应对盾构隧道结构的影响得到有效控制,可为类似基坑工程设计、施工提供参考。

全自动运行系统已经成为城市轨道交通的主流发展方向,但出于安全和应急响应及时性等因素考虑,目前我国全自动运行线路仍以人员值守方式运营,未能充分发挥“全自动”优势。为了解决运营单位的后顾之忧,提升设备故障应急处置效率,在广泛调研多个城市全自动运行线路应急预案的基础上,提出以行车关键设备为核心的FAO 线路设备相关应急预案框架。针对现行预案的完备性不足、流程不明确的问题,提出融合失效模式分析和熵权法的故障处置应急预案设计方法。考虑故障影响的严酷度、发生概率、影响范围、隔离处置难度、运营恢复难度五方面因素,结合系统设计信息和运营日志数据客观计算故障综合影响指标,并以此为依据确定故障处置策略,进而设计应急预案。最后,以计轴设备为案例,借助某线路85个月故障日志数据,完成设备故障模式分级并针对性设计应急预案。结果表明,故障处置预案的完备性和可操作性得到有效改善。

针对城市轨道交通道岔区焊接式滑床板方案发生的压舌断裂、台板与底板脱焊、转换失效,整铸滑床板方案铸造工艺复杂,易出现夹渣、缩松、废品率相对较高、传统的滑床板涂油养护方式岔区养护维修工作量较大、轨行区污染严重、侵蚀扣件垫板、影响垫板的耐久性等问题。从结构设计、铸造工艺、降低表面摩擦系数、无损检测等方面对滑床板的设计、生产、检测各关键环节进行优化改进。通过理论分析及室内试验,验证新型整铸滑床板的可靠性及优异性,并进行在线试铺。结果表明,提出的新型整铸滑床板大幅降低了道岔区养护维修工作量,且养护维修便利性增强,对今后道岔板的优化设计及病害整治具有重要意义。

针对既有地铁隧道受新建隧道近接施工引发沉降的预测问题,采用自动化机器学习方法与多源数据加权思路,建立一个以隧道属性、地层属性、相对位置关系为输入,以既有隧道沉降值为输出的预测模型,并以万级别仿真数据及现实数据进行算例分析。结果表明:自动化机器学习算法能基于仿真数据得到精度较高的预测模型,但在多源数据集上表现不佳;通过对多源数据加权的方式可以提升模型泛化能力,达到以仿真数据为基础,专精现实数据的效果,当加权后的现实数据数量与仿真数据比在同一数量级时,模型误差较低;根据表现最佳模型的特征重要度,地层损失率是预测的核心输入参数,地质、空间关系、施工属性三者的重要程度近乎一致。

为分析城市轨道交通网络性能评价领域的发展历程和研究现状,基于 CiteSpace 软件对中国知网数据库中的文献进行计量分析。从城市轨道交通、城市轨道交通网络以及城市轨道交通网络性能评价3个层次的研究逐步聚焦,并对发文量、发文作者、文献来源和关键词等信息进行分析。通过追踪重要文献,归纳轨道交通网络性能评价的主要指标,并评述了不同评价方法的优缺点。研究表明,城市轨道交通网络性能评价研究正在经历几个重要的转变:首先,分析模型从无权网络向加权网络模型发展,更加注重车站和区间的差异性;其次,研究对象从轨道交通网络分析扩展到对轨道道路、轨道公交等耦合交通网络的综合评价;最后,网络性能研究焦点也由灾害或外部冲击时的抵抗能力,逐步转向包含灾后恢复能力的韧性评价。

针对大型城市的城市轨道交通建设规划项目比选困难的问题,基于网络层次分析法构建城市轨道交通近期建设项目选择评价模型。从政策要求和相关利益主体的诉求出发,提出与城市协调情况、社会影响、建设实施成本效益、建成后交通效果以及网络服务提升情况5个评价准则,进一步细化为9项评价指标。以某城市为案例对评价模型进行验证。评价模型的技术路线符合城市轨道交通建设规划项目选择的决策逻辑。评价模型的输入数据均为建设规划阶段可获取的数据,评价模型的输出结果可直观反映备选项目排序优先级。

为研究不同工况下运营期地铁隧道壁后注浆浆液的扩散机制,根据注浆所涉及的物理过程推导扩散过程中的数学模型,编制基于有限单元法与流体体积法的三维数值计算程序,以实际工程为背景分别模拟不同土体条件下运营期地铁隧道壁后注浆堵水时浆液的扩散行为,并采用室内模型试验验证数值模拟结果的合理性。研究结果表明:在硬土中,浆液主要是向垂直于衬砌结构的方向劈裂,浆脉在衬砌背后难以形成较大面积的封闭加固体;而在软土中,随着注浆压力的增大,浆液逐渐沿着隧道与土体的界面扩展,注浆结束后,浆液沿着隧道壁后形成一个均匀分布的封闭加固体。模型试验与数值模拟趋势相同,证明了隧道壁后注浆扩散机制的正确性。