城市轨道交通三线及以上换乘枢纽客流量大且交通组织复杂,规划设计方案的优劣直接关系到枢纽建设的成败。以深圳岗厦北枢纽规划设计实践为例,从枢纽功能定位分析、客流需求预测、总体规划布局、枢纽综合开发及地下空间规划、枢纽周边道路交通改善等方面详细阐述大城市核心区打造站城一体轨道交通枢纽的规划方法和技术体系。多线轨道交通换乘枢纽的规划建设对于促进站城一体,激发片区城市发展活力,引导城市交通发展模式转型,促进轨道交通可持续发展具有重要意义。

本研究旨在分析城市轨道交通乘客的通勤模式,并探讨不同类型通勤乘客的特征及其规律。采用长沙市地铁2023年3月21日至4月3日两周工作日的AFC刷卡数据,选取上班进站时间、下班进站时间、地铁通勤耗时3个指标,构建高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM),最终将乘客划分为三类:经典通勤模式、长距离通勤模式、错峰通勤模式。研究结果表明:从通勤时间来看,经典通勤模式的通勤时间主要集中在常规高峰时段(7:308:30、17:3018:30),长距离通勤模式通勤时间则略有提前,而错峰通勤的乘客则避开常规通勤高峰,上班进站时间涵盖了7:00到12:00的整个时间段,下班进站时间集中在20:0022:00;从通勤耗时来看,经典通勤模式和错峰通勤模式乘客的通勤时长主要分布在15~30min, 而长距离通勤模式的通勤时长多在30min以上;从居住、工作站点分布来看,长距离通勤乘客的居住站点在市区外围的分布比例显著高于其他两类乘客,错峰通勤乘客的工作站点比其他两类更为集中,主要位于餐饮和娱乐行业聚集的商业区。

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。

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。

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。

双向变电站因具有输出电压可控、可实现单位功率因数运行及能量双向流动的特点,在城市轨道交通再生制动能量利用方面颇具优势。电压传感器的误差及线路参数的不一致,会导致变电站中的两台变流器产生较大的不均衡电流,而增大变流器输出电流反馈系数,可减小变流器间的电流差,但变电站输出电压的波动程度会因此加剧。在基于变流器输出电流反馈的下垂控制策略的基础上,增加正比于变电站输出电流的电压补偿项,提出一种基于变电站输出电流补偿电压指令值的下垂控制策略。通过并联系统输出外特性曲线,分析了电压补偿项对电流均衡和降低电压波动的机制,并给出了补偿系数的取值范围。结果表明,该策略可在提升变流器间电流均衡的同时,降低变电站输出电压的波动程度。在MATLAB/Simulink 中搭建仿真模型,进行算例分析,验证本文所提策略的有效性。

不合理的列车接地系统会造成车体电流增大、车体电位抬升和轴承电蚀等问题,恶化车载弱电设备的电磁环境,进而影响列车的行车安全,故需对列车接地系统进行合理设计。利用链式电路模型对牵引供电系统、双流制列车进行建模,经过牵引计算和供电计算获得列车的取流;再将列车取流作为激励源对列车接地系统进行分析,可获得列车车体轴端电位、车体电流分布。将保护电阻电流视作车体电流分布的衡量指标。利用PSO优化算法对列车接地系统进行优化,优化后的保护电阻电流降低约20%,车体轴端电位有所下降但不明显。本文列车接地系统的优化既可用于指导双流制列车接地系统的设计,也可为其他列车提供借鉴。

为提高城市轨道交通作业人员对转辙机工作时状态监测的可视化与故障诊断的智能化,提出一种基于数字孪生的转辙机三维可视化监控与故障诊断方法,为转辙机工作状态的实时监测、运行数据的高质量传输和设备故障的精准化报警提供有力的技术支持。相较现有转辙机智能运维系统,本研究利用数字孪生技术建立高保真模型,通过数据的实时交互将现场工作的转辙机映射于信息空间,通过WebGL 与模型轻量化技术实现在室内对转辙机的三维可视化监控;针对现场转辙机故障数据样本较少,建立CNNTransformer 的组合模型实现转辙机的故障诊断,在正常数据与故障数据不平衡的条件下故障诊断精确率为98.67%。为验证所提框架及改进算法方法的可行性,设计基于数字孪生的转辙机三维可视化监控与故障诊断平台。

为探明市域列车通过最不利长度隧道的非定常气动特性,运用三维、非稳态、黏性雷诺平均(reynoldsaveraged navierstokes,RANS)方程和重整化群(renormalization group,RNG)kɛ 两方程湍流模型开展时速 160 km/h 市域列车隧道空气动力学的数值模拟研究。结果表明:列车的运行显著改变了隧道内的流场结构与压力分布,表现出明显的区域化特征。这种变化主要源于列车引发的压力波传播与反射,以及本体对隧道内空气的挤压作用。车体表面与隧道壁面测点的压力变化存在明显差异,车体表面压力主要受到压缩波和膨胀波到达时间的影响,而壁面压力则受到列车扰动、压力波以及低压区的共同作用,呈现出更复杂的演化规律。列车气动阻力以压差阻力为主,并受到阻塞效应及压力波影响。此外,不同车体在非定常气动响应上差异明显,前三辆车体在出入隧道时的气动力变化主要由隧道进出口扰动引起,而后五辆车体还受到压力波作用,导致侧力、侧滚力矩及摇头力矩等非定常气动力发生剧烈波动。

城市轨道交通的正外部性决定了在判断项目经济性时应开展全面的经济费用效益分析,为响应项目可研报告编写大纲及说明的最新要求,进行城市轨道交通经济费用效益的多维度研究。首先,从政府、企业和民众3个维度识别经济费用和效益,建立3级定量+定性指标体系,将定量指标由5项扩展至13项,新增14项定性指标;其次,开展关键指标分析方法研究,提出拉动 GDP、促进财政收入和增加就业机会的量化方法,突破当前城市轨道交通对宏观经济贡献评价难点,并改进节约时间效益、减少疲劳效益和减少交通事故效益的计算方法;最后,明确可纳入和不纳入经济费用效益分析流量表的指标分别为9项和4项,并结合案例全面评价项目经济费用效益,为项目前期决策提供支持,推动行业可持续发展。