参考国际上较为通行的统计标准,将城市轨道交通分为服务于城市的通勤铁路(市域(郊)铁路)和传统城市轨道交通,传统城市轨道交通分为地铁、轻轨和有轨电车三大类,对世界城轨交通运营现状进行统计。结果表明:截至2024年底,全球共有79个国家和地区的562座城市开通城市轨道交通,运营里程达到44 730.14 km,其中地铁、轻轨和有轨电车分别占 51.24%、10.43%和38.34%。截至2024年12月31日,中国(含港澳台)累计有 65 座城市开通运营轨道交通,运营里程达12844.57 km,其中中国内地运营里程12168.77km。2023年,全球59个国家共 188 座城市累计运送客流 713.78亿人次,平均负荷强度 0.85 万人次/(d·km),其中中国(含港澳台)地铁年客流 量为318.10亿人次。我国城市轨道交通持续稳步发展,线网规模和客流规模继续居全球第一。全球共有54个国 家和地区的233 座城市开通通勤铁路,总里程达64195.23 km,中国(含港澳台)共有21 座城市开通通勤铁路,运 营里程达2974.40km。通过分析国内外重点国家的线网规模及发展状况可推测,中国通勤铁路的建设以及不同网 络之间的互联互通有着广阔的前景。

截至2024年底,中国内地共有28个省份,58座城市开通城轨交通运营线路362条,运营线路总规模达12 168.77 km,其中,地铁线路9281.37km,占比76.27%。统计期末已开通全自动运营线路1486.01 km,占已投运线路总里程的12.21%。2024年当年共新增城轨交通运营线路51条(段),新投运线路总长度953.04 km,其中,新增地铁线路 738.26 km,新增全自动运行线路425.70km,全自动运行等级均为GoA4级。预计“十四五”期末,中国内地城轨交通运营总规模将超过13200 km,预估“十四五”收官之年的年客运总量将比“十三五”收官之年的年客运总量翻一番。

轨道交通互联互通后城市空间进入更高的网络层级发展阶段,如何提升都市圈空间效能成为研究重点。首先,通过文献计量方法对当前理论研究进行梳理,分析互联互通的轨道交通网络与城市空间协同模式的研究特点与不足。其次,将网络与流动思想纳入研究,进一步以多层级网络效率为切入点,分析轨道交通与城市空间网络结构和功能协同发展的关键要素,提出轨道交通与城市空间协同发展的互联互通2.0模式,从网络结构的联通性、网络节点的耦合性以及要素流的流动性3个方面强化协同关系。最后,结合案例提出我国互联互通更高阶段的发展方向,理论上强调网络的层级性、节点性以及流之间的相互作用,实践上提升多层次轨道交通枢纽的网络联通性与耦合性,研究成果可以为轨道交通与城市空间协同发展的理论与实践提供参考。

地铁站点周边建成环境影响客流量,但行人集水区(pedestrian catchment area,PCA)大小尚未统一。本研 究旨在验证 PCA 大小是否影响地铁客流与建成环境相关性研究的结果值。以南宁市轨道交通1号线25个站点 为例,选取居住人口、工作岗位、商业设施等5个指标作为自变量,站点实际乘客量作因变量。采用OLS 回归 模型,对比不同PCA 半径变量下模型拟合和影响因素的分析结果。地铁站点PCA 不同范围的数据收集,对客流 量与建成环境关系研究结果存在影响。针对南宁市,其PCA的半径取值为600m,在地铁客流与建成环境相关性 模型的拟合好于300m和900m。PCA范围会导致地铁客流与建成环境关联研究结果不一致。未来相关研究需针 对不同PCA 半径进行模型分析,根据拟合效果确定适宜的PCA尺度,提高研究准确性。

为促进当前大都市存量地区的提质增效,中心城区轨道交通站域空间的城市更新问题是亟待突破的难点。以传统“节点场所”模型为基础,纳入轨道交通站域的“品质”感知维度,构建“节点场所品质”三维魔方状态分析模型,探究在三维价值交互下存量地区轨道交通站域的更新潜力。以天津市中心城区内环地区为实证,研究结果显示:依赖型和失衡型站域分别占比高达35.49%和38.71%,平衡型和协调型则分别占比22.58%和3.22%;更新潜力较高的站域则集中分布在内环边缘地区,并且在建地铁站域的更新潜力也相对较高,而低更新潜力地区则集中分布于中心商务区。上述发现以期为大都市存量地区轨道交通站域的城市更新提供理论支持和政策启示。

针对客流出行需求多样化和不均衡化的问题,以提升服务水平为目标,提出一种城市轨道交通在线灵活编组大小交路的运营模式,并结合NSGAII 算法对开行方案进行优化。首先,分析列车在灵活编组条件下的折返场景,并确定折返时间与发车间隔之间的关系;其次,以乘客出行成本和列车运行公里数为目标函数,基于NSGAII 算法,设计在线灵活编组大小交路运营模式的数学模型;最后,针对线路情况,进行实例计算验证算法的可行性和有效性。结果表明:在线灵活编组大小交路运营模式相较于单一交路、大小交路和多编组混跑模式,其车辆运行公里数分别减少42.68%, 22.81%和15.98%,车辆运用数分别减少35%,23.53%和16.13%,断面最大满载率分别从161.71%,123.54%和135.49%减少到119.68%。该运营模式能够在确保服务水平的同时减少车辆运行公里数、车辆运用数,提高线路满载率均衡程度,为城市轨道交通系统带来更大的效益和改善。

针对传统三网融合评估体系仅考虑轨道接驳设施的“有无”,而忽略设施运行的“好坏”,导致无法评估并解决因供需矛盾突出、出行体验较差而诱发的接驳不便问题;在保留部分“设施有无”指标的基础上,引入“供需匹配”及“使用体验”层面的指标,并系统性构建“轨道公交慢行”三网融合评估体系,从设施融合、网络融合及运营融合等方面提出关键资源配置方法。研究结果表明:优化后的评估体系可充分保障轨道接驳的便捷性、舒适性与安全性,对于大中城市系统性开展三网融合改善具有丰富的理论及实践参考价值。

针对城市轨道交通行业规划环评、项目环评、环保验收、执法监管以及与区域生态环境分区管控(以下简称分区管控)之间衔接路径不够明确、衔接深度不足等问题,总结轨道交通特点和规划环评、项目环评重点内容,参考轨道交通规划环评与项目环评的联动要求,解析清单式管理的內涵,分析轨道交通行业实施清单式环境管理的可行性,研究制定分区管控、规划环评、项目环评、环保验收、执法督察清单,提出轨道交通行业清单式环境管理的衔接路径和方法。研究表明:清单式管理是健全轨道交通行业环境管理的重要举措,具备实施的条件;分区管控、规划环评、项目环评、环保验收、执法督察清单自前向后传递不同管理要求,自后向前反馈不同的管理有效性信息;审批部门、规划部门、建设单位、评估单位和执法部门等通过不同的管理清单,了解本部门本单位应关注的重点,落实环境准入和环保措施要求,为推动轨道交通行业全过程环境管理提供了技术路径和方式方法。

针对四网融合中不同线路、车型间站台门系统的兼容性问题,本研究提出自适应站台门系统设计方案,包括改进机械结构、优化控制系统算法、提升智能化水平及增强间隙探测系统能力等在内的综合性解决方案。这些方案旨在提高站台门系统的灵活性和安全性,以更好地适应不同车型和运营模式的需求。通过多种车型的适应,减少车站规模,降低城市轨道交通建设成本。研究成果以期为城市轨道交通四网融合背景下的站台门系统升级提供参考和借鉴。

为完善城市轨道交通安全防范工程规划设计,有效提升安全防范能力,国家提出在城市轨道交通初步设计文件中设置专门的公共安全专篇,本文针对公共安全专篇编制和审查开展研究。首先基于城市轨道交通公共安全风险及安防标准制定情况分析,提出公共安全专篇应采用模块化形式进行编制,确立反恐防暴、应急管理及警务保障3个模块;其次提出公共安全专篇审查依据应做到全覆盖,具有层级性和前瞻性,并从法律法规、标准规范及政策要求3个方面系统梳理专篇审查的主要依据;最后针对公共安全专篇审查,提出审查全过程可分为项目发起、初步审查、现场审查、复审及审查完成5个阶段,明确各阶段参与部门、工作内容及相关材料等要素。研究成果实现了公共安全专篇编制与审查全过程各阶段、各部门工作流程标准化,为相关省(市)科学规范开展此项工作提供借鉴和参考。

针对数据管控和综合智能运维的需要,对中心、车站、车辆段/停车场系统设备从架构上进行整合设计,对各子系统进行集成或接口互联,在统一的平台上对各专业系统设备进行监视和控制。通过分析,采用综合运营调度的单轨系统可大大提高系统集成化程度,精简作业岗位,有效降低建设和运维成本。综合运营调度系统可实现各专业资源互通共享,在发生突发事件或设备故障时,能在统一的综合平台内为用户提供完整丰富的信息支持,通过智能联动等自动控制技术手段,可显著提高运营效率。综合运营调度系统方案符合单轨交通系统一体化、集成化、简约化的发展方向,将是未来我国单轨交通运营控制系统的发展趋势。

针对城市轨道交通站内设施客流分布受限于设施能力和设施拓扑结构,难以量化的问题,总结站内设施客流走行研究现状,进行站内设施客流状态及其转化分析;基于设施容纳和通行能力,借鉴排队论的思想,构建客流状态转移模型,描述客流在设施前堵塞和消解的概率表达。以某城市轨道交通换乘车站为例,进行走行设施拓扑网络客流集散特征分析,结果表明:客流密度超过自由流的密度时,由于实际客流超过一定阈值,在能力较小的设施前必然会发生客流拥堵的情况,实际客流分布特征不仅与单个走行设施的能力有关,同时也受设施网络瓶颈的影响。研究结果以期为车站管理人员制定和实施限流方案提供数据和技术支撑。

城市轨道交通的成网运行,带来了客流路径选择的多样性。依据现有自动售检票系统(AFC)交易数据和概率推断方法,难以准确获知乘客的网络路径选择,完成轨道交通网络客流分配和票务清分等工作。利用网络站点信息构建城市轨道拓扑网络,搜寻 OD对可行路径集合,并利用AFC交易数据、手机信令数据、列车时刻表数据等多源数据构建非线性优化模型,推断乘客出行的路径选择。基于南京地铁网络进行验证,结果表明:模型具有有效性和鲁棒性。本研究可以为城市轨道交通运营及票务清分提供指导。

城市轨道交通领域传统监控分析方法对视频监控图像(如摔倒、晕倒和打斗等异常行为识别)漏识率高、参数调整复杂,且难以高效地应用于现实城轨车站监控场景,针对此问题,采用基于骨架模式识别的人体姿态特征辨识框架,引入基于人体骨架的姿态估计技术,采用 Alpha Pose 模型对乘客姿态进行精确估计,并结合时空图卷积网络(spatial temporal graph convolutional networks,STGCN)模型的方法,实现对城轨车站监控场景中异常行为的辨识。在COCO 数据集和 MPII 数据集上分别达到了72.3 mAP 和 82.1 mAP 的效果,相比较于 OpenPose 模型提升高达17%,验证了模型的有效性和实用性。结果表明,本文所提出的方法不仅提高了乘客行为的识别速度,同时具备对复杂场景的适应能力,为城轨安全监控提供一种新的技术方案。

针对城市轨道交通日益增长的运维压力与效率需求,对基于数字孪生与多系统融合的综合管控平台展开研究,以实现地铁车站的集约化、精细化运维管理,提升管理效率与服务水平。首先,通过对既有线路的三维扫描,构建刻画城轨运行的数字孪生模型,研究模型轻量化技术,利用三维渲染引擎对大模型和大场景进行渲染优化;其次,研究多源异构数据融合技术,实现异构数据的流程化收集存储;最后,开发一体化的城轨综合管控平台。研究结果表明:与传统运维模式相比,城轨综合管控平台通过跨专业数据的高效共享,运维任务的执行效率提升30%,设备设施状态监测准确率由原来的 85%提高至98%,预防性维护成功率增长20%,跨专业数据共享与协同工作的效率提升超过60%。采用该平台可以实现缩短故障响应时间,提高设备设施状态监测的准确性,增强预防性维护的效果。

针对黄土地区新建地铁暗挖隧道密贴下穿既有车站,引起车站沉降过大的问题,依托西安地铁8号线密贴下穿2号线会展中心站工程,采用数值模拟与现场监测的方式,分析下穿施工时各项控制措施对既有车站变形的控制效果,给出了黄土区暗挖隧道密贴下穿既有车站施工参数建议值。研究结果表明:密贴下穿时,施工工法和开挖进尺对车站变形控制效果较为关键,施工工法从上下台阶法调整为现场 CRD 法后,车站最大沉降减少50%;开挖进尺从1.5m 调整为0.5 m后,车站最大沉降减少30%。上下导洞错距和临时钢支撑架设对车站变形控制效果较弱,可依据工程地质与现场监测情况进行适当调整。依托工程采用现场CRD法+0.5m开挖进尺+5m单侧洞室上下导洞错距+5m间距临时钢支撑施工方案,现场监测数据与数值计算得到的变形规律基本相同,车站侧墙、道床与轨道最大沉降分别为3.76、2.91、2.51 mm,变形缝处最大差异沉降为3.54mm,均符合车站变形控制标准要求。

针对软弱地层地铁深基坑施工时邻近建筑物微变形控制问题,以杭州地铁项目为例,介绍地下连续墙槽壁加固技术、袖阀管注浆加固技术、伺服钢支撑系统、地中壁加固开挖技术等微变形控制技术,分析软弱地层深基坑施工邻近建筑物变形特性和微变形控制技术效果。结果表明:袖阀管注浆加固技术可减小施工对邻近建筑物群的影响,抑制其变形;围护结构变形、周边变形通过槽壁加固技术得以抑制,围护结构质量得到提高;围护结构变形被伺服钢支撑系统有效抑制,减小周边变形;地中壁加固开挖技术控制基坑变形,减小时空效应影响。基本实现了深基坑周边建筑物群“微变形”的目标。

为解决矩形顶管在接收端无法设置明挖接收井的问题,结合天津地铁2号线既有运营站靖江路站新增B出入口工程,分析矩形顶管弃壳接收施工中的土体预加固方案,研究合理的弃壳现浇段的结构型式,提出弃壳现浇段与预制管节及车站暗梁暗柱间的防水方案,优化顶管机停机、注浆等细部工序。经实践验证:该方案可确保弃壳接收的施工安全,监测数据表明地表最大沉降为12.12mm。本文提出的关键技术具有较强的可实施性,并且效果良好,为受施工场地限制而需要弃壳接收等类似工程提供新的设计思路。

国内已有城市轨道交通工程采用架空接触网供电、专用轨回流解决杂散电流泄漏问题,但目前尚无接触轨供电制式下的专用轨回流应用案例。基于接触轨供电制式,提出4种专用轨回流方案,从对区间设备的影响、车辆回流、线路网络化运营、供电系统继电保护、安全性和成本效益等方面,通过定量、定性的方法分别对4种专用轨回流方案进行分析评价,论述各个方案的可行性和优缺点。最终提出推荐的基于接触轨供电制式下的专用轨回流方案,并总结专用轨回流对其他专业的影响。

为了保障人身安全,通常会在运营线路的车站和段场中安装钢轨电位限制装置(overvoltage protection device,OVPD),但当钢轨电位限制装置 OVPD 复归时产生的操作过电压可能会导致OVPD II段动作,甚至闭锁,导致钢轨电位限制装置将大地和钢轨短接,成为杂散电流泄漏的通路。随着城市轨道运营里程的不断增加,杂散电流造成的周边电力系统直流偏磁、城市管网腐蚀损坏等问题十分严重,已经严重威胁到电力系统和油气系统的安全运行。针对异常钢轨电位引发钢轨电位限制装置误动作导致城市轨道交通杂散电流泄漏加剧的问题,提出一种城市轨道交通钢轨电位限制装置操作过电压的抑制方法,通过搭建 OVPD 分闸产生操作过电压的仿真模型、基于N1250 接触器搭建电弧实验平台在实际地铁线路中加装钢轨过电压抑制装置等3种方式,验证本文所提方法针对操作过电压的抑制能力。结果表明,采用钢轨电位限制装置操作过电压抑制方法后,钢轨电位限制装置分闸产生的操作过电压峰值显著下降,降低了OVPD误动作的可能性,减小了杂散电流泄漏。

针对既有建筑数字化工作的资料采集难、建模规范性不足、数据核验难等问题,结合轨道交通项目特点,研究并提出既有轨道交通项目建筑信息模型(building information modeling, BIM)数据化方法。首先,结合运营运维数据需求,提出既有轨道交通项目BIM数据化与场景应用总体框架。其次,研究制定BIM BIM建模交付技术指引,并开发 BIM 构件标准库,以规范既有轨道交通项目 BIM 模型创建。然后,结合现场数据采集情况,采取不同方法创建既有轨道交通项目BIM 模型。当图纸齐全时,以图纸为基准进行建模;当图纸缺失时,研究以现场图片、点云数据等为基础,通过构件特征识别和匹配 BIM 构件标准库的构件单元,辅助BIM模型创建。最后,为保障 BIM 模型质量,研发合标性检查工具,通过内嵌BIM 标准规范自动检查 BIM模型,并开展现场检查复核各专业 BIM 模型。目前已在深圳地铁既有运营线路项目开展BIM 数据化应用,积累了BIM 数字资产,可为其他城市既有运营线路BIM建设提供参考。

列车自主运行系统(train autonomous circumambulate system,TACS)是未来城市轨道交通信号系统的发展方向,目前在部分城市轨道交通中得到应用。不同于传统的基于通信的列车自动控制系统(communication based train control system, CBTC), TACS 系统降级方案尚未形成统一标准,有必要针对现有 TACS 系统降级方案进行工程适用性分析。基于TACS 工作原理,探讨配置降级系统的必要性;结合 TACS 系统现阶段发展现状,总结了3种现有可行的TACS 降级方案,介绍不同降级方案的架构和工作原理,并从系统构成、应用场景、降级下追踪能力等层面对3种TACS降级方案进行定性分析;建立降级下列车追踪时间模型,在相同工程条件下,对3种TACS降级方案的降级列车追踪场景进行仿真,根据仿真结果得出影响降级追踪效率的因素。在上述研究基础上,总结TACS 降级系统的关键条件,对3种降级方案的工程适用性、应用效果进行分析,并提出部分改进建议。

目前国内基于全自动运行技术的市域快线互联互通网络化运营经验不足,并且缺乏对应的运营参照标准及完善的技术方案,针对此问题,通过对相关文献研究,以重庆市郊铁路壁铜线、城轨快线27号线的运营方案为例,对基于全自动运行技术的市域快线互联互通网络化调度、行车计划编制、行车组织等方面进行研究。首先,提出市域快线互联互通网络化运营条件下,线网调度大厅内除行车调度员外的其他岗位人员整合方案和多条线路以组团方式的布置方案。其次,提出行车计划编制流程和原则,正常和异常运营场景、全自动和非全自动运行列车间跨线运营场景下的行车组织原则。通过研究,形成资源整合、效率提升的互联互通网络化运营技术方案,有利于实现市域快线间自动跨线运营,提高服务水平,推动智慧城轨建设。