当前,数据是城轨大模型落地的关键和核心养料,检索增强生成(retrievalaugmented generation,RAG)技术是城轨行业大模型建设和解决大模型幻觉问题的重要手段之一,但却因行业知识库的缺失难以充分发挥效用。本研究通过实体分类表、术语词典、属性库、实体关系表,创建分类骨架语义基准特征规则逻辑关系四维架构,尤其新增实体的行业属性,突破传统知识图谱的实体 A关系实体B三元组架构,从而形成标准化与立体化的行业知识体系。基于此构建的高质量行业知识库作为RAG技术的核心组件,通过数据采集→结构化→向量化→知识化的链路,为大模型提供标准、可信、可溯的领域知识,显著提升城轨大模型生成內容的的可靠性和专业性,为城轨行业迈向数据驱动与知识驱动的新阶段提供核心支撑。

针对当前城轨交通既有线改造中存在的网络协同不足、设备更新路径依赖及可更新性设计缺失等问题,基于《中国城市轨道交通既有线改造指导意见》的框架,探讨城市轨道交通既有线改造的理论创新方向,并提出将可更新性列入装备性能评估体系,面向线网将设备系统与线路解耦重构,通过线路集群化改造完善线网整体功能,运用城市更新“三生”理论构建城轨更新改造衍生、再生、共生体系等关键点。通过这些理论创新,系统促进既有线改造完善线网整体功能,降低设备更新换代成本,提高设备维护效率,并推动城轨交通行业的可持续发展。

随着全球城市化进程的加快,传统轨道交通面临运力瓶颈和效率提升的挑战。低空经济,尤其是无人机(unmanned aerial vehicle, UAVs)和电动垂直起降飞行器(electric vertical takeoff and landing aircraft,eVTOLs)的发展,为轨道交通系统提供了新的解决方案。探讨低空经济与轨道交通的融合应用,分析低空经济在提升城市交通效率和推动智慧城市建设中的潜力。从融合动机、技术和应用场景3个层面,探讨低空经济与城市轨道交通融合的关键技术与实际应用,通过引入视觉感知、通信、控制、多传感器融合及安全技术,低空经济可在轨道交通系统中提升巡检效率、施工监控和应急响应能力。本文旨在为低空经济与轨道交通融合提供实务性探讨,推动智慧城市交通体系的进一步发展。

为探究人口社会经济、土地利用性质、车站自身特征、其他交通属性因素与城市轨道交通客流量之间的影响机理,基于 LandScan 人口栅格、兴趣点(POI)、自动售检票系统(AFC)等多源大数据,运用时空地理加权回归梯度提升回归树沙普利加法解释(GTWRGBRTSHAP)模型分析上述因素对客流量的时空异质性与非线性影响。以天津市轨道交通线网数据开展案例研究,结果表明:混合模型在捕捉影响因素与客流量的时空异质性与非线性的同时具有较好的拟合优度,人口密度、办公类型用地、购物休闲用地、介数中心性等因素对城市轨道交通客流量的影响时空差异明显,居住类型用地、交通设施用地、土地利用熵、介数中心性等因素与城市轨道交通客流量间的复杂非线性和阈值关系显著。上述结果为优化以公共交通为导向的城市发展(TOD)规划及提升城市轨道交通客流效能提供了策略参考与理论支撑。

虚拟轨道列车作为一种全新的城市轨道交通工具,近年来已经在我国株洲、宜宾等城市有了广泛的商业化运用。为了深入研究其行驶特性,需要针对其独有的无人、有人混合驾驶模式开发驾驶仿真平台。本文在SIMPACK 中建立3节编组的虚拟轨道列车系统动力学模型,针对不同驾驶模式分别开发模型预测控制算法和基于 Logitech 驾驶仿真硬件的驾驶员控制仿真模块,并结合 Unreal Engine 和 Blender 开发驾驶场景可视化界面,从而构成可以仿真虚拟轨道列车真实驾驶情况的仿真平台。仿真结果表明,开发的平台可以有效准确地仿真虚拟轨道列车不同驾驶模式下的行驶表现,具有较强的工程意义。

既有中低运量城市轨道交通制式选型主观性过强、运力与需求不匹配,为解决此问题,结合地区经济发展程度、人口规模及客流需求等特征,构建一套规范化、流程化制式选型决策体系。根据8类中低运量城轨制式技术特征,建立4准则、16指标评价体系。考虑高峰小时客流、最低运能储备及列车开行对数等约束条件,构建以系统运能、运能储备及系统造价综合最小的多目标优化模型,从而确定备选轨道制式集合。在此基础上,构建CRITICTOPSIS 轨道制式综合决策模型,确定各指标权重系数值及最优解距离,从而确定最优轨道制式。以某线路为背景进行实例验证,求解定量模型计算得到自导向轨道、跨座式单轨、轻轨、导轨式胶轮及中低速磁浮5类备选轨道制式,通过 CRITICTOPSIS 求解确定该线路最优轨道制式为自导向轨道。本文所建模型及算法以期为解决中低运量城市轨道交通制式选型问题提供借鉴。

针对我国城市轨道交通建设规模与客流效率之间不匹配的问题,有必要深入了解并掌握网络客流影响规律,提升客流量水平。然而,由于缺乏纵向数据的对比,对社会经济因素、网络结构特征等与客流量间的相互关系研究仍不够深入。为实现城市轨道交通资源的合理利用,提高核心竞争力,厘清网络结构、经济人口等因素与客流量的关系,采用2012—2020年的年度面板数据,计算城市轨道交通站点网络的拓扑特征指标,并建立时间固定效应模型,试图探究城市轨道交通网络拓扑结构及其与城市布局耦合关系对客流量变化的影响。研究结果表明:随着城市轨道交通网络的发展,交通网络结构的复杂程度越来越高,换乘枢纽站点不断增多,对网络连接起到重要作用;城市轨道交通网络拓扑变量的变化对客流量提升具有显著影响,网络分布的致密化和区域枢纽化有助于提升换乘连接,吸引更多客流;耦合协调度对客流量变化影响显著,轨道线网规划中需要因地制宜地考虑人口分布与线路布局的耦合关系。最后,从轨道交通网络建设规划方面提出了相关政策建议,以期为城市轨道交通建设规划的相关政策制定提供理论依据。

针对中国经济和城镇化快速发展背景下的高密度城市轨道交通站点建设,系统性研究探讨服务质量评价的问题。在先前成果的基础上,结合实地调研和国家标准文件提出环境安全、业态和服务、空间设计、生态性、人文关怀五个维度的21项评价因子,并以深圳和香港地铁站点开展实地调查,现场共收集553份有效问卷,研究地铁使用者对服务要素的重要性以及满意度的感知情况。通过IPAKANO模型,构建服务要素隐性和显性重要性的相关性矩阵,确定地铁站点服务要素的改善优先级。结果显示商业多样性及站内商业状况要素的综合评分偏低,导视系统、站内休息设施、出入口设计要素综合评分较高。基于结果,针对不同优先次序与重要程度提出基于服务质量提升的地铁站点设施与空间优化设计策略。创新性地将 IPAKANO 模型应用于轨道交通站点服务质量的优化研究中,通过结合显性和隐性重要性的分析方法,构建更具针对性的服务要素评价体系。

牵引回流系统是牵引供电系统的重要组成部分,回流不畅可能引起牵引供电系统一、二次设备损坏,影响列车的正常运行。目前暂未有对 25 kV 交流供电制式地铁的牵引回流分配进行实时测量的研究,为了研究 25 kV 交流供电制式的牵引变电所的回流分配规律,验证 SCADA系统对回流电流监测的不足,设计了一种同步测试方法,测量每一根回流电缆的电流,根据回流路径将其划分为车站回流、停车场回流、地回流三组,研究不同路径回流电流所占的比例与变化规律,并与SCADA 回流数据比对。研究发现,尽管回流电流幅值随着时间波动幅度较大,但绝大部分时间内回流分配比例稳定,仅有少数时间有波动,各时间段回流分配比例平均值相差不到1%。而SCADA系统无法真实反映回流电流的变化情况。本项目通过实测得到该牵引变电所的回流比例关系,其测量与分析方法可为同类变电所的回流比例关系提供参考,也为SCADA系统的回流监测改进提供方向。

我国城市轨道交通的信息化发展迅速,针对城市轨道交通信息系统的安全现状以及潜在的安全风险,研究量子通信技术在城市轨道交通建设过程中的应用场景。在现有城市轨道交通信息系统架构及建设方案的基础上,结合量子密钥分发网络在密码应用、数据安全保护等方面的优势,提出在安全计算环境、安全数据存储、安全数据流转等多个维度的融合创新思路,重点论述量子通信技术在数据的计算环境、安全传输、安全存储等环节发挥的数据安全流转保护作用,为后续量子通信技术在城市轨道交通信息化建设领域的深化应用提供参考。

为评估嵌入式轨道技术在既有地铁线路改造中的应用效果,以国内首次进行的萧岗站嵌入式轨道改造项目为例,详细介绍该项目的施工背景、施工特点及技术方案,并针对遇到的施工挑战提出相应的解决方案。通过对比改造前后的噪声及振动监测数值、轨道质量指数(TQI),以及监测改造后轨道的工作状态,论证嵌入式轨道改造在提升既有线路性能方面的有效性。改造结果表明:此项技术既能保障既有线运营的持续性及安全性,又明显提升线路的减振降噪性能。

现有光纤传感布设方式主要用于管片的一维或二维位移监测,难以有效监测管片环间的三维变形,针对此问题,提出一种基于分布式光纤的菱形布设方案,建立适用于盾构管片的三维变形监测方法。通过分析隧道管片的三维变形模式,提出3种管片位移的计算方法。在此基础上,为验证这些方法的有效性,设计了一套易于操作的管片三维变形模拟试验装置,并开展室内试验。将试验结果与理论计算进行对比,验证了本文提出的光纤菱形布设方案在管片变形监测中的有效性,以及3种位移计算方法的合理性。结果表明,采用菱形布设的分布式光纤传感器结合K值分解法进行管片位移计算,可获得最佳监测效果;基于分布式光纤散射时域分析技术(BOTDA),可实现对隧道管片位移变化的广泛实时监测。

依托某地铁车站出入口通道顶管工程,结合现场监测数据进行顶进参数反演,建立考虑锁扣接头的精细化管幕管廊地层管廊顶进有限元模型。首先,对比分析有管幕和无管幕工况的地层变形情况,验证施作管幕的必要性;然后,通过全面试验系统研究钢管直径、钢管间距和钢管厚度对地表沉降、管幕造价和接头缝隙的影响,并建立博弈组合赋权 TOPSIS 综合评价体系对管幕适应性进行评价;随后,使用BPNN拟合管幕参数与适应性的映射关系;最后,用遗传算法(GA)搜索得到最优的参数组合。研究表明:对管幕适应性影响最大的参数是钢管直径,其次是钢管净距,最后是钢管厚度。综合考虑安全性、防水性和经济性,锁扣管幕设计参数建议值为钢管直径990mm,钢管厚度20mm,钢管净距160 mm。

针对桥梁支座病害维修需求,现有支座更换方法都需要顶升桥梁来完成支座更换,对桥梁结构安全及交通运营产生较大影响。本研究设计并制造了一种低熔点合金双向调高测力桥梁支座,利用其双向调高的特性,研发了不顶升桥梁更换桥梁支座的技术。在实际工程背景下,将不顶梁更换桥梁支座技术与既有顶梁更换支座技术进行对比。利用该技术在桥梁支座更换过程中,无需顶升桥梁上部结构即可完成支座更换,有效避免了桥梁结构因顶升产生的应力变化,提高了维修效率和安全性。同时,该技术操作简便,对交通运营影响小,具有广泛的适用性和推广价值。

针对城轨变电所综合自动化系统调度、运维方式的痛点,从系统构架、硬件配置、信息化条件、调度模式、运维管理等方面进行总结,提出城轨变电所智慧运维系统建设方案。设计城轨变电所智慧运维系统总体框架,集成分散建设的各供电子系统并形成统一的调度和运维平台,整合城轨供电和配电侧的设备全寿命周期数据,构建城轨供电领域变电所智慧运维系统适用城轨云的技术规范,解决城轨供电系统分散建设、标准不统一、重复投入的多子系统和关键设备的接入需求等问题,符合智能供电系统当前和未来的发展需要。

传统地铁车站直流照明系统分散整流方案存在系统供电可靠性较低、系统电源效率偏低、不便于设备的统一维护和电能质量的统一治理以及配电线缆损耗和电缆造价可进一步降低等缺点或不足。为了解决上述问题,提出地铁车站直流照明系统集中整流方案。分析地铁车站直流照明系统分散整流方案的系统架构、方案的现状和不足;介绍集中整流方案的系统架构、直流电源配置、方案对现有系统的改动范围、系统关键配置;依据具体工程应用数据,详细对比两种整流方案的系统损耗、系统造价、系统谐波含量和系统运行可靠性。研究结果表明,集中整流方案的馈电线缆用量比分散整流方案少,其系统造价更有优势;集中整流方案的馈电线缆损耗比分散整流方案低,系统电源效率比分散整流方案高,电源模块的运行工况更好,其系统稳定性更优,系统谐波含量更低,因此集中整流方案更适用于地铁车站直流照明系统。

通过对悬挂式单轨交通供电系统进行分析,设置直流系统接地漏电保护,可保障各工况下设备、人员安全。常规的判断电压型接地漏电保护装置虽然可实现保护功能,但无法实现选择性跳闸,故障范围扩大。根据基尔霍夫电流定律,创新提出区段电流型接地漏电保护方案,通过反时限电流曲线及差异电流组件的应用,实现对故障区段精准、快速定位,并且相应区段优先跳闸,切除故障,系统的选择性得到质的提升。基于对 64D 保护和框架保护在对象、范围、类型及动作时限分析得出,两种保护不冲突、可以同时使用,经实际工程应用,各保护功能灵敏、可靠。通过对64D保护关键参数计算,提出应用于工程实际的保护方案及系统整定值,优化保护系统的选择性,有效缩小故障范围,保障安全运营。

低空经济在城市轨道交通领域的研究正在快速发展壮大,对于以跨座式单轨制式为代表的中低运量轨道交通制式,根据低空经济的关键技术研究,探究一种适用于跨座式单轨建设运营特点、满足运营要求、有效解决维修保养问题的低空无人机智能巡检系统是工程实际运维场景的需要。本文提出一种应用于跨座式单轨交通的基于无人机载具平台的视频智能巡检系统,分析其在跨座式单轨交通中的应用方案和价值,为以高架敷设为主的中低运量轨道交通制式探索一种切实可行的低空经济应用场景,在实现跨座式单轨制式轨道梁桥自动化巡检、降低运营人工巡检工作量和减少人工漏检等方面具有重要的指导意义。

冷却系统在长期的运行过程中,环境中的杂质和灰尘会堵塞在散热器进风口处,使得冷却空气减少,影响散热效率,易引起变流器过温故障,极大地降低了变流器的运行可靠性。为解决风冷系统易被灰尘堵塞进而导致城轨变流器发生过温故障问题,提出一种实时在线式冷却系统散热状态监测方法。该方法以功率器件与散热器冷却曲线中包含的散热器热阻为特征参数,利用高斯牛顿迭代法进行特征参数的提取,之后通过特征参数对堵塞程度进行辨识,实现冷却系统散热状态在线监测。通过仿真和实验对建立的在线监测方法进行验证,结果表明,提出的冷却系统在线状态监测方法能准确监测冷却系统运行状态,与传统的冷却系统堵塞检测手段相比,在检测效率上有明显的优势。

针对目前国内城市轨道交通信号系统现场工程验收测试方法单一、周期长、效率低、成本高、任务重和工作量大等问题,研究一种适用于现场工程验收测试序列自动生成的方法。首先分析城轨信号系统互联互通测试案例集约束条件,将线路划分成若干独立测试区段;其次将线路特征量转化为计算机能够识别的形式化语言,提高编辑效率和人机交互体验;然后应用辅助生成工具自动生成若干条现场可执行的工程验收测试序列;最后选取真实线路作为测试对象,验证工程验收测试效率。研究表明:相较于传统的人工设计测试序列的方法,通过形式化语言设计的测试序列,满足工程验收要求,覆盖互联互通测试案例,能够缩短现场测试时间,提高测试效率。

北京市郊铁路东北环线改造将实现公交化运营,部分线路与地铁19号线共轨运营,同时需保留铁路枢纽的干线连通职能,系统最大通过能力要求达到20对/h。既有铁路昌平站是东北环线折返站、车辆段接轨站,车站规模大,作业复杂,成为系统通过能力的瓶颈。车站改造成为系统最大通过能力实现的关键。东北环线采用CTCS2级列控系统+ATO+自动折返,为提高昌平站通过能力,满足系统要求,对既有昌平站站场、信号进行改造,优化调整昌平站站线、两端咽喉区以及与正线连接形式,结合信号方案的优化调整,通过牵引计算和多场景运行图铺画,最终使昌平站通过能力实现23对/h,不但满足系统通过能力的要求,而且留有15%的余量。通过对昌平站通过能力的计算分析,车站到发线数量、车站咽喉区长度、信号布置、运行速度等是影响车站通过能力的主要限制因素,并提出提升车站通过能力的解决方案,为市郊铁路相关设计提供参考。

冗余性是韧性的重要属性之一。为解决轨道交通网络关键站点识别研究对时间冗余性考量不足的问题,提出考虑站间换乘时间的基于 Space L与多线路耦合的时间加权城轨网络模型;采用节点删除的攻击模式模拟站点中断情景,提出基于最短旅行时间变化的站点冗余性指数、网络冗余性指数及冗余性评估模型;以2024年重庆市轨道交通网络为实例,研究冗余性指数与介数评估结果的异同。结果表明:站点平均冗余性指数为0.7998,冗余性指数 Kmeans 聚类中心为0.2788的站点占比为3.87%,部分站点冗余性较差即较关键;冗余性关键站点主要为向环外延伸较长线路中靠近网环的站点,而介数关键站点主要为多线路交会的换乘站,2组关键站点存在明显差异;相较于介数关键站点中断,冗余性关键站点中断对网络性能影响更为明显且更具针对性,验证了冗余性关键站点识别方法的有效性。

为提高北京地铁区间设备设施检查水平,实现降本增效的目标,基于国家标准、行业办法、地方标准和企业标准明确区间设备设施检查工作依据,论述北京市地铁运营有限公司自动化检查设备和检查方式,对比分析典型综合检查设备的功能参数和优缺点,提出北京地铁区间设备设施综合检查模式。研究结果表明:企业标准可以覆盖国家标准、行业办法和地方标准中的检查内容和检查周期;综合检测车适用于动态检查,综合检测小车适用于静态检查,二者均远优于手持式设备;搭载式检测设备主要用于日常检查,综合检测车和综合检测小车编组搭配既有专业检测设备主要用于定期检查,固定监测设备和手持式设备主要用于专项检查;综合检查工作短期宜采用租赁服务、长期宜采用购买设备的方式实施。本研究可为推进城市轨道交通基础设施智能运维工作提供参考。

为研究发展中国家轨道交通建设的成效和影响,完善基于TOD模式的城市开发经验,以亚的斯亚贝巴轻轨为例,分析轻轨建成后对居民通勤和城市职住空间的影响。基于城市官方地图、居民问卷调查及访谈数据,采用多元线性回归模型分析不同通勤方式对通勤时间的影响作用,发现轻轨对于提升居民通勤效率的作用较为有限。进一步通过GIS 空间分析法解读职住空间分布特征,结果显示城市整体居住和就业分布呈现不均衡状态,郊区居住密度达到市区5倍以上。分析结果反映了土地利用未能协同轻轨走廊建设进行合理的规划和开发,是导致通勤效率低效的主要原因。研究结论为TOD 模式在低密度蔓延型和经济相对落后国家的适应性及实施策略的深入理解。