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。

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。

针对岩溶地质城市轨道交通控制保护区范围扩大程度不明确的问题,提出岩溶区域控制保护区具体调整方案。从岩溶不良地质影响既有结构安全的机理出发,通过对指导性行业标准和岩溶地面塌陷机理研究,确定岩溶区域城市轨道交通控制保护区范围的3个重要指标:外部作业影响范围、岩溶地面塌陷影响范围和既有城市轨道交通结构易受影响范围。通过几何分析,确定外部作业诱发岩溶地面塌陷进而引发既有城轨结构安全风险的极限范围,这一范围即为岩溶区控制保护区范围。最终提出两种典型岩溶地质条件下明挖车站与盾构区间的控制保护区范围计算模型,并以深圳市轨道交通16号线为例进行计算,计算结果可以为深圳及其他岩溶区域城市轨道交通项目的运营管理提供参考。

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。

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。

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。