2021年第34卷第6期文章目次

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  • 1  储能技术在地面式再生制动能量吸收和利用装置中的应用
    杨中平,林 飞
    2021, 34(6):1-8.
    [摘要](185) [HTML](0) [PDF 1.43 M](619)
    摘要:
    随着超级电容、锂离子电池、飞轮等储能元件技术的飞速发展,储能技术在城市轨道交通中得到日益广泛的应用。针对地面存储式再生制动能量利用装置,首先总结了储能装置可实现的功能,然后介绍储能技术在地面式再生制动能量吸收和利用装置中的应用现状,最后从储能装置的系统设计与评价方法、充放电控制策略、储能装置设计的角度分析了需要进一步深入研发的课题。
    2  城市轨道交通地面储能系统的能量管理策略综述
    刘宇嫣,林 飞,杨中平
    2021, 34(6):9-17.
    [摘要](120) [HTML](0) [PDF 798.13 K](592)
    摘要:
    地面式储能系统是城市轨道交通中回收和利用再生制动能量的有效方式之一,可实现节能、稳压、削峰和紧急牵引等功能,储能系统的能量管理策略是实现这些控制目标的基石。首先简要介绍地面储能系统的组成与控制构架;然后,基于设计思路和问题目标归纳总结地面式储能系统能量管理策略的研究现状,并分析不同类型能量管理策略的特点。在此基础上,对地面式储能系统能量管理策略未来的研究方向和发展趋势进行展望。通过对现在和未来能量管理策略进行探讨,为地面式储能系统的发展提供借鉴和参考。
    3  城轨地面储存型再生能量利用技术国内外标准解读
    胡 斌
    2021, 34(6):18-23.
    [摘要](99) [HTML](0) [PDF 570.04 K](487)
    摘要:
    储能技术种类多样、应用广泛。国内外储能技术已经形成了多部标准,特别是电网及电动汽车领域的标准体系已经非常成熟完善。在城市轨道交通领域,储能技术标准则相对匮乏。首先对国内外储能技术的相关标准进行梳理和分类,然后重点针对城市轨道交通领域的3部国内外储能技术标准展开解读,最后对分类和解读情况进行归纳总结,并给出强化储能系统安全性要求、加快城轨储能系统标准体系建设、借鉴国际标准中关于仿真方法和储能单元寿命评估等内容的建议。
    4  城市轨道交通超级电容技术
    邓谊柏,黄家尧,陈 挺,冯少玉,李婷婷,杨 颖
    2021, 34(6):24-31.
    [摘要](114) [HTML](0) [PDF 7.50 M](714)
    摘要:
    超级电容具备功率密度高(2~15 kW/kg),循环寿命长(10万~100万次),使用温度范围宽(–40~+70℃)和能量转换效率高(≥90%)等特点,在轨道交通领域可作为储能式有轨电车供电电源、再生制动能量地面储能系统和内燃机辅助启动装置。介绍超级电容储能基本原理,系统说明单体制备工艺以及模组组态方式,总结比较国内外主要厂家的技术特点,中国双电层超级电容已经实现全球单体最大容量12?000 F批量生产,技术处于行业领先水平。针对影响超级电容储能装置使用寿命和安全的因素进行分析,并对轨道交通用超级电容系统未来研发方向进行展望。
    5  含地面再生制动能量利用装置的供电设计和节能指标评估
    刘 炜,张 戬,马庆安,曾佳欣,杨乾锋
    2021, 34(6):32-38.
    [摘要](54) [HTML](0) [PDF 685.07 K](503)
    摘要:
    逆变回馈装置和储能装置等地面再生制动能量利用装置(GRUD)在城市轨道交通牵引供电系统中的应用逐渐普遍。针对GRUD的供电系统设计问题,首先建立不同GRUD的供电计算模型,并以此为基础,建立GRUD的优化设计与运营模型,设计阶段目标函数为GRUD寿命期限内的系统综合成本,运营阶段目标函数为系统牵引能耗。针对含GRUD供电系统的节能效果评估问题,提出从牵引能耗和主变电所能耗两个角度计量的节能效果评估指标,并提出基于节能效果评估的在线监测与控制系统。最后,对含GRUD的供电系统设计提出应转变的思路,为系统设计提供一定参考。
    6  钛酸锂电池在城市轨道交通的适用性研究
    吴 健,张言茹,郑鑫杰
    2021, 34(6):39-46.
    [摘要](78) [HTML](0) [PDF 1.09 M](552)
    摘要:
    近年来,随着对运营可靠性和节能环保要求的不断提高,以及新能源储能技术的不断提升,车载储能技术在轨道交通机车车辆的应用得到了快速发展。钛酸锂电池凭借较高的能量密度、宽温度范围、长循环寿命、高安全可靠性已经开始在城市轨道交通中推广应用。以钛酸锂电池储能技术为核心,从钛酸锂电池的发展、性能特点及应用场景几个方面分析了钛酸锂电池在轨道交通中的适用性,阐述钛酸锂电池成组过程中的技术问题,最后,面向未来大规模长时间运行的应用场景,从钛酸锂电池的寿命评估、车载储能的优化匹配及高效能量管理、基于离线/在线的全寿命周期电池数据分析3个角度,对钛酸锂应用存在的问题和研究热点进行总结和展望。
    7  深圳轨道交通投融资模式回顾及再创新探索
    龚文平,田 鑫
    2021, 34(6):47-52.
    [摘要](91) [HTML](0) [PDF 1.50 M](699)
    摘要:
    深圳轨道交通已进入高质量发展时期,政府的财政压力加大,需要再次创新投融资模式。深圳轨道交通前四期经历了一元、多元化的投融资创新,五期将实施轨道与土地一体化发展的思路,而上盖物业开发是轨道交通投融资再创新的基石。基于深圳利用先行先试、引领示范政策的大好机遇,提出两种创新的投融资模式:“轨道交通PPP项目+上盖物业规划+浮动现金补贴”模式创新点为轨道项目公司基于TOD理念做好上盖物业规划,政府按规划方案招拍挂,全额收取地价,按照协议所定浮动比例补偿项目公司,项目公司通过上盖物业规划最大化获得浮动现金补贴;“轨道交通PPP项目与上盖物业开发捆绑招标”模式创新点为轨道交通PPP与上盖物业作为同一项目捆绑招标,地价款可以抵扣轨道建设成本,减少土地收入中央及地方计提等费用,实现轨道建设成本和地价的最优组合,项目公司通过上盖物业开发获得增值收益反哺轨道建设运营,物业开发又为轨道交通吸引了恒常客流,政府和企业实现双赢。
    8  浅埋车站端厅空间设计及自然光引入研究
    闫 阳
    2021, 34(6):53-57.
    [摘要](51) [HTML](0) [PDF 7.25 M](501)
    摘要:
    地铁车站站型多为地下结构,车站的通风采光模式为机械设备通风和人工设备照明,同时全地下结构型式的车站土建投资相对较大,高架车站和地面车站的建设对城市的区域交通和区域景观会造成一定的影响。通过分析4座已建成投入运营的轨道交通“浅埋明挖”车站设计案例,对车站建设的研究背景、空间设计、自然光引入、精细化设计方案及后期实际运营效果进行了分析。针对该站型在场地适用性、建筑节能、空间效果等方面进行深入研究,提出结合市政绿化带建设将车站设置在路侧绿地下面,减少地铁建设对市政道路和既有管线的迁改,并结合车站土建结构施工“明挖”的特点,减少车站结构埋深,节约投资,提升站厅高度,塑造挺拔舒适的候车空间;同时设置屋面采光天窗,形成车站站厅自然采光通风的效果,减少车站设备系统的投资和后期运维成本。这种绿色节能的创新设计思路在轨道交通建设中得到实际应用,不仅实现了车站“浅埋”的优势和适用性,达到运营经济、设备节能效果,还能营造一种舒适、健康的乘车环境,为后期轨道交通车站设计提供创新思路。
    9  城市轨道交通设施安全智能监测预警系统设计
    汪 波,腾 骞,鲍 枫,宋晓敏
    2021, 34(6):58-64.
    [摘要](93) [HTML](0) [PDF 852.28 K](546)
    摘要:
    城市轨道交通线网规模和客运量的日益增加对城市轨道交通安全运营的要求越来越高,城市轨道交通设施安全智能监测是轨道交通系统安全运营的重要保障。设计了一种城市轨道交通设施安全智能监测预警系统,实现轨道交通设施监测数据采集、数据传输、数据保存、智能预警功能,对系统功能及布局提出具体的设计要求,同时根据安全性的需求划分预警级别。
    10  基于“BIM+VR”技术的地铁车站公共区精装修设计实践
    苏立勇,周 轶
    2021, 34(6):65-71.
    [摘要](106) [HTML](0) [PDF 5.12 M](512)
    摘要:
    为了充分利用BIM(building information modeling)、VR(virtual reality)技术可视化的特点,解决北京地铁19号线一期工程装修设计、施工管理的专业协调、末端点位的配合及碰撞检查等实际问题。以在建的北京地铁19号线一期工程新宫站公共区装修工程为例进行研究,在工程的各个阶段,统筹协调各个项目参与方,实现了BIM、VR技术在工程领域的跨界应用,创新性地提出基于BIM+VR的全专业装修设计和工厂化预制、现场装配施工的管理思路,对该技术应用的必要性进行探讨,对该技术的可实现度进行分析,以“未建先试”的管理理念对装修设计管理的全过程进行研究,认为三维扫描、BIM、VR技术在装修设计、施工中的应用可以极大提高装修工程的进度、质量,为乘客提供一个良好的乘车环境,并为后期数据化、信息化运维管理提供基础。
    11  多制式轨道交通协同指挥中心的探讨
    陈 楠
    2021, 34(6):72-78.
    [摘要](48) [HTML](0) [PDF 1.90 M](451)
    摘要:
    伴随城市群建设进程的加快,轨道交通建设呈多制式和网络化发展,多制式交通协同指挥系统是多制式交通协同运输的关键,提出打破传统各制式轨道交通间封闭的信息服务模式、运营组织方式及应急指挥体系,构建基于轨道快线、轨道普线和市域(郊)铁路多制式轨道交通一体化全方位监督和管理平台,并从管理体系、总体定位、系统架构、主要功能、支撑系统等方面提出适用的建设方案,充分发挥不同制式轨道交通的比较优势和组合效应,提升多制式交通的综合运输效率、协同处置能力以及乘客出行获得感,对现有交通网络化运营起到支撑和完善作用,并为后续多制式轨道交通协同指挥中心建设提供参考。
    12  基于BIM技术的全自动驾驶地铁车辆基地设计研究
    闹加才让,程中国,宗 超,巴文博
    2021, 34(6):79-85.
    [摘要](105) [HTML](0) [PDF 11.76 M](597)
    摘要:
    地铁车辆基地设计具有工程体量庞大、专业众多、接口复杂的特点,采用传统设计手段容易出现设计缺陷及碰撞问题。为提高设计质量,以抓马山车辆基地工程为依托,对BIM技术在地铁车辆基地工程中的应用进行探索。运用Autodesk公司软件及自主开发的多种BIM设计工具等软件,完成了所涉及的15个专业内容BIM设计工作。通过建立族库、各专业BIM设计、模型整合的流程,完成整个车辆基地BIM模型构建,同时实现设计方案比选、工程量统计、碰撞检测、BIM+VR展示等应用,为提高设计质量提供有力保障。
    13  基于蒙特卡罗仿真的全自动运行系统弹性评估方法研究
    郭子薇,燕 飞
    2021, 34(6):86-91.
    [摘要](90) [HTML](0) [PDF 651.93 K](465)
    摘要:
    为了避免单一故障场景下全自动运行系统弹性评估的片面性,采用蒙特卡罗的仿真方法,模拟系统遭受扰动以及性能下降程度的随机性,为全自动运行系统提供一种基于概率的弹性评估方法。以全自动运行线路燕房线为例,统计过去3年的信号以及综合监控系统故障数据,计算各设备的故障频率以及故障恢复时间分布。根据设备的故障后果为设备的性能下降划分等级,并根据故障数据,统计各性能下降等级发生概率。为每个性能等级设置“状态虚拟值”进行量化,设备的输出数据流权值与设备“状态虚拟值”相同,以系统总的数据流权值的变化表征系统性能的波动,采用基于“Zobel”的弹性量化方法,经过105次的模拟仿真,得到系统的弹性估计值为0.9893,同时分别对各设备进行105次受扰动仿真,得到系统关于各设备的弹性概率累积分布,同时得到CI、ATP以及ZC遭受扰动时系统的弹性分布较广,系统弹性可能出现较低值,转辙机以及轨道电路遭受扰动时系统弹性相对稳定,系统弹性保持在0.97以上。
    14  城市轨道交通车辆基地室外综合管沟的应用研究
    魏 胜,秦 祎
    2021, 34(6):92-97.
    [摘要](83) [HTML](0) [PDF 1.27 M](469)
    摘要:
    室外管线综合设计是城市轨道交通车辆基地设计的重点和难点,通常室外管线多以直埋的方式敷设于地下,但这种方式在设计、施工、运营维护阶段均存在着一些问题,因此提出了在室外设置综合管沟的方式,尽可能解决目前出现的问题。针对相关问题,提出了设置室外综合管沟的必要性和意义,从入沟管线种类分析、综合管沟管线布置原则、断面设计、特殊节点设计以及管沟附属工程等方面介绍室外综合管沟在车辆基地的具体应用情况。
    15  可液化地层叠落盾构隧道抗震分析及对策
    孙希波,钟 毅,万小飞,韩亚飞,张小伟
    2021, 34(6):98-105.
    [摘要](47) [HTML](0) [PDF 7.62 M](491)
    摘要:
    饱和砂土地层的盾构隧道可能因液化影响产生变形及内力变化引起隧道破坏,地层液化对叠落隧道的影响可能因结构间的相互影响而加剧。基于工程实例,采用有限元分析软件Midas GTS建立三维模型,对可液化地层叠落隧道进行水平和竖向抗震动力时程分析,分析了液化地层在隧道不同位置以及不均匀分布情况对隧道的不同影响,对液化与非液化情况的隧道结构内力及变形进行对比,研究了地层加固对液化地层的处理效果。液化情况下隧道内力及变形均有一定程度的增加,其中液化地层处于隧道底部、液化地层分布不均匀对隧道影响程度较大,竖向地震作用主要影响隧道的竖向变形。综合考虑多种加固方案,中等液化程度时盾构隧道采用径向注浆加固地层有较好的效果。
    16  节段预制桥梁技术在广州地铁的应用及发展研究
    阳发金,孙峻岭
    2021, 34(6):106-112.
    [摘要](35) [HTML](0) [PDF 2.66 M](428)
    摘要:
    自2003年开始,广州地铁先后在4号线、6号线、14号线和21号线采用了节段预制桥梁技术,从开始应用阶段的节段预制简支梁逐渐发展为连续刚构。为了更好地推动节段预制桥梁技术的进一步发展,发挥节段预制连续刚构的优势,对节段预制桥梁技术在广州地铁的应用和发展进行了总结;对节段预制简支梁和连续刚构进行了对比分析,表明后者可以节省建设期总造价和运营期支座维养费用;提出了技术提升建议:标准段桥梁跨度尽可能统一、上下部结构全桥预制、体内体外预应力混合配束、可重复利用的临时预应力张拉台座、墩顶0号块预制架设和全桥无支架施工,可以进一步提高综合经济效益。
    17  基于拱盖法的超大断面暗挖隧道洞内逆作工法关键技术研究
    邹光炯,彭 辉,周 捷
    2021, 34(6):113-119.
    [摘要](78) [HTML](0) [PDF 6.90 M](455)
    摘要:
    基于拱盖法的超大断面暗挖隧道洞内逆作工法是借鉴“明挖逆作”的施工理念,采用双侧壁导坑法或其他分部开挖工法完成隧道拱部开挖与二衬拱盖施工,在拱盖形成后,隧道中下部断面通过永临结合的支锚体系和合理的施工组织,通过开挖支护与衬砌结构的逆作法施工减小工程风险,降低施工难度;在隧道中下部断面施工阶段,沿隧道纵向、横向、竖向进行三维空间施工组织,为隧道施工提供了充足的施工作业空间。目前,该工法已成功应用于重庆轨道交通环线一期工程民安大道站主体隧道工程建设。通过工程实践证明,该工法在降低工程风险、减小施工难度的同时,能有效提高施工效率、减少工程投资、节约工期。
    18  城市轨道交通道岔整铸滑床板的研发与应用
    张宏亮,张震远,吴建忠,陈 鹏,辛 涛,王 敏
    2021, 34(6):120-124.
    [摘要](75) [HTML](0) [PDF 4.34 M](559)
    摘要:
    滑床板位于道岔区尖轨和基本轨组件下,在整个尖轨长度范围内承托尖轨并扣压基本轨,其状态直接影响到列车过岔的安全性。滑床台与底板脱焊、底板及压舌断裂等问题作为道岔区的常见病害,长期以来一直是运营单位道岔区养护维修工作的重点和难点。为彻底解决滑床板的病害问题,研发了一种新型的整铸滑床板结构。从制造工艺、材质、增加滑床台宽度和压舌根部倒圆半径值等角度进行了优化改进,并通过理论分析及室内极限破坏对比试验,验证了新型整铸滑床板优异的力学性能,成功进行了在线试验段铺设。整铸滑床板的成功研发及应用对于道岔区滑床板病害的彻底根治具有重要意义。
    19  地铁车站公共区域空调能耗影响因素的敏感性分析
    黄 莉,苏子怡,李晓锋
    2021, 34(6):125-130.
    [摘要](103) [HTML](0) [PDF 761.06 K](514)
    摘要:
    随着地铁建设规模和能耗的不断增加,地铁车站通风空调系统节能逐渐成为研究热点。采用基于回归、筛选和方差的3种方法对地铁车站通风空调系统能耗的影响因素进行敏感性分析。对比发现,3种方法识别出的重要性排序前25%的参数相同但排序有差异,其中方差和筛选方法排序较一致,回归方法差异较大;回归方法的计算效率最高,方差和筛选方法计算时长分别为前者的25倍和3倍;综合考虑参数排序结果和计算效率,基于筛选的方法在该模型上的适用性较好。进而以长江流域的地下二层典型岛式地铁车站为例,分析重要参数在其可能的变化范围内改变对通风空调系统能耗的影响。结果显示,室外空气参数对能耗的影响程度高达84%;机械新风量、出入口渗风量和屏蔽门渗风量对能耗的影响分别为43%、29%和12%;设备能效对能耗的影响程度达39%;站内及隧道空气参数对能耗的影响分别为37%和33%。研究结果指出节能设计和运营需要关注的重要参数,为车站低能耗运营管理提供指导。
    20  基于云平台和微服务架构的城市轨道交通AFC系统
    张义鑫,林 磊,张 宁,何铁军,陆 斌
    2021, 34(6):131-139.
    [摘要](125) [HTML](0) [PDF 1.64 M](535)
    摘要:
    在城市轨道交通的“智慧化”发展趋势下,自动售检票(AFC)系统为满足应用新型支付方式、网络化运营的要求,需结合传统业务和新型支付方式对传统架构进行调整。基于云平台和微服务架构的城市轨道交通AFC系统应运而生,它具有分布式存储、高可用性、运维智能化、低耦合等优势,能弥补传统AFC架构和单体架构的缺陷。在分析了AFC系统现状、单体架构和微服务架构优缺点的基础上,考虑采用基于云平台和微服务架构的AFC系统,使用微服务架构来搭建云平台,将业务以微服务的形式呈现,并对微服务架构下的治理方式进行考虑,之后讨论了新型架构与既有系统的兼容,最后探讨了AFC系统引入微服务架构带来的问题,为智慧城轨形势下AFC系统的发展提供参考。
    21  BAS自动模式控制技术在地铁环控中的应用
    张志鹏,王文峥,任冠兵
    2021, 34(6):140-143.
    [摘要](87) [HTML](0) [PDF 861.31 K](500)
    摘要:
    环境与设备监控系统(BAS)是城市轨道交通运营管理系统中必不可少的一个重要环节,其作用是实现车站环境及机电设备的自动化监控,为乘客及运营人员提供舒适的环境,而要实现根据地铁环境的温湿度自动调节,需运用相应的通风模式对车站通风环境进行控制,通过计算应用来实现高效运营、节能降耗的目的。介绍了BAS与通风系统的自动模式控制技术在地铁环控中的应用情况,并详细叙述在运用过程中的效果和目的等。
    22  CBTC系统中列车占用位置判断方法
    赵 鹏,耿 鹏
    2021, 34(6):144-148.
    [摘要](83) [HTML](0) [PDF 518.21 K](436)
    摘要:
    在城市轨道交通信号系统中,为了保证运营安全,CBTC列车降级后,ZC判断列车可能占用位置时会以牺牲精度为代价,以计轴为单位判断非通信车的占用位置,将占用计轴两侧的空闲计轴均作为非通信列车可能运行范围。现对该方案进行了改进,提出了一种在ZC和CI设备融合基础上判断列车占用位置的新方法,实现了列车占用位置的精细化管理,提高了列车占用位置的精度,可适应CBTC混跑模式下更小间隔、更高速度的线路应用需求,同时可提高判断计轴设备故障的准确度,对提升CBTC系统的可靠性与可用性具有一定的参考价值。
    23  基于振动分析的自动扶梯状态监测与预警系统研究
    张 毅,李 欣
    2021, 34(6):149-154.
    [摘要](43) [HTML](0) [PDF 7.71 M](445)
    摘要:
    自动扶梯是特种设备,其安全性与乘客的人身安全密切相关。自动扶梯状态监测与预警是为了保证自动扶梯安全性的预测性系统,该系统由传感器、数据采集器和数据分析软件等组成,采用振动分析原理,实现故障预警及维修部件指导,预防故障或事故的发生。该系统已在北京轨道交通项目中使用,通过对项目中的典型案例进行分析,详细阐述该系统应用及运行模式,并结合北京轨道交通6号线和大兴机场线的使用情况,验证了采用振动分析方法的自动扶梯状态监测与预警系统的有效性及在实际工程中的意义。
    24  城市轨道交通标准体系建设研究
    李文英,鲁 放
    2021, 34(6):155-159.
    [摘要](159) [HTML](0) [PDF 703.73 K](555)
    摘要:
    城市轨道交通标准随着国家标准化工作改革发生了重大变化,及时建立健全与城市轨道交通建设规模和发展速度相适应的、满足市场需求的标准体系,有利于城市轨道交通行业各类型标准形成有机整体,提升标准质量,壮大标准影响力,促进技术创新,适应城市轨道交通持续健康高质量发展需求。简要统计分析城市轨道交通行业标准体系的建设主体概况,总结已有城市轨道交通相关标准体系,并分析其适用性。提出了城市轨道交通行业标准体系建设技术路线、工作原则、建设目标以及主要建设内容,给出了标准体系应用范围、结构图及重点研制领域的建议。期望积极推动中国城市轨道交通标准化工作,引领行业发展,助推交通强国建设和智慧城轨建设,并在国际标准化领域占据更重要地位。
    25  纽约地铁财务困境及对中国轨道交通可持续发展的启示
    刘晓冬,代 力,周国华,周芳汀
    2021, 34(6):160-166.
    [摘要](100) [HTML](0) [PDF 780.04 K](523)
    摘要:
    基于纽约地铁现状及发展情况,总结其面临的主要问题,厘清纽约地铁资金筹措、设施设备更新及运输服务质量间的内在关系,明确巨额资金筹措为纽约地铁陷入困境的关键原因。针对纽约地铁财务困境,基于政府补贴及运营经济性两大维度,从发展初期定位错误、两级政府权责划分不明、日常运营收益滞涨、溢价回收不足等4个方面对其面临的困境原因进行解析。提出中国轨道交通在发展过程中应吸取纽约地铁的教训,着力实现“政府补贴+多元开发”双轮驱动正外部性内部化,明确划分参与各方责任,探索构建基于“税收+开发”的多元溢价回收模式,以实现高质量和可持续发展。

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