武汉地铁黄浦路站防洪涝水位及预警研究

国内城市地铁防洪已成为轨道交通发展过程中亟待解决的问题,其中防洪涝水位及预警是城市地铁防洪的重点。文章以武汉地铁黄浦路站为研究对象,通过建立暴雨仿真模型,计算得出地铁车站出入口的洪涝积水深度及降雨量阈值,提出基于降雨区间预报的防洪预警方法,针对预警级别提出相应的防洪措施;计算得出黄浦路站3个出入口的洪涝积水水深和降雨量阈值,以及三级预警级别。     

基于站外限流与时刻表调整的地铁换乘站大客流协同控制

针对高峰期地铁换乘站站台容易发生拥挤问题,在分析乘客进站及换乘走行过程的基础上,构建了站外限流与列车时刻表协同优化模型。该模型可在满足站台安全容量约束下尽可能降低站外限流率,实现站外站内乘客加权人均等待时间最小。采用混沌遗传算法求解模型,并以惠新西街南口站为例,对本文模型、优化前方案和既有只限流方法进行对比分析。结果表明:与优化前方案相比,模型所得方案可满足站台安全容量约束,加权人均等待时分减少了21.2%;与只限流方法相比,模型可使站外平均限流率从36%下降到7.3%,加权人均等待时分减少了43.8%,且模型方案的各项指标在乘客走行时分发生波动的情形下表现更稳定。     

基于深度 Q 网络的城市轨道交通协同限流方法

为解决城市轨道交通高峰小时区间满载率过高的问题,本文提出一种基于深度强化学习的城市轨道交通协同限流控制方法。该方法利用历史客流数据建立线网层面的限流仿真环境和智能体模型,以区间满载率为状态,以限流策略为动作,以客流体验为奖励,通过多轮强化学习训练产生最优的限流方案。随后利用北京地铁线网数据构建仿真实验并验证了该方法的有效性。仿真结果表明,协同限流方法可以有效降低断面客流量,缓解高峰小时区间拥挤程度,提高乘客出行舒适度。     

考虑预警机制和开行方案的多车站客流控制问题

现代社会经济的快速发展和城市人口数量的急剧增长给交通运输行业带来了巨大的运营难度,由此产生的车站、车厢过度拥挤及交通网络延迟等问题已成为我国建设“智慧交通”面临的重要问题之一。针对城市轨道交通高峰时段大客流组织而导致的站台候车乘客出行安全问题,以单条城市轨道交通线路为研究对象,提出考虑预警机制和开行方案的多车站客流控制方法,为高峰时段的客流控制问题提供理论依据。考虑列车开行方案、车站客流控制及乘客上下车过程等约束,构建以乘客平均延误时间和车站最大平均限流时间最小化为目标的数学模型。其中决策变量为进站乘客数量和车站平均限流时间,并采用线性加权法将原目标模型转化为单目标模型;在此基础上,针对问题特性,设计混合禁忌搜索算法进行求解。数值实验对问题特性进行分析,并通过多组算例与实际案例验证模型的正确性及算法的有效性。研究结果表明：考虑车站平均限流时间可以提高乘客乘车公平性,缓解全线车站客流拥挤;合理设置站台客流预警等级可以提高乘客出行满意度;采用大小交路和小交路列车不同编组的混合策略可提高运输效率,并在一定程度上降低企业成本;针对大规模问题,混合禁忌搜索算法可以在短时间内求解并获得更高质量的解...     

基于支持向量机的CRTS Ⅱ型板式无砟轨道板正温度梯度预警方法

无砟轨道板温度梯度是温度荷载作用在轨道结构上的重要表征,也是结构设计和养护维修的关键参数。针对轨道板温度梯度状态监测预警问题,基于运营线实测高铁轨道板数据样本,以气温、太阳辐射、风速等气象参数为特征输入参量,轨道板正温度梯度为输出参量,建立基于支持向量机的轨道板正温度梯度分类预警模型,给出模型关键性参数的选择方法;利用实测数据验证预警模型的有效性和准确性,并结合历史气象资料数据,采用所建立模型确定气象参数的预警阈值。研究结果表明:无砟轨道板正温度梯度预警模型识别准确率为98.648 6%,气温、太阳辐射量、风速的预警指标值为33.9℃,733W/m2和2 m/s且可靠性为96%,可为轨道结构的设计改进、病害预防以及养护维修提供方向性指导与建议。     

基于LSTM-GMM模型的大风多级预警方法

为保障大风场景下的高铁运行安全，针对风的强随机特性提出一种基于长短期记忆网络和高斯混合模型的多级预警（LSTM-GMM-MELW）方法。首先，通过长短期记忆网络和高斯混合模型（LSTM-GMM）建立风速误差值与风速预测值的联合概率密度，以此确定风速预测值的概率密度；然后，通过多级预警方法计算风速预测值落在高铁限速风速区间的概率值并结合实际情况设置不同阈值，当得到超出阈值的概率时输出阈值对应的预警等级；最后，采用预测区间的覆盖概率、平均宽度和覆盖宽度评价LSTM-GMM方法的概率性预测结果，而采用预警准确率评价多级预警方法的预警效果。依托平潭海峡公铁两用大桥29个风速样本进行实例分析，结果表明：95%置信度下的预测区间的覆盖概率为96%，平均宽度为1.51；第1、第2级别的预警准确率分别高于85%和93%，预警准确率达到100%的风速样本达14个，总体预警准确率高。该方法能有效避免风速在限速分界线附近波动时的误报。     

大跨径连续刚构桥安全性评估的基准有限元模型

以八尺门连续刚构桥为背景,结合其健康监测系统,探讨监测数据处理和安全性评估通常值、限值确定方法。基于健康监测进行该桥有限元模型动力修正和模型验证,得到该桥基准有限元模型;利用基准有限元模型确定桥梁安全性评估安全阈值。结果表明:该桥监测系统能满足桥梁健康监测和安全评估基本需要,基于健康监测长期统计通常值确定方法和基于基准有限元模型的安全阈值确定方法可为健康监测系统设定安全预警值提供依据,满足桥梁安全性评估要求。     

列车万向轴动不平衡振动监测时域预警方法研究

万向轴作为列车主要机械传动部件,其动不平衡的存在加剧了传动系统振动,极易破坏传动系统轴承、万向节等核心部件。文章通过监测齿轮箱异常振动研究万向轴动不平衡时域预警方法,根据长期线路跟踪测试探索时域预警参数,建立万向轴-齿轮箱端振动时域预警模型;利用有限元方法建立传动系统有限元模型,研究不同转速下具有不同动不平衡值的万向轴在齿轮箱端振动响应关系。结果表明:不同转速下,标准旧轴加速度响应最大幅值均约为标准新轴的2.8倍。仿真及实测数据分析表明:列车运行速度为200 km/h时,振动加速度时域预警有效值为3.72g;列车运行速度为250 km/h时,振动加速度时域预警有效值为4.97g。台架试验验证了仿真结果及预警阈值的正确性。     

基于孤立森林算法的轨道交通实时客流告警阈值设定方法研究

在轨道交通客流实时监视业务中,车站实时客流告警的目的是帮助业务人员快速、准确地定位到网络中可能存在大客流风险的车站,达到提示预警的作用。如果告警阈值偏小,则告警频率会增加,使业务人员无法准确判断最需要关注的大客流风险车站,并对告警提示产生麻木心态;如果报警阈值偏大,则车站的突发大客流风险有可能未被监测到,从而无法及时采取应对措施。因此,需要提出一套科学、合理、适用性强的告警阈值。研究利用传统统计学方法和基于孤立森林的异常检测方法训练设定告警阈值,并通过应用效果测试验证对两种算法进行比选,确认利用孤立森林异常值判别思路训练的告警阈值更满足业务目标。研究成果按照“一站一方案”“一个时段一方案”的原则,为北京市轨道交通指挥中心路网调度指挥平台提供车站实时进站量与出站量告警阈值,支撑客流实时监视与大客流风险预警。     

基于网络可控性的城市轨道交通客流网络限流优化控制方法

城市轨道交通客流网络的可控性决定客流状态密度在时间空间上是否达到均衡。建立城市轨道交通客流网络模型,提出限流车站备选集评价指标。基于系统可控判定理论,将客流分布转化为系统状态方程,提出城市轨道交通客流网可控性判定方法,建立基于驱动节点匹配的路网限流车站优化方法,实现对城市轨道交通客流网络限流车站的优化控制。以北京城市轨道交通客流网络进行实证分析。结果表明,当限流车站达到车站总数25.3%以上时路网达到可控状态,并计算出早高峰时的路网可控状态下的最小限流车站集合。     

上海城市轨道交通日常大客流检测及预警需求研究

根据城市轨道交通日常大客流特征,研究上海轨道交通日常大客流检测及预警体系,提出网络、线路、车站不同层级的大客流检测、预警需求及适用的检测技术。以人民广场站为例,说明大型枢纽站针对站内、站外大客流预警的客流检测需求,以及目前各种技术的实际应用效果。指出未来实现轨道交通多源数据融合将是提高大客流预警准确性和及时性的必然趋势。     

基于小波包能量谱的地铁隧道健康监测预警

基于小波包变换对环境激励下的加速度响应信号进行分析,根据加速度响应信号的能量谱提出两种健康监测的预警指标,并采取统计小波包能量谱来研究小波包能量分布的收敛性,以确定损伤识别预警的基准阈值。以武汉地铁3号线王宗区间隧道运营阶段为背景,考虑到隧道内复杂环境引起的随机噪声对加速度响应信号损伤识别敏感性具有一定影响,提出一种基于小波包变换的多阈值去噪法,基本原理即对每个小波包分解系数选取合适的阈值准则并进行降噪处理。实际工程表明:10-1Hz以下加速度响应信号的信息均得到保存,在剔除噪声的同时有效保护各频段的有用信息,可用于实际工程信号降噪过程中;随着数据段数n的增加,预警指标能量改变偏差ED与能量变化方差EV趋于稳定,可以有效判断结构损伤的全过程变化,表明通过收敛值得到的预警阈值在实际应用中具有可行性。     

基于数据驱动的轨道电路故障预测及预警方法研究

针对轨道电路传统维修模式存在的效率低、维修不及时等问题,结合轨道电路的工作原理,分析了轨道电路的故障模式,提出了红光带故障诊断方法。采用随机梯度下降逻辑回归模型,建立了基于数据驱动的轨道电路故障智能预测及预警方法,以实现对具有递增或递减趋势的监测数据的预测及预警。以某站某轨道电路为案例,应用该方法进行趋势预测。试验结果表明：该方法对不同的轨道区段和不同的监测量均有较强的适用性,可同时对多个监测量的数值变化情况进行预测,实现对轨道电路的故障预警,提高轨道电路维修的及时性和效率。     

沪西特高压变电站1000kV主变直流偏磁抑制方案的实践

高压直流输电单极运行时产生的大地直流电场,在中性点直接地系统的变压器铁芯中产生直流偏磁,对变压器及整个电网的安全运行产生严重影响。以国内外首个治理直流偏磁的特高压站为实例,介绍电阻限流法治理直流偏磁问题的应用以及优缺点。     

站域建成环境与地铁客流量的非线性关系和协同效应——可解释机器学习分析

为了量化站域建成环境与地铁客流量的复杂关联效应,运用公共交通刷卡、手机信令、POI(point of interest)等多源大数据,采用可解释机器学习方法(融合随机森林和SHAP(Shapley additive explanations)模型),对站域建成环境变量与成都地铁客流量之间的非线性关系以及变量之间的协同效应进行实证研究。研究结果表明：对地铁客流量影响最大的3个建成环境变量是容积率、就业密度和道路密度。SHAP模型分析进一步揭示了站域建成环境对地铁客流量的阈值效应以及建成环境变量之间的协同效应。上述发现为以公共交通为导向的城市发展(transitoriented development,TOD)规划和实践提供了理论支持和政策启示。     

接触网交流在线防冰与离线融冰原理研究

建立了牵引供电网络交流防冰与融冰回路的简化模型,依据该模型分析了接触网交流防冰与融冰的原理理论,比较研究了电阻器限流模式与电抗器限流模式的防冰与融冰方案,提出通过控制限流电阻器的阻值,促使整个防冰与融冰回路的阻抗发生变化,改变防冰与融冰电流的大小,产生焦耳热防止接触网覆冰或融化覆冰,实现在线防冰与离线融冰功能。     

站域建成环境对城市轨道交通 客流的影响研究

为了量化建成环境和可达性对轨道交通客流的非线性影响,基于合肥城市轨道交通站点客流构建梯度提 升决策树模型,在控制交通网络可达性和站域步行可达性的基础上,对站域建成环境与客流的非线性关系和阈值 效应进行实证研究。结果发现：在控制可达性的基础上,站域建成环境仍是影响轨道交通站点客流最重要的因素, 影响程度约为 63%～65%,各建成环境和可达性变量对轨道交通客流均表现出非线性影响和阈值效应;高步行可 达性、高密度及混合用地对站点客流具有决定性的影响作用。     

地震作用下车辆-轨道-桥梁系统振动台台阵试验与列车预警速度阈值研究

针对地震作用下高速铁路桥上行车的安全性问题,设计完成车辆-轨道-桥梁大型振动台台阵缩尺模型试验,制作了1∶10车辆、轨道及桥梁结构的模型,根据缩尺模型相似定理研究了不同地震强度下列车脱轨问题,并利用数值仿真方法建立了CRH380BL高速列车-轨道-桥梁空间耦合动力学模型,通过对比分析试验结果与数值仿真分析结果,验证了数值分析模型的可靠性。在此基础上,以行车安全性及舒适度指标作为评判标准,利用上述仿真分析模型计算得到了不同地震强度等级下各项评价指标所对应的列车运行速度临界值,并探讨了现行规范中的地震预警阈值选取问题。研究结果表明:对于静止状态下的车体模型,在地震动峰值加速度为0.25g的ALS地震波作用下,车体将会发生脱轨。随着输入地震动峰值加速度的增大,舒适度指标最先超出限值,车辆的行车安全性指标次之,脱轨系数和舒适度指标控制的速度阈值逐渐减小,轮重减载率和横向轮轨力控制的速度阈值基本不变,舒适度指标对地震激励最为敏感,脱轨系数次之,轮重减载率和横向轮轨力最不敏感。在输入地震波的峰值加速度≤50gal时,车辆运行速度临界值取决于列车舒适度指标,速度阈值为160km/h;当输入地震波的峰值加速度达到60gal时,速度阈值降为140km/h;当输入地震波的峰值加速度达到80gal时,速度阈值降至140km/h以下,出于安全考虑建议此时采取紧急停车措施。     

城轨列车再生制动振荡抑制策略研究

城轨列车再生制动的限流控制可能会引起直流网压与电机电流振荡,降低系统稳定性。本文建立供电区间模型,包含分别进行再生制动和牵引的两列车,并按照系统限流的关键电气量进行工作模式分类。展开系统功率特性分析,建立小信号模型,判断各工作模式的稳定性。利用小信号模型下的系统传递函数,解析限流曲线控制下的振荡原理,给出抑制振荡的方案,提出相关参数设计方法。理论分析和Matlab/Simulink仿真证明了该振荡抑制策略的可行性,能够有效提高系统稳定性。最后实验验证了方案的可行性。     

上海赛车场站一级方程式赛车散场客流的限流与分流组合方案

客流疏散的基本原则是合理的流线组织和安全地引导客流,使车站的设施设备得到最大均衡利用.F1参观客流具有客流量大、到达集中、疏散要求高等特点.通过对上海轨道交通11号线上海赛车场站的设施设备能力分析,提出了F1正赛日离场时间车站客流能力的增加措施,站外、出入口和站内的限流条件和限流方法,站外、楼梯通道、站台的分流方法.最后对方案的执行过程和效果进行了总结分析.方案的实施经验可为今后类似的大客流组织提供参考.