地铁盾构掘进安全影响因素及事故致因模型

研究目的:近年来地铁盾构施工安全事故逐渐增多,给国家、行业、企业和个人带来严重损失。为预防地铁盾构掘进施工安全事故,本文基于"人-机-环境"系统工程方法构建地铁盾构掘进安全影响因素分析框架,综合运用文献分析、案例分析和专家访谈等方法系统识别安全关键影响因素;应用DEMATEL-ISM方法剖析因素间影响关系,构建地铁盾构掘进安全事故致因模型;选用HF盾构区间开展案例研究,验证事故致因模型的适用性。研究结论:(1)地铁盾构掘进安全影响因素可系统识别为人员类、机械设备类和环境类等安全影响因素;(2)地铁盾构掘进安全事故致因过程可用5级安全事故致因模型解释,其中致险作业情境是安全事故发生的直接原因;(3)安全预案、安全检查和安全技术作业是现场安全管理的重点;(4)本文研究的安全事故致因模型可用于指导地铁盾构施工安全管理。     

基于DNN神经网络的地铁洪涝灾害评估研究

为科学评估地铁洪涝灾害发生的可能性,增强地铁洪涝灾害的防治和应急能力,减少人员伤害和财产损失,以我国已发生的地铁洪涝灾害历史事件中提取的相关数据作为样本,通过解构地铁洪涝灾害的致灾因素,从自然因素、周边环境和防汛能力3个维度,共13个致灾因素分析地铁洪涝灾害发生的原因及相关信息,并基于DNN神经网络方法构建用于预测是否会发生地铁洪涝灾害的神经网络模型。结果表明：(1)地铁洪涝灾害预测模型在准确率和F1 Score指标评价上均表现良好,准确率为85%, F1 Score值为0.9,且测试集结果与实际是否发生地铁洪涝灾害情况基本一致;(2)防汛能力较差和不良的周边环境因素会加重地铁车站承灾环境的脆弱性,应予重点关注;(3)自然因素是构成地铁洪涝灾害的关键要素,应多加强自然因素和防汛信息调度之间的及时性。     

基于AHP的影响城市地铁运营安全的危害分析及预防对策

基于危险源识别原理,采用层次分析(AHP)法对影响城市地铁运营安全的危害因素进行分析,从物质、能量、环境等方面考虑,找出影响城市地铁运营系统安全的薄弱环节和关键性因素,建立分析评价模型;结合天津地铁实际运行状况,建立天津地铁运营管理中危险因素各项指标的递阶层次结构,构造判断矩阵,给出各层元素的单排序权重和总排序权重,并对危险、危害因素进行定性和定量分析;提出基于“人-车-轨道-安全管理”的安全运营系统与应急救援体系相结合的事故预防对策。为我国城市地铁运营安全状况的深入研究提供参考依据。     

大客流扰动下的北京地铁脆弱性研究

近年来大客流对北京地铁的冲击使车站负荷强度不断增大,车站日常运营存在安全隐患,地铁系统逐渐呈现出脆弱性。地铁脆弱性表现为暴露度、易感度和适应度。鉴于地铁脆弱性体系具有层级性、定性定量结合性、多专家决策性、指标灰性等特点,综合运用层次分析法、灰色理论、模糊综合评价以及多专家决策理论,构建群体灰色层次模糊评价法(GGAHP)。基于指标体系评价法,根据现场考察、专家座谈等方式完成大客流扰动对北京地铁安全运营的影响因素识别,通过模糊德尔菲法建立评价指标体系,通过定量分析与定性评价相结合的方法,对北京地铁客流压力较大的典型车站进行脆弱性评价,并对评价结果进行分析总结。     

基于模糊ISM-DEMATEL的地铁施工安全氛围形成模型研究

地铁施工安全事故多发给国家、企业和个人带来了严重损失.为降低现场安全事故发生频率,研究地铁施工安全氛围的形成模型.基于文献分析和专家访谈识别地铁施工安全氛围的影响因素;运用模糊ISM-DEMATEL方法构建地铁施工安全氛围的多层结构形成模型;选用X项目开展实证研究,验证该多层结构模型的适用性.研究结果表明:地铁施工安全氛围的影响因素可以划分为社会环境因素、工程环境因素、组织或团队因素、管理者因素和工人因素等5类;地铁施工安全氛围多层结构形成模型包括社会基础层、组织-工程中间层、管理者-工人交互层和顶层等4个递进层级;管理者安全承诺为核心影响因素,安全沟通、管理者领导风格、安全培训与教育、制度压力、安全文化和组织价值为显著影响因素;本文构建的地铁施工安全氛围形成模型可有效指导地铁施工安全管理.     

浅埋暗挖黄土地铁隧道施工地层空间变位分析

研究目的:为了解浅埋暗挖黄土地铁隧道施工地层空间变位规律,本文结合西安地铁二号线依托工程,构建三维数值计算模型,对黄土地区浅埋暗挖地铁隧道施工的地表、地层纵、横向变形规律进行系统研究,以期提高黄土地区地铁区间隧道的修筑水平。研究结论:(1)双洞开挖的空间效应与开挖洞径和相对位置有直接关系,后开挖洞室掌子面距先行洞室测试断面两倍洞径左右时开始产生影响,开挖洞室到先行洞室测试面断面时,影响最大;(2)浅埋暗挖法施工中地表地层沉降基本经历缓慢变化、急剧变化及逐渐平稳三个阶段;(3)施工对地层的影响与埋置深度近成反比关系,随地层深度逐渐增加,施工对另一侧地层的影响则逐渐减弱;(4)沉降速率与距离监测断面成反比关系,随掌子面向监测断面的靠近而不断增大,而后随着掌子面远离监测断面而不断减小,呈漏斗形,最大值在掌子面过后的2~4 m的范围;(5)横向的地表沉降曲线呈宽底漏斗状,地层沉降曲线变为标准W形;(6)本文研究成果可为西安地铁修建中的地上地下重点文物和古今建筑的保护提供技术支持。     

基于CBR的地铁工程事故应急决策方法研究

研究目的:地铁工程安全事故涉及因素多,关联关系复杂,一般很难直接获取事故因果关系规则,给事故应急处置决策带来困难。本文针对地铁工程安全事故应急决策的困境,在对地铁工程安全事故机理进行剖析的基础上,借鉴CBR理论构建面向地铁工程事故的案例表示模型,提出案例检索策略和案例相似度计算方法。研究结论:(1)基于灾害系统理论对地铁工程事故发生机理进行分析,地铁工程事故是由孕灾环境、致灾因子和承灾体三要素共同作用的结果;(2)在对地铁工程事故案例特征要素剖析基础上提出的多层次案例结构化表示模型,可为案例检索提供基础;(3)地铁工程事故案例具有特征属性多、类型多样等特点,两级检索策略可提高案例的检索效率和有效性;(4)该研究成果可为地铁工程突发安全事故的应急决策提供支持和参考。     

基于复杂网络模型的地铁系统脆弱性分析

基于影响地铁系统脆弱性的干扰事件,构建了干扰事件的有向复杂网络.采用网络密度、平均路径长度、度和度分布,以及聚类系数等分析指标,进行复杂网络的拓扑特征分析.分析结果显示,只有少数关键节点能直接影响地铁脆弱性.采用复杂网络的互信息理论,对干扰事件有向复杂网络节点进行信息量计算和重要性评价,进而找到重要节点.评价结果表明,影响地铁系统脆弱性的关键因素是车站客流量、车辆系统和设备系统,可采取相应的针对性措施来提高地铁运营的安全性.     

纵断面线路参数对直线电机列车的动力影响

研究目的:为了确定纵断面线路参数取值对LIM列车运行舒适性和安全性的影响规律,基于首都机场线LIM地铁系统参数建立列车-线路三维耦合动力学模型,分析在纵断面线路参数和车速影响下,LIM地铁系统动力响应特性,拟合得到车体最大垂向加速度、轮轨最大垂向力、最大轮重减载率与竖曲线类型、竖曲线半径、列车行驶速度之间的关系公式。研究结论:(1)凹形竖曲线会增大列车垂向加速度和轮轨垂向力,减小轮重减载率;(2)凸形竖曲线会减小列车垂向加速度和轮轨垂向力,增大轮重减载率;(3)车体最大垂向加速度、轮轨最大垂向力、最大轮重减载率均与曲线半径的倒数相关;(4)车体最大垂向加速度、轮轨最大垂向力、最大轮重减载率均与车速的平方相关;(5)本研究成果可为LIM地铁系统纵断面线路参数优化提供理论依据。     

基于多级可拓评价方法的大客流扰动下地铁脆弱性研究

根据地铁运营的特点及国内外脆弱性相关领域的研究现状,构建地铁在大客流扰动下脆弱性的评价指标体系。运用多级可拓理论,建立地铁在大客流扰动下脆弱性的多级可拓评价模型。以北京地铁为例,确定北京某地铁站在大客流扰动下脆弱性的风险等级,并根据所得结果提出优化措施,为我国地铁在大客流扰动下脆弱性评价提供一种新的评价方法。     

地铁列车作用下软黏土的动力响应试验研究

土体动力特性的研究对地铁列车荷载作用下软黏土地基变形的控制具有重要意义,通过对广州地铁饱和软黏土进行动三轴试验,研究土体的动强度、动应力-动应变关系和动模量特性。结果表明:(1)在循环荷载作用下,该软黏土的动强度低于45 kPa;稳定型和破坏型的ε_d-N曲线变化规律不一致;(2)在同一动应力幅值作用下,当动应变低于动应变极限值时,频率对动骨干曲线的影响较小;(3)其他条件相同时,在振动中期,频率对动弹性模量的影响较小;在振动后期,动弹性模量的衰减程度随频率的增大而增大;土体动弹性模量随动应力幅值的增大而增大;(4)最后通过Hardin-Drnevich模型验证本文基于实验数据得到的新的归一化的试验参数是合理的,且新模型参数可为该地区同类地铁工程的软黏土动力特性研究提供参考。     

地铁12号道岔线形优化设计研究

研究目的:为提高地铁12号道岔的侧向通过能力,本文基于质点运动基本参数法提出4种平面线形设计方案,建立地铁车辆道岔耦合动力学模型,对比分析地铁道岔既有方案和优化方案下车辆-道岔系统的动态相互作用特性。研究结论:(1)地铁道岔直线段尖轨长度、转辙角、导曲线半径是影响侧向通过能力的主要因素,既有方案的导曲线半径较小,是限制其侧向通过能力的主要原因;(2)较大的导曲线半径一方面能够提高车辆侧向通过道岔的能力,另一方面则会增大道岔长度,不符合城市地铁发展的要求;(3)推荐使用方案一提高道岔侧向通过能力,方案一导曲线半径为400 m,道岔全长37.8 m,该方案能够提升道岔侧向通过能力且不会增大道岔长度;(4)本研究成果能够为提升地铁道岔侧向通过能力提供依据。     

软基场地地铁车站地震响应及参数敏感性分析

研究目的:为更加全面地探讨软土场地中地铁车站结构地震动力响应特性和灾变机理,分析软基土性参数变化对土体特征点处动孔压比、地铁车站结构特征位置处内力等动力响应指标变化影响规律,本文采用两相介质动力分析方法和多指标综合平衡法对饱和软土地基-地铁车站结构动力相互作用体系进行数值分析与参数敏感性分析,旨在为认识地铁车站结构地震动力灾变机理提供参考。研究结论:(1)结构底板附近存在环状动孔压比峰值区域,引起两侧远场土体向内部侧向流动,对结构底部产生挤压上抬作用;(2)结构体系中底板、剪力墙下端和中柱为受力破坏薄弱部位;(3)软基土性因素中黏聚力对典型动力响应指标影响最为显著,参考体积模量次之;(4)该研究成果可用于指导软土地基地铁车站结构抗震设计。     

基于随机抽样算法的道岔容许通过速度研究

研究目的:道岔侧向通过速度是影响地铁线路运输能力的重要因素,为探明地铁道岔侧向最大通过速度,以某地铁12号道岔为例,基于迹线法和车辆-道岔耦合动力学,结合拉丁超立方随机抽样方法,生成关键动力学参数随机样本,研究标准车轮与标准钢轨和磨耗车轮与实测钢轨匹配的轮轨接触几何特性和车辆-道岔系统动力响应,以及长期运营条件下道岔侧向容许速度。研究结论:(1)轮轨关系演变后,轮载过渡延后;(2)实测轮轨匹配下,道岔侧逆向容许通过速度比轮轨为标准设计状态时低2 km/h;(3)结合长期运营条件下轮轨实际状态,考虑车辆动力学参数的随机性,所分析的12号道岔侧向容许通过速度为55 km/h;(4)针对不同的地铁道岔,均可以通过实测轮轨型面,以及考虑车辆动力学参数的随机性的方法,探明既有道岔的侧向最大通过速度,提升地铁线路的运输能力。     

海外铁路建设项目造价人工智能估算方法研究

研究目的:海外铁路建设项目投资估算亟需一套集可靠的历史数据和科学的估算方法于一体的估价体系,来解决因投资估算效率与准确度低而导致项目亏损的问题。本文运用PSO(Particle Swarm Optimization)和BPNN(Back Propagation Neural Network)等非线性方法建立海外铁路投资智能估算模型,以弥补传统估算方法主观性强、可靠性低等不足。研究结论:(1)识别出包括建设市场、地质条件等在内的19个海外铁路投资估算影响因素;(2)研究发现,PSO和BPNN等非线性方法可较好地适用于海外铁路投资估算的研究中;(3)通过实证研究,本文所构建模型误差控制在6.44%以内,准确度较高,可以推广运用于国内地铁、高铁投资估算领域;(4)本文研究可为其他海外铁路建设项目造价的估算研究提供参考。     

城市轨道交通PPP项目系统脆弱性研究

在界定城市轨道交通政府与社会资本合作模式(public-private partnership,PPP)项目脆弱性概念与分析其形成机理的基础上,通过大量案例和相关文献,识别出对城市轨道交通PPP项目脆弱性产生影响的多个因素,从敏感性、适应性和暴露性3个维度建立系统动力学模型,定性与定量分析各影响因素间的因果关系,并选取实际案例验证该模型的适用性,并对模型中的常量进行系统动力学仿真分析,识别出城市轨道交通PPP项目脆弱性的关键影响因素。仿真结果表明,人员沟通有效性、特许权协议合理性和社会资本经济实力会对城市轨道交通PPP项目脆弱性产生显著影响,在项目中要重点关注这3个因素。     

对自动售检票系统进行风险评估的探讨

自动售检票(AFC)系统作为地铁运营体系的核心部分,其信息的安全性需要得到充分保证.深圳地铁为了提升AFC系统的安全性,建立了信息安全管理体系.结合该体系建立过程,对风险评估的流程和重点进行了探讨.风险评估是在对AFC系统的资产、威胁和脆弱性进行详细的识别和估值后,再计算风险值,得出了系统中一系列存在风险的业务范围和较全面的安全需求.     

基于半定量法的地铁工程地面塌陷风险评估

研究目的:针对地铁工程地面塌陷风险评估工作存在较大随意性和模糊性的特点,定性分析地铁施工诱发地面塌陷的本质和影响因素,从众多影响因素中提取出关键影响因子建立半定量评估模型,预测地铁施工诱发地面塌陷的风险。研究结论:(1)评估线路地铁施工引发地面塌陷的风险等级主要在基本稳定~较不稳定之间;(2)局部地段砂层侵入洞身或距隧道顶板的距离较小,由于砂层厚度较大,地下水丰富、隧道上覆土层松散且厚度不大,地铁施工引发地面塌陷的风险等级为不稳定;(3)局部区段隧道在完整基岩内通过,且上覆基岩厚度较大,地铁施工引发地面塌陷的风险等级为稳定;(4)定性半定量评估法的评估结果与深圳地铁7号线工程实际吻合较好,对今后类似城市轨道交通工程地质灾害评估工作具有一定参考意义。     

基于随机Petri网的铁路时间同步网协议脆弱性分析

针对铁路时间同步网的时间同步协议脆弱性问题,提出将随机Petri网(SPN)和马尔科夫链相结合进行协议脆弱性分析。剖析铁路时间同步网的结构、协议执行流程,建立铁路时间同步网中时间同步协议在中间人攻击作用下的SPN模型;分析影响协议脆弱性的相关状态,得到协议脆弱性相关状态的实施速率与协议正常结束状态和异常结束状态稳态概率之间的关系曲线;确定影响铁路时间同步网中时间同步协议脆弱性的具体因素。研究结果可为维护铁路时间同步网及制定相应性能指标提供借鉴。     

基于价值工程的南京地铁全效修实施效果评估

南京地铁车辆系统全效修是一种全新的地铁维修模式,其实施效果除了主观的判断外,应用科学具体的理论方法进行客观的评价,从而为选择改善措施提供依据。简要介绍价值工程理论,利用AHP(层次分析法)从人、机、物、法、环五个功能层面分析全效修实施影响因素并构建基于价值工程的评估体系,建立评估模型;通过数据信息收集确定相应的功能系数及成本系数,完成对全效修的价值评估。评估结果表明,全效修实施过程中功能与成本之间匹配程度良好,同时也揭示出推行过程中的薄弱环节,并提出了改进建议。