基于通信的列车控制(CBTC)系统中轨旁控制子系统一体化研究

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分析了国内外CBTC(基于通信的列车控制)系统的结构特点。针对典型CBTC系统存在的问题,着重分析了CBI(计算机联锁)和ZC(区域控制器)均采用同一硬件和同一软件的轨旁控制子系统一体化方案,给出了该方案下轨旁控制子系统为列车计算行车许可的方法。最后对一体化的CBTC系统与典型CBTC系统下开放信号机、关闭信号机、人工解锁进路、解锁保护区段及CBI采集列车包络占用区段延时检测等功能的实现方式进行对比。对比结果表明,采用轨旁控制子系统一体化方案的CBTC系统可以减少子系统间的接口,降低ZC和CBI间的功能耦
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基于TCMS(列车控制与管理系统)改进、优化的设计思路,对TCMS与牵引、制动系统的控制方式,以及TCMS与PIS(乘客信息系统)间的功能融合进行了研究,提出了一种列车集成化水平较高且控制更优的TCMS方案。该方案基于线路坡度信息实时采集,改进了列车起动过程;通过优化制动力分配策略,改善了列车的制动执行及响应;通过TCMS与PIS部分功能的融合,提高了列车的集成化程度。
合理确定城市轨道交通各专业设备系统的SIL(安全完整性等级)、避免刻意追求安全功能造成资源浪费是非常必要的。针对列车客室侧门、网络控制、空气制动等关键子系统发生故障可能会导致乘客碰撞、夹伤、摔伤甚至死亡的安全事故,对影响乘客安全的列车安全功能进行评估。从列车各关键子系统的安全功能角度出发,在介绍HAZOP(危险与可操作性分析)风险识别方法的基础上,阐述了SIL的划分及其评估方法。以南宁轨道交通4号线列车为例,将该SIL评估方法应用到实际的工程项目中,合理确定该车型各子系统的SIL。
成都轨道交通13号线为线路等级速度140 km/h的市域轨道交通快线,采用交流25 kV供电方式,需要设置电分相。在电分相区段,列车需断电惰行通过,由此产生的速度损失对运营影响较大。结合牵引计算,分析了电分相设置对速度的影响,以及对线路坡度、站间距的要求。通过优化该线的平纵断面,实现了列车在通过该线3处电分相的速度损失均小于10%的目标。基于13号线的设计经验,提出了市域快线电分相位置设置的几个重要原则。
输配系统的运行能耗是空调冷水系统能耗的重要部分。总结分析了典型地铁车站冷水系统各部件的循环阻力情况,给出水泵选型一致的一次泵输冷比的简化计算式及水泵扬程限值图,供设计参考。由于地铁车站冷水系统输冷比普遍接近节能规范的限值,为此须严格控制最不利环路水力损失。建议水泵的设计扬程不宜大于40 m,冷水系统最不利环路比摩阻不宜大于200 Pa/m。
在满足轨道交通使用的原有异步电机的外特性和结构约束的条件下,基于一种新型永磁同步牵引电机的转子磁路的拓扑结构,设计了一款新型少磁化永磁同步电机。通过对电机转子结构、转矩特性、损耗和线路能耗进行比较和综合评价表明,通过合理设计电机的磁路,可以充分利用永磁转矩和磁阻转矩实现更宽的工作区,同时对比现轨道交通运行的电机耗能。该新型少磁化永磁同步牵引电机节能效果显著。
为了提高城市轨道交通的线路运输能力和列车运行速度,我国几个主要城市新规划了25 kV交流供电制式的城市轨道交通线路。交流供电制式下牵引回流系统的泄漏电流侵入周边管线设备后,将威胁到人员与设备的安全。建立矿山法地铁隧道模型,对比研究了交流、直流2种供电制式下泄漏电流的大小及分布特征。研究发现:交流供电制式下的泄漏电流远大于直流供电制式下的泄漏电流,其泄漏电流大小随牵引供电区间长度的增加而快速增大;钢轨对地泄漏电阻和土壤电阻率均不是泄漏电流的主要影响因素;交流供电制式下的泄漏电流主要通过空间电磁耦合产生,减少
城市轨道交通车辆车轮不圆顺(又称“失圆”)引起走行部伤损的问题已被广泛重视。对产生车轮失圆的内在机理进行分析,建立了单个轮和轨的垂向模型。分析了在制动力和牵引力作用下,当轮周存在不圆顺时垂向正压力的变化,以及垂向正压力与轮周纵向蠕滑力之间的关系,获得了轨下刚度阻尼参数、车辆一系垂向悬挂参数对车轮失圆的影响。研究表明:与车辆参数相比,轨下参数对车轮不圆顺发展的影响更大,并起主导作用。轨下参数趋向刚性将会抑制车轮异常磨耗,使车轮圆顺;轨下参数趋向弹性,将会进一步恶化和加速车轮的失圆。
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分析了贵阳某地铁隧道轨道异常隆起处的监测数据;通过数值仿真手段模拟变形值,从而计算出轨道结构所受浮力的分布及大小。通过结构应力计算得出了轨道结构本身的风险点及薄弱点,同时通过仿真计算,得出道床板下水压限值。对岩溶地区地铁隧道易发生渗漏水问题的区域给出了防治建议。
国铁、地铁车站的一体化设计可节约土地资源,提高城市的公共交通服务水平。以董家口临港产业区北区董家口站枢纽为例,根据城市规划、现状地形、建设时序、换乘条件、周边衔接等实际情况,对青连铁路董家口站、青岛地铁13号线董家口站的一体化设计方案进行分析研究,并对备选方案进行比选。最后提出该枢纽站的一体化设计方案,以达到提高换乘效率、节约工程投资的目标。