新型城市轨道交通技术

新型城市轨道交通技术（精选12篇）

新型城市轨道交通技术 篇1

引言:

目前, 大多数城市轨道交通信号系统都采用了CBTC系统, CBTC系统是基于通信的列车自动控制系统, 其结构与应用已非常成熟。

随着技术的进一步发展, 基于车——车通信技术的新型轨道交通信号控制系统将很有可能取代现有的CBTC系统, 成为主流的轨道交通信号系统。

一、基于通信的CBTC信号控制系统原理及缺点

基于通信的CBTC系统的核心是列车自动控制系统 (ATC) , 它由计算机联锁子系统 (CI) 、列车自动防护子系统 (ATP) 、列车自动驾驶子系统 (ATO) 及列车自动监控子系统 (ATS) 构成。

各子系统之间通过数据通信传输子系统 (DCS) 作为信息交换网络, 实现地面与车上控制相结合、现地控制与中央控制相结合, 构成一个以安全设备为基础, 集行车指挥、运行调整以及列车自动驾驶自动化等功能等为一体化的自动控制系统。

其业务主要为:对列车实施调度、防护、操纵、多子系统通过计算机网络连接实现网络化信息化。具体功能表现为:列车按照运营图自动运行;为列车门、站台屏蔽门的开闭提供安全监控信息;全线列车及信号设备的自动监控;列车运行及信号运行的日志及数据收集存储;与外部接口系统 (如:综合监控系统、时钟系统、乘客信息系统 (PIS) 、无线通信系统、TCC系统) 的数据交互等。

虽然CBTC系统已日趋成熟且在轨道交通领域大量应用, 但仍有不少问题亟待解决:如前后车运行联动的问题。CBTC系统虽支持不同控制级别列车的混跑, 但当CBTC级别的列车与点式列车互相追踪时, 前车车载设备在不同控制级、不同故障类型、不同驾驶模式下对后车运行的影响, 以及前后车追踪间隔的设置等, 都是需要进一步解决的问题。又如闯红灯防护问题。

在点式级别下, 因为没有连续的车-地通信, 且应答器作用范围有限, 司机很难做到对列车的误启动保护。再如车-地无线传输及同站台换乘车站无线干扰的问题。车-地之间的无线传输对信号传输质量稳定性的影响, 以及现场不同系统的复杂信号干扰对线路开通调试带来的困难, 甚至在运营阶段由于通信不稳定而导致的列车紧急制动等问题, 也需进一步优化。

为了进一步优化结构, 解决以上问题, 更新一代的基于车——车通信技术的新型城市轨道交通信号系统方案已悄然登场。

二、基于车——车通信的信号控制系统结构分析

基于车一车通信的新型信号控制系统, 其本质是以列车为中心的新型CBTC系统。

根据ALSTOM在法国里尔l号线提出的基于车——车通信的新型CBTC系统概念, 与传统CBTC系统相比, 其结构中去掉了联锁子系统和区域控制器子系统, ATS直接与车载控制器VOBC进行通信, 将进路信息发送给车载, 车载根据进路信息, 直接控制道岔的转动和进路的开放, 以及移动授权的计算等与轨旁相关的安全功能。这一设计不但减少了联锁子系统, 而且减少了系统的接口数量, 从而降低了系统的复杂性。

由于精简了轨旁的设备, 基于车一车通信的新型CBTC系统与传统CBTC系统在功能分配上差别很大:CBTC系统中大多数轨旁核心功能, 都移至车载控制器上实现, 大大简化了系统数据交互的复杂度, 减少了信号系统网络负荷, 缩短了通信时延, 提高了系统整体性能。

在车——车通信方式中, 后续列车根据自己的状态, 向前行列车请求前车的位置信息。后续列车可根据收到的前车位置信息自行计算移动授权和相关的制动曲线。因此, 前后列车之间, 仅仅通过交互列车位置信息的简单动作便可实现列车移动授权的计算等功能, 而无需由轨旁系统计算后再通过网络发送给车载控制器, 这样就大量减少了数据通信量, 降低了车载控制器的反应时间, 并且能快速更新后续列车的速度曲线。

三、基于车——车通信的信号控制系统的优势

3.1结构简单成本低廉

车——车通信系统省略了联锁子系统和区域控制器子系统, 其余各个子系统之间的数据流交互和接口简单清晰, 避免了繁琐的流程, 降低了各个子系统之间的耦合度, 防止了各子系统的干扰, 而且系统不用过多的连接, 也解决了系统接口不兼容的问题, 使系统在使用的过程中比较简单, 维护过程中成本低廉。

3.2联锁功能更加灵活

车——车通信系统车载控制器的联锁功能可以在列车运行的过程中使之更加的灵活, 可以对道岔道的转动进行控制, 让列车能够及时地运行决策, 提升列车的运行效率。

在确保运行安全的基础上, 防止对各类设备的干扰, 节省了大量管理设备的时间, 而且在具体的运行设计中也节省了时间。

3.3信息交互能力大幅提升

基于车一车通信的新型信号控制系统取消了轨道旁的控制器设备, 所以也不用存储联锁的数据, 客观上精简了车——地之间交互的信息量以及交互时间, 减少了车载控制器的系统反应时间, 使得车载控制器反应的速度非常快, 而且会及时地建立速度曲线, 列车会将自己的运行状态调整, 在列车发出请求后, 迅速获得周围列车和设备的位置, 在接收到相关的信息后, 通过对移动授权的分析, 绘制制动曲线。所以, 在列车之间, 其交互性大大的提高, 而且, 通过移动授权的计算, 完成了各项功能。

3.4运行时间间隔进一步缩短

由于车——车通信系统减少了车载控制器的系统反应时间, 于是它能提供更小的运行时间间隔。可以在保证安全的前提下, 可以为运营提供更加灵活和多样化的运输组织方案。

3.4节省大量空间

车——车通信系统去掉了联锁子系统和区域控制器子系统, 节省了大量的空间, 不但提高了整个系统的运行性能, 而且使列车在运行的过程中更加的安全。

总体而言, 车——车通信系统对传统CBTC系统实现了创新, 使信息的交互性更好, 有效控制了车载控制器反应时间, 使整个系统的运行性能更有保障。

四、结语

基于车一车通信的新型信号控制系统, 能够大幅度提高系统的快速反应性能、机动灵活性能及安全稳定性能, 具有很大的发展空间和潜力, 将是未来城市轨道交通信号系统的发展趋势和方向。

摘要：本文分析研究了CBTC系统在实际工作中的运行状况, 剖析了系统存在的问题, 通过建立并分析基于车——车通信技术的轨道交通信号控制系统理论模型, 提出解决传统CBTC系统缺陷的方法, 说明了基于车——车通信技术的轨道交通信号控制系统的优越性及应用前景。

关键词：车——车通信,CBTC,通信,自动控制,信号控制系统

参考文献

[1]安静, 王令群, 吴汶麒.基于无线通信的列车控制系统研究及应用综述[J].上海应用技术学院学报 (自然科学版) , 2016, 02:132-138.

[2]陆璠, 朱翔, 纪文莉, 郑国莘.CBTC系统无线通信采用UHF低频段的可靠性分析[J].城市轨道交通研究, 2016, 04:15-20.

[3]谢凡, 李开成.无线局域网在CBTC系统中可用性及测试方案研究[J].兰州交通大学学报, 2016, 04:102-105.

[4]徐继康.基于车-车通信的新型CBTC系统分析[J].铁道通信信号, 2014, 06:50-6.

新型城市轨道交通技术 篇2

刍议城市轨道交通信息通信系统技术

【摘 要】在我国，地面重铁大多数只能在长途中得到使用，短距用途则没有被考虑进去，地铁的出现，实现了短途运输，同时使铁路运输各尽其责，避免了人流量或其他因素所造成的麻烦。城市轨道交通信息通讯系统是专门服务于轨道交通的运营和治理的系统，它在一定程度上使列车安全、快速、高效的运行得到了保证。本文通过阐述城市轨道交通信息通讯系统的技术现状，对其核心系统进行了全面的分析，希望城市轨道交通信息通信系统在轨道建设中发挥重要的作用。 【关键词】城市轨道交通;信息通信系统;信息传输系统 0.引言 作为直接服务于转轨交通运营和管理的城市轨道交通信息通讯系统，通过对列车运行、公务联络、运营管理及各种信息的传递等各种方式的管理[1]，使列车快速、安全、高效的运行得到了可靠的保证。该系统由传输系统、公话电话系统、专用电话系统、电源系统等子系统构成。城市轨道交通信息通讯系统是一个复杂的系统，为了使其功能得到有效的发挥，需要各个子系统间的相互协调与配合。现代城市轨道交通安全、高效、快捷的运行离不开完善、先进的通讯系统的支持。在未来，城市轨道交通信息通讯系统将向宽带化趋势及各个新系统的开发应用这两方面发展，同时使城市轨道交通服务不断完善，促进城市轨道交通的发展。 1.我国城市轨道交通信息通信系统技术的研究现状 我国轨道交通部门为了使城市轨道交通列车安全、稳定、快速、可靠的运行，同时对列车的运营情况进行统一的指挥，就需要城市交通系统与完善的通讯系统之间的相互配合[2]。根据我国目前城市轨道交通专用通讯系统的情况，将该系统分为十二个子系统，它们分别是公用电话系统、专用电话系统、广播系统、闭路电视系统、时钟系统、数据通讯系统、传输系统、报警系统、自动售票系统、信息管理系统、综合布线系统、报警系统。 我国城市轨道交通信息通讯系统正在向多样化方向发展，随着城际轨道交通线与市郊线的大量建立，使该系统逐渐形成大运量、中运量、市郊线多种并存的局面，并呈现出多样化的趋势。为了使我国城市轨道交通的整体技术水平得到有效的提升，使该行业技术得到飞速发展，突破国外的技术垄断，同时使其所涉及到的行业、经济得到快速的发展，就需要大力开展交通信息通讯系统的技术研究。 2.传输系统作是城市轨道交通信息通信系统的核心 作为城市轨道交通信息通讯系统核心的传输系统，其主要的职责是为语言、数据、图像等各种业务提供专用通道。由于各种业务对系统的时间、宽带、可靠性等的要求不一样，为了保证这些业务的顺利完成，就需要加强传输系统的灵活性和可靠性。根据业务的不同种类可将其分为两种类型，即车站―中心业务和邻站业务[3]。 由于传输系统是通讯系统的核心，这就要求其更加重视技术选择问题。目前我国的通信技术发展比较快，通讯技术的发展推动了城市轨道交通传输技术的发展，使其在传输技术选择上提供了更为广阔的空间。我国现今使用的传输技术主要有三种，它们分别是开放式传输网络技术(OTN)、同步数字传输技术(SDH)、异步转移模式技术(ATM)。下面我们将对这三种技术的优缺点进行简单的`介绍。 开放式传输网络技术是专门服务于城市轨道交通的技术，由于该技术的接口类型及数据比较多，所以性能稳定。但是由于该系统没有国际统一标准，从而使其自身具有封闭性，这种现像对系统的升级是不利的。除此之外，随着我国城市轨道交通业务量的逐渐增加，宽带的不断改进，OTN技术已经无法适应宽带的需求。 同步数字传输技术作为以一种成熟且优秀的技术，是电信骨干网的重要组成部分。该技术有着世界统一标准，有利于系统的更新换代，同时还具有网管和自愈功能。但是，由于同步数字传输技术主要服务于语音业务，所以在数据和图像业务方面还有所欠缺。 异步转移模式技术是一种面向连接的技术，它通过统计复用功能，使宽带的利用率得到有效的提高;该技术在业务服务方面具有多样性，能为各种业务提供有效的服务，尤其是在视频业务中的效果最为显著。但是由于ATM的系统非常复杂，所以其可靠性不高，同时昂贵的价格在一定程度上制约了该技术的发展。 随着各种新型通讯技术的开发和应用，使轨道交通的业务得到发展，新型的业务被开发出来，同时也对宽带的要求有所提高。在未来城市轨道交通信息通讯系统中，千兆以太网技术(GE)及粗波分复用技术(CWDM)将会被使用。 千兆以太网技术可以与以太网及快速以太网兼容，其特点是直接、千兆、快速，同时由于设备比较便宜，传输的距离较长，很容易得到推广，在一定程度上使城市轨道交通信息通讯系统的要求得到满足，并且解决了传统以太网的不足[4]。 粗波分复用技术是大容量电信骨干网的首选技术，它具有操作简单、容量充足、扩充容易、性价比高等优点。随着宽带的进一步提高，CWDM技术在未来城市轨道交通信息通讯系统中发挥重要的作用。 3.城市轨道交通信息通信系统的其他子系统 3.1公务电话系统和专用电话系统 公务电话系统是城市轨道交通信息通讯系统的子系统之一，它为轨道交通的运营控制提供了通讯工具。随着交换机技术的成熟和推广，使公务电话系统有了较多的选择。可靠稳定、扩容方便的交换机在该系统中的使用，有利于轨道交通的高速增长，同时适应了其他业务及话务量的需求。由于公共通讯网采用虚拟网的方法来解决问题，所以在一定程度上降低了投资建设及运营的成本[5]。 专用电话系统为工作人员指挥列车的运行和设备的操作提供了通讯工具。行车安全离不开行车调度运用，而行车调度的顺利进行需要可靠、安全及操作方便的设备支持。专用电话系统在轨道交通中的使用，为行车调度提供了有力的支持，在发生紧急情况时，可将系统内部的每台电话都设置成热线电话，有利于事件的快速解决，也为行车安全提供了重要的保障。 3.2电视监控系统 作为图像通讯的闭路电视监控系统，可以将实时、动态、直观的图像进行跟踪、监控、记录。闭路电视监控有指挥和管理的功能，为城市轨道交通自动化调度和管理的实现提供了依据。由于电视监控系统的不对称传输，使车站到中心需要的宽带比较大，反之则需要使用低速数据业务。ATM技术在电视监控系统中的使用，是现今为止最佳的传输机制，该系统利用ATM技术按需求分配宽带的特点，使图像的质量得到保证，同时也节省了宽带的使用率。 4.结语 随着我国通讯技术的发展，使城市轨道交通信息通讯技术不断完善，同时呈现出来多样化的发展趋势。由于列车的安全行驶需要可靠性高的通讯系统的支持，所以，为了避免意外情况的发生，就需要工作人员在了解该系统的基础上，加强对通讯系统的研究，使通信与信号紧密的结合起来，形成一个具有高自动化的、集控制、指挥、通讯、信息为一体的系统，同时利用无线卫星、移动通讯、光纤通讯等先进的科技，使列车在运行过程中实现通讯联系，有利于通讯网的形成。这就使通讯系统的可靠性能得到很大的提高，保证了列车在行驶过程中的安全，同时也使运输效率得到充分的发挥。 【参考文献】 [1](美)卡塔洛颇罗斯基.密集波分复用技术导论[M].北京：人民邮电出版社，. [2]肖雅君，吴汶麒.用于轨道交通列车自动控制系统的通信技术[J].城市轨道交通研究，，(02)：59-60. [3]杨磊，李峰.传输系统在城市轨道交通信息通讯系统中的应用[M].北京：机械工业出版社，. [4]陆化普.城市轨道交通规划的研究与实践[M].北京：中国水利水电出版社，2011. [5]易思蓉.公用电话系统在城市轨道交通信息通讯系统中的应用[J].城市轨道交通研究，2012，(02)：31-32.

新型城市轨道交通技术 篇3

【摘要】分析了我国目前城市轨道交通行业的现状和特点，并以此为基础，从技术层面、市场层面、资源配置层面三个方面，对我国轨道交通行业技术创新之新路径进行探讨和论述。

【关键词】城市轨道交通；技术创新

Reflections on Technological Innovation Path of Urban Railway Transportation Industry in China

Qi Zengqiang， Cui Qingyan

（Nanjing Puzhen Haitai Brake Equipments Co.， Ltd. Nanjing， Jiangsu）

Abstract： Current conditions and characteristics of the urban railway transportation industry in China are analyzed and based on this， explorations and discussions are made towards the path of technological innovation in this industry from the perspective of technology， marketing and resource allocation.

Key Words： Urban railway transportation，technological innovation

1.前言

随着我国城镇化进程的不断推进，外来人员不断涌入城市，城市规模迅速扩大，城市公共交通矛盾不断加大。在大中型城市中，有效解决人民群众公共交通出行问题已成为政府部门必须面对的重大民生问题。大力发展城市轨道交通，为城市居民提供安全、快速、舒适的交通环境，是当前的大势所趋。因此城市轨道交通行业在我国具有很大的发展空间和市场前景。

我国的轨道交通行业经过近20年的发展，城市轨道建设的步伐日益加快，已经迎来了黄金机遇期。技术创新是我国经济发展的核心战略，也是我国城市轨道交通行业发展的核心战略，更是行业的核心竞争力方面的重要体现。本文结合我国城市轨道交通行业的技术现状，就技术创新路径方面进行思考和探讨。

2.我国城市轨道交通行业现状

2.1城市轨道交通行业具有多元化的特点

我国城市轨道交通线路经过近20年的发展已经出现明显的多元化的趋势，从过去单一的地下铁道交通系统发展为地下铁道、轻轨线、中低速磁浮、低地板有轨电车、单轨交通系统等。根据不同的实际情况，各城市分地区、分区域、分路段，根据客流需要，结合城市总体规划，考虑环保等要求，合理选择相应的城市轨道交通系统。

2.2我国的城市轨道交通行业相对于国外起步较晚

我国的城市轨道交通从20世纪60年代修建北京地铁开始，虽然距今已有50年左右的历史，但是与国际发达国家相比国内的轨道交通行业相对于国外起步较晚。前期，我国在轨道交通行业主要依靠国外进口，缺乏相应的技术以及生产制造能力。

2.3近年来技术能力取得了很大的发展

从20世纪90年度开始，我国的城市轨道交通建设进入了快速发展时期，与此同时，我国的城市轨道交通行业也开始起步，并在国家政策的支持和扶持下快速发展，并取得了很大的成绩，逐步掌握了系统集成能力以及关键部件的核心技术。目前，我国的城市轨道交通行业在国际市场上已具备与国际巨头同台竞争的能力。

2.4我国城市轨道交通行业在技术创新方面尚存在不足之处

虽然我国在城市轨道交通行业的技术能力取得了很大的进步和提高，但是由于起步晚，很多方面前期都是学习国外先进经验，在技术创新方面尚存在不足之处，目前缺乏前沿技术，在技术方面尚不具备引领行业发展的能力。

3.我国城市轨道交通行业技术创新之新路径思考和探讨

“技术创新”是一个从产生新产品或新工艺的设想到市场应用的完整过程，它包括技术开发和技术应用这两大环节。技术创新过程的完成，是以产品的市场成功为全部标志。本文将结合我国城市轨道交通行业现状分别从技术层面、市场层面、资源配置层面探讨我国城市轨道交通技术创新路径的实现方法。

3.1在技术层面的路径

3.1.1引进消化吸收再创新和集成创新是技术创新的两条快速路

“引进、消化吸收再创新”是最常见、最基本的创新形式。其核心概念是利用各种引进的技术资源，在消化吸收基础上完成重大创新，其结果是产品价值链某个或者某些重要环节的重大创新。我国城市轨道交通行业的技术水平与国际一流企业仍存在较大差距，这个发展阶段应当在以我为主技术创新的基础上，对一些适合技术进行引进消化吸收再创新，这种方式具有起点高、耗时短、成本低的优势，这也符合国际科技和经济分工的大趋势。2004年起我引进动车组行业引进关键技术，用8年时间走完了发达国家几十年的发展道路，比如日本用了30年才将列车时速从210公里提升到300公里，证明了引进消化吸收再创新能够迅速提高行业科技水平。

“集成创新”是利用各种信息技术、管理技术与工具等，对各个创新要素和创新内容进行选择、集成和优化，形成优势互补的有机整体的动态创新过程。对于原始性技术创新与重大发明专利都较稀缺的我国及我国企业来说，集成创新显得尤为重要。集成创新是企业保持核心竞争力的关键所在，也成为企业技术跨越的突破口。例如南车四方股份在广州地铁4号线直线电机地铁车辆的过程中，与相关领域技术领先的多家国外公司展开技术合作，将世界上最先进的车体技术、直线电机技术、转向架技术和制动技术进行有效融合，最终制造出世界上首批大中運量的直线电机地铁车辆。2005年底车辆在广州地铁4号线投入运营，中国由此成为世界上掌握直线电机地铁车辆制造技术的第三个国家。

3.1.2原始创新是技术创新的必经之路

原始创新活动主要集中在基础科学和前沿技术领域，原始创新是为未来发展奠定坚实基础的创新，其本质属性是原创性和第一性。原始创新具有投入大、风险高、见效慢的特点，目前我国原始创新不足，城市轨道交通行业相关企业主要长于应用技术的开发而短于科技储备。如城轨装备制造领域的低地板有轨电车、中低速磁浮列车、单轨列车等以及其相应的关键核心部件（如牵引传动系统、网络系统、制动系统等）缺乏技术储备，某些基础性的核心技术还需要依靠外方。

当通过技术引进发展到一定的技术阶段后，就不能再靠技术引进来提升技术水平，作为技术转让方也不可能将核心关键技术拱手相让，这时企业就应该转变技术发展的路径和模式，转而依靠自主的原始创新。创新是一个国家兴旺发达的不竭动力，依靠自主的原始创新也是一个行业兴旺发达的不竭动力。国内某些厂家在这一方面已经走在了前列并产生了明显的示范效应，如南车株洲所旗下南车时代电气于2008年通过资本运作与技术创新，研制成功IGBT芯片技术，实现了IGBT芯片技术的自主掌握，并于去年起开始进行试生产。截至目前，该公司高压IGBT产品已累计批量销售达10万只。正式改变我国在大功率电力电子器件关键技术长期依赖进口的局面。

要想作为行业的引领者，就必须站在技术的制高点。行业内的各企业可以针对各自的特点有选择的研发出差异化的产品作为技术储备，同时也要研发出多元化的产品以适应市场需求。

3.1.3建立与国际接轨的标准体系

行业标准是技术创新软实力，也是技术创新成果的提炼和升华，是行业智慧的结晶，也是行业综合实力和水平的体现。城市轨道交通行业各企业要想保持强大国内外市场竞争力，必须拥有国际普遍认可的行业标准。城市轨道交通装备制造行业在国内外拥有广阔市场空间，打开国际市场是企业的重要目标。在国际市场上欧洲、美国、日本都有各自的行业标准，并以各自的标准作为进入该国市场的准入门槛。

我国的城市轨道交通行业在这些年来在技术开发过程的有益积累逐步形了行业标准，但是有些标准没有与国际标准接轨，只有将中国的城市轨道交通行业标准与世界广泛认可的标准接轨，这样我们国内城市轨道交通行业内的企业才能走出国门，在国际市场上做大做强。

建立与国际接轨的标准体系是提高行业竞争力的重要技术支撑，是推动行业技术进步和企业发展的重要保障，是促进城轨装备国际贸易与交流的有效措施 是规范城轨市场经济秩序的重要技术依据。

3.1.4推广认证制度

目前我国城市轨道交通行业的法律法规、标准体系、认证制度还不完善，而发达国家经过几十年的发展已经建立起一整套完整的安全认证体系，既有法律的保证、政府有关职能部门的支持，又得到各参与企业的响应，更有独立于有关利益相关方的第三方独立机构进行独立的安全认证。因此，借鉴国外城市轨道建设和管理的成熟经验，建立中国城市轨道技术装备认证制度，对促进城市轨道技术装备国产化、保证运营安全、提高运营效率具有重要意义。

3.2在市场层面的路径

3.2.1引入市场竞争机制是技术创新的不竭动力

我国社会主义市场经济体制要求必须按照市场规律办事，充分发挥市场在市场资源配置过程中的决定性作用，以“优胜劣汰、适者生存”的原则配置市场资源，实现各类市场主体的自由选择权。在行业内各企业在巨大的生存、发展的压力下，各个企业就会想方设法在技术创新、产品价格、产品质量、服务咨询等方面下工夫，以确保企业的核心竞争力，这样这个行业才能充满活力。以城市轨道交通行业中的装备制造业为例，行业竞争始终存在于南车集团和北车集团之间，中国南车和中国北车虽然是国资委下属的两家企业，但是旗下的各个子公司都是独立经营的法人。这些子公司之间以及与国际一流企业之间，甚至在同一集团内部的子公司之间始终存在的订单和生存压力使企业充满创新动力。为了获得更多的订单各方都在强大竞争压力下不断调整产品结构、加大技术创新力度，客观上形成了双方科技竞争你追我赶的良性局势。

3.2.2需求拉动技术创新

从需求拉动技术创新形成产品是技术创新的有效手段，行业内需求拉动科技创新的成功的案例集中表现在高铁领域。

2004年铁道部组织国内主机厂引进了时速200公里动车组，之后铁道部不断提供市场订单，针对国内铁路运输的特点提出了适合中国旅客出行的动车组技术要求。在市场订单新的技术要求下各动车组生产厂家不断通过技术创新攻克了原来没有进行技术转让的技术难点，设计生产出了时速300公里动车组、时速350公里动车组、高寒动车组、防风沙动车组等一系列世界领先的产品。目前铁总正在牵头组织编制中国自己的铁路标准，这一标准是符合欧美市场的标准，以此标准生产的动车组称之为中国标准动车组，为中国高铁走出海外做好准备。

中国的城市轨道交通行业可以学习高铁行业的成功经验尽快制定与国际标准接轨的行业标准。通过加大城市轨道建设的力度不断释放市场需求，不断提出新的市场需求如低地板有轨电车、中低速磁浮、单轨车等促进企业技术创新。

3.2.3积极为自主创新产品提供应用平台

近十年我国城市轨道交通最突出的成就就是建成了当今世界上运营里程最长的城市轨道交通系统线路，成为全球城市轨道交通发展最快的国家。近十年来，我国城市轨道交通装备从严重依赖进口发展到国产化70%以上，有些系统，还实现了更高的国产化水平。

尽管如此，部分系统还是依靠进口，如车辆的牵引系统、网络系统、制动系统等核心部件。一方面是由于我国自主开发的子系统与世界先进水平还存在一定的差距，另一方面造成这种差距的原因也在于客户在选择时偏向于選择国际上先进、可靠、成熟、有业绩的产品，使得国内厂家自主开发的产品缺少实际运营考核和验证，从而延长了技术改进、成熟的时间。

任何一项技术或产品都需要一个成熟和完善的过程，国内的城市轨道交通企业走过了引进消化吸收再创新、集成创新、原始创新的路径，研发出了国产的具有自主知识产权的产品，迫切需要实际运营考核验证的机会。任何的新技术或任何的技术改进只有在实践检验中才能被验证，才能发现不足，才能持续改进。

为了给国内自主开发的产品提供应用平台和市场推广机会，可以由国家从战略层面有计划地实施国产化示范线项目，对于采用国内自主开发产品实行鼓励和优惠政策，对于采购自主化装备的城市轨道交通建设项目及其项目法人，给予资金奖励或补助、税费减免等。另外要制定鼓励使用国产首台（套）装备的措施和政府采购制度。

3.3在资源配置层面的路径

3.3.1建立和培养国际一流的技术创新团队

一流的企业创造一流的产品和服务，一流的企业离不开一流人才队伍。在任何时候人力资源都是企业的第一资源。培养和汇聚一批具有国际领先水平的产业专家和技术学术带头人，培养锻炼一批优秀的技术研发和创新团队，培养大量面向需求高层次、实战型工程技术人才。 支持企业通过团队引进、核心人才带动引进、项目开发引进等方式吸引和招聘海外高端人才，扩大轨道交通装备高端人才队伍，注重发挥人才队伍特别是领军人才创新的主力的作用。

3.3.2实施知识产权保护制度

加大对企业和科技人员专利权、商标权、实用新型设计、工业品外观设计、原产地标记等的保护力度，坚决杜绝窃取其他企业、个人技术秘密和专利并进行低价竞争的不正当竞争行为。建立全国统一的城市轨道交通装备知识产权交易平台，促进成果产业化并实现成果转化过程的透明和迅速，减少知识产权遭受侵害的时间和环节。

3.3.3明确行业技术创新要素分工

所谓技术创新要素是指形成技术创新整个链条的各个要素。创新链条是技术进步路线图，高效聚集技术创新的所有要素，促进各要素发挥最大作用，必须理顺技术创新链条。

我国目前产学研割裂的现象比较严重，行业各创新要素分工不明晰。如前3.1.2条所述我国城市轨道交通各行业长于应用技术的开发，短于技术储备。各高校、研究院所也热衷于应用技术的开发，企业化倾向明显。而对于一些基础性研究，储备技术的研究由于投入大、风险高、见效慢的特点缺乏热情，造成高校和科研院所对企业技術应用技术的研发缺乏基础技术的支撑，对企业前沿性技术开发方向缺乏引导作用。

为解决以上问题必须建了产学研技术创新联盟，建立产学研诚信机制和利益分享机制。充分利用行业创新要素、充分发挥各自优势、分工明晰，避免重复研发、科技力量分散的现象。

4.结束语

城市轨道交通系统，是未来城市交通体系中不可缺少的组成部分，特别是在超大城市、大城市解决交通拥挤具有很强的优势，具有广阔的发展市场。

面对中国巨大的城市轨道交通市场，面对众多强大的国际竞争对手，我国的城市轨道交通行业应重视技术创新能力。对于我国城市轨道交通行业的诸多参与者来说，各企业、高校和科研院所应充分考虑自身实际情况和结合市场需求，合理选择和综合利用引进消化吸收再创新、集成创新、原始创新的路径，建立一支国际一流的科研团队；作为行业协会，应尽快建立与国际接轨的标准体系，完善和推广认证制度；作为政府机构，应按照市场规律办事，继续加大城市轨道交通线路的建设力度，释放有效的市场需求，引入合理市场竞争机制，加大知识产权的保护力度，合理分配和调动技术创新之要素，另外，制定鼓励使用国产装备的办法和措施。

技术创新能力是企业核心竞争力的重要体现，我国的城市轨道交通行业只有拥有强大的技术创新能力，才能引领行业的蓬勃发展。

作者简介

城市轨道交通施工新技术 篇4

关键词：城市轨道交通,车站施工,区间隧道,施工新技术,双圆盾构

轨道交通是快捷、舒适、安全的城市交通工具。至2012年12月31日,中国内地已有17个城市开通了70条城市轨道交通运营线路,总长2 064 km,其中2012年新增投运里程321 km。根据规划,2020年之前预计我国每年新增城市轨道交通运营线路里程基本能超过300 km,全国总里程规模将达到目前的2倍[1]。中国现已成为世界最大的轨道交通市场。

上海自1994年4月建成运营地铁1号线。截止2012年底,上海已建成运营13条线,291座车站,总长度435 km(不含磁浮线)。本文结合上海车站施工和区间隧道施工探讨城市轨道交通工程施工新技术,为其他城市轨道交通建设提供参考。

1 车站施工新技术

轨道交通车站可分为新建型车站和扩建型车站。新建型车站即全新建设的枢纽站,所有规划的换乘线路一次设计、一次施工完成,其主要问题在于超大超深基坑的施工,但一般而言其建址相对空阔,建构筑物保护难度较低。而扩建型车站即在既有运营车站附近增设新车站,逐渐形成枢纽,其基坑面积与常规车站接近,但附近一般有正在运营的轨道交通车站或区间,周围建筑物密集,环境保护要求高。本文所探讨的车站施工新技术涉及轨道交通枢纽站施工综合技术、新型盖挖法施工技术和深层地基加固新技术等。

1.1 轨道交通枢纽站施工综合技术

轨道交通枢纽站施工综合技术包括三线轨道交通换乘枢纽共建技术、运行轨道交通车站改扩建换乘枢纽站施工技术、利用既有地下空间技术。

1)三线轨道交通换乘枢纽共建技术。上海轨道交通济阳路站是上海轨道交通6号、8号、11号三线同站换乘的枢纽(见图1)。三线共用下沉广场、非付费区及付费区;在其北面为在建主题公园的1期工程,南面为规划的公共交通枢纽,东面和东南为主题公园的2期工程。车站周边有规划公园大道、规划环道、济阳路和中环道路(华夏西路)。

车站总平面沿东、西向布置6号线及11号线车站,其中外侧2条为11号线上、下行车道,内侧两条为6号线上、下行车道,8号线车站南北向布置,并与11号线、6号线斜交,整个车站为浅埋地下3层:地下1层为三线共用的站厅层;地下2层为设备层及8号线站台层;地下3层为6号、11号线共用站台层。

济阳路站本着“以人为本、便捷换乘”的设计原则,在地下3层实现了6号、11号线平行同站台“零”换乘的最佳形式,即换乘量最大、换乘距离最短。同时在8号线与6号、11号线的2个岛式站台间分别设置了2组换乘楼梯。最终达到三线乘客在站内付费区实现站台至站台以及站台至站厅间的多点换乘。

由于6号、8号、11号三线同属基本网络中的线路,建设年限基本接近,且周边建设条件好,基本无受控因素限制。因此,该枢纽在6号线车站设计时就结合城市规划、轨道交通网络规划,统筹考虑了与8号、11号线的换乘。做到了统筹规划、整体设计、同步施工,实现了三线间“零”距离的便捷换乘。

2)运行轨道交通车站改扩建换乘枢纽站施工技术。上海轨道交通世纪大道站位于浦东世纪大道、张杨路、东方路,有2号线、4号线、6号线和9号线在此换乘,是上海目前规模最大的轨道交通换乘枢纽站。世纪大道站工程在原轨道交通2号线东方路站的基础上先后增加建设轨道交通4号、6号、9号线换乘站(见图2)。整个车站建筑空间分为3层,其中2号线轨道交通站属地下2层建筑空间;4号线轨道交通站位于2号线轨道交通站北侧,属地下3层建筑空间;9号线车站位于2号线轨道交通站南侧,属地下2层建筑空间;6号线世纪大道站以地下1层的形式横跨世纪大道,并与2号线东方路站、4号线张杨路站及规划中的9号线车站形成“丰”字型换乘,属地下1层建筑空间。

该工程施工中有很多难点,如2号线车站侧墙凿除近80%,6号线穿越段约26 m站厅层结构凿除改建;9号线零距离2号线车站平行基坑施工,新建平行的9号线车站在建造期间相当于对已建成2号线车站单侧卸载,造成底板、侧墙附加变形;换乘车站不在同期修建时,新建车站对已建成车站都会产生影响;新建车站的建造可能会造成轨道交通轨道的高差。6号线改建穿越对已建成东方路车站的影响相对要复杂,在没经过穿越前,可以看到板的横向是变形的主方向;经过穿越后,变形开始向纵向扩展,形成双向受力;车站结构底板的刚度大,条形箱型车站结构横向受力为主。针对上述难点,世纪大道工程采取的主要施工技术如下。

(1)实施前进行数值模拟计算。在工程施工实施前,通过三维模拟仿真分析,对不同的施工工序进行数值模拟计算,从而找出既要满足2号线运营要求,又要满足改建车站结构受力和变形以及耐久性等要求的最佳施工方案和施工工序,为4线换乘枢纽站科学合理的施工筹划提供理论依据。

(2)针对2号线车站侧墙大面积凿除引起结构整体刚度大幅度减小等技术难点,采取先撑后凿临时加固技术措施;化整为零小范围凿除技术措施;随凿随建确保整体刚度技术措施。

(3)针对6号线穿越段2号线站厅层整体凿除改建带来结构受力改变和上浮等技术难点,采取化整为零凿除结构技术措施;结构补强加固技术措施;抗拔桩压梁体系抗浮技术措施。

(4)针对9号线车站基坑平行施工对运行中2号线车站侧向土压力单侧卸载引起偏载的技术难点,采取基坑化整为零施工技术措施;抗拔桩工程桩防止差异沉降;搅拌桩逐序“跳打”加固;组合支撑、盆式开挖等技术措施。

(5)工程实施过程中实施以监测数据反馈为基础的信息化施工,随时根据反馈信息调整优化施工参数。

其中,针对4号线车站开挖方案,采取了基坑开挖化整为零施工法,增设4道封堵墙,将218 m长条形基坑划分为5个小基坑,先后间隔施工(将1区、3区、5区列为重点施工区先行施工,2区、4区为次重点区后继施工,见图3),并充分利用小基坑角点效应和时空效应,有效控制基坑变形。

3)利用既有地下空间新技术。徐家汇枢纽是上海轨道交通1号线与9号线、11号线三线换乘的交汇点。在施工技术方面采用了既有地下空间改造成地铁车站技术和盖挖向下加层建设换成大厅技术。

为满足轨道交通1号线和9号线、11号线之间付费区直接换乘的要求,需在1号线轨道交通商场下加层作为付费区换乘厅;利用既有结构顶板作为天然盖板进行暗挖加层,避免了施工期间对虹桥路的地面交通和管线的影响,其中换乘通道开挖最深为12.7 m,地铁商城向下加层深度为4.95 m(见图4)。

该工程采用了先插型钢后喷旋喷桩围护结构新工艺-IBG工法,可在土内先插入型钢再完成旋喷桩的施工,形成稳定可靠的型钢水泥土复合挡土结构,解决了低净空地下室内施作围护结构的难题。这是国内首次采用全方位压力平衡旋喷工法设备,通过试验研究提出了软土地层中微扰动旋喷的施工工艺和控制参数,并设计了将废浆变为渣土的泥浆处理系统,有效解决了地基加固对周边环境的影响。

1.2 新型盖挖法施工技术

传统的盖挖法施工技术主要采用传统顶板逆作盖挖法和半幅盖挖法。顶板逆作盖挖法逆作法的工艺原理是先施工地下连续墙或其他支护结构,同时施工中间立桩和立柱桩,作为施工期间承重竖向支撑;然后施工地下一层的梁板楼面结构,作为地下连续墙的水平支撑,随后逐层向下开挖土方并浇筑各层地下结构,直至底板封闭;在上海盖挖法应用中,还存在一种半幅路面板盖挖法形式,即采用浇筑半幅混凝土路面整板作为临时路面。

新型盖挖法施工技术主要用于解决城市地铁工程建设施工场地与道路交通要求矛盾,一般通过“盖挖-逆作一体化技术”法,建立了一个标准化、模数化的临时路面体系(见图5)。其中钢路面板盖挖法在上海轨道交通10号线常熟路站、上海图书馆站、7号线肇家浜路站、7号线昌平路站、7号线长寿路站、11号线曹扬路站都得到了成功应用。

1.3 深层地基加固新技术

1)双高压旋喷施工技术。相对于普通三重管旋喷最大30 m的加固深度,最大1.5 m的加固直径,这种三重管双高压旋喷注浆加固工艺所形成的桩径与加固深度较普通三重管大,最大加固深度可达到50 m,最大桩径可达到2.4 m。具有加固范围大,单桩可以进行大深度、大直径的土体加固;适用土层范围广,加固体强度均匀;施工过程中可以有效地控制地面的隆起等其他注浆方法所无法比拟的优点。

双高压旋喷成功应用在上海轨道交通4号线的修复工程中。4号线修复工程中的旋喷加固包括坑内裙边加固和坑外接缝止水加固,其中坑内裙边加固827根;坑外接缝止水加固265根。根据设计要求,加固桩径1 800 mm,最大加固深度50 m。

2)MJS高压旋喷施工技术。MJS高压旋喷施工技术是一种全方位压力平衡高压旋喷工法,成功应用在徐家汇枢纽站中。其围护深度16 m,桩型为φ2 600 mm全圆和半圆;加固深度8.55 m,桩型φ2 600 mm全圆;为在开挖阶段保护周边车站,现场MJS加固方量达11 187.7 m3。轨道交通车站变形控制在轨道交通保护标准内。

2 区间隧道施工新技术

区间隧道施工新技术包括复杂工况下盾构机始发接收技术、盾构机正面切削障碍物辅助技术、盾构穿越运行中的轨道交通的施工技术、国产地铁盾构设计制造技术、DOT双圆盾构施工技术等。

2.1 复杂工况下盾构机始发接收技术

盾构始发接收施工涉及诸多环节,如地基处理、洞门拆除、止水装置、负环拼装、盾构掘进、洞门封堵等,各环节均存在影响工程质量和安全的风险[2]。据统计,盾构隧道工程建设中,盾构始发接收事故占70%以上!

基于上海地区盾构隧道的飞速发展,盾构始发接收的工况愈加复杂,隧道埋深、隧道线形、工程水文地质、周边环境,这些无一不影响着工程安全。设计和施工技术人员也逐步加深了对盾构始发接收施工风险的认识,摒弃了以往一概而论的地基加固和盾构始发接收方案,转而以结合复杂的工况,开发实践了更为安全可靠的盾构始发接收新技术。

在盾构始发接收的地基加固技术中,双高压旋喷、MJS等加固新工艺得到运用,同时,在复杂工况下合理确定加固范围和多种加固工艺相结合的加固方案,以形成最佳匹配。针对盾构接收期间,渗漏通道多、渗漏风险大的特点,技术人员优化了盾构接收流程,创新了二次进洞(接收)及多次进洞(接收)的工艺流程,提高了洞圈封堵效果,有效减缓了渗漏风险。值得称道的是,土(水)中盾构接收法作为一种新的盾构接收施工工艺,越来越受到施工人员的青睐,特别是在高风险的工况下,通过预先回填水土以平衡外部水土压力,彻底缓解了盾构接收期间的渗漏风险,极大地保证了隧道的安全。土(水)中盾构接收法已成功在上海地铁黄浦江边盾构接收、杭州地铁钱塘江边盾构接收等多个项目中成功运用(见图6)。

2.2 盾构机正面切削障碍物辅助技术

在城市轨道交通建设过程中,一些工程中会遇到盾构需穿越既有工作井的工况,早在20世纪90年代延安东路隧道南线施工盾构就成功切削穿越了C15素混凝土槽壁。在此基础上,工程人员总结了一套与其相适应的施工参数和技术措施,并形成了切削障碍物(纤维钢筋混凝土等)的盾构刀盘刀具设计模式及一套盾构穿越障碍物的切削技术,同时借助信息化的动态施工管理,达到满足盾构切削障碍物施工及地面变形控制技术的要求。

在上海轨道交通9号线3标复兴路隧道工程中,针对地下连续墙采取特殊的爆破处理新技术,同时在盾构推进上采取针对性技术,为盾构机正面切削障碍物辅助技术提供了新思路。工程中盾构需穿越运营中的复兴东路隧道浦西引导段及其地下连续墙。根据调查,盾构穿越范围内的混凝土强度达到在40 MPa左右(见图7)。

在盾构穿越前施工人员采取爆破地下墙方案,在确保爆破振动和爆破破裂不损坏已有的复兴路隧道结构,并保证爆破后的地墙能被盾构切削,最后盾构仅仅花费了24 h就成功穿越复兴东路隧道浦西引导段及其地下连续墙。

通过数个工程的实践,盾构机正面切削障碍物辅助技术得到了长足的发展,并初步形成一整套的技术措施,为今后盾构切削障碍物提供了有力的支持。

2.3 盾构穿越运行中的轨道交通的施工技术

外滩隧道工程是上海一条纵向地下快速路,其隧道段为上下2层各3车道的圆隧道结构,全长约为1 098 m;圆隧道采用φ14.27 m的土压平衡盾构施工;2009年6月18日,盾构成功穿越了运营中的轨道交通2号线。

该隧道工程施工中采用超大直径土压平衡盾构近距离穿越运营中轨道交通,穿越范围共计40 m;盾构顶部最小覆土仅为8.52 m;间距1.46 m;受2号线运营无法对其进行预加固;如果盾构穿越期间导致2号线停运,会影响100万市民的正常过江出行。采取的主要措施有如下几条。

1)工程监测。轨道交通2号线监测:监测范围以外滩通道穿越2号线上、下行的中心(在2号线隧道上的投影点)为对称点,沿2号线向两端各延伸50 m的隧道(共100 m)。采用电水平尺及相应的数据自动采集器组成的沉降自动监测系统,进行实时监控,以得到实时数据。地表沉降监测:沿隧道轴线每隔5 m布置1个横向监测小断面,轴线上1点,左右7 m各1点,共3个点,这3个点为深沉降监测点;推进试验段及穿越段共布置12个横向小断面;每隔50 m布置1个横向监测大断面,轴线上1点,左右距离轴线3 m、4 m、5 m、14 m各设置1点,共计9点。隧道沉降监测:在隧道推进试验段就开始加强对隧道沉降以及断面变形的监测。取隧道管片上最低点为隧道沉降观测点,在穿越地铁2号线的过程中,每2环为一点。监测范围为穿越前后10环,监测频率为从拼装工作面后2环开始,每天监测3次。

2)穿越区段划分严格控制穿越过程中的推进速度。速度倡导不宜过高或过低,稳定控制在20 mm/min,确保盾构均衡施工,以减少对周边土体的多次扰动影响。

3)2号线上部土体卸载控制。该区域卸载量将从148 t/m骤然增加到170 t/m,为此在脱出1号车架的管片上立即堆载,钢垫块每延米摆放30 t。

迅速开展结构同步施工,增强管片整体刚度;口子件内部的空档也堆载钢垫块,增加压重效果,控制2号线后期隆起。

2.4 国产地铁盾构机设计制造技术

在2002年前,我国隧道建设速度与国内盾构设备制造技术的发展速度是极不相称的,一方面国内隧道建设对盾构机数量的要求空前高涨;另一方面,由于我国制造业、电子产业基础较为薄弱,盾构机设备几乎全部依赖进口,其中德国和日本多家公司的盾构机在中国市场的占有率达到了90%以上。随着国家对盾构设备制造已加以重视,2002年,国家科技部将盾构机国产化列入国家863计划,上海隧道工程股份有限公司凭借40 a地下工程装备制造的丰富经验,获得该计划中关于开发国产化盾构设备的一系列项目。经过不懈努力和科技攻关,终于在2004年9月研制出中国首台具有多项专利权的地铁盾构机——先行号盾构机(见图8),为建立具有自主知识产权的盾构设备设计制造业树立了里程碑。“先行号”盾构机达到目前国际先进水平。结合软土地区的地层条件,分别在刀盘驱动系统、推进系统、管片拼装系统、加泥加水系统、盾尾密封系统和电气监控系统等方面有所创新,并形成了自主知识产权,实现了产品的高可靠性、适用性、可维护性和长寿命。

2004年10月,“先行号”盾构机投入于上海轨道交通2号线西延伸段古北路站—中山公园站区间隧道工程上行线施工(见图9)。基于国产盾构机具备完善的PLC自动控制系统、数据采集系统及推进系统,确保盾构机在易产生流变的薄弱地层中顺利掘进并穿越了轨道交通3号线高架桥墩(隧道离承台桩基仅3.9 m)、净距1.4 m的大型箱涵(4.2 m×3.7 m),以及大量的建筑物和市政管线。使用首台国产地铁盾构机顺利贯通区间隧道,填补了我国盾构施工地铁区间隧道的空白[3]。

2005年10月,“先行号”盾构机又在上海轨道交通9号线虹梅路站—桂林路站区间段得到再次应用,推进速度最高纪录达到了571 m/月(单日最高达38.4 m),盾构的施工效率、工作质量、运作稳定等综合指标达到国际先进水平。

时至今日,通过技术人员不断对盾构机设计制造技术的优化和创新,国产地铁盾构机已具备4种型号,累计投产、销售和使用近50台,并先后应用于上海、南京、杭州、武汉、郑州、新加坡等地的轨道交通工程,受到了业主、承包商和设备租赁商的好评。具有自主知识产权的国产盾构设备满足了我国基础建设、国防安全和经济增长的需要,提升了我国掘进机制造业的自主创新能力与核心竞争力,缩短了与国际先进水平的差距,填补了国产盾构机设计制造核心技术的空白。

2.5 DOT双圆盾构施工技术

DOT双圆盾构施工法是指采用在同一平面上配置2个刀盘的双圆形加泥土压平衡盾构机进行隧道施工,并在圆形断面连接相切位置上设置“Y”形(海鸥形)接头管片来构筑双圆形隧道的施工方法(见图10)。

DOT双圆隧道能代替以往地铁隧道和地下高速公路等一直使用的大断面圆形盾构构筑的单线(双向)隧道及两单圆形盾构构筑的双线(单向)隧道,由于优化了断面形式,有效减小了断面面积,使地下资源得到了最合理利用(见图11)。

20世纪末,上海率先对日本的双圆盾构隧道工程技术进行引进、消化,通过管片结构设计和现场模拟试验对该项技术进行开发、应用,于2003年上海轨道交通8号线工程黄兴路站至开鲁路站的施工中首次成功采用了此项施工技术,标志着中国软土地区盾构法隧道工程技术新的突破,也使得中国成为继日本以后第2个掌握此项技术的国家。

2004年,上海市轨道交通6号线中民生路站-源深体育中心站—世纪大道站3个区间再一次采用双圆盾构施工,工程施工中涉及到近距离穿越原水箱涵(1.57 m)和共同沟(0.84 m)、小半径曲线推进(R420 m)、浅覆土推进(4~5 m)、首次近距离穿越民房(1.02 m)等多项关键技术,见图12和图13。结合工程实践,通过研究获得了双圆盾构同步注浆、开挖面稳定控制、双圆盾构穿越建构筑物等新技术,确保工程于2006年顺利完成,其中,建筑物的最终变形最大沉降量仅为-4.07 mm,最大隆起量仅为4.63 mm。管线共同沟的最终变形最大沉降量仅为-7.80 mm,最大隆起量仅为0.75 mm。该工程中总结和运用的新技术代表了当前双圆盾构隧道施工上的最高水平。

3 结语

未来上海将继续积极推进“公交优先”战略,到2015年,公共交通将实现“5050”的目标,即市民群众选择公共交通出行方式,在中心城和郊区新城除慢行交通外的公共交通出行比重由目前的35%提高到50%;在公共交通方式中,轨道交通占总客运量的比重由目前的31.2%提高到50%。

目前上海在建地铁线有5条,共计76座车站,盾构区间里程153 km。到2015年,上海市全市将形成650 km的轨道交通运营网络,车站380座。大规模的投资与规划要求地铁施工技术不断创新,相信未来的轨道交通技术将有更大的发展。

参考文献

[1]鲁放,韩宝明,王芳玲.2012年中国城市轨道交通运营线路统计与分析[J].城市快轨交通,2013,26(1):1-3.

[2]周文波.盾构进出洞施工风险分析及防治[C]//地下工程建设与环境和谐发展——第四届中国国际隧道工程研讨会文集.上海:同济大学出版社,2009.

新型城市轨道交通技术 篇5

十八世纪末的产业革命带来了生产力与经济的繁荣发展，大工业的兴起加快了城市化的进程，随着社会的快速发展和进步，我国城市交通面临着越来越严峻的挑战，因此城轨交通发展变得尤为重要，随着城轨交通的不断发展对城轨机电技术的人才需求量也变得越来越大。城轨机电技术人才对专业与文化素质要求都很高，专业需求数量也大，但是现在的有关交通专业教学体系都不够完善，所以如何快速的培养出符合现阶段需求的人才，已经成为了有关城市轨道交通企业面临的重要课题。

一、城市轨道交通发展现状

发展城市轨道交通，解决城市交通的拥堵状况已经成为我国人们参与的重要话题。进入21世纪我国的的城市轨道交通进入了快速发展阶段，1995年到2008年期间，我国建有轨道交通城市从2个到10个，每年投资100多亿的速度在快速发展。到现在有31条城市轨道交通线，运营里程能够达到835．5公里。到2011年8月，全国除了港澳台有30个城市的轨道交通，其中有20个城市在规划期内进行调整，尽量的扩大交通建设规模。另外目前还有9个刚申报的规划正在审核，我国城市轨道交通在“十二五”期间规划显示，至2016年我国会将新的建设轨道交通路线89条，总建设里程为2500公里，我国已经成为世界上最大的城市轨道交通建设的市场。

二、城市轨道交通发展中机电技术人才培养存在的问题及原因分析

(1)城市轨道交通机电技术人才供不应求，城市轨道交通的快速发展，加大了对机电技术人才的需求。但是现阶段我国开设该专业的学校较少，有的学院为了扩就业范围而设宽专业。严重的造成了铁路招收不到符合需求的人才，特别是在当今交通行业快速发展的时期，城市轨道交通机电技术人才出现供不应求也是正常现象。

(2)专业要求有差距，很多学院仍采用传统的教学方式，院校的教学组织能力与城市轨道交通产业的专业产生了很大的偏差，院校老师还是采用传统的教学提纲进行教学，缺少实际性的动手能力与操作能力，这样也就造成了企业在招收相关专业人才后还要进行培养。

(3)技能人才的争夺激烈，随着我国城市轨道交通的快速发展，技能人才的争夺日益激烈，例如地铁运营通涉及了通信、信号、车辆等专业而这些专业只是地铁能够使用。所以相关专业开设的比较少，导致了地铁专业人才的缺失，所以相关专业人才竞争十分激烈。

三、城市轨道交通机电技术人才培养的途径

1)“订单”培养就是通过校企合作来“按需定教”这样能够为企业带来更好的效益。

a．公开选拔订单班学生，公司可以让有关人员在学校进行普及“订单式”人才培养模式的方案，介绍本公司的发展史与工资待遇，开展公司的教学体系培养模式，让有兴趣的同学进行报名参加，对报名的人员进行笔试、面试，然后参考学生在校的学习情况与表现进行选拔，表现优秀者进行组成订单班。

b．与学校签订订单式培养协议，“订单式”培养方案是学校与企业进行联合举办的。所以可以签订有关协定，签订一个让企业与学校达到双利互赢的培养方案。促进校企共同努力的培养订单班学生，企业给学校带来利益，学校给企业带来人才，这种培养方式更能达到互赢状态。

c．精心安排学生实习，订单班学生在毕业之前，学校要安排订单班学生到校企合作的企业进行实习，企业选拔工作能力强，工作经验丰富的员工作为老师带领刚进公司的订单班学生。通过这种培养方式，对学生进行考核，学生务必要在工作前拿到公司相应的证书与就业资格。合格者就可以在本公司进行工作，不合格者就此淘汰。这样能够让学生在工作前就掌握了有关程序与工作经验，减少了公司为培训员工所花费的时间与资金。

2)企业内部培养模式、加强生产技术人才队伍建设。

a．加强专业技术人才队伍建设，企业应该加强培养青年人员队伍建设为骨干，培养他们的专业技术能力，通过对青年人员重点培训，为企业增加技术人才的培养，为公司带来长远的利益，培养出一批既年轻有能够掌握科学知识的高操作技术人才，为企业培养了未来发展先导的主体性人才。

b．绩效考核运用到实际当中，企业给予公司有考核的这一项目，把考核的结果运用到企业中，绩效好的让他们其中获取应有的利益，调动工作人员的积极性，让更多的工作人员做好自己的工作，对绩效考核结果比较好的工作人员进行鼓励，让他们保持好的工作态度，并进行指导，提醒那些考核差的工作人员进行工作指导，让他们明白自己的职责，并且应该怎样的对待工作态度，让他们在以后的工作中，更努力的完成自己的工作，让想提高企业的发展，绩效考核的结果必须运用实际当中。

四、小结

本文结合多年的工作学习经验，对城市轨道交通机电技术人才培养面临的问题及其对策分析展开了研究与探讨。具体的指出了，要正确的认识，城市轨道交通发展现状，城市轨道交通发展中机电技术人才培养存在的问题及原因分析，城市轨道交通人才培养的途径。

总之，对轨道交通企业来说，轨道交通机电技术人才培养工作的疏导是一项比较有复杂性的工作。这不仅需要学生自身的努力就够了，还需要城市轨道交通企业部门的重视，加大对轨道交通机电技术人才的培养，只有轨道交通运营单位真正的了解了人才的思想动态，才能让员工更好的为企业服务，促进企业的快速发展，所以希望有关部门能够积极对城市轨道交通机电技术人才培养面临的问题及其对策分析工作给予重视，并且对有关好的建议给予采纳。

参考文献:

［1］陈义宜．理论联系实际构建“人才高地”———上海轨道交通网络人力资源开发的探索［J］．人才开发，2008(5)．

［2］余钢．城市轨道交通人才订单式培养模式探讨［J］．城市轨道交通研究，2009(7)．

新型城市轨道交通技术 篇6

【关键词】城市轨道交通；融资

1.世界城市轨道交通

轨道交通系统包括：快速铁路、地下铁道、轻轨三种形式。快速铁路连接城市郊区与中心区，在郊区采取全立交的地面或高架方式，进入市中心区后进入地下运行。

1.1地下铁道

地下铁道是一种独立的有轨交通系统，不受地面道路情况的影响，能够按照设计的能力，快速、安全、舒适地运送乘客，能够满足大运量的要求。

1.2轻轨交通

轻轨交通是一种中等运量的城市轨道交通客运系统，运量在地铁与公共汽车之间。车型和轨道结构类似地铁，运量较地铁略小的轻轨交通称为准地铁；另一类为运量比公共汽车略大，在地面行驶，路权共用的新型有轨电车。

有轨电车以钢轮和钢轨为走行系统的交通方式，车辆的牵引动力为电力。是一种比较经济的客运方式。线路可以为地面、地下和高架。与地面道路可以部分混行，也可以完全隔离。世界上第一辆有轨电车是1881年德国柏林工业博览会期间展示的一列3辆电车编组的小功率有轨电车，只能乘坐6人，在400m长的轨道上往返运行。

2.我国城市交通现状及存在问题

当前，全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象。概括起来，目前我们城市交通主要呈现出下列特点和问题：

（1）城市规模逐步扩大，运输压力沉重。改革开放以来的20多年，我国取得了持续高速经济增长和大规模城市化的辉煌成就。城镇化水平从1978年的17.9%提高到2002年的39.1%，年均增长0.88个百分点。而大量人员出行和物资交流频繁，使城市交通面临着沉重的压力。

（2）机动车增长加快，道路容量不足。最近几年城市机动车增长速度迅速，轿车、客车、面包车以至于摩托车增幅年平均在15%以上。而与之对应的人均道路面积一直处于低水平状态，虽然近十年已经有了较快发展，人均面积由2.8平方米上升到6.6平方米，仍赶不上城市交通量年均20%的增长速度。

（3）路网不合理，交通管理水平低下。我国现有城市路网一般都是密度低、干道间距过大、支路短缺、功能混乱，属于低速的交通系统，难以适应现代汽车交通的需要，交通控制管理和交通安全管理的现代化设施不能满足现实的需求。

（4）公共交通萎缩，出行结构不合理。从80年代后期开始，城市公共汽车交通持续萎缩，从运营效率到经营管理，从服务水平到经济效益，出现了全面的衰退。虽然公交车辆和线路长度增长许多，但公交车辆的运营速度不断下降，新增的运力被运输效率下降所抵消。由于公共交通受到冲击，被转移出来的乘客便要寻找其它出行方式，加剧出行结构的不合理。

3.城市轨道交通优势

城市轨道交通包括地铁、轻轨、单轨交通和磁悬浮交通等系统， 它们都能为居民提供优质快速的交通服务。地铁和轻轨交通具有客运量大、速度快、安全、正点、污染小、低能耗、乘坐方便舒适等优点，已被世界城市居民所认同， 通常称之为“绿色交通”， 其优势非常明显。

3.1运量大

地铁和轻轨是容量较大的交通运输工具， 大载客的地铁车厢， 每辆额定载客量为310人， 超员为410人， 编组采用每列6辆。中载客的轻轨铁路车厢， 每辆额定载客量为202人， 超员为224人， 编组采用2～4辆。据测算， 地铁单向高峰每小时载运30000～90000人次， 轻轨单向高峰平均每小时客运量10000～30000人次， 有轨电车和公共汽车单向高峰平均每小时载客量低于10000人次。地铁和轻轨受天气影响较小， 可以不分昼夜的全天候服务。

3.2速度快和正点率高

地铁和轻轨通常实行全隔离或大部分隔离的措施， 列车运行受外界干扰少，因而正点率高。国内地铁列车的最大行驶速度为120km/h， 运营速度为30～40km/h。轻轨线路受坡度、转弯半径等的限制， 最大行驶速度45km/h， 运营速度25～30km/h。

3.3污染少

交通运输排放的废气是大气污染的主要来源， 而城市废气的主要排放源是汽车。地铁和轻轨采用电力牵引， 污染少。而且地铁车站和线路深埋于地下， 振动的噪声对于外界的干扰较少。轻轨车辆采用了弹性车辆， 车轮上装有“旋转圆盘”， 可吸收车辆通过曲线时的噪声。在轨道上采用长距离无缝线路， 同时在轨道两侧设置了隔音板。轻轨的车速在50km/h 时， 两侧7.5m 处的距离以外噪声在76～80dB 范围内， 小于公共汽车的噪声。

3.4方便舒适

列车的发车间隔时间是衡量列车的方便性指标之一。地铁的发车时间间隔为2min，具备保护模块轻轨车辆的发车时间间隔为2.5min，发车间隔时间非常短， 给人们出行、工作、购物和生活带来了极大的便利。

3.5安全性好

所有的地铁系统都是封闭运行的（即完全专用通道）。轻轨系统也有自己的专用通道， 交叉干扰少， 因而安全性比公共汽车和有轨电车要好。

4.我国城市轨道交通建设的融资方法

北京地铁一线、环线及天津地铁是在计划经济时期建设的， 建设资金全部由中央政府承担。上海地铁1 号线共利用外资3194亿美元（以德国政府贷款为主，约占总资额的40%左右），其余部分地方政府自筹。上海地铁2号线一期工程采用三三制，即利用国外贷款约三分之一，市政府承担三分之一，沿线区政府承担三分之一。借鉴国外轨道交通建设的融资方式，我国在今后的建设中主要可以考虑以下几种渠道。

（1）政府财政投资。地方政府的财政投资应成为城市轨道交通建设资金中最稳定的、最可靠的组成部分。它主要来源于工商税、城市维护建设税、公用事业两项附加费、土地转让金和使用税、迁入人口增容费和铁路建设附加费等。

（2）土地开发收益。通过转让轨道交通沿线的土地使用权或将此土地从事房地产开发，也可获得建设资金，它可以弥补建设资金不足，但可靠性不高。广州1号线已将土地有偿转让作为筹资渠道之一。

（3）贷款。贷款又可分为外贷和内贷。外贷包括国际金融组织（如世界银行、亚洲开发银行、日本海外协力基金等）的长期低息贷款、外国政府的长期低息贷款或出口信贷，以及外国的商业贷款。内贷包括发行地铁或市郊铁路债券、向商业银行贷款等。

（4）BO T .曼谷的地铁以及马来西亚南北高速公路都成功地实现了BOT 的引资方式，我国也可进行尝试。

5.政策、法规对城市轨道交通建设融资的保证

（1）政策法规的保证。1995年6月，国家计划委员会、国家经济贸易委员会、对外经济贸易合作部联合发布了《指导外商投资方向暂行规定》。同年7月，国务院发布了《设立境外中国产业投资基金管理的办法》。在这些规定里都明确规定了外商在华进行交通基础项目投资的具体操作方法，其中也包括了一些优惠政策。

（2）税收减免政策。从建设初期开始，政府就有各项税收优惠政策，如进口设备时免关税；运营期的初期免收所得税和其他城市维护建设税等各项税费；后期若干年减收一定比例的所得税。

（3）财政补贴。由于轨道交通项目的社会公益性，企业经营很难盈利，因此在运营期内政府仍对运营公司有一定的财政补贴。补贴的数额依各个国家而定，有的国家进行全面补贴，即亏损多少补贴多少，有些则依亏损额进行一定比例的补贴，这种做法的优点是能够促进工作的积极性。

6.加快发展城市轨道交通

6.1轨道交通建设必要性

现代城市在一天的客运高峰期间，旅客高度集中、流向大致相同的客流现象已很普遍，低运量的交通工具已远远不能满足民众出行的需要。而相对于其他公共交通方式，城市轨道交通具有：用地省，运能大，节约能源、对环境的污染小、人均噪声小，乘座安全、舒适、方便、快捷等特点。

现代城市需要有一个与其现代化生活相适应的现代化交通体系，要形成一个与城市发展布局高度协调的综合交通格局。要把长远规划目标同近期调整改善结合起来。近期应做好与城市交通量基本相适应的道路网络系统，逐步改善常规公共交通的服务管理质量，有机地配合好综合交通规划，拓展空间利用条件，重点发展以轨道交通为骨干的公共交通网络，积极引入具有大、中客运量的地铁和轻轨交通方式。

6.2轨道交通发展现状与展望

近10年来，我国许多大城市都纷纷策划修建大、中运量的地铁或轻轨交通项目。已有20多个大城市都不断投人大量人力和物力，进行了不同程度的轨道交通项目建设前期工作和可行性研究。

【参考文献】

[1]世界轨道交通.

[2]中国城市轨道交通.

城市轨道交通关键焊接技术探析 篇7

1 城市轨道交通焊接技术的使用现状分析

目前,我国城市轨道交通焊机技术的应用还存在较多的问题。在铝合金车体方面,需要进一步提高自动焊焊接效率,降低接头强度损失,由于受到环境湿度以及烟尘污染等众多问题的影响,增大了城市轨道交通的焊接成本,在焊接过程中容易产生大量的裂缝,气孔密封性差对车辆产品质量形成了影响。减少铝合金焊接接头的强度损失,缩小焊接填充量,增强焊接效率成为当前铝合金车辆发展需要重点解决的问题。因此,需要采用新型的焊接技术来解决这一问题。另外,随着我国轨道交通的发展,城市轨道交通中转向架构架焊接中的问题也逐渐突显出来,一方面是焊接变形控制不足,由于焊后变形导致施工人员不能够准确的控制构建尺寸,对加工工序和装配后道工序会造成影响。针对这些问题,需要从焊前工艺过程模拟以及开发高能束焊接工艺方法方面改进。

2 城市轨道交通关键焊接技术分析

(1)激光焊接技术分析

激光焊接技术主要应用于不锈钢和碳钢车体方面,这种焊接技术的优势突出,能够保证焊接头质量的稳定性,在焊接过程中不会出现严重的变形,并且可以在较短的时间内完成焊接工作。激光焊接技术在外国车体焊接中的应用比较广泛,日本高速列车以及轻轨列车中都使用了这种技术,此外,还有德国以及加拿大也在研发这种技术在车体中的应用。通过应用激光焊接技术,一方面可以提高产品的焊接效率,强化产品的质量,改变产品的结构。与传统的不锈钢车体比较,激光焊接的不锈钢车体在重量方面有所减轻,从而可以达到车体轻量化的目标。

(2)薄板不锈钢激光焊技术分析

目前,我国国内的薄板不锈钢轨道车辆的制造依旧采用传统的电阻焊工艺,导致表面焊点变形,对车体的外观也会造成严重的影响。不仅如此,点焊结构车体的密封性相对较差,车体重量大,在高速动车组车体产品生产中应用是无法满足车体要求的。只有激光焊技术才能够解决车体外观和表面焊点变形的问题,这就要求激光焊技术要使用半熔透和无焊接变形的技术。薄板不锈钢激光焊技术是一种有效的焊接技术,在车体焊接中的应用可以保持车体外形的美观,制造出不涂装的不锈钢车体。此外,这种技术的使用还能够减轻车体的重量,避免轨道车辆出现疲劳运行的现状,在车体发展的过程中可以实现不锈钢车体的高速运行。薄板不锈钢激光焊技术在高速动车组制造中也可以被使用,有利于提升产品的档次。

(3)激光一MIG复合焊技术分析

激光一MIG复合焊技术的优势特征在于焊接速度快,这种技术的焊接速度使其他的焊接技术无法取代的,在列车运行提速方面具有较大的优势,还能够改善轨道交通的运行性能,但是这种技术也有其不足之处,在作业环境要求方面性能较低,无法控制环境污染,在厚板铝合金的焊接中会出现气孔,还需要不断完善,需要研探究其焊接原理,从而研制出一种能抑制气孔的方法。因此,该工艺在铁路车辆行业中还没有应用的个案,而技术本身发展前景较为广泛,是一种有效的铝合金厚板焊接技术。

(4)激光一电弧复合焊技术分析

激光一电弧复合焊技术是近年来开发的一种新型焊接技术,同时也是一种高能束的焊接方法。这种焊接技术主要通过激光和电弧同时向焊接区输入能量,并且同时作用于焊区,使激光和电弧的作用得到充分的发挥,最终可以形成一种高效的焊接热源。这种焊接技术目前已经在汽车、石油管道以及船舶等方面得到了实际应用。利用激光—电弧复合热源焊接技术,激光和电弧相互作用,可以增强激光和电弧能量的利用效率,增强焊缝的深度比,就能够得到相同的焊接熔深,可以进一步加快复合热源的焊接。不仅如此,还可以减少复合焊接的热源输入量,对于焊缝位置的影响较小,避免焊接后期出现变形的现象。这种技术在大厚板焊接中的应用能够减少复合焊接的道数,在完成焊接之后,不需要进行全面矫形。因此,这种焊接技术在城市轨道交通中的发展前景较好。

3 结语

城市轨道交通作为大城市的交通骨干,在现代城市发展中起到重要的作用。但是城市轨道交通中采用的技术都比较复杂,技术使用不合理就会造成大量的资源浪费和成本消耗等现象。尤其是轨道交通中的焊接技术,对轨道交通运行的安全性和稳定性起到决定性作用。因此,需要合理应用轨道交通焊接技术,结合实际情况选择适当的焊接工艺,同时,还可以采用现场焊接和基地焊接相结合的方法,根据工程的工期选择焊接场所,促进我国轨道交通向着现代化的生产方向发展,以激光焊接技术为主要技术,使用在激光焊接技术基础上发展而来的各种综合焊接技术,不仅能够减少焊接的工作量,还不会影响到焊接外观,可以使城市轨道交通有一个良好的发展前景。

参考文献

[1]王春生.轨道交通制造焊接市场需求和关键焊接技术[J].金属加工(热加工),2013,(16):22-27.

[2]李加良.铁路货车焊接技术的应用与发展[C].//2014轨道交通先进金属加工及检测技术交流会论文集.2014:135-138.

[3]刘庆祝,高工.轨道客车制造行业焊接技术发展研究[C].//2013北京先进的汽车及轨道交通焊接论坛论文集.2013:31-36.

新型城市轨道交通技术 篇8

关键词：城市轨道交通,多种轨道结构,施工技术

0前言

与以往的城市交通工程相比,城市轨道交通不仅占地少、环保,同时对拉开城市空间布局,缓解交通堵塞问题有着积极意义。城市轨道交通包含轻轨、地铁、悬浮列车等。在我国几个主要的发达城市中,均拥有比较完善的轨道交通。其中轨道直接承受列车荷载,我国的城市轨道交通在经过了几十年的发展,目前已经形成了多种轨道结构形式。

1城市轨道交通工程轨道结构概述

城市轨道交通具有多种轨道结构形式,在具体的施工过程中需要根据不同的特点采取对应的施工方式。第一种,钢弹簧浮置板轨道道床,展现出较佳的减振性能和降噪性能。该种结构方式是将整体道床与基础结构分开,能够有效抵消车辆经过时产生的动荷载。第二种,弹性短轨枕整体道床,在提供弹性方面表现出非常好的优势,从而具备了良好的噪声和振动衰减特性。第三种,整体道床道岔及交叉渡线结构[1],该工艺受到施工空间的限制,后期经过在钢轨支撑架、滑床板等方面进行改良,能够获得良好效果。第四种,新型减振扣件整体道床结构,该结构的最大特点就是能够在保证轨道集合状态不变的情况下允许轨道有更大的垂直变形量,具有较低的轨道高度但是同时保持良好的减振效果。Vanguard扣件目前有嵌入型和底板型两种。第五种,橡胶浮置板整体道床结构[2],主要用于控制车轮与钢轨之间产生的振动,减少振动向轨道周围的支撑结构的传播。

2城市轨道交通工程多种轨道结构施工技术

2.1钢弹簧浮置板整体道床施工

该轨道结构的施工,主要分为三个步骤:第一步,隧道回填混凝土;第二步,进行浮置板道床施工;第三步,浮置板道床的顶升。具体的施工流程为:施工准备(隧道结构净空限界等检查)→浮置板道床基础表面处理→测设基标→布置基础钢筋网→浇筑道床基础混凝土→基础混凝土养生、整修→放置隔离层→放置隔振器外套管→布置浮置板道床钢筋网→隔振器套管与钢筋点焊定位→运输轨排就位→轨排架设、调整、检查→浇筑浮置板混凝土→浮置板道床养生→弹簧隔振器安装→浮置板顶升、高度精调→收尾、质量检查。在进行垫层混凝土的施工之前,需要检查底板表面是否干净,未清理的需要做好凿毛等清理工作,并适当洒水。在钢轨固定与调整的过程中,需要将标准轨下橡胶垫板、铁垫板下部和橡胶垫板同等厚度的木板通过螺旋道钉固定在下承式钢枕调轨支承架下,组成轨排。在铺设隔离层工程中,需要将垫层混凝土表面清理干净[3]。需要注意的是,为了防止新的混凝土和垫层混凝土粘结在一起,需要在浮置板与隧道边墙的位置,铺上塑料薄膜隔离层,避免混凝土浆深入隔离层中。在安放外套筒、浮置板钢筋施工的过程中,当外套筒摆放好位置之后,需要使用粘结剂密封外套筒与隔离膜之间的缝隙,有效保证外套筒的位置并防止水泥浆渗入进去。针对浮置板钢筋的施工,需要在隔振器外套筒放好后,根据施工图纸铺设加强筋。在进行浮置板施工的过程中,需要注意的是隔振器位置回填混凝土面平整度的允许偏差在±5 mm/m2,浮置板长度、宽度、高度的允许偏差分别在±12、±5、±5 mm,隔振器外套管位置在±3 mm,剪力铰安装位置允许偏差在±5 mm范围内。

2.2弹性短轨枕整体道床施工

需要注意的是,弹性短轨枕整体道床在施工之前需要完成钢筋网的安装等工作。在施工方法上,弹性短轨枕整体道床施工与普通整体道床施工方法类似。但是要检查胶塞或者胶封是否有脱落或松开现象,避免进浆[4]。短轨枕帽顶高度较高的一侧放置在轨道的内侧。需要对弹性短轨枕的混凝土进行充分振捣,避免出现空隙。以圆形为例,圆形隧道水沟设置在两侧,施工时先进行道床核心部位的施工,再进行两侧的铺填。

2.3新型减振扣件整体道床施工

该道床采用的是轨排架轨法,重点是Vanguard减振扣件轨排的组装,组装方法使用短轨枕轨排法,通过利用Vanguard扣件短轨枕的螺旋道钉,将轨底牢牢扣住,再对台阶扣板采用对角设置的方式,大大提高了整个轨道的稳定性,从而提高整个轨道的安全性。

2.4橡胶浮置板整体道床施工

1)确定施工方案。在浮置板的板面设置排水坡,左右两侧设置有侧向约束组合,避免浮置板稳定性下降。橡胶支座作为浮置板轨道结构中的重要部件,在进行浮置板道床施工的过程中,需要保证浮置板的平整度以及现浇钢筋混凝土承轨台的平面位置和标高,使用自动安平水平仪进行测量。

2)安装橡胶浮置板。具体施工流程:施工准备→基底处理及填充→测设基标→立模支承垫石→龙门吊吊装浮置板→浮置板就位→龙门吊吊装轨排就位→轨排架设调整→浮置板高度精调→纵向橡胶垫板安装→收尾、质量检查→焊接25 m标准钢轨。

3)施工要点。在具体的施工过程中,在基底处理和定位测量的过程中,为了保证主体结构与道床底部连接在一体,施工接茬使用膨胀螺栓。在定位测量,安装需要测量控制板缝间距,施工前测量控制线路中心以及高程。针对灌注承轨台,如果采取的是后浇式,需要在灌注之前对承轨槽内认真凿毛处理。另外,为了保证灌注混凝土的质量,需要采用换板的方式[5]。进行到花纹盖板施工的过程中,在安装之前需要进行镀锌工作。在安装前,需要做好清理工作,所有接触部位的灰尘以及各种垃圾都要清理干净。为了保证花纹盖板板面的平整顺直,需要先做好环氧树脂砂浆壁块,控制顶面标高[6]。

2.5整体道床道岔及交叉渡线施工

在城市轨道交通工程中,整体道床因良好的稳定性等优势,因此应用比较广泛。但是整体道床道岔铺设工作是一项繁琐的工程,具体的施工流程为:清理道岔道床基底→埋设测量标桩→实地施工放样→绑扎钢筋网→安装调轨支撑架→道岔安装埋设测量标桩基本精确就位→吊挂短岔枕→道岔整体精调就位→浇筑道岔混凝土支承墩→浇筑道岔道床混凝土。

针对整体道床道岔施工如下。(1)清理道床基底,考虑到施工周期长,在完成了每一道的工序之后都需要将基地清理干净,再根据设计要求完成凿毛清理。(2)埋设测量基标,设置控标,再将控标引出进行加密。(3)施工放样,根据测量基标在结构底板顶设使用墨线划出岔区钢轨内侧底边线[7]。(4)在绑扎钢筋网和安装钢轨支撑架以及规矩拉杆的过程中,需要根据要求绑扎和焊接。而后者的钢轨支承架采用上承分离式。(5)在安装道岔基本精确就位的过程中,需要逐件安装道岔部件,保证部件的精确就位。按照顺序进行道岔部件的组装。(6)在吊挂短岔枕的过程中,需要按照顺序进行分部吊挂,在吊挂的过程中需要严密操控,切忌撞到道岔部件。完成吊挂工作后再根据标桩进行检查和调整。针对转辙器处的短岔枕需要在基本轨轨顶使用型钢作为抬杠,将扎头处吊起,有效保证尖枕和基本轨密贴。

针对道岔整体精调,需要了解道岔的轨距、高低、方向、轨缝等,保证其符合相关技术标准。关于道岔支承墩的浇筑,可以使用一根短岔轨,将其浇筑在混凝土支承墩,使其固定在顶板上,从而达到验收标准。针对道床混凝土的浇筑,直接使用泵送的方式[8],为了提高浇筑的效果,保证浇筑的质量,增设一层防护罩,避免道岔扣件被影响,在抹面时一定要保证混凝土残渣全部都清理干净。

在进行整体道床道岔施工的过程中以及在轨料验收的过程中,尺寸的把握是决定工程质量的一个关键,必须做到精准了解。检查道床内支承块位置是否正确。针对整体道床交叉渡线的施工,其与单开道岔相同,首先需要利用交叉渡线上长轴与短轴的基标,在确定了道岔中心位置后分别铺设锐角辙叉、钝角辙叉以及连接短轨,最后再根据设计图纸上的设计铺设四个角的单开道岔。

3工程实例

3.1工程概述

我国某一线城市轨道交通工程包含前期施工准备阶段、整体道床铺设、无缝线路铺设、道岔铺设等施工。主要技术标准:正线数目:双线;轨距:使用1 435 mm标准轨距;线路坡度,最大为50‰,最小为2‰;轨道主要铺设标准:包含钢轨、轨枕、扣件、道岔、道床结构、无缝线路铺设。该工程采用新型牵引系统,具有线路长、工点多、阶段性工期紧张的特点,同时还具备轨道类型多、技术新、精度高、协调工作量大、验收标准高的特征。

3.2铺轨基地以及设备的选择

考虑到本次工程的最大限制坡度,因此,要选择最佳的轨道车。为了保证后期运输的安全以及施工运输的安全,需要对牵引定数进行计算。

1)轨道车牵引参数的计算。考虑到实际工程,在轨道车的选择上选择轴重轻、外型尺寸小等优点。具体基本技术参数见表1。

针对施工方案的优化,需要考虑到牵引重量、轨道车牵引力、轨道车牵引力使用系数、轨道车整备重量、车辆基本车阻力、限制坡度。

针对车辆编组,考虑到本次工程实际情况,采用两辆编组。针对铺轨门吊的设计,选择ZMQ-1型铺轨门吊,具有轴重轻、施工条件可调整等多种特点。

2)铺轨基地的确定。铺轨基地根据功能的不同采用不同的方式,主要是分为主铺轨基地和辅助铺轨基地两种,基地承载的功能也不同。重点需要考虑到铺轨基地的场地问题、轨排问题和荷载问题。首先需要考虑的是铺轨基地要在交通方便的地方,场地要开阔。针对单线的轨排吊装,其下料口长度为28 m,宽度为5 m,保证其能够满足四个工作面同时工作的需求。针对荷载的要求,两侧不超过10m范围内地面均布荷载选择3.2 t/m2,其他隧道顶地面均布荷载选择2.4 t/m2。

铺轨基地的设置,需要考虑到工程情况、铺轨工艺等,重点考虑数量和位置。需要综合性结合工程的进度,确定铺轨基地的数量以及位置。两个铺轨基地之间的距离最好不要超过10 km,另外尽量选择运输条件良好的地方,同时配备工程需要的汽车、起重机械等。需要注意的是,轨排井应该优先考虑设置在车辆基地、地面线路等露天场所,另外为了方便等眀挖段作为下料口。为了不影响施工工期,铺轨基地不可以设置在有配线的地方。

铺轨基地的选择要考虑到良好的适应性,根据本次工程的特点,最终确定选择四个铺轨基地。

3.3无缝线路施工

钢轨焊接,在焊接之前,只有检验合格之后才可以继续焊接。在进行钢轨对焊的过程中,焊缝的位置需要以去瘤刀面作为基准。在焊接的过程中需要根据不同钢种钢轨的焊接工艺和参数进行操作。完成对焊后需要立即进行冷却处理。针对无缝线路应力放散与锁定,需要考虑到基本条件,再考虑具体的施工技术。第一种采用连入法,先将第一段单元轨节的应力完成放散之后,再将第二段单元轨与上一段单元轨进行焊接,针对后加入的第二段的单元轨在完成应力放散之后加强锁定,从而实现无缝线路。又或是采用插入法的方式在相邻的两个单元轨节中插入一根经过精确计算的单元轨节,与第一种方式相同,同样是在完成应力放散之后使其成为无缝线路。将这两种不同的方式进行效果的对比,在考虑到工程实际、相关条件技术等方面,本次工程拟采用连入法进行施工操作,具体的施工操作为:焊接单元轨节→使用滚筒法完成应力放散并进行锁定→将第二段以及以后的单元轨节与上一段单元轨节进行锁定并应力放散再进行锁定→在钢轨上做好标记,记录单元轨节应力放散之后的拉伸量等数据。

4结语

本文集中分析了轨道道床形式的基本结构以及施工新技术等,最终目的就是实现城市轨道交通线路的安全。通过本次研究与实际工程进行结合分析,在介绍了各种施工方法的基础上,同时也侧面反映出城市轨道交通工程的复杂性,对于今后的工程有着十分现实的价值意义。

参考文献

[1]马全明.城市轨道交通工程精密施工测量技术的应用与研究[J].测绘通报,2010,19(11):41-45.

[2]崔喜风.城市轨道交通工程施工技术要点和管理[J].黑龙江科学,2015,11(3):18-19.

[3]赵金秋.城市轨道交通工程小半径曲线组合道岔轨道施工技术研究[J].太原城市职业技术学院学报,2016,19(1):157-159.

[4]代志福.论城市轨道交通系统工程中盾构施工技术的发展[J].建材与装饰:下旬刊,2007,33(10):144-145.

[5]赵小燕.城市轨道交通地下工程施工技术探讨[J].北方交通,2015,33(9):109-112.

[6]周顺华.我国城市轨道交通地下工程的施工技术现状与发展[J].城市轨道交通研究,2004,18(2):34-37.

[7]韦登厚.城市轨道交通工程轨道施工工艺以及技术需要点[J].江西建材,2015,45(21):175,180.

新型城市轨道交通技术 篇9

1 我国城市轨道交通信息通信系统现状

为了有效保障我国城市轨道交通信息通信系统安全、可靠以及快速地运行, 就必须将城市交通系统与通讯系统之间进行有效配合, 从而发挥城市轨道交通信息通信系统的服务功能。我国城市轨道交通专用通讯系统主要包括了十二个子系统, 分别是公用电话系统、专用电话系统、广播系统、闭路电视系统以及传输系统等。

随着科技地不断发展, 我国城市轨道交通信息通信系统正逐步向多样化方向发展。目前, 我国城市在发展过程中, 建立了大量城际轨道交通线, 从而使城市轨道交通信息通信系统逐渐向大运量、中运量以及市郊线并存的方向共同发展。

2 城市轨道交通信息通信系统中的核心系统

传输系统是城市轨道交通信息通信系统的核心, 主要为各种应用业务提供必要的通道。通常来说, 城市轨道交通信息通信系统的业务主要包括三种, 分别是语言、数据以及图像。

对城市轨道交通信息通信系统而言, 主要包括了控制中心、车场与各个车站需要通信业务。其业务流程如附图所示。

在实际运行过程中, 为了保障传输系统的可靠性, 就需要采用环形组网, 也就是说控制中心与车站、车场形成了一个自愈性环形组织, 当某一个部分出现问题时, 整个系统能够自行保障业务正常运行。

通常来说, 城市轨道交通信息通信系统有两个部分组成:其一, 传输部分。该部分主要是为各种业务提供相应通道, 并有效保障各种业务可以安全地从一个节点中进入到另一个节点中;其二, 接入部分。该部分主要是对需要完成的业务进行接入与汇聚工作, 同时将汇聚后的业务传输到传输节点中, 并由传输节点完成最后的传输工作。

目前, 主要应用的传输方式有三种形式:其一, 开放式传输网络技术。其优点是, 该技术主要为城市轨道交通而开发的技术, 接口类型比较多, 同时接口数据也比较多, 此外, 在运用过程中性能比较稳定。其缺点是, 标准还未得到统一, 如果业务量比较大的时候, 将无法胜任宽带的要求;其二, 同步数字传输技术。其优点是发展比较成熟, 并拥有统一的标准以及强大的自愈功能。其缺点是主要是为语音而设置的, 因此对业务中数据与图像部分不能进行有效支持;其三, 异步转移模式技术。

3 城市轨道交通信息通信系统中的其他系统

(一) 公务电话系统与专用电话系统

城市轨道交通信息通信系统中的公务电话系统主要是为城市轨道交通提供有效的通讯工具。目前, 在交换机技术不断发展的基础上, 该系统在应用上有了更加多样的选择, 其中, 可靠性比较强而扩容比较方便的交换机在公务电话系统中的使用, 促使了城市轨道交通的迅速增长。

专用电话系统主要是为列车指挥人员进行列车运行的指挥以及设备的操作提供相应通讯工具。通常来说, 行车调度的可靠性越高, 那么行车过程中的安全性也就越高, 而行车调度的安全进行需要相应的设备支持。

(二) 电视监控系统

城市轨道交通信息通信系统中的电视监控系统能够对列车的运行情况、车站客流情况进行实时、动态以及直观的图像跟踪与记录。由于闭路电视监控系统具有良好的指挥与管理功能, 因此可以为城市轨道交通的调度与管理提供相应的依据。

4 结语

综上所述, 随着科学技术地不断发展, 城市轨道交通信息通讯技术也在不断创新, 并向着多样化的方向发展。列车在运行过程中, 需要通讯系统的可靠支持, 为了避免列车行驶过程中不安全事故的发生, 就要求工作人员必须对城市轨道交通信息通信系统进行全面了解, 并在充分了解其特性的基础上, 不断改善通讯系统的研究方案, 进而促使通信与信号之间进行紧密结合, 最终可以形成一个自动化程度高的列车运行控制系统。

摘要：城市轨道交通信息通信系统是一个复杂的系统, 主要包括了传输系统、公务电话系统以及专用电话系统等多个子系统, 若想使城市轨道交通信息通信系统充分发挥出其作用, 就必须将各个子系统之间进行有效结合, 从而促使城市轨道交通高效、快速地发展。

关键词：城市轨道交通,信息通信系统,信息传输系统

参考文献

[1]顾明星, 董德存.城市轨道交通信息通信系统技术[J].城市轨道交通研究, 2003, 6 (6) :27-30, 34.

[2]丁晶, 薛智军.刍议城市轨道交通信息通信系统技术[J].科技致富向导, 2013, (17) :218.

新型城市轨道交通技术 篇10

1 工程简介

重庆市轨道交通六号线一期工程 (上新街~礼嘉段) 全长23.68km, 其中地下结构共16.6km, 包括地下区间15条, 明挖车站4座, 暗挖车站8座, 车辆场1座。其线路跨越南岸区、渝中区、江北区以及两江新区。地下结构采用TBM掘进以及明、暗挖法相结合施工, 其中暗挖隧道及车站采用新奥法设计原理, 信息化施工、动态设计。

2 城市轨道的结构型式及构造

城市轨道交通线路的轨道结构型式以及普通铁道线路相似, 大致有钢轮钢轨式、橡胶轮胎式以及磁悬浮非接触式三种类型, 目前应用的比非常多的就是钢轮钢轨式轨道结构。钢轮钢轨式轨道结构主需要包括钢轨、轨枕、道床、连接部分 (扣件) 、道岔以及其他一些附属设备。其中钢轨需需要连接成长钢轨条, 一般采用接头板焊接连接;轨枕的型式比非常多, 目前比非常常用的主需要有木材、钢材以及混凝土三种型式;道床可以分为有碴以及无碴两种型式, 其中无碴道床主需要有长轨枕式整体道床、短轨枕式整体道床、现浇承轨台式整体道床。因为钢轨以及轨下基础的材料不同, 所以木轨需要道钉、铁垫板以及进行钢轨连接, 而钢轨枕、混凝土轨枕则需需要扣件以及钢轨进行连接。道岔是城市交通轨道线路的重需要组成部分, 可以分为交叉、连接、连接以及交叉三种类型。

3 城市交通轨道施工工艺

3.1 分段换轨法

我国非常多城市轨道交通既有无缝线路进行改造时, 多采用分段换轨法。分段换轨法的主需要程序作业是, 先将长钢轨安全运至铺设地段, 注意这些长钢轨的长度为250m或500m, 在线路两侧摆放并焊成单元轨节, 一台收轨机将拆除的短轨收放于轨枕中间, 另一台收轨机将摆放于线路两侧的长单元轨节收到承轨槽内, 调整轨距安装扣件, 将拆除的旧钢轨回收装运。分段换轨法比非常适用于既有线的改造施工, 若新建线路采用此方法进行施工, 不仅会降低施工效率, 还会浪费大量的短轨。

3.2 轨排铺设法

长钢轨铺设法就是在车站或区间轨道等铺轨基地上, 预先将钢轨以及轨枕组装成一定长度的长轨排, 然后用轨排运输车运至铺设工地预先设置好的铺助导轨上, 用轨排运输车上的一排门式起重机, 将长轨排铺设于铺助导轨位置, 并及时调整轨道的几何尺寸, 然后立模浇筑混凝土支墩以及整体道床混凝土, 最后用牵引装置牵引铺助导轨向前移一单元, 并焊接连接结构, 同时轨排运输车返回组装地, 如此循环, 进行下一轨排的铺设, 直至施工到设计里程。钢轨铺设法采用基地组装轨排, 工厂化生产, 技术可靠, 易于管理, 而而且施工过程中不会对线路钢轨造成污染以及损伤, 只是铺轨效率不太高, 德国IEC铺轨作业基本采用此方法, 平均作业效率为750m/d, 另外此种方法长期占用区间, 对于客运专线来说其站间距长, 工期紧, 一个区间内需要进行铺轨、焊轨、补碴、整道、线路锁定等多工种作业, 所以不非常适用, 故不经常采用。

3.3 单根轨枕综合铺设法

单根轨枕综合铺设法的主需要作业程序是:首先将轨枕、厂焊长钢轨装至枕轨双层运输车上, 上层装轨枕, 底部装长钢轨;然后机车推送枕轨运输车至铺轨现场以及铺轨机组连挂;最后钢轨抽拉装置抽拉长钢轨到铺轨机前端, 由钢轨引导车引导, 铺轨机前端的钢轨连续放送装置向前放送长钢轨并预铺至线路两侧。钢轨预铺的过程中, 每隔15m距离布设低滚道承担长钢轨以减小阻力以及曲线上固定钢轨。钢轨收轨铺设时, 钢轨引导车的引导轮将钢轨定位到收轨控制的第一个收轨位置, 布枕机按需要求布设轨枕, 同时收轨器将线路两则的长钢轨收至承轨槽内, 后续人员补上扣件。如此循环, 将枕轨运输车的所有轨料铺设完毕, 枕轨运输车以及铺轨机组分离, 由机车牵引返回基地装料, 然后进行下一单元的铺设。单根轨枕综合铺设法平均铺轨效率可达到1.5km/d, 高峰时可达到2.0~2.5km/d, 不必设置轨排组装基地, 省却了吊卸轨排的门吊等设备, 还节省了大量的临时短轨、辅助导轨等材料, 而且此方法运输轨料及空车返回时占用区间的时间非常短, 对后续的工序如工地铝热焊、补碴整道、线路锁定等影响非常小, 比非常适合于新线铺轨工程量大、工期紧等施工。秦沈客运专线采用此方法, 取得非常好效果。

3.4 推轨铺设法

推轨铺设法是一种辅助施工方法, 对于有碴、无碴轨道因为交通条件不同, 其施工方案也不相同。一般来说对于在又长又大的隧道内的整体道床以及无碴轨道来说, 因为轨枕块以及道床已浇筑在一起, 铺设长轨时可用长轨运输车运输长轨条, 利用推轨车将长钢轨一次推入承轨台落槽后上马上紧扣件, 推轨车以及运轨车立即在其上行走通过, 实现了连续作业。对于铺设有碴轨道, 如果交通沿线条件非常好, 运输单根轨枕方便时, 也可以人工布放单枕, 然后用推轨法铺设长钢轨。推轨铺设法相当于一个铺轨工序, 只是机具略作改造, 方法十分简单, 铺设速度非常快, 在换轨法铺设长钢轨克服了需要二次铺轨的缺点, 也克服了在使得用单枕综合铺轨法必须非常昂贵大型专业机械的缺点, 是轨道铺设的一种常用的长钢轨铺设方法。此外, 钢轨连接头的焊接质量对整个交通轨道的施工质量影响重大, 所以在对城市交通轨道施工方法的选择时, 还需要选择适当的焊接工艺以及焊接参数。一般来说焊接工艺以及参数的选择必须需要根据不同类型的接触焊机, 按照工程中所使得用的钢轨材质以及采用的闪光焊接方式, 并结合焊轨现场的具体施工条件, 经过反复的试验再予以选择以及确定。

4 地铁轨道施工中的技术需要点

(1) 在整体道床的施工过程中, 包含了清理道床的基地、对道床基地进行凿毛 (盾构隧道除外) 、小龙门吊铺设行轨、轨排调整以及浇筑砂浆等工序, 为了保证施工过程的顺利进行, 需要使得各个工序之间适当的间隔, 避免施工干扰以及窝工, 使得施工全过程实现流水化的作业。另外, 小龙门吊的配备必须需要充足, 满足施工的需要求, 因为它是钢筋、轨排吊运必不可少的设备。

(2) 因为交叉渡线的整体道床以及道岔的施工周期非常长, 而且施工的难度非常大, 在施工中需要高度重视。道岔的部件数量非常多、相互连接比非常薄弱, 施工过程可以采用钢轨支撑架以及轨距拉杆, 使得道岔的各个部件可以非常牢固的连接起来。待轨距以及各个部件的位置调整精确后再进行C30混凝土的浇筑。

(3) 浇筑C30混凝土前需要按照图纸来核对道岔电务拉杆、横向水沟的沟槽信号、通信、以及轨套管的埋设等, 确定无误后才能进行C30混凝土的浇筑, 避免再次的开挖。道床的早期养护以及道床两侧C30混凝土的浇筑需要保持一定的距离, 以确保可以自然的增长长度, 以免道床出现压溃以及开裂等质量上的问题。

5 结束语

城市轨道交通在城市建设以及运输中的地位越来越重需要, 城市交通轨道施工质量的好坏直接关系广大群众的生命财产安全。所以需要求城市轨道交通从业人员必须注意加强施工经验以及理论知识的积累, 认真完成每一道施工工序, 为我国城市轨道交通工程的建设贡献力量。

参考文献

[1]徐亮.论述城市轨道交通工程施工工法.建材以及装饰, 2007, 12∶166-168.

城市轨道交通信号系统探究 篇11

关键词：城市轨道交通；信号系统；构成；方案；方式

中图分类号：U284 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）24-0086-02

随着我国城市人数的急剧上升与车流量的大量增加，大部分城市交通负荷越来越重。在城市发展中，城市轨道交通作为城市交通的重要组成部分，其应用范围的不断扩展，已经成为解决城市交通压力的重要方式，城市轨道交通主要具有便捷、安全、舒适等优势，因此，越来越多的城市开始进行城市轨道的建设。目前城市轨道交通主要包括：地铁与轻轨，为了确保城市轨道运输的有效性及安全性，必须采用技术含量高的信号控制系统对城市轨道交通进行控制，在整个城市轨道交通系统中城市轨道交通信号系统是体现轨道交通运行安全、高效的关键部分。基于此，城市轨道交通工作人员必须了解城市轨道交通信号系统的构成因素、传送方式等，只有熟练掌握信号系统的规律及原理，才能确保人们出行的安全性。

1 城市轨道交通信号系统的构成

城市轨道交通信号系统主要由列车自动控制（ATC）系统、联锁设备、轨道电路等组成。

作为城市轨道交通信号系统最重要的组成部分，列车自动控制（ATC）系统主要功能就是对行车指挥及列车运行自动化的一种最大限度地实现，同时起到确保列车安全运行及提高运输效率的作用，只有这样才能降低工作人员的工作量，对城市轨道交通的通行能力进行充分发挥。

ATC（automatic train control）系统主要有三部分构成，包括：列车自动防护（ATP—automatic train protection）、列车自动运行（ATO—automatic train operation）及列车自动监控（ATS—automatic train supervision）。

ATP系统分为轨旁ATP和车载ATP，负责对列车的运行进行保护，对列车进行超速防護、车门监督和速度监督，保证列车的安全间隔。

ATO系统分为轨旁ATO和车载ATO，其应用的主要目的就是对“地对车控制”的一种实现，就是实现地面信息对列车运行情况的一种良好控制，并送出车门和屏蔽门同步开关信号。

ATS系统主要有两部分中央ATS与车站ATS，其应用的主要目的就对列车运行监督及控制，包括：列车运行情况和设备的集中监视、自动排列进路、自动列车运行调整、自动生成时刻表、自动记录实际列车运行图、自动进行数据统计以及各种报表的自动生成，辅助调度人员对全线进行管理。

联锁设备有中央联锁系统和车站联锁计算机，主要对室外设备信号机和道岔进行控制，排列列车进路并传送进路信息给轨旁ATC设备。

轨道电路主要用于传送轨道电路信息和ATP报文信息。

2 城市轨道交通信号系统方案

通常情况下在城市交通疏解任务中城市轨道交通线路承担着十分重要的任务，为确保人们出行的安全性，应采用完整的、先进的、高效的列车控制系统作为地铁信号系统。正线信号系统采用完整的列车自动控制（ATC）系统，由ATS、ATP、ATO、联锁设备组成。车辆段/停车场由联锁设备、微机监测设备、ATS分机等主要设备组成。目前城市轨道交通的信号系统主要有准移动闭塞和移动闭塞系统选择。

2.1 基于目标距离模式的准移动闭塞ATC系统

通常选用音频数字无绝缘轨道电路作为目标距离模式，这种模式的主要特点为信息传输量较大及抗干扰能力很强。列车车载设备依据由钢轨传输而接收到的联锁、轨道电路编码、线路参数、控制管理等报文信息，连续对列车追踪运行及折返作业进行速度监督，最大限度对其进行超速防护，控制列车运行间隔，以满足规定的通过能力。由于音频数字轨道电路具有极大的传输信息量，可以将目标速度、目标距离、线路状态等信息提供给车载设备，为计算出列车相适应的运行模式速度曲线，将ATP车载设备与固定的车辆性能数据进行充分地结合。

2.2 基于通信的移动闭塞系统（CBTC）

基于通信的移动闭塞列车控制系统具有极为先进的发展技术，是列车控制技术的发展趋势，是国际ATC先进水平的代表。是独立于轨道电路的高精度列车定位。

CBTC系统为实现车与地、地与车间之间的双向数据通信，可以选用自由空间无线天线、交叉感应电缆环线、漏泄电缆以及裂缝波导管等方式进行有效通信。依据列车的位置信息及进路情况轨旁ATP设备可以有效对每一列车的移动权限进行准确计算，同时根据列车位置速度的变化不断更新数据，利用连续车地通信设备向列车进行信息的发送。依据接收到的移动授权及本身的运行状态车载设备可以对列车运行速度曲线及防护曲线进行有效计算，在ATP子系统的保护防御过程中，在该速度曲线下ATO子系统或人工驾驶控制列车可以正常运行。可以最大限度地实现后续列与前行列车尾部的紧密性，并始终处于安全距离范围内。在确保安全的基础上，CBTC系统可以实现区间通过能力的有效提高，同时不受轨道电路区段分割的限制。

虽然CBTC系统在调试时因对现场环境要求高、调试周期较长等一些不尽如人意的地方，但是CBTC系统在具有自身优越性的同时已经成为城市轨道交通信号系统的首选方案。其相对于准移动闭塞系统的优越性是不可取代的。

3 城市轨道交通信号系统通信设备的传送方式

3.1 通过轨道电路进行传送

轨道电路不仅可以检测列车占用情况，也可以传递报文信息给车载设备。在轨道电路不忙的情况下，将轨道电路信息传送给联锁系统，当列车对轨道进行占用时，利用装置切换，并将发送轨道电路信息的作业进行停止，开始采用轨旁设备将ATP报文信息连续向钢轨进行发送，将接收和发送设备装置在列车底部，可将接收到的信息向车载设备进行传递，同时也可以向地面发送列车信息。

3.2 通过轨间电缆传送

单独沿着钢轨铺设一条线路，专门用于传送ATP报文信息，此方法安全可靠，但费用较高。

3.3 通过点式应答器传送

在轨道电路的部分地方进行应答器的设置，应答器的设置主要有两种形式：固定数据应答器与可变数据应答器。用于存储固定数据的应答器为固定数据应答器，可变应答器通过对中心进行控制来取得数据，将接收和发送天线安装在列车底部，当列车运行在应答器位置经过时可以感应到应答器的信息，然后进行双向数据交换，因为这种信息的传送不具有连续性，只能在一定位置才能进行接收，因此这些位置被叫做点式ATC。

3.4 通过无线方式进行传送

无线车地通信主要采用无线方式，由控制中心来实现车载ATP/ATO的功能，利用无线交换器和轨旁无线单元AP与车载无线通信设备进行时时数据的交换。

一般情况下一个控制中心可以实现对一条线路上所有车站的控制，当控制中心设备发生故障时，为了确保整条线路不出现瘫痪现象，可以将车站现地工作站和车站ATS远程控制单元设置在车站。这样当控制中心出现故障之后，车站工作人员可通过车站现地工作站进行操作来实现联锁计算机的功能，ATS远程控制单元可代替中央ATS系统向联锁系统和轨旁设备发送相关信息，此时ATS远程控制单元所具有的信息不全面，但能够保证列车在本站的正常运行。

4 结 语

综上所述，城市轨道交通信号系统的主要目的就是对列车进行有效控制，完善城市轨道交通信号系统不仅可以提高运输效率，还可以确保整个列车运行的安全性及有效性，实现整个城市轨道交通信号系统的功能。

参考文献：

[1] 侯艳霞.地铁列车自动监控系统的更新改造[J].都市快轨交通，2010，（2）.

城市轨道交通低碳技术应用研究 篇12

1.1 碳排放

自工业革命以来, 人类向大气排入的二氧化碳 (CO2) 等吸热性强的温室气体逐年增加, 大气的温室效应也随之增强, 引发全球气候变暖等一系列严重问题, 引起世界各国的关注。近100年, 全球平均气温升高0.6℃, 联合国气候专家预测, 到21世纪中叶, 全球平均气温将进一步升高1.5~4.5℃。

碳排放是针对温室气体排放的简称。温室气体中最主要的是CO2, 用碳 (Carbon) 一词作为代表, 将“二氧化碳排放”简称为“碳排放”, 让社会民众更快地了解和记住这个概念, 从而使“控制碳排放”这样的术语更容易被大多数人理解、接受, 最终促使更多的人思考和改变生活方式。

1.2 联合国低碳宣言

《联合国气候变化框架公约》。是联合国成员国政府1992年6月在巴西里约热内卢举行的联合国环发大会 (地球首脑会议) 上就气候变化问题达成的公约, 是世界上第一个为全面控制CO2等温室气体排放、应对全球气候变暖给人类经济和社会带来不利影响的国际公约, 也是国际社会在应对全球气候变化问题上进行国际合作的一个基本框架。

《京都议定书》。全称为《联合国气候变化框架公约的京都议定书》, 是联合国气候变化框架公约的补充条款, 是1997年12月在日本京都由联合国气候变化框架公约参加国第三次会议制定的。《京都议定书》规定工业化国家要减少温室气体排放。

《哥本哈根协议》。2009年12月, 超过85个国家元首或政府首脑、192个国家的环境部长出席了在丹麦首都哥本哈根举行的世界气候大会, 商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案, 就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议。中国政府总理温家宝代表中国参加了此次会议并签署了《哥本哈根协议》。

1.3 我国政府的低碳宣言

胡锦涛主席在联合国气候变化峰会上承诺:“加强节能、提高能效工作, 大力发展绿色经济, 积极发展低碳经济和循环经济, 研发和推广气候友好技术。”

温家宝总理在哥本哈根气候会议上承诺:“我国到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40%~45%。”

由此可见我国政府在可持续发展、节能减排、保护环境方面的坚定决心和信心, 表明上至国家领导人、政府, 下至广大民众已深刻认识到发展低碳经济、控制碳排放既是对世界负责, 也是对国家和民众负责。

1.4 低碳技术

低碳 (low carbon) 是指低的或较低的温室气体 (CO2为主) 排放。低碳技术是指所有能够直接和间接降低CO2排放的技术, 主要是以下5类:低能耗和能源的高效利用;有害物的低污染、低排放;二次回收与重复利用技术;绿色能源的开发利用技术;CO2捕获与埋存技术。

对于大众而言, 倡导低碳生活最重要的是节约电能。节约电能是一种最直接降低CO2排放的行动方式, 因为我国主要采用火力发电, 每生产1 k W·h电能平均消耗约0.3 kg标准煤, 相当于排放约0.78 kg的CO2;对于企业而言, 倡导低碳经济最重要到是在产品研发中应用低碳技术, 如采用高效节能空调、LED照明、清洁能源等。

2 城市轨道交通碳排放和能耗现状

为解决日益紧张的城市交通问题, 国家和地方政府大力发展城市轨道交通, 倡导绿色、低碳交通, 以实现降低能耗、减少碳排放的目标。城市轨道交通系统主要包含车站、运营车辆、车辆段设备和维护车辆等几大部分。

2.1 车站

城市轨道交通系统一般每隔1~1.5 km设置一个车站, 车站可以设置在地下、地面和高架上。受我国城市土地资源匮乏及既有道路和房屋难以拆迁的限制, 绝大多数城市轨道交通车站修筑在地下。

地下车站的直接排放主要是进出乘客呼吸的CO2, 间接排放是空调通风、自动扶梯和照明所消耗的电能, 尤其是后者所等效排放的CO2数量十分巨大, 远远超过前者。根据上海、广州等大型城市地铁最新的能耗统计, 车站能耗约占地铁总能耗的50%以上, 已超过运营车辆的能耗。因此, 如何降低地铁车站的能耗已成为一个刻不容缓的问题。

以一个日均10万人客流的地下车站为例, 每人在其中按停留15 min计仅排放约3 t CO2, 但车站设备每日消耗电能可高达1万k W·h, 换算为年排放约4 000 t CO2。

目前, 国内最大地铁车站是上海地铁的人民广场站, 因其可换乘1、2、8号线, 日均客流达近100万人次, 各线换乘客流约50万人次, 每日电能消耗可超过3万k W·h, 换算为年排放约1.4万t CO2。

有效降低车站能耗的低碳技术有:采用自动感应电梯和具备再生反馈的电梯逆变器;采用变频调速的通风系统和减少冷气散失的屏蔽门;配备根据CO2浓度自动调节新风和制冷的高效节能空调;采用LED高效节能照明等。如何降低车站能耗是城市轨道交通运营公司十分关注的课题。

2.2 运营车辆

根据上海、广州等大型城市地铁最新的能耗统计, 运营车辆的能耗均低于地铁车站的总能耗, 不到地铁车站总能耗的50%。主要是地铁车辆牵引系统、辅助系统和控制设备及照明系统的能耗。

(1) 牵引系统能耗是指从直流电网 (DC 1 500 V或DC 750 V) 获取的驱动车辆运行的能耗, 一般占车辆总能耗的60%~70%。

(2) 辅助系统能耗是指车辆空调通风、设备风机、空气压缩机等辅助设备的能耗, 一般占车辆总能耗的30%~35%。

(3) 控制设备及照明系统采用DC 110 V, 能耗一般约占车辆总能耗的5%。

2.3 车辆段设备及维护车辆

车辆段设备及维护车辆包含检修维护设备 (洗车机、架车机、天车等) 和库内调车及线路供电检修车辆 (目前国内全部是内燃机调车机) , 虽然能耗不高, 估算约占总能耗的3%, 但其直接碳排放和有害废气排放却十分惊人。

以一台447.4 k W (600马力) 的地铁工程维护车辆为例, 每年消耗燃油约60 t, 等效排放CO2约160 t, 并排出大量有害废气滞留在隧道内。目前国内各地铁公司共有各种大小工程车数百台, 每年的有害废气和碳排放总量也十分巨大。

如何降低运营车辆的能耗是城市轨道交通车辆制造企业及城市轨道交通运营公司共同关注的课题, 值得深入研究。

3 降低碳排放和车辆能耗的应用技术研究

3.1 车辆轻量化

在满足使用要求的前提下降低列车质量, 可降低运营能耗和全寿命周期成本 (Life Cycle Cost) 。香港地铁长期运营研究经验表明, 空载质量每轻1 t, 每年可节电8 000 k W·h, 降低CO2排放6.2 t, 30年寿命期内可节电24万k W·h, 降低CO2排放186 t。

车辆轻量化中最为关键的是车体轻量化, 因为车体在车辆质量中所占比重最大 (约占四分之一) 。采用轻量化材料是降低车体质量的关键 (见图1、图2、图3) 。

其他一些车辆轻量化措施有:

(1) 设备合理选型。车辆设计中应选取合适的牵引电机和主逆变器功率, 在满足运营速度的前提下尽可能选用较小功率的部件, 避免功率过大导致的资源浪费及增加重量。如在制定上海地铁11号线北段工程车辆招标技术规格书要求时, 在满足合同要求的旅行速度37 km/h前提下, 建议适当放宽0~100 km/h平均加速度的要求, 从0.5 m/s2降低至0.4 m/s2, 这样牵引电机功率即可从230 k W降低至190 k W, 单电机质量减少75 kg, 每列车16个电机可减重1 200 kg。

(2) 牵引系统通风方式优化。采用强迫风冷的牵引系统, 可显著降低设备质量。以同等功率的VVVF地铁牵引变流器和制动电阻进行比较, 强迫风冷比自然走行风冷分别降低800 kg和240 kg, 并能显著提高车辆再生制动能力。另一方面, 强迫风冷方式也有一定能耗。因此, 在车辆设计中要综合评估, 才能得出最佳通风冷却方式。

(3) 部件集成化。车辆设计中, 对于车下高低压箱、辅助逆变器、充电机、制动设备等应尽量采用集成安装, 避免分散安装而增加质量。如辅助逆变器和充电机可集成在一个箱体里面;空气压缩机和空气干燥器可集成安装在一起;制动模块和各种制动风缸可集成安装在一起, 降低设备骨架和悬挂质量。

(4) 车下设备箱。盖板和附件尽可能采用铝合金材料, 设备箱骨架可减重15%~20%。

(5) 立柱扶手和内装材料。立柱扶手尽量采用铝合金, 每节车可减重120 kg;内装材料采用铝蜂窝板比铝板可减重30%。

(6) 设备悬挂。尽量不采用贯通梁而采用C型导槽悬挂, 每节车可减重150 kg。

上述各项轻量化措施实施后, 车辆质量可显著降低。采用某项车辆轻量化技术必须在确保车辆安全、可靠和性能的前提下做详细计算和研究试验。

近年来我国自主研发的A型车车辆减重效果对比见表1, 能耗统计见表2。其中, 深圳地铁1号线一期车辆为2001年庞巴迪设计的MOVIA铝合金铆接车辆, 上海地铁4号线车辆为西门子2002年设计的全焊接铝合金车辆, 深圳地铁1号线二期车辆为南车株洲电力机车有限公司2008年交付的全焊接铝合金车辆, 上海地铁1号线6辆编组改为8辆编组车辆为南车株洲电力机车有限公司2009年交付的全焊接铝合金车辆, 同比国外设计的车辆每节减重1~2 t, 车辆轻量化效果十分显著, 获得一致好评。

3.2 牵引、辅助及控制系统高效节能

年耗能根据地域、地下或地面的不同略有差异, 一般在150万~190万k W·h, 约相当于2 000户家庭年用电量[1], 能耗十分巨大。因此, 在车辆设计、制造和运用时应采取各种措施, 以降低车辆运营能耗。主要措施有:

(1) 提高系统部件效率, 如主逆变器、牵引电机、齿轮传动等。主逆变器选用高效功率元件可降低能量传输损耗。GTO逆变器能量传输效率较低, 一般只有0.98;最新IGBT逆变器能量传输效率可达0.99。直流牵引电机效率较低, 一般只有0.9~0.91;交流牵引电机效率可提升至0.92~0.93;而最新永磁同步电机效率为0.96~0.97。一级齿轮传动效率一般为0.98;二级齿轮传动效率略低, 为0.975;最新同轴传动取消了齿轮传动装置, 机械传动效率为1。牵引传动系统的总效率是上述3个效率的乘积。

(2) 提高再生制动能力, 尽可能实现全速度范围内不补充摩擦制动。

城市轨道交通车辆在停站过程中, 牵引电机可从电动机转换为发电机, 通过主逆变器控制将车辆动能转化为再生电能反馈回电网, 一旦同一个供电区间中有其他车辆需要吸收能量, 该再生反馈能量即可被其他车辆吸收, 达到节约能源的目的 (见图4) 。

如上海地铁3、4号线有相当长的重叠运行路段, 2种不同类型的车辆同时在上面运行, 而制动闸瓦更换率相差一个数量级, 前者每年更换1~2次, 后者运营五年尚未因磨耗到限而更换过闸瓦, 这充分说明再生制动能力的提升可大大降低摩擦制动的施加, 从而达到高效节能的目的 (见图5) , 并避免能量的无谓损失和污染隧道环境。

(3) 空调根据载客量或CO2含量自动调节新风 (见图6) 。车辆空调通风系统的能耗一般要占辅助系统能耗的80%以上。为降低空调系统能耗, 必须采用能够根据载客量或CO2含量自动调节新风和制冷 (热) 量的节能型空调。在客流稀少的早晨和夜间, 降低车厢内部新风量可避免不必要的冷 (热) 气流失, 从而达到节能的目的。上海地铁已在4、5号线上进行了二年多的新风调节空调试验, 结果表明可节约高达30%的能耗 (见图7) 。在自主设计的上海地铁11号线396节A型地铁车辆上设计配置了具有四档制冷调节和二档新风调节的792台节能型空调机组, 相比传统二档制冷调节和无新风调节的空调机组, 年节能可达400万k W·h以上。

(4) 选用节能型LED光源。LED光源具有光效高 (110 lm/W) 和寿命长 (3万~5万h) 等显著特点, 而传统光源中最节能的荧光灯也仅有80 lm/W的光效和约5 000 h的寿命, 这种新型光源在城市轨道交通车辆上正逐步开始大批量运用 (见图8) 。如在自主研制的深圳地铁5号线180辆A型车项目中, 总共采用约6 000个20 W的LED照明模块替代36 W的荧光灯管, 节能可达40%, 年节电约50万k W·h。

(5) 根据运营客流情况进行优化, 使列车以节能方式运行。香港和新加坡地铁的长期运营研究表明, 城市轨道交通车辆的旅行速度与能耗相关性十分显著, 微小的旅行速度差异可以带来巨大的能耗差异, 使得低峰时段发车密度不高时可以通过优化运行时分来节约能源, 因为此时的乘客对旅行速度的微小差异不敏感。如设计旅行速度35 km/h的车辆当降速至33 km/h运行时, 其能耗降低高达40%, 而实际旅行时间仅差一分多钟, 影响很小 (见图9) [2]。

城市轨道交通运营公司通过合理调整运营时分, 可在高峰时按设计旅行速度全速运行, 确保大运量输送, 在低峰时段则按照适当降低的速度运行, 以实现节能。1992—1995年, 香港地铁通过上述优化, 运营车辆能耗下降了25% (见图10) [2]。

以上所有节能措施中, 根据运营客流情况进行速度优化使列车以节能方式运行效果最为显著, 中国香港、新加坡的长期运营经验表明其年节能可高达数千万度。目前, 中国大陆地铁还尚未开展上述研究, 车辆的车公里能耗远高于中国香港、新加坡等先进地铁 (约2.0 k W·h/车公里) 。目前南车株洲电力机车有限公司正与深圳地铁公司一起共同研究通过优化运行图实现车辆节能的课题, 力争尽早填补国内空白。

3.3 供电系统反馈储能及利用

由于城市轨道交通车辆采用再生制动, 停车时需要向电网回馈能量, 如果电网的吸收能力不足, 多余的能量将会消耗在车辆自身携带的制动电阻或摩擦空气制动上, 能量利用率就较低。根据广州地铁长期运营经验和实际测试数据, 从电网吸收的能量中约有40%可回馈给电网, 从而被其他车辆使用[3]。

如果能够在供电电网中增加储存能量的装置 (如超级电容) , 不能被其他车辆吸收的能量可迅速储存在超级电容上, 并在车辆需要加速运行时释放出来, 从而节约能耗 (如北京地铁5号线) 。超级电容回馈、储存和利用见图11。

这种电容储能的方式储存容量有限, 一般只用在客流较小的线路或轻轨车辆上, 对于大运量的城市轨道交通线路需要更高容量的解决方案。新加坡地铁率先在供电系统中采用了逆变装置, 一旦车辆再生回馈能量无法被电网吸收, 逆变装置能够通过检测网压抬升迅速投入工作, 将多余的能量反馈回供电变压器原边侧或其他中压供电系统中。实际运用情况表明, 可节约8%的车辆能耗, 节能效果较明显。具体实施方案见图12。

目前国内尚未大规模展开相关节能运用的研究和验证工作, 主要原因是城市轨道交通运营公司对节能的投入和产出没有定量认识, 因此节能工作的推进极为缓慢。而国际上一种崭新的节能项目模式 (ENERGY MANAGEMENT CONTRACT, EMC) 正在被广泛采用。EMC是指以既有能源消耗定额为基础, 通过与用户签订能源管理合同, 加装节能设备和采取节能措施等手段, 共同获得节能收益的一种服务模式。

3.4 工程维护车辆的节能减排

工程维护车辆虽然占整个城市轨道交通总能耗比率很小, 但由于其采用内燃驱动, 是我国城市轨道交通中的排放大户, 特别是在地下隧道内, 柴油机排出的废气 (黑烟) 难以扩散, 直接威胁工作人员及乘客的健康。

目前, 中国香港、新加坡等地铁已经逐步淘汰内燃工程车, 采用蓄电池电力工程车替代升级。电力牵引的能源转换效率远远高于内燃牵引, 并能吸收和存储制动能量, 其能源消耗成本不足内燃机车的三分之一, 碳排放和废气排放也远低于内燃牵引。

中国南车株洲电力机车有限公司已向新加坡提供了14台蓄电池电力工程车 (见图13) , 也向深圳地铁提供了2台, 并同北京、昆明、宁波、广州等多个城市地铁公司签订了供货合同。国内地铁拥有各种内燃工程维护车辆数百台, 即将淘汰或更新, 市场前景十分看好。

蓄电池电力工程车主要技术参数:

电流制:DC 750 V或1 500 V;

轨距:1 435 mm;

传动方式:直-交电力传动;

轴式:Bo-Bo;

轮径:840 mm;

轴重:12.5 t;

整备质量:50 t;

最大速度:65 km/h (电网) /40 km/h (蓄电池) ;

起动牵引力:100 k N;

轮周牵引功率:400 k W (电网) /300 k W (蓄电池) ;

蓄电池类型/容量:胶体式酸性/400 Ah;

车钩型式:半自动式车钩;

外形尺寸:15 460 mm×2 780 mm×3 587 mm。

目前, 单纯从采购成本看, 蓄电池电力工程车高于内燃工程车。根据配置容量大小, 蓄电池电力工程车最高600多万元/台, 内燃工程车约350万元/台, 采购成本约高250万元。但全寿命周期成本蓄电池电力工程车远低于内燃工程车。蓄电池电力工程车寿命高达30年, 内燃工程车约15年, 即使按30年计算, 蓄电池电力工程车全寿命周期成本比内燃工程车低600万元, 碳排放降低4 800 t, 且基本没有有害废气排放。

低碳技术在城市轨道交通中的应用前景广阔, 效益可观, 但我国城市轨道交通的低碳技术应用与先进国家相比仍十分落后。作为城市轨道交通车辆制造企业, 中国南车株洲电力机车有限公司有责任和义务与城市轨道交通运营公司一道加快低碳技术的推广应用。

参考文献

[1]徐世军.一号线列车牵引系统能耗分析报告[R], 2007

[2]Albert Chui.Energy saving opportunities for existing and new railway systems[C].China Modern Rail, 2010