城轨控制

城轨控制（共8篇）

城轨控制 篇1

0 引言

随着世界铁路运输的发展,高速和重载成为城轨车辆设计的重要方向。这就对城轨车辆制动系统的发展提出了更高的要求,其中最为关键的问题是如何进一步提高防滑控制系统的性能,以便在制动时,既能防止车轮擦伤,又能充分利用粘着,得到较短的制动距离。

防滑防空转控制是由牵引系统控制单元完成对牵引电机的控制过程,通过在牵引模式下改变牵引力,在制动模式下改变电制动力。其用于在不利的轨道条件下提高加速和减速性能。牵引系统空转/滑行保护具有以下任务:(1)充分利用轮轨粘着力;(2)防止牵引时驱动轴的空转以及制动时驱动轴的滑行;(3)减少车轮和轨道的磨耗。空转/滑行保护连续监控列车速度和驱动轴的旋转速度。如果有差值,牵引力自动减少以满足轮轨粘着力。如果轨道条件变好,摩擦系数变高,那么牵引力将按照一定的斜率(可调节)提高到轮轨粘着力。空转/滑行保护的持续时间由牵引控制单元监控。

防滑防空转的目的:其一是在减少的黏着条件下提供最好的牵引力,其黏着系数为α(α=F/mg,其中F是瞬时牵引力,m是车辆黏着重量,g是重力常数,黏着重量为所有动轴的轴重和);其二是限制牵引力的参考值确保动轴的车轮不要失去控制滑行,不要超过最大允许的转差率。在牵引控制单元中可以在三个防滑防空转控制子系统中选择,其一,优化防滑—防空转控制;其二,防滑—防空转保护;其三,Δν控制。其中,优化的防滑—防空转控制是到目前为止最常用的系统。

1 防滑防空转控制

1.1 概要

防滑防空转控制检测的是车辆动轴的速度。它探测到车轮在牵引模式下的空转和动态制动模式下的滑行。当车轮的空转或滑行被探测到后,减小牵引变流控制中的牵引力参考值直到空转或滑行停止。防滑防空转的目的是当轨道和车轮之间的黏着系统达不到所要求的牵引力时,获得尽可能高的牵引力;并且减少牵引力参考值以使得驱动轴上的车轮不会在牵引状态下发生不可控制的空转,在电制动时不会锁死,不超过最大的允许空转速度。图1为工作环境中防滑控制系统的简化。

1.2 基本原理

基本原理参见图2。考虑一个具有PI控制器的控制系统,这个控制系统的目的是调整相对于参考值的空转速度。

在短的运行间隔中Fref是由牵引力和空转速度(一条F-ΔV线)之间的线性关系决定的。PI控制器的放大与F-ΔV线的斜率相对应。积分部分沿线移动直到F-ΔV线和黏着曲线的交叉点与空转速度参考ΔVref相符。

优化的防滑防控转控制系统就是从这一简单系统发展起来的,如图3所示。F-ΔV线被限制在一个有限的间隔内并且控制系统的积分部分被一个寻求最大可能牵引力的系统所代替。

防滑防空转控制系统可以是两个状态中的一个。

(1)监控:Fref曲线的第1部分。

由于黏着很高以至于可以获得所要求的牵引力。防滑防空转控制在Fref.out=Fref.in时不起作用,但它随时处在准备状态,以便在必要时减少Fref.out。

(2)激活:Fref曲线的第2部分。

防滑防空转控制必须减少牵引力(Fref.out

1.3 监控状态

在监控状态下Fref.out=Fref.in,即防滑防空转控制不减少Fref,如果防控转速度限制被超过或空转速度增长很快。此时可以认为车轮发生空转,Fref.out相应下降并且防滑防空转控制系统改变到激活状态,如图4所示。

1.4 激活状态

在激活状态中防滑防空转控制系统减少了牵引力的参考值,Fref.out

这个最优化的过程在两个方向中的任意一个方向上慢慢改变ΔVb。只要Fref.out在增长,则在同一方向上的移动就将继续。当它减少时,移动方向就改变。在Fref.out上可能有小的但很快的变化。由于这些改变可能会引起许多不希望的方向的改变,因此只有在合适时间段中的Fref.out平均值被考虑(例如:1秒)。如图6所示。

2 结语

防滑防空转是城轨车辆不可缺少的控制方式,好的控制方法不仅能有效防止滑行的产生,还能在提高制动效率的基础上,充分利用轮轨间粘着,缩短制动距离。因此,为适应我国城市轨道交通发展的需要,防滑兼轮轨粘着利用,必将提高制动性能的发挥。

城轨车辆制动控制系统的分析 篇2

1北四车辆制动控制系统概述

北四车辆制动控制系统的核心是G阀和RIO阀,主要完成列车保持制动、常用制动、紧急制动、防滑保护以及输出空压机的启动请求,并且将列车制动控制系统接入TCMS系统(列车控制和管理系统)中。

2 G阀和RIO阀

北四车辆采用德国KNORR公司的EP2002型制动系统。G阀和RIO阀是整个制动系统的核心部件,是制动管路系统和制动控制系统的枢纽。两阀气路模块如图1所示,G阀可以采集总风压、制动缸风压、空簧风压、副风缸风压以及回送管风压;RIO阀可以采集制动缸风压、空簧风压、副风缸风压以及停放制动缸风压。这些采集到的风压值对制动系统的控制起着非常重要的作用。

RIO阀主要由气路模块和电子控制模块组成。电子控制模块主要由微控制器和电源电路组成。G阀在RIO阀的基础上增加了数据管理模块,该模块由通讯电路和缓冲控制器组成。每节车G阀和RIO阀各1个,G阀是主控制阀,RIO阀是从控制阀。为了便于系统维护,每2节车为1个单元(TC1、M1为1个单元,M3、T3为1个单元,TC2、M2为1个单元),每个单元的4个阀构建起CAN总线网络,相互之间进行通讯和数据共享。另外,每个车的G阀通过MVB总线连接到TCMS网络中,将制动系统的状态实时传给TCMS系统。TC1、M1单元的网络连接如图2所示。

TCMS系统网络向G阀发出制动指令,两阀将参考空簧风压(空簧风压反映列车重量)大小,通过阀内部软件分析,计算出所需的制动力,然后控制向制动缸提供的风压,施加保持制动。保持制动力的大小和空簧风压大小有关,平均有0.24 MPa左右。

常用制动的信号来源于司机手柄。当G阀得到常用制动信号时,两阀将参考空簧风压大小,通过阀内部软件分析,计算出所需的制动力,然后控制向制动缸提供的风压,施加常用制动。除了空簧风压,常用制动力的大小还与控制信号有关,从无到有,但最大不超过紧急制动力。

紧急制动的信号来源于紧急制动控制电路。当两阀得到紧急制动信号后,将参考空簧风压大小,直接通过其内部继电器控制向制动缸提供的风压,施加紧急制动。紧急制动力的大小和空簧风压大小有关,但比其他制动力大,平均有0.3 MPa左右。

防滑保护的信号来源于车轮的速度差或减速度。两阀通过安装于车轴的速度传感器,实时监测列车运行速度。在列车运行中施加制动时,当两阀检测到某轮轴速度比标准速度低,而且速度差超过标准速度的5%时(或当两阀检测到某轮轴的减速度大于4.5 m/s2时),两阀将参考空簧风压大小,通过阀内部软件分析,控制低速车轮反复制动缓解和施加,使之趋向于标准速度,直到列车因制动而停止运行。标准速度取单元内车轴的最大速度(如KNORR制动系统[2])或单车车轴的最大速度(如Nabtesco制动系统[3])。

G阀与外界连接的电气接口有PL1、PL2、PL3、PL4和SK1。PL1接Ⅱ位转向架两车轴的速度传感器,用于采集车轴的速度。PL2接110 V制动电源为G阀供电,接紧急制动信号(信号线为443T),启动紧急制动施加或缓解。PL3接列车牵引制动参考信号、回送模式信号、备用模式信号、副风缸压力开关(只有TC1和TC2车有)以及空压机启动请求信号(只有TC1和TC2车有)。PL4接TCMS系统网络,将列车制动状态实时传给TCMS系统。SK1用来构建制动控制系统的CAN总线网络,方便制动系统的维护。

RIO阀与外界连接的电气接口有PL1、PL2、PL3和SK1。PL1接Ⅰ位转向架两车轴的速度传感器,用于采集车轴的速度。PL2接110 V电源为RIO阀供电,以及接紧急制动信号,启动紧急制动施加或缓解。PL3接列车零速线、制动切除阀B04和停放制动切除阀B05。SK1用来构建制动控制系统的CAN总线网络。RIO阀没有PL4插口,不能直接和TCMS系统通讯。

制动电源BPCB设在每节车的电气柜中,为本节车的两阀提供110 V电源。速度传感器实时采集车轴的转速,为系统启动防滑保护提供依据。当列车紧急安全回路断开时,输出紧急制动施加信号,通过两阀控制,紧急制动施加;紧急安全回路导通时,输出紧急制动缓解信号,通过两阀控制,紧急制动缓解。司机手柄控制线路的通断,形成列车的牵引制动数字信号,输入到各节车的G阀。正常情况下,牵引制动模拟信号的优先级高,即当有模拟信号时,数字信号不起作用;模拟信号是随电压变化的连续信号。TC1和TC2车上G阀PL3口的F、D、R、P针是接入列车安全互锁电路的,当TC1车的副风缸压力小于0.65 MPa时,F和D断开、R和P断开,安全互锁电路无法建立;当TC1车副风缸压力大于0.7 MPa时,F和D接通、R和P接通。TC2车与TC1车副风缸压力开关的工作原理相同,其他车的G阀无此功能。

TC1和TC2车G阀PL3口有H和G针,其中H针接BPCB制动电源。在G阀控制空压机的情况下,当总风压力小于0.8 MPa时,其中一个TC车G阀PL3的H和G针接通,G针得电,向TCMS系统的DX87模块发出空压机启动请求信号,经DX87模块处理后,向该车的空压机控制电路发出空压机启动指令,启动空压机;当总风压力大于0.9 MPa时,该TC车G阀PL3的H和G针断开,G针不得电,向TCMS系统的DX87模块发出空压机停止请求信号,经DX87处理后,向该车的空压机控制电路发出停止指令,停止空压机。如果风压降到0.75 MPa左右时,另一个TC车会以同样的方式启动本车的空压机,2台空压机一起工作,直到总风压力为0.9 MPa左右时停止。

各车G阀PL4口接入TCMS系统网络,将列车的制动状态实时传给TCMS系统。每个单元的4个阀通过SK1口连接在一起,构建CAN总线网络,其中TC1、T3和TC2车上设置维护插座,方便CAN总线网络与电脑连接。B04、B05接入其所在车的RIO阀,通过CAN总线将其状态输入TCMS系统。

3紧急制动控制电路

紧急制动控制电路[4]在两TC车上各有一套,且结构基本相同。列车要施加紧急制动,所有的G阀和RIO阀必须得到紧急制动施加信号。紧急制动信号是由位于两TC车的EB回路产生的,输入到列车所有的G阀和RIO阀。EB回路由一系列与列车安全运行有关的继电器和开关构成,其中有2个安全继电器SIR1和SIR2,其线圈由安全互锁电路供电。因此,要建立EB回路,首先必须保证安全互锁电路向两SIR继电器的线圈供电,即先建立安全互锁。

假设TC1车为主控,当2个SIR继电器得电后,MC(主控制器)手柄打到非EB位,电机正常,按下MC手柄,列车保持完整性,2个TC车的EBPB(紧急制动按钮)都处于正常状态,无乘客报警,门全关闭,总风压不低于0.7 MPa,2个TC车的紧急疏散门关闭正常,列车运行速度为零,MSS(ATC模式选择开关)打在NRM位,紧急制动继电器自锁,即EB回路建立,产生紧急制动缓解信号;当EB回路断开时,2个EMBR(紧急制动继电器)继电器不得电,即产生紧急制动施加信号。TC2车为主控时,紧急制动的控制和TC1车为主控时相同。

司机在启动列车前,先将MC手柄打到EB位,目的是先建立安全互锁,没有安全互锁,EB回路将无法建立。

在停放制动施加和停放制动缓解的控制电路中,PBCB为停放制动电源开关,装在两TC车司机室的电气柜中;PKBPB为停放制动施加按钮,PKBRPB为停放制动缓解按钮;两按钮分别控制脉冲阀的2个电磁阀。假设TC1车为主控,闭合PBCB,按下PKBPB按钮,脉冲阀Ⅱ侧电磁阀动作,停放制动施加;按下PKBRPB按钮,脉冲阀Ⅰ侧电磁阀动作,停放制动缓解。另外,TCMS系统的DX87模块接在停放制动缓解控制电路上,将停放制动的状态传给TCMS系统。值得注意的是,只要停放制动施加电路导通,即使管路系统没有施加停放制动,TCMS系统也会显示为停放制动施加状态。

4结论

北四车辆各系统通过MVB总线,构建了便于集中监控和管理的TCMS系统,它将各子系统紧密地联系在一起,使控制系统的结构更加紧凑、功能更加强大、设计更加灵活,在保证列车安全运行的同时也为乘客提供了一个舒适的乘车环境。

摘要：制动系统是城轨车辆关键系统之一,根据故障导向安全原则,制动系统失效时应有充足的措施确保列车和人员安全。北京地铁四号线车辆的制动控制系统通过G阀和RIO阀,完成列车的保持制动、常用制动、紧急制动、防滑保护等功能,并且将列车制动控制系统接入到TCMS系统中,保证了车辆的安全运营。

关键词：制动控制系统,紧急制动,常用制动

参考文献

[1]姜祥禄,蔡永丽.地铁车辆EP2002制动系统防护保护[J].电力机车与城轨车辆,2008,31(4):47-49.

[2]吴新宇.克诺尔模拟式地铁制动系统概述[J].铁道车辆,2000,38(Z1):32-36.

[3]阳建鸣.纳博特斯克车辆制动技术[J].现代城市轨道交通,2007(3):54-55.

城轨专业调研报告 篇3

?

高职铁道信号专业团队组织专业团队教师对城市轨道交通控制专业人材的社会需求状态进行调研。由教研室主任带队共 5 位专业团队教师到**地铁和**地铁进行了调研。

1、调研的目的 ?

这次调研的目的是研究城市轨道交通控制专业的社会需求情况与发展前景，了解企业对本专业的从业人员的学历，年龄，专业，素质与能力的要求，了解企业对专业知识与能力结构，课程体系与实践性教学环节设置等方面的意见，为 2015 级城市轨道交通控制专业人材培养方案的制定提供可靠根据。

2、调研的方法和范围 ?

本次调研主要面向**地铁和**地铁企业单位，包括**地铁 1、2号线，**地铁 1、2 号及广佛线。主要采取现场调查法进行。

3、调查情况汇总与分析 ?

1.企业对高职学生的基本素质要求。企业主要重视的是高职学生的创新能力、合作能力与团队精神、良好的职业道德这些基本素质，对身体素质和专业转换能力也有 1 定的要求。应当注意的是对文化课成绩要求的很低，这说明企业重视的是实际能力和素质，另外也说明文化课所反应的学生的素质和能力遭到了企业的质疑。

2.城轨交通控制专业的主要工作岗位。城轨交通控制专业的职业岗位应当定位在信号装备的安装、调试和使用、保护等方面。

3.城轨交通控制专业高职学生应掌握电子方面的知识和能力。对城轨交通控制专业的高职学生加强信号装备的安装调试知识和能力的培养。

4.城轨交通控制专业高职学生应掌握的电子技术方面的知识

和能力的比重。在城轨交通控制专业高职学生应掌握的电子技术方面的知识和能力的比重中，以电工电子为基础，单片机控制为重点，设计与分析相结合。

另外，企业中城轨交通控制专业人员中，高职层次的人员占的比重最大，本科研究生层次的人员也占有 1 定的比重。这说明，高职层次的人员是大多数企业员工的主要组成部份，但随着社会的发展，企业人员的学历层次在不断提高；在问及城轨交通控制专业高职学生应掌握的计算机知识时，大多数企业要求学生熟练掌握利用操作系统、办公自动化软件，而对软件设计能力 1 般不要求；在英语方面，企业对学生的专业英语有 1 定的要求；在对城轨交通控制专业人材培养有甚么建议时，多数企业认为高职学生在校期间应当有 1 定程度的实践能力培养，只有理论联系实际才能在岗位上尽快成才。这就要求学校要加强实习、实训硬件的投入，走产、学、研结合的办学之路，为学生的实践能力培养提供条件。

4、城轨交通控制专业教学进程中存在的问题和反思 ?

(1)学生的人文素质和专业技术素质必须同时并举，提高劳动者的整体素质势在必行。

(2)政府导向，行业规范，积极推行劳动准入制度，提高全社会的职业意识。让社会、家长、学生、用人单位从思想意识上真正体会到职业教育对当代社会发展的重要作用和地位。

(3)有的毕业生就业观念比较落后。虽然大多数学校订毕业生在毕业前展开了就业指点工作，但 1 些毕业生的就业期望值很高，眼高手低，适应能力较差。因此学校要加强就业指点和爱岗教育。

5、我院高职城轨交通控制专业的教学改革意见与建议 ?

通过调研，结合实际情况，对城轨交通控制专业的改革有几个

值得探讨的地方：

1、科学公道地根据行动导向教学要求计划教学任务并进行课程设置 ?

在今后的教学改革中继续探索基于工作进程，重构城轨交通控制专业课程体系。在课程设置中坚持以行动导向为指点，以项目教学为目的，以任务驱动为桥梁的科学课程计划和体系，真正让学校的课程计划体现市场需要、行业和技术的发展趋势。

2、积极主动推动教学改革 ?

教学内容和课程体系的改革是教学改革的重点和难点，构建特点的人材培养模式是我院城轨交通控制专业发展的方向。在调研进程中我们注意到，现在企业急需的是技能型人材，要求学生毕业后马上胜任某个岗位的工作，这就要求我们在办学进程中打破原本的教学模式，建立 1 种能够适应市场需要的新的人材培养模式，实行“ 2+ 1”教学模式，即两年在校学习，1 年的顶岗实践。实行项目教学法，积极利用行动导向指点教学。加强实习教学与管理。营建有 1 定品位的校园文化。全面提高人材的整体素质。在调研进程中我们还了解到，由于高新技术的利用，因此电子技术课程和计算机技术课程的有机结合显得特别重要。

3、坚持“产、学、研”相结合，坚持“多证书”制的教学模式。

大幅度增加实践教学的比重，加大教学设施的投入，重视校内现代铁路实训基地和校外实习基地的建设。在学生毕业要求中推行多证书制度。

通过今年的市场调研，我们发现，培养人材是 1 个复杂的系统工程，这就要求职业教育广开办学思路，根据市场办专业，根据需要

城轨控制 篇4

1 列车报站广播模式概述

根据控制方式、控制级别的不同,目前国内城市轨道交通PIDS报站广播模式通常分为3种:手动报站、半自动报站和全自动报站。

(1)手动报站:由司机手动点击快捷键或触摸屏触发预录的报站信息;

(2)半自动报站:根据车辆给出的广播控制信号触发预录的报站信息;

(3)全自动报站:根据地铁信号系统给出的广播控制信号(通过网络系统转发)触发预录的报站信息。

3种报站模式适用于不同列车驾驶运行工况,全自动报站广播一般仅适用于无线网络信号正常的驾驶模式(如ATO驾驶模式);半自动报站广播不依赖于地铁信号系统传送的数据,适用范围较广,只要车辆广播控制触发信号正常即可,通常在全自动报站模式失效的情况下使用;手动报站模式为一种备用报站广播模式,报站广播设备故障时使用[2,3]。

不同厂商的PIDS设计思路对于手动报站和全自动报站的控制逻辑基本相同,主要区别在于半自动报站的控制逻辑。针对半自动报站广播控制逻辑进行对比分析。

2 半自动报站广播控制逻辑

半自动报站广播控制逻辑包括两方面:一是预到站/到站广播的触发逻辑;二是站点代码增加逻辑(加站控制逻辑)。

2.1 预到站/到站广播触发逻辑

目前国内城市轨道交通列车采用的预到站/到站广播触发逻辑有两种:一种是根据列车速度信号触发;另一种是根据列车距站台的距离信号触发。

2.1.1 根据列车速度信号触发的逻辑

根据列车速度信号触发的逻辑即PIDS接收、判断列车的速度信息,当列车速度上升到某一值时进行预到站广播,当列车速度下降到某一值时进行到站广播。

根据列车速度信号触发的逻辑示意见图1。当列车启动出站,零速信号变为低电平时,列车进行预到站广播;当列车速度下降到30 km/h时,列车进行到站广播。

通常PIDS不直接检测列车的速度信息,而是由车辆其他系统以硬线或网络信号的形式提供。

2.1.2 根据列车距站台的距离信号触发逻辑

根据列车距站台的距离触发的逻辑简称根据距离信号触发。该触发逻辑是当列车驶离本站站台区域一定距离时进行预到站广播,当列车距下一站站台区域一定距离时进行到站广播。

根据距站台距离触发逻辑示意见图2。当列车驶离站台区域50 m时进行预到站广播;当列车距离下一站台150 m时进行到站广播。

该触发控制模式下,PIDS需预先存储全线路所有站点的区间距离信息,然后根据列车的实时速度信息计算出列车与站台的距离信息。

2.2 加站控制逻辑

PIDS报站广播的加站逻辑是指“下一站”站点代码的变更控制逻辑。进行加站逻辑设计时,一方面要确保正确的加站时机,另一方面也要防止不加站、重复加站或错误加站等情况。目前国内城市轨道交通列车通常采用根据车门状态变化进行加站控制的方式,如当车门全关闭时进行加站,或车门全开启时进行加站。

单独根据车门状态进行加站控制会出现因在同一站台进行多次开关门作业而重复加站的问题,为此进行设计时通常会辅以其他控制信号,比较常见的是列车零速信号。

2种常见加站控制逻辑见图3、图4。图3所示为在PIDS接收到“门全关闭”信号后,再检测到零速信号丢失时,进行站点代码增加的控制逻辑。图4引入了一个“加站有效位”来记录零速信号的变化,当零速信号丢失后,“加站有效位”变为高电平,只有在“加站有效位”为高电平的情况下再收到“门全关闭”信号时,才会进行站点代码的增加。

3 不同控制逻辑差异性分析

3.1 预到站/到站广播触发逻辑差异性

速度信号触发控制逻辑的主要优点是控制逻辑简单,计算量小,可靠性高;缺点是列车速度的波动及驾驶模式的不同会对报站广播时机产生较大影响。青岛地铁3号线试运行初期,列车采用手动驾驶模式,进站速度较低,出现列车还未完全进入站台区域到站语音已经播放完毕的问题;后续采用ATO驾驶模式,列车进站速度大幅提升,又出现列车进站开启车门后,到站广播还未播放完毕的问题。

此外,列车在区间运行时速度波动也会导致到站广播的重复播放或报站语音的覆盖。如图5所示,列车理想的速度曲线为f曲线,但由于速度波动导致实际曲线为h曲线,A点时丢失零速信号触发预到站广播,C点时触发到站广播,由于A—C之间的时间差小于预到站广播语音时长,因此会出现到站广播覆盖预到站广播的问题。

距离信号触发控制逻辑的主要优点是两站点之间只会进行一次预到站和到站广播,报站时机准确;缺点是控制逻辑复杂,PIDS主机运算量较大,且由于轮径等累计计算误差的叠加,也会出现报站时机不稳定的问题,尤其是对于长大区间更为明显。

3.2 不同加站逻辑差异性

车门状态信号与列车零速信号等的判断先后顺序会直接影响列车站点信息更新的时机。当先检测零速信号的变化时,加站时机是列车门全关闭,列车启动前就进行站点信息更新。当先检测车门状态信号时,加站时机为列车零速信号丢失,列车启动加速后进行站点信息更新。相比较后一种控制逻辑方式站点信息的更新时机较晚。

此外,终点站的站前折返和站后折返的方式不同,也需对加站控制逻辑进行单独设计。先检测零速信号变化的加站方式,对于存在站前折返的线路,由于终点站换端后不存在速度变化,加站有效位一直为低电平,终点站开关门作业后不会进行加站,因此终点站的加站逻辑需要单独设计,通常以主控钥匙的激活信号代替零速信号的变化。

4 报站控制逻辑设计选型应考虑的问题

为使PIDS报站广播功能简单、可靠、稳定,设计控制逻辑时不仅要根据线路条件选择合适的广播触发控制逻辑、加站控制逻辑,还应根据车辆、信号本身特点进行优化设计选型。

在预到站/到站广播的速度触发控制逻辑中,需提取车辆速度信息。速度信息的给出方式有两种:一种是通过硬线形式给出;另一种是通过车辆控制网络信号形式给出。采用硬线方式的系统简单、可靠,但会增加车辆布线及硬件接口;采用车辆控制网络信号的形式给出,不需要额外接口和布线,但当PIDS与车辆网络通信异常时会影响系统报站功能。因此,从可靠性、稳定性方面考虑,建议速度信息优先采用硬线形式。

此外,加站逻辑的控制条件与预到站/到站广播的触发条件应综合考虑,合理利用数据,力求最少的数据、最简单的逻辑,设计出最稳定的系统。

综上所述,PIDS半自动报站模式的控制逻辑包括两部分内容:报站广播触发控制逻辑和加站控制逻辑。进行报站广播触发控制及加站控制逻辑设计时,需要结合线路、限速、信号、车辆等的特点综合考虑,合理利用数据,使系统尽量趋于简单、可靠和稳定。

参考文献

[1]漆瑾.广州地铁四号线车辆车载乘客信息显示系统改造[J].电力机车与城轨车辆,2009(1):43-45.

[2]陈爽.地铁乘客信息显示系统中的无线通信传输稳定性研究[D].广州:华南理工大学,2011.

城轨控制 篇5

关键词：城市轨道交通,列车网络控制系统,MVB,WTB,以太网

列车通信网络技术已成为现代列车的核心技术之一。城轨车辆采用列车通信网络技术实现车载设备的互联与控制, 以确保运行安全与可靠。基于国际标准的列车控制网络TCN技术是专门为列车车载设备通信量身定制的一种总线技术, 也是目前列车控制网络中最为广泛采用的一种技术形式。

进入21世纪后, 随着现场总线网络、列车骨干网 (Ethernet Train Backbone, ETB) 、列车编组网 (Ethernet Consist Network, ECN) 、无线通信、物联网等诸多技术的应用, 轨道交通装备智能化正在加速发展。

1 城轨车辆列车网络控制系统技术方案

1.1 系统拓扑结构

列车网络控制系统 (简称系统) 采用列车级、车辆级两级总线式拓扑结构 (见图1) 。

根据列车编组方式分配牵引单元, 每个牵引单元划分1个多功能车辆总线 (MVB) 网段, 每个牵引单元通过网关将MVB协议转换为绞线式列车总线 (WTB) 协议, 各牵引单元间通过WTB总线进行通信。每个MVB网段采用主链-分支结构, 每辆车都设有中继器, 将1个牵引单元内的MVB分成了多个分支。主链-分支结构的优点在于任何一个MVB分支故障后不会影响其他分支网络以及主干网络的通信。车辆的端车各设置2个MVB分支, 重要的网络设备冗余安装在2个分支上, 一个MVB分支故障不会影响列车网络控制系统的正常工作。

中央控制单元 (CCU, 包含主从CCU和附属网关) 、人机界面显示器、分布式输入输出站、温度采集装置、远程无线传输装置以及各智能子系统控制器在内的设备通过MVB连接到一个牵引单元内的通信控制网络上。厕所系统、轴承温度传感器、车辆编码器、烟雾探测器通过电缆连接到分布式输入输出工作站, 再由工作站的车辆总线接口与牵引单元内部设备进行通信。

1.2 系统设备组成

列车网络控制系统设备主要包括:中央控制单元、人机接口显示屏 (HMI) 、输入输出工作站、MVB中继器和远程无线传输装置 (见图2) 。

1.2.1 中央控制单元

中央控制单元作为系统主要设备, 实现重要设备的管理、运行信息采集、运行状态的监视和故障诊断, 从而保证列车安全可靠运行。同时可为司机或机械师提供故障处理指南, 为检修维护提供数据支持。中央控制单元采用通用结构设计, 在使用特殊的背板总线结构构成的机箱中, 可经过不同功能板卡的组合完成网络系统的控制任务。每一牵引单元上安装2台CCU, 互为冗余。列车激活后, 其中1台将成为主控CCU, 另1台将成为受控CCU。在1台CCU故障的情况下, 故障CCU的管理功能将由另1台CCU接管, 列车可继续运营。中央控制单元结构见图3。

CCU通过控制和监测整列车的列车功能和电路, 实现对整车的中央控制功能, 通过控制和检测整列车的牵引系统实现对整车的牵引控制功能。

1.2.2 人机接口显示屏

HMI主要通过MVB网络收发过程与消息数据, 实现各子功能系统的状态显示、故障诊断、信息保存, 为司机提供故障的详细信息及故障处理建议, 实现全列车的牵引、制动等各子系统控制指令的下发及整车的操作和控制。HMI外观见图4。

HMI硬件组成主要包括中央处理器 (CPU) 电路 (包括MVB通信部分) 、电源模块、显示器模块、存储器及外围接口电路, 采用快速实时操作系统 (QNX) 嵌入式实时操作系统, 软件部分使用C/C++/Java等语言开发。HMI的诊断系统采用了分级诊断的设计思想 (见图5) 。

1.2.3 输入输出工作站

输入输出工作站将多个开关量信号集中采集和发布, 通过车载网络与中央控制单元交互, 为应用提供开关量状态数据, 执行应用发布的控制命令。

输入输出工作站主要组成部分有:110 V/24 V独立电源模块, DC 110 V输入、输出模块, 主CPU模块和MVB总线模块。可根据需求挂接最多12个输入模块和最多12个DC 110 V输出模块。每个输入模块包含16个DC 110 V输入通道, 每个输出模块包含8个DC 110 V输出通道。工作站采用独特的模块化结构设计, 可根据实际应用需求进行灵活配置。其设计立体效果图见图6、图7。

1.2.4 MVB中继器

M V B中继器提供了在不同的中距离传输电介质 (EMD) 的MVB网段之间的物理连接。在节点数目超过32个或者传输距离超过200 m的MVB网络中必须使用中继器。MVB中继器的外观见图8。MVB中继器功能特点如下:

(1) 实现2个EMD介质的MVB网段间数据转发;

(2) 具有完全独立、冗余的双通道结构, 供电采用双路冗余供电;

(3) 采用现场可编程门阵列 (FPGA) 技术实现信号幅值的调整和相位再同步;

(4) 主动完成帧间距时序的调整;

(5) 抑制和屏蔽故障设备的持续发送;

(6) 转发信号延迟时间约为2.3μs;

(7) 采用金属整体成型机壳, 采用导轨方式安装, 安装和维护方便。

1.2.5 远程无线传输装置

远程无线传输装置对运行列车的安全状态与故障情况进行实时动态跟踪和监控, 用于支持列车故障的诊断、分析、排除及列车检修, 为列车运行保障人员提供远程技术支持和故障应急指导, 其硬件主要由无线局域网 (WLAN) 板卡、CPU板卡、全球移动通信系统 (GSM) 板卡、电源板卡组成。

远程无线传输装置主要记录城轨列车在途传输的数据信息, 包括动态位置跟踪信息、基本状态信息和故障信息。它通过接入MVB网络获取有关牵引、制动、供电、空调、门等子系统状态的实时运行数据, 与司机显示屏通过以太网连接获取以故障代码为索引的实时故障数据的同时, 通过GPS功能模块获取列车位置信息, 根据实际情况选择通过通用分组无线服务 (GPRS) 或车站内WLAN发送实时数据。

2 下一代列车网络控制系统架构

随着城市轨道交通列车信息化程度的提升, 城轨车辆使用的WTB、MVB或控制器局域网络 (CAN) 等技术已无法满足丰富的车辆状态信息传输需求。因此下一代城市轨道列车网络需要使用新技术来满足这些需求, 众多国际研究机构和组织都开展了相关工作。国际电工委员会 (IEC) 成立了关于列车通信网络的标准化组织TC9 (IEC technical committee 9:Electrical equipment and systems for railway) , 促进列车通信网络的相关技术创新与技术合作。自2012年起, 该组织联合西门子、庞巴迪在内的车辆装备产业集团陆续发布IEC 61375系列协议。IEC 61375系列协议的发展代表了产业对于列车网络发展趋势的共同认识, 也指明了未来列车网络技术的发展方向。表1描述了IEC 61375系列协议的详细规定内容。

2.1 系统拓扑结构

现有列车网络使用列车级WTB总线和车辆级MVB总线的网络结构, 该结构可提供可靠、确定性的数据连接, 具有传输可靠的特点。

随着列车智能化水平的提升, 列车网络需要能够承载更多的数据传输。以太网技术具有应用广泛、数据传输率高、容易与信息网络集成、成本和费用低廉、可持续发展潜力大、支持多种物理介质和拓扑结构, 以及软硬件资源丰富等优点。以太网技术与其他网络对比见表2。

列车以太网设备分布于列车的各个组成部分, 列车网络拓扑按网络设备的所处层级来划分, 可分为两级:列车级骨干网和车辆级局域网。列车级骨干网联结着不同编组或不同车辆, 实现跨编组或跨车通信;车辆级局域网负责联结车辆内部终端。

采用以太网架构的下一代列车网络控制系统的拓扑结构见图9。列车级以太网骨干网节点 (ETBN) 连接着不同编组, 采用双线冗余结构和双ETBN冗余备份的方式工作, 加强可靠运行的能力, 并基于IEC 61375-2-5协议中的列车拓扑发现协议 (TTDP) 规范, 实现自动跨编组配置, 以列车网络地址转换 (R-NAT) 保证跨编组同子网IP节点之间, 不会出现全网IP冲突问题;车辆级以太网交换机节点 (ECN) 负责与终端相连, 构成车辆内部的环网, 终端间使用IEC 61375-2-3协议中规定的列车实时数据传输 (TRDP) 协议。

ETBN节点和ECN节点之间交互的信息, 优先级由高到低可分为传输5类数据:监视数据 (Supervisory Data, 用于拓扑发现及控制) , 过程数据 (Process Data, 用于列车控制的周期性数据) 、消息数据 (Message Data, 用于传输事件驱动型报文) , 流数据 (Stream Data, 用于传输音频/视频流) 和尽力可达数据 (Best Effort Data, 用于传输诸如固件上载信息等) 。在网络设备的转发策略上, 严格区分优先级, 保证列车控制数据的传输可靠性。

从网络控制的角度看, 使用基于I E E E802.1Q规范的VLAN (Virtual LAN) 技术划分网络冲突域, 保障数据传输的优先级及可靠性。

列车级ETBN、TTDP自动配置动态IP的分配规则为:00001010.1bb0ssss.sshhhhhh.hhhhhhhh/18

其中字段[b]为骨干网ID, 用于列车控制与监视用途的骨干网时, 数值为0;字段[s]为地址编码, ETBN在初始化过程中通过TTDP协议获知自身在全列车中的编号, 具体内容如下:

(1) 发现并监视邻居ETBN。网络中每个ETBN通过不断发送和转发拓扑信息, 以保证自身拥有的拓扑信息的实时更新。

(2) ETBN拓扑信息的更新和协商需要借助上层列车应用来实现。

(3) ETBN根据列车应用, 建立列车逻辑拓扑, 并更新网络服务重新分配IP地址, 此过程保证了当列车重联时不会出现IP冲突的问题。

2.2 系统设备组成

下一代城市轨道交通列车网络控制系统设备主要包括:列车级以太网骨干节点ETBN、车辆级子网交换机ECN、MVB以太网网关、TRDP网卡和以太网中继器。系统通过实现IEC 61375-2-5、IEC61375-2-3及IEC 61375-3-4规定的列车以太网功能, 能够实现跨编组IP自动配置。下一代系统的产品体系见图10。

2.2.1 列车级骨干网节点ETBN模块

负责承担车辆级自动拓扑发现、自动组网、实现跨编组网络之间互连的协议 (IP) 转换、列车设备信息数据库存储及列车设备域名系统 (DNS) 服务等功能。

该模块具有4个以太网接口 (M 12-D) , 分别连接车头连接器和车尾末端E T B N模块, 并保留了一个调试与管理接口 (M12-D) 。同时采用继电器结构对ETBN掉电进行处理, 实现Bypass功能, 保证掉电后网络线路仍然畅通。此外, 一个编组内可同时运行2个ETBN模块, 其中一个作为冗余模块热备运行加强系统的安全性。ETBN模块主要技术参数见表3。

2.2.2 车辆级交换机ECN模块

负责承担网络终端的接入以及网络控制功能。通过与ETBN模块连接共同构成城轨列车网络。

该模块具有16个以太网接口 (M12-D) , 可通过背板总线与ETBN模块相连, 主要承担网络终端的接入和传输控制, 具备网管功能。ECN模块也可单独使用, 作为网管型交换机使用, 具有多用途、适用性广泛的特点。车辆级最多可提供32个物理端口连接终端。ECN模块主要技术参数见表4。

2.2.3 MVB-以太网网关

可实现MVB与以太网间数据的双向转发, 使目前广泛应用的MVB网络设备能够使用以太网进行数据传输。目前开发的网关设备, 能够实现多个MVB端口到UDP的映射, 同时支持TRDP数据包传输, 支持IEC61375-2-3规定的TRDP数据包结构。

2.2.4 以太网中继器

以太网的传输距离受传输介质、周围环境的影响, 当以太网线缆超过50 m时会出现明显的信号衰减, 在列车网络应用场景中需要对衰减信号加以补偿才能使网络正常运行。中继器可以连接2个局域网的电缆, 重新再生电缆上的数字信号并发送出去, 属于纯物理层的功能。

3 发展和展望

当前, 随着科学技术迅猛发展, 以及用户对系统可靠性、可用性、可维护性、安全性 (RAMS) 和生命周期成本 (LCC) 要求的提高, 轨道交通装备的智能化也在提高。

目前已经有一系列的项目在推进轨道交通装备的智能化。系统智能集成项目 (Intelligent Integration of Railway System, Inte GRail) 是欧洲旨在推动轨道交通装备智能化的项目之一, 主要由西门子、庞巴迪、阿尔斯通、法国国家铁路公司、UIC等欧洲的轨道交通企业、运营商以及标准化组织开发了一系列的装备集成规范和应用项目原型。该项目通过智能化集成, 提高车辆装备、运营、基础设施、旅客运输等的安全性、可靠性和舒适性。Shift2Rail是欧洲另外一个项目, 目标是将在其他领域使用的新技术应用在轨道交通上, 以实现欧洲2020战略。

轨道交通装备的智能化不仅体现在运用先进技术提高城轨车辆的牵引、制动、辅助等系统的运行性能以及自动驾驶技术, 提高车辆的智能诊断、智能维护等技术服务, 而且还体现在为旅客提供更加智能的服务, 例如信息服务、视频监控服务等。

以往城轨车辆由于网络带宽的限制, 车辆控制网、状态监视网以及旅客信息网分别采用不同的网络, 如车辆控制网采用WTB、MVB等, 状态监视网采用MVB、CAN等, 旅客信息网采用以太网等。近年来, 随着现场总线技术的成熟和发展, 列车网络控制系统已成为城市轨道交通车辆和铁道车辆的关键系统。随着最终用户对列车网络控制系统性能要求的提高, 旅客信息传输、在线视频监控和远程数据服务等功能需要列车网络控制系统具有较高的实时性和较好的可维护性, 并能将列车实时数据传送到远程控制中心进行监控和维护。现有列车网络应用的现场总线无法满足上述要求, 而工业以太网技术克服了现有列车网络总线传输速度低、组网拓扑结构单一等缺点, 能完全满足上述需求。

随着轨道交通应用以太网技术的日趋成熟, 其应用领域不断扩展, 将吸引越来越多的厂商致力于开发高实效、高扩展性及高智能的以太网系列产品, 使以太网能够全面替代现有的总线, 形成以工业以太网为主的列车车辆总线网络, 以满足市场不断提升的需求。

参考文献

[1]丁荣军, 杨卫峰, 唐军.轨道交通装备智能化技术的研究及应用[J].机车电传动, 2012 (5) :1-4.

[2]李洋涛.TCN列车网络技术现状与发展.单片机与嵌入式系统应用[J].2012 (1) :4-7.

城轨控制 篇6

1 塞拉门的结构与工作原理

城轨车辆一般有四种车门, 即客室侧门、驾驶室侧门、紧急疏散门 (逃生门) 、驾驶室隔间门。城轨车辆车门组成:车门悬挂及导向机构、车门驱动装置、左右门页、紧急解锁装置、乘务员钥匙开关 (或称为紧急入口装置) 、一套安装在车体上的密封型材 (上、左、右) 等机械部分, 以及门控单元 (或气动控制单元) 、电气连接、负责检测的各类行程开关、指示灯等电气或气动部件。

按照车门结构分类可以分为:内藏门、塞拉门、外挂门。按照车门动力分类可以分为气动门、电动门。以下主要介绍地铁车辆塞拉门。

1.1 电动门的结构

塞拉门结构:由驱动机构、机械执行机构、门叶、垂直协调杆、制动组件、紧急解锁机构、车门旁路系统以及电子控制单元等组成。

1.2 塞拉门的工作原理

1) 平移运动电动机轴转动驱动齿轮运动, 齿轮带动齿运动, 齿带的运动通过连接齿带和门叶的连接件驱动门叶作平移运动;2) 塞拉运动杆件系统连续驱动共同的伸缩导轨两端, 转动电动机体来驱动车门门叶作塞拉运动;3) 门的锁闭控制杆件塞拉运动达到驱动机构的死点, 杆件锁定获得。

1.3 门系统的组成

车门系统由驱动电机、传动装置、承载导向装置、锁闭装置、解锁操作装置、门页和门控器等组成。

2 车门的系统主要功能和逻辑电路控制原理

2.1 车门系统的主要功能

开/关门功能:包括开、关门状态显示;未关闭好车门的再开闭功能:已关好的车门不再打开;开关车门的二次缓冲功能;防夹人/物功能 (障碍物探测再开门功能) ;车门故障切除功能;车门内部紧急解锁功能 (每辆车每侧两个车门) ;车门旁路功能;乘务员钥匙开关功能 (每辆车每侧一个车门) ;故障指示和诊断记录功能并可通过读出器读出;自诊断功能;零速保护。

2.2 城轨车辆塞拉门电气逻辑控制原理

列车车门的开关由电子门控器来控制, 开门列车线、关门列车线、零速列车线驱动门电机, 从而实现左/右侧车门的开关功能。关门带延时功能, 即门控得到关门命令后, 车门指示灯闪烁后门再动作, 延时时间为3.0s, 可调整。

如下图所示列车开关门逻辑图, 开关门信号采用大于500ms的脉冲信号实现, 在司机室左侧侧墙侧墙设置一个左侧开门带灯按钮DOPB_L, 关门带灯按钮DCPB_L;在司机室右侧侧墙设置一个右侧开门带灯按钮DOPB_R, 关门带灯按钮DCPB_R。在有零速信号和门释放信号时, 具体开关门操作如下:

左侧开门带灯按钮DOPB_L、右侧开门带灯按钮DOPB_R在有零速信号和门释放信号时保持常亮。

当无关门命令时, 司机按下开门按钮并大于500ms时, 车门内侧指示灯闪烁, 车门执行开门指令, 车门外侧指示灯逻辑同车门内侧指示灯。

司机按下关门按钮并大于500ms时, 车门内侧指示灯和车门外侧指示灯闪烁, 延时3秒后, 车门执行关门指令, 门关闭后车门内外侧指示灯熄灭。

3 城轨车辆塞拉门主要故障分析及处理对策

3.1 电气故障

1) EDCU故障

故障现象:包括电子门控单元EDCU硬件故障、突然死机等。

查找处理:检查EDCU中软件是否为最新版本, 若不是, 则更换新软件后重新开关车门试验, 检查是否正常;检查EDCU的接线端子等是否异常, 若不正常, 则重新安装接线端子, 若为EDCU本身故障, 则更换该EDCU单元。

2) 关门位置检测开关故障

故障现象:车门打开按下关门按钮后, 单个车门无法关闭, 车辆显示屏显示该车门故障。该故障的主要原因是开门行程开关DCS在车门打开过程中出现故障或误动作, 在关门过程中, EDCU收不到“门关好”信息, EDCU将向列车诊断系统发出“车门故障”信息。

查找处理:检查该行程开关是否有故障, 若有故障, 将其更换;检查该行程开关的安装是否过紧, 并检查其调整是否满足要求, 不符合要求则重新调整。

3) 车门电机故障

故障现象:车门不动作、车门动作一段距离后停止运动等。

查找处理:检查车门电动机各接线是否有松动或断裂的情况;若松动, 则重新紧固或更换断裂的部件;检查车门电动机的连接件包括电动机皮带、联轴器是否异常;若皮带出现断裂则更换;以上故障都排除后仍然不能解决该故障, 则可能是车门电动机本身的故障, 可考虑更换车门电机。

3.2 机械故障

1) 机械尺寸变化引起的故障

在客流量大而且集中时, 由于车体挠度等因素影响, 造成车门相关部件与车体等部位干涉, 从而引起车门故障。

查找处理:此类故障应检查车门的尺寸调整是否在规定的范围内, 如V型尺寸、车门对中尺寸等;同时还应该检查车门的各部件是否存在相互干涉等情况。

2) 零部件损坏

零部件损坏通常可以通过更换新零件解决, 如果同一类零部件损坏率较大, 则应该检查是否存在系统设计问题或调整上的失误。

摘要：本论文简述了城轨车辆车门相关的结构、工作原理, 逻辑控制电路原理等进行重点讲述并指出其常见的故障现象, 并说明了排除故障的方法。

关键词：城轨车辆,车门,故障处理

参考文献

[1]徐丽娟, 张莹.电力电子技术.北京:高等教育出版社, 2006.

[2]黄俊, 王兆安.电力电子变流技术.北京:机械工业出版社, 1999.

城轨控制 篇7

城市轨道交通线路的走向与空间位置选择的合理与否, 将直接影响到其后的运营效果和城市轨道交通网的合理布局。因此城市轨道交通线路的选线 (或定线) 问题, 将影响城市轨道交通的可持续发展。

1.1 影响城市轨道交通线路走向的主要因素

城市轨道交通的网络规划?在具体确定某一轨道交通线路的走向及主要控制点时, 应符合轨道交通网络的规划原则, 分析研究所选线路的规划服务功能, 即以满足乘客主要出行方向和路径为原则, 确定相应的主要控制点。

城市交通服务功能?无论从经济效益和社会效益来讲, 都要求轨道交通最大限度地吸引客流。因此, 线路应选在客流大而稳定的街区内, 尽可能多地联结城市主要的工业区、居住区、行政文化中心、大型商业网点、对外交通枢纽及市内公交集中换乘点, 以发挥其最大的运营效能。

城市道路网分布—————轨道交通线路走向一般与城市道路主干道重合, 一方面有利于吸引客流, 另外方便旅客换乘。

车站分布与站位选定—————从城市轨道交通线路功能要求考虑, 车站合理间距市区内一般在1 km左右, 郊区可适当大一些。在市区范围内, 站位有设在道路下方和设于街坊内两种选择。不同的方案对施工时地面交通的干扰、地下管线的搬迁、居民正常生活、沿线商业网点的经营、未来车站上部空间开发等有不同的影响。

城市经济实力—————城市轨道交通建设费用较高, 目前地铁每公里造价数亿元, 轻轨每公里造价为地铁的1/3。在选线时应尽量避免大量的拆迁工程。有时需要与城市改造规划相协调, 使单一的轨道交通车站的市政设施建设融入到为地下地上立体发展、现代交通与现代商业密切结合的综合性项目中。

城市交通换乘节点与枢纽的分布—————不仅要考虑先后建设的轨道交通线路之间的换乘, 还要满足轨道交通与地面公交之间换乘方便的需要。在多线交叉处需要布置换乘枢纽, 减少旅客的换乘时间, 加速旅客输送, 最大限度地缩短换乘距离。

城市环境保护—————城市轨道交通线不仅占用了城市的土地资源, 而且轨道交通的运营还会对城市景观、地面交通、环境质量产生一定影响。地面线、地下线 (地铁) 和高架线的选择, 除了需要从投资方面考虑外, 尽量减少可能产生的振动、噪声、电磁干扰和对城市自然景观的负面影响, 也是必须考虑的重要因素。

车辆段、停车场位置—————线路走向还要考虑车辆段、停车场位置的选择, 以尽量减少出入段 (场) 线长度, 使车辆段、停车场与正线有便捷的联系。

1.2 城市轨道交通线路合理方案确定方法

1.2.1 线路方案合理的确定思路

城市轨道交通线路的定线是一个复杂的多目标决策问题。它涉及的因素众多, 有些能用定量的办法进行计算 (如工程数量、占地、客流吸引量等) 比较, 但有些诸如线路施工对沿线居民生活影

对于多目标问题, 目前理论上比较成熟的决策方法有许多种, 如分层序列法、化多为少法、理想点法、效用理论、层次分析法等。考虑到城市轨道交通线路位置确定过程中, 涉及众多的难以定量表达的因素, 因此选择信息需求少、适合于复杂系统决策问题的层次分析法较为合适。?层次分析法要求先根据问题的性质, 确定一个总体目标, 然后建立一个目标实现程度的评价指标体系 (即指标层) , 根据城市客流集散与流动特点和地形地貌及周围城市建筑与规划等环境条件, 构建可行方案集 (即方案层) , 从而形成了一个多层次的系统分析结构模型。

1.2.2 城市轨道交通线路方案评价指标

(1) 吸引客流程度—————主要从可能吸引客流量大小、吸引范围内居住及工作人口的多少、乘客便利条件及其它交通工具的换乘条件等方面衡量。

(2) 线路条件———包括线路长度、曲线半径大小及曲线总转角大小、车站数目、车站设置条件等。

(3) 施工条件—————包括施工方法、施工场地安排、施工运输道路以及施工难易条件之评价。

(4) 施工干扰—————包括对房屋、地上地下管线等拆迁量大小, 对道路交通的影响, 对商业经营的影响等。

(5) 与城市规划配合程度—————主要是评价线路走向与城市改造发展规划的一致性及结合程度。

(6) 工程造价—————主要指建筑工程的造价。各方案间的其它工程费用基本相同。

(7) 运营效益—————线路的运营效益取决于所服务的客流大小。在设计阶段, 根据客运量的预测, 用线路效率指标来评价运营效果。某方案的线路效率指该方案所有路径上各站点间所服务的直达乘客量 (即OD量) 。

(8) 环境影响—————主要指轨道交通线路可能产生的振动、噪声、电磁干扰等方面对城市人民生活环境的影响, 线路的空间位置对城市 (地上和地下) 土地资源利用的影响和对城市自然环境与景观以及历史古迹等影响。

1.3 城市轨道交通线路定线方法的评价

层次分析法突出的优点是所需要的数据、信息较少。但该方法存在的弱点是要求参与决策的所有专家具有扎实的专业知识和广泛的社会经济知识, 并且熟悉工程背景。为提高该方法的实用性和可靠性, 可适当扩大专家咨询范围、采用科学的方法处理专家反馈的意见、等措施。

2 轨道交通项目的建设对城市全局和发展模式都将产生深远的影响

轨道交通项目的建设, 是一个城市建设史上最大的公益性基础设施, 是一个涉及面广、综合性强的系统工程。它的建设是城市发展中的百年大计, 对城市全局和发展模式都将产生深远的影响。因此, 如何做好一个城市的轨道交通规划, 使轨道交通项目建设后, 能有效发挥城市交通和市际交通的整体利益, 促进土地的有效开发利用, 这些都是当前急待探索和需要解决的重大问题。

2.1 建设轨道交通应具备的条件

城市轨道交通建设投资很高昂, 即使经济发达国家, 在策划建设轨道交通项目时, 也保持极其审慎的态度。通常认为, 50万人口以上的城市即可修建轨道交通。但据有的报告分析, 若期望地铁项目产生比较理想的效果, 城市人口在150万以上则是适当的选择。我国则规定人口在100万人以上的大城市可以考虑修建轻轨交通系统, 人口在200万人以上的大城市可以考虑修建地铁交通系统, 或者两者相结合, 具体要由城市的客运需求、经济实力和其它相关因素来决定。概括地说, 建设城市轨道交通, 应具备以下条件:

2.1.1 具有法定的轨道交通网络规划

任何城市在没有做好轨道交通网络规划之前就提出线路方案的项目建议书, 将被认为是没有根据和不合法的。因此, 在轨道交通项目申报立项前, 必须做好综合交通规划和轨道交通专项 (专业) 规划, 并被纳入城市总体规划后得到确认, 才具备法定的基本条件。

2.1.2 应有一定的客运量需求

根据我国城市情况分析, 通常认为人口在100万~200万人的大城市, 单向高峰小时形成2万~3万人次的客流现象较普遍, 配备中运量的轻轨交通系统已能满足公交客运的要求;而人口在200万人以上的特大城市, 单向高峰小时常形成4万人次以上的高强度客流现象, 这就需要采用大运量的地铁系统来承担。虽然在选择轨道交通方式时客运量的大小是主要条件之一, 但若伴随而来的其它条件还不成熟, 则也不宜片面强调客运量需要而追求早建轨道交通项目, 否则也将面临种种意想不到的问题, 造成难以挽回的损失。

2.1.3 应具备一定的经济实力

一个城市的基础设施投资, 占该城市GDP的3%~5%是比较合适的;而公共交通包括轨道交通在内的投资, 占该城市基础设施投资的14%~18%, 即公交投资约占城市GDP的0.9%, 并认为这是一个合理而财力可以承受的指标。若取公交投资额的80%作为轨道交通的投资份额, 则每年可有0.7%左右的GDP投资力度支持此项工程。按以上指标分析, 我国城市修建地铁的投资控制应不超过每公里4亿元, 而轻轨应不超过每公里2.5亿元。据此推算, 当城市每年的GDP达到500亿元以上或人均收入在2.5万以上时, 认为有条件建设轨道交通。

2.1.4 建设标准及国产化问题

建设标准选择是否适当, 将对后期造价有很大影响。就单纯从技术角度考虑, 只要达到安全、实用、经久耐用和造价低廉的要求, 就是建设控制的基本标准。我国城市轨道交通的发展趋势表明, 轨道交通技术装备投资在整体工程造价中的比例已越来越大, 现在有的项目已达到60%, 超过以往土建工程费用占大头的比例。出现这种现象的主要原因是我国的一些地铁或轻轨项目在初期发展阶段还需要利用国外贷款, 采用外贷的附加条件是要购买贷款国的技术装备, 造价也随之而上升。为了改变这种状况, 只有努力开拓轨道交通技术装备国产化工作, 不断扩大产品国产化率, 使外贷影响降到最低限度。技术装备及产品的国产化, 是发展我国轨道交通的长远之计。

2.2 轨道交通网络规划

2.2.1 指导思想

轨道交通网络规划是城市总体规划中的专项规划, 是宏观的控制性规划和指导性的实施规划, 也是近远兼顾的长远性规划。因此, 按规划年限可分为近期规划和远景规划。近期规划与当前城市总体规划年限一致;远景规划无具体年限, 按城市远景规划用地性质、范围及人口的发展规划为基础条件, 使网络规划既能适应和支持城市总体规划, 同时又有适当超前性和滚动性, 引导和推动总体规划的实施, 使两者相辅相成。

2.2.2 网络规模

网络规模就是轨道交通线路总长度的宏观控制, 为的是寻求合理规模, 防止盲目性;同时使方案在比较时具有同等量级的可比性。所以网络合理规模分析是一个重要的质量控制点。线网合理规模主要从“需求”与“可能”两方面分析。

2.2.3 规划原则

(1) 网络布局必须与城市用地布局相结合, 与城市发展形态相一致。

(2) 线路走向应与城市主客流方向一致, 应联接城市主要客流发生吸引源。

(3) 轨道交通作为城市交通的骨干, 应与现有交通工具相配合, 协调发展, 以最大限度地提高其使用效率。

(4) 组建大型换乘中心, 使之成为城市发展的副中心或新区开发的先导和依托点。

(5) 与城市建设计划和旧城改造计划相结合, 以保证轨道交通建设计划实施的可能性和连续性, 工程技术上的经济性和合理性。

(6) 与城市的地质、地貌和地形相联系, 以降低轨道交通工程造价。有条件的地方应尽量采用高架或地面形式。

2.2.4 网络优化

在研究国内外大城市轨道交通经验的基础上, 上海提出了“枢纽锚定全网”的轨道交通网络优化理论。即在进行网络规划时, 首先应根据交通集散点的分布情况, 确定不同等级和不同类型枢纽的布局, 然后根据枢纽布局调整网络, 以满足各集散点之间的交通联系。

2.2.5 建设次序

一般的共识是先建设贯通市中心的直径线, 因为从轨道交通线网体系和运输效率的角度看, 设置贯穿城市中心的路线比较理想, 如“十”字形的干线或根据城市布局特点建设的干线, 随后优先线路一般又定为环线, 使网络的可达性得到较大改善。如上海的地铁1号线、地铁2号线和轨道交通明珠线形成的以“申”字型为基础的轨道交通网络骨架。在构成“直径+环”网络之后, 选择的取向有两种, 一是弥补环内密度较低的缺陷, 即优化环内服务水平, 是一种加强市中心的策略;二是强化环外放射功能的取向, 即优化环外客流发展的需要与导向, 是一种强化城市边缘区与郊区开发的策略。

2.3 换乘枢纽交通组织

合理地进行换乘枢纽交通组织设计是保障轨道网高效运转的前提, 换乘枢纽必须保障乘客能方便、舒适、快速实现不同线路的转换。枢纽近期建设必须依据远期规划, 必须考虑远近期结合。

摘要：本文在分析城市轨道交通线路选线的影响因素基础上, 介绍了线路定线方法的思路与步骤, 并提出了具有实用性和可靠性的改进方法;并从如何有效发挥城市交通和市际交通的整体利益, 促进土地的有效开发利用角度出发, 阐述了如何做好一个城市的轨道交通规划。

关键词：城市轨道交通,线路选线,方案决策,交通规划

参考文献

【1】蔡君时.城市轨道交通.上海:同济大学出版社, 2000年.

【2】沈景炎.城市轨道交通线网总体规划的研究与评价【J】.地铁与轻轨, 2003 (5) :1.

【3】马振海.城市轨道交通线路的敷设形式【J】.城市轨道交通研究, 2005 (3) :27.

【4】张振淼.城市轨道交通环境噪声的评价与控制以及衰减噪声的途径【J】.地铁与轻轨, 2001 (2) :20.

城轨效应:拉动经济的引擎 篇8

京津城轨效益明显

天津社会科学院发展战略研究所所长、研究员杨立新说, 京津城轨以其高品质提升了城际交通服务的舒适性和人性化, 更将以其高速度、高效益改善京津两市联动发展的战略格局。通过缩短城市间距, 满足两地居民跨城消费、工作和经营往来的需求人们共享两地资源, 又催生着两地互动与兼容的生活方式、就业形式和商务模式, 有效地促进了京津城市经济发展, 极大地改善了两地居民的生活质量。

大量数据表明, 仅仅一年, 京津城轨就使得京津同城效应极大显现, 北京与天津以及周边省市的互动交流, 经济往来日益增多, 有力助推了环渤海地区经济社会发展。特别是天津房地产业、物流业、旅游业、餐饮业等产业都得到了极大的发展, 中央国有大企业到天津投资不断增多, 中央的科研院所与天津的合作也越来越多, 大批优秀人才到天津创业。天津市市长黄兴国说:“京津城轨作为中国高速铁路‘第一路’, 对天津经济社会发展起到了积极促进作用。”

据预测, 2010年京津区域内全社会旅客发送量将达19.5亿人次, 以城轨为骨干的多功能、多层次、多方位、立体式的快速高效运输网, 对促进以北京、天津为中心的环渤海地区经济社会又好又快发展将产生更大的推动作用。

城市轨道交通建设激进

国家发改委初步统计, 目前全国已有25个城市轨道交通的近期建设规划已经通过了国家批准, 并且25个城市轨道规划的建设长度超过了2500公里, 总的投资规模在一万亿以上。全国已经有30多个省市正在实施城市轨道交通计划。

国家开发银行副局长王永进判断, 下一步城市轨道交通已经成为政府应对金融危机的一项重要民生工程。但是需要解决好资金问题。“城市轨道网络化这个优势一定要强化, 否则的话会成为各级政府的一个财政包袱。”

目前已经在建设轻轨的城市, 包括沈阳、长春、哈尔滨、大连、北京等25个。贵阳、南宁和合肥等城市的轨道建设申请正在得到批准。其他太原、泉州、洛阳等城市也在加紧规划。

国家发改委基础司铁道处副处长郑剑认为, 中国城市轨道交通已经进入一个重要的发展时期。主要原因是, “ (该建设) 有利于引导城市空间布局和土地开发, 满足居民的出行需求, 有利于改善民生和提高福利水平, 同时带动相关产业发展”。

前些日子, 一则关于城际轻轨规划布点的消息令从热销中归于平静的东莞楼市再度兴奋起来:一直备受关注的莞惠城轨与东莞市轨道交通R2线交汇点——新城中心站点位置确定设在东莞大道与西平二路交叉处, 从位置看, 该站点正好处于南城中央生活区与西平住宅片区之间。据悉, 该消息一经传出后, 许多敏锐的楼市投资客立即着手在西平片区寻找合适房源准备投资。