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城市轨道交通系统关键技术与问题研究论述

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  【摘 要】轨道交通具有运能大、耗能低、用地省、速度快及安全、环保、準点、舒适、稳定等诸多优点,是交通系统中效率最高、污染最小的一种交通方式,对于饱受汽车拥堵和空气污染影响的大中型城市,轨道交通的地位及其作用更加明显。因此,近年来,我国轨道交通的建设,包括铁路、城际轨道交通及城市轨道交通的建设,均得到迅猛的发展。
  【关键词】城市轨道交通;关键技术;分析;
  近年来,我国轨道交通建设发展迅猛,对轨道交通建设技术的研究也相当广泛,但如何集中技术力量,分析、研究并解决建设中的关键技术问题,突破技术瓶颈,系统性提高建设技术水平,却是一个值得思考的问题。
  一、城市轨道交通建设的特点
  1.范围广、复杂程度高。城市轨道交通建设工程一般都是在大中城市进行,由于大中城市人口众多,施工线路长,且线路复杂,经常穿越人口密集区等,给施工建设带来很大的不便。城市轨道交通工程施工周期长且规模庞大,涉及到各个专业,包括机电、信号及土木工程等等,复杂程度高;(2)工期紧张。项目建设方以及在当前区域经济快速发展的推动下,要求城市轨道建设尽可能地压缩工期和投入使用,发挥其最大效益,促进整个线网联动机制的发展。
  二、关键技术分析
  1.轨道交通网络化发展关键模式与对策研究。开展轨道交通网络化发展关键模式与对策研究,有利于通过科学规划、建设资源共享、互联互通、统筹管理等手段,实现安全、可靠、高效运营的轨道交通网络,达到网络资源利用的最优化和效益的最大化。
  2.轨道交通系统制式选择及适用性分析。目前国内对地铁、轻轨、现代有轨电车等轨道交通产品有成熟的实际运营经验,上海浦东机场有高速磁悬浮的商业运营线路,积累了丰富的实验数据。随着近年轨道交通建设的高速发展,更多的轨道交通制式可适应不同层次的轨道交通需求,其中包括轻型跨座式单轨、中低速磁浮、市域铁路、悬挂式单轨等,新型轨道交通概念的提出丰富了轨道交通系统制式。合理选取轨道交通制式可完善城市轨道交通线网,构建多层次的轨道交通体系。近年来,我国各大城市的轨道交通建设快速发展,在规划、建设和运营管理方案取得了瞩目的成就,许多大城市的骨干线基本形成,但存在地铁建设模式单一,结构不合理等一些问题,而且随着人工成本、材料成本和拆迁成本等的大幅上升,地铁造价逐年攀升,因此,合理选取轨道交通制式是轨道交通健康发展的需要。
  3.跨座式单轨新型技术研究。跨座式单轨是一种中运量(1 万人/h ~3 万人/h)的轨道交通系统,车辆采用橡胶轮胎跨行于梁轨合一的轨道梁上,转向架的两侧有导向轮和稳定轮,夹行于轨道梁两侧。它与传统地铁轻轨的主要不同在于其轨道梁、道岔和车辆转向架等方面。轨道梁为预应力钢筋混凝土结构,梁轨合一,对列车起承载导向稳定作用,精度要求高。道岔采用数段轨道梁连接或两段不同线型轨道梁组合而成,可整体移动连接不同的线路,完成列车运行径路的改变。车辆转向架无摇枕,轮胎为无内胎钢丝橡胶轮胎,内充氮气,有钢制备用轮,并设有胎压监测装置。跨座式单轨投资低、工期短、具有良好的经济性;噪声低、振动小、景观效果好,具有良好的环境适应性;并具有较高的技术和产业发展基础,还具有爬坡大、转弯半径小、地形适应能力强、占地少等优点,是一种优良的轨道交通系统。
  4.轨道交通设计标准化研究。当今我国已经进入城市轨道交通大发展时期,引入标准化设计有利于引导、规范并约束轨道交通建设各个阶段健康发展,加快城轨项目建设;有利于主管部门决策;有利于设计成果重复使用,提高设计效率;有利于招标采购、设备制造、施工建设等作业内容标准化,从而减少设备制造及施工工期;有利于投资控制及建设过程中的资金审批和审查。因此,加强轨道交通设计标准化研究对我国轨道交通建设具有重要意义。
  5.轨道交通沿线土地综合开发利用研究。轨道交通的开通运行,对沿线地段的土地利用具有带动作用,利于提高土地的经济效益,聚集人气,反过来有利于稳定轨道交通客流的支撑,支持公共交通及其他配套设施的可持续发展,形成良性循环,构建和谐社会,因此,如何将轨道交通建设与城市土地利用发展相结合成为亟待解决的重要课题。
  6.轨道交通一体化基础上的供电系统资源共享研究。目前,城际铁路采用交流牵引,城市轨道交通采用直流牵引,而市郊铁路采用何种方式存在不同看法。不同类型轨道交通承担的服务范围不同,采用的技术标准也不同。随着城市的发展,地上、地下空间资源越来越紧张。在有限的空间内,要满足旅客多层次多方面的出行要求,必须对固定基础设施进行统筹规划,实现资源利用的最大化。目前,在城市轨道交通线网规划或铁路枢纽建设规划中,牵引供电系统主所或牵引变电所的多线共用均已实现,而在不同层次交通方式之间尚未实现资源共享,这对节约资源是相当不利的,因此,需对不同层次的轨道交通网之间的外部电源、主所、电力调度等资源如何共享进行深入研究。
  7.城市轨道交通网络综合调度指挥自动化研究。城市轨道交通综合指挥自动化系统(即行车综合自动化系统),作为一种全新的综合监控系统,将原信号系统中的列车自动监控子系统(ATS)与传统综合监控(ISCS)系统技术平台进行统一,并将两者信息进行了全面整合。综合指挥自动化系统的主要目的是应用系统化方法将各自分散的自动化系统联结为一个有机的整体,实现轨道交通原来各个分离、分散的系统之间的信息互通、资源共享,提高各个系统之间的协调配合能力,从而提高轨道交通的抗风险能力,高效实现系统间的联动,提高轨道交通全线的自动化水平,建立以行车指挥为核心的综合调度指挥系统,可将地铁运营管理建立在较高的技术支撑平台之上,因此开展城市轨道交通网络综合调度指挥自动化研究是十分必要、紧迫的。
  8.城市轨道交通通信信号设备智能监测技术研究。城市轨道交通信号系统安全可靠性要求较高,系统安全完整性达到 SIL4 级,关键设备均采取了安全冗余技术。但由于信号系统设计采用“故障导向安全”原则,一旦设备故障将导向安全侧,即可能对运营产生较大影响(如中断行车)。目前,国内城市轨道交通运营线路一般高峰小时行车间隔可达到 2 min,行车密度大,一旦信号设备出现故障进而影响正常行车组织,还可能造成社会影响。信号系统出现故障后设备最短的维修时间在 30 min 左右。因此有必要对信号系统设备进行智能监测,提前对“带病工作”的设备进行告警,指导运营维护人员在设备发生故障前进行处理,以提高维护水平,保证运营水平。
  9.轨道交通运营安全与风险管控研究。轨道交通建设为城市的发展添加了动力和活力,然而其特有的运行特点也可能引发一系列安全风险隐患。轨道交通作为城市快速交通工具,在给城市交通发展作出巨大贡献的同时,安全事故频发也给社会造成了巨大的经济损失、人员伤亡和社会影响。面对大量的风险事故及安全隐患,如何保证轨道交通系统的安全运行已成为各级政府及管理部门亟待解决的重要问题,同时也引起了社会的高度重视。
  总之,城市轨道交通智能综合监控系统是一个智能型全能管理系统,能够利用网络通信平台技术、共享平台数据技术和数据挖掘技术,实现城市轨道交通的智能安全综合监控。它能够保证整个系统内信息的有效完整传递,保证广大乘坐城市轨道交通工具出行的市民安全,保证城市轨道交通的安全性能,促进城市轨道交通进一步发展建设。
  参考文献:
  [1]王萍.浅谈城市轨道交通系统关键技术与问题研究论述.2018.
  [2]李德山.城市轨道交通智能综合监控系统及关键技术.2017.
  (作者单位:中铁十一局集团第三工程有限公司)
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