軌道交通系統精選(九篇)

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第1篇：軌道交通系統范文

關鍵詞：軌道交通 交通系統軌道類型 軌道選型

交通運輸是城市基本職能和物質基礎的重要組成部分,城市發(fā)展與城市交通運輸具有相輔相成、相互制約的密切關系。從地下鐵道誕生以來的100多年間,出現了許多不同類型的軌道交通方式,由于缺乏系統的基礎理論研究,缺乏統一的標準,因此,對各種軌道交通存在很多模糊的認識,不但概念不清楚,而且叫法也不統一,給城市軌道交通的規(guī)劃及選擇合理的軌道交通方式帶來嚴重的障礙。

因此,開展城市軌道交通的分類和定義研究具有重要的意義和作用,不但可以清晰地闡明各種軌道交通的特點,而且有助于深化對各種軌道交通的了解，為確定城市軌道交通的發(fā)展模式、為城市軌道交通的選型提供理論依據。

在縱覽世界各國現有的城市軌道交通形式的基礎上,基于其各自不同的特點,可將現有的城市軌道交通形式分為以下8類。一些特殊型式的城市軌道交通(例如纜車和索道等),由于使用范圍不廣,故此處沒有涉及。

1 地鐵

地鐵(英語用Metro, Underground Railway,Subway等表示)是由電氣牽引、輪軌導向、車輛編組運行在全封閉的地下隧道內,或根據城市具體條件,運行在地面或高架線路上的大容量快速軌道交通系統。通常根據城市環(huán)境條件的情況,地鐵列車主要在城市地下空間修筑的隧道中運行,當條件允許的時候,也可以穿出地面,在地面或者高架橋上鋪軌運行。為了降低工程費用,目前地鐵系統中地面和高架線路所占的比重越來越大。

2 輕軌

公共交通國際聯會(UITP)關于輕軌運輸系統(Light Rail Transit,簡稱LRT)的解釋文件中提到:輕軌是一種使用電力牽引,介于標準有軌電車和快運交通系統(包括地鐵和城市鐵路),用于城市旅客運輸的軌道交通系統。輕軌是從新式有軌電車逐步發(fā)展到路權專用、自動化程度較高及車輛在地下或高架軌道上運行的

城市軌道交通形式。輕軌發(fā)展的某一階段也許是最終階段,但也許可以進一步發(fā)展到更高階段。

因此,輕軌是一種技術標準涵蓋范圍較寬的城市軌道交通形式,低技術標準的輕軌接近于現代有軌電車,而高技術標準的輕軌則接近于輕型地鐵。

3 單軌

單軌系統(Monorail)是指通過單一軌道梁支撐車廂并提供導引作用而運行的軌道交通系統,其最大特點是車體寬度比承載軌道寬。以支撐方式的不同,單軌一般包括跨座式和懸掛式兩種類型。由于單軌系統的單方向小時運量為5 000~20 000人次,故單軌常常被認為是輕軌系統的一種。但實際上,單軌車輛的輪軌支撐形式以及走行方式與輕軌列車有很大的不同。從嚴格意義上來說,單軌應該獨立列為一種城市軌道交通形式。單軌系統大多數情況下采用高架方式,其景觀性較好。根據需要,單軌列車也可在地面或地下運行。

4 有軌電車

有軌電車(Tram或Street Car)是使用電力牽引、輪軌導向、單輛或兩輛編組運行在城市路面線路上的低運量軌道交通系統。有軌電車的歷史比較久遠,其前身是19世紀初期的有軌馬車。由于科技的不斷進步,到了19世紀末又逐漸由蒸汽驅動過渡到電力驅動,形成了近代有軌電車的雛形。有軌電車運量小,且在街道路面上與其他交通混合行駛,其安全性和準時性較差。

5城市鐵路

城市鐵路(Urban Railway)是由電氣或內燃牽引,輪軌導向,車輛編組運行在市區(qū)、市郊以及衛(wèi)星城之間,以地面專用線路為主的大運量快速軌道交通系統。

城市鐵路實際是從干線鐵路發(fā)展而來,只是城市鐵路更多地具有通勤和公交性質的運營特征。按照城市鐵路運行區(qū)域的不同,可以分為市區(qū)鐵路、市郊鐵路和機場聯絡鐵路等。

6 磁浮系統

磁浮系統(Maglev System)是一種運用“同性相斥、異性相吸”的電磁原理,依靠電磁力來使列車懸浮并走行的軌道運輸方式。它是一種新型的沒有車輪、采用無接觸行進的軌道交通系統。磁浮交通系統是20世紀一項偉大的技術發(fā)明,

相對于其他形式的軌道交通來說,它投入實際使用的歷史并不長。上海磁浮試運營線是目前唯一投入商業(yè)運營的線路。目前世界上許多國家都在對磁浮技術進行積極的研究,其中主要以德國和日本的技術較為成熟。

7 新交通系統

對于新交通系統(Automated Guideway Tran-sit,簡稱AGT),目前還沒有統一和嚴格的定義,從廣義上來講,是那些與現有運輸模式不同的各種短距離新交通方式的總稱。狹義的新交通系統則定義為:由電氣牽引,具有特殊導向、操縱和轉折方式的膠輪車輛,單車或數輛編組運行在專用軌道梁上的中小運量軌道運輸系統。

結語

如何適宜地發(fā)展我國城市軌道交通系統,有很多政策性和技術性的課題需要研究。只有在充分研究論證的基礎上,統籌規(guī)劃、精心設計、合理引進消化,建立適合中國國情的城市軌道交通系統,才能避免日后因現在的粗放發(fā)展而付出慘痛的成倍的代價。

參考文獻：

[1]陳海龍,李淼.上海軌道交通人民廣場換乘樞紐研究與設計[J].地下工程與隧道,2007(3):7-10.

第2篇：軌道交通系統范文

關鍵詞軌道交通系統安全可靠性分析

中圖分類號：C913.32 文獻標識碼：A 文章編號：

安全和可靠性是城市軌道交通運營中不可忽視的重要環(huán)節(jié)?！鞍踩谝弧笔浅丝偷幕拘枨蠛褪滓獦藴?也是軌道交通運營管理永恒的主題。運營安全和可靠性水平綜合反映了軌道交通運營管理水平和運輸服務質量,是城市軌道交通系統實現順暢、高效運營的前提。高運營可靠性不僅是軌道交通運營管理追求的目標,也是滿足乘客需求、獲得良好社會和經濟效益的根本保證。

城市軌道交通日常運營管理中,涉及運營安全和可靠性的事件主要體現在兩方面:一是由于恐怖襲擊、自然災害、人為破壞等原因發(fā)生的火災、爆炸等災難性重大事件,造成生命和財產的重大損失。一般情況下,發(fā)生突發(fā)事件的概率很低。二是由于客流波動、技術設備故障、運營組織等原因,引起列車運行延誤、列車運行中斷等列車運行“大間隔”故障,造成乘客的出行延誤。相比較而言,故障的發(fā)生率是很高的,但是一般不會引起地鐵的安全問題,只是降低了地鐵運營的可靠性。因此,理清運營安全和可靠性的一些基本定義及其相互關系,對確立城市軌道交通系統運營安全和可靠性的對策很重要。

1運營安全和可靠性的定義及相互關系

城市軌道交通運營安全和可靠性是反映地鐵系統正常運營情況的總體概念。然而從后果及造成的影響看,運營安全與可靠性則具有完全不同的內涵。運營中發(fā)生的安全問題除了造成列車運行延誤、運營生產中斷外,更重要的是涉及到人民生命財產損失、設施設備破壞等重大問題;而運營中的可靠性問題則主要涉及運營生產的穩(wěn)定、運輸質量的好壞。

影響城市軌道交通系統運營安全和可靠性的因素統稱為事件。根據其發(fā)生的原因、特點以及造成的后果和影響,可分為故障、事故和突發(fā)事件三類。

1) 故障

故障是因設備質量原因或操作不當導致設備無法正常使用,須人工干預或維修的事件,根據表現和影響程度可分為輕微故障、一般故障和嚴重故障。輕微故障可以迅速排除,一般不會影響運營可靠性;一般故障將造成短時間的列車運行秩序混亂,部分列車運行延誤;嚴重故障則會導致較長時間的運營中斷,嚴重影響系統運營可靠性。按照設備類型和原因,故障又可分為列車車輛故障、線路故障、供電系統故障、通號系統故障、環(huán)控設備故障、車站客運設施故障等。

2) 事故

事故是因故障或工作人員操作不當而造成人員傷亡、設備損壞,影響可靠性或危及運營安全的事件。事故根據其表現、影響程度與范圍,可分為一般事故、險性事故、大事故、重大事故等;按其專業(yè)性質可分為行車事故、客運組織事故、電力傳輸事故等。

3) 突發(fā)事件

突發(fā)事件是指由故障、事故或其他原因(人為、環(huán)境、社會事件等)引起的、突然發(fā)生的、嚴重影響或可能影響運營安全與秩序的事件。突發(fā)事件根據其影響程度與范圍可分為一般突發(fā)事件、險性突發(fā)事件、大突發(fā)事件和嚴重突發(fā)事件等;根據其引發(fā)原因又可分為運營引發(fā)突發(fā)事件、外來人員引發(fā)突發(fā)事件、環(huán)境引發(fā)突發(fā)事件等。

2影響運營安全和可靠性的主要因素

1) 技術設備

技術設備的日常管理和維護直接影響著系統的運營安全和可靠性。城市軌道交通系統包含了以下主要設備:線路及車站、車輛及車輛段、通信信號、供電、環(huán)控設施、售檢票以及防災監(jiān)控報警設備等。只有各項技術設備協同可靠工作,才能保證列車安全高效地完成運輸任務。城市軌道交通系統一般采用了高可靠性的元件、設備和軟件,而且構成的系統具有“故障導向安全”的特征,使整個系統具有應對設備故障及突發(fā)事件的高度安全性。城市軌道交通的線路長度、站間距離相對較短,列車種類單一,因此為了保持列車運行秩序穩(wěn)定,列車運行控制系統在一定范圍內可以自動調整列車的運行狀態(tài)。城市軌道交通車站一般不設置配線,列車在車站正線上辦理客運作業(yè),如果一列車出現故障,將直接影響到后續(xù)列車的正常運營。因此,整個軌道交通系統的設備維護和管理是十分關鍵的。

2) 網絡的運輸能力

城市軌道交通系統的網絡運輸能力體現了運輸效率。提高網絡的運輸能力,可以最大程度地滿足乘客出行要求,安全高效地完成輸送任務。網絡的運輸能力主要影響軌道交通運行系統的可靠性,列車一旦發(fā)生延誤不僅會影響到自身線路的正常運行,而且會影響到網絡中其他列車的正常運行。正是因為地鐵運行延誤具有傳播性,在發(fā)生列車運行延誤時,列車到達晚點或者取消車次都會降低線路與車站等設備的通過能力,限制系統設備能力的充分利用。特別是在客流高峰時段的運行延誤,將導致更大的能力損失,嚴重影響城市軌道交通系統的運營穩(wěn)定性和可靠性。因此,提高網絡的運輸能力,減少列車的運行延誤對提高系統運行的可靠性是很重要的。

3) 運營組織方案

城市軌道交通應為乘客提供滿意的出行服務,良好的運營組織是這種供給的前提和保證。在一定的網絡結構和設備條件下,采用的運營方案應針對客流變化的情況,有利于提高網絡系統的整體運輸能力,適應客流需求,增加運營效益和運營可靠性,滿足乘客在出行安全、舒適、準時等方面的要求。

4) 突發(fā)事件

除了系統本身可能影響城市軌道交通系統運營安全和可靠性的因素外,自然災害、恐怖襲擊、人為破壞等突發(fā)事件也是影響運營和可靠性的關鍵因素。這些突發(fā)事件的發(fā)生,將會造成重大的人身傷亡、財產損失以及運營中斷,產生軌道交通運營的安全問題。因此,必須加強自然災害、恐怖襲擊或人為破壞事件的預警和發(fā)生后的應急處置,最大程度地降低人員傷亡和財產損失。

3提高運營安全和可靠性的途徑

1)加強人員培訓和系統設備的日常維護

城市軌道交通系統是一個包含土建、車輛、供電設備、通訊信號、運營管理等多學科、多專業(yè)、多工種的復雜大系統。系統的安全與可靠性貫穿了從工程的前期決策、設計、施工到運營管理等各個階段的全過程。對每個有不同崗位要求的工作人員而言,高質量地完成本崗位的工作要求,是保證軌道交通系統安全高效運營的關鍵,因此,必須加強工作人員的職業(yè)素質和道德培養(yǎng)。

2)提高軌道交通系統的技術裝備水平

為了保證軌道交通系統中各種設備的正常運行,減少故障、事故和突發(fā)事件的發(fā)生,應盡可能地利用最先進的技術裝備和高科技手段。如采用高技術支持的信息管理、應急處置系統等來確保各種事件發(fā)生時的信息傳輸通暢以及應對措施的有效實施;采用列車運行智能化調度系統,減少因人工疏忽所引發(fā)的各種故障或事故;采用線網綜合運營協調系統,保證網絡中各車輛的高效、安全、可靠運行。

第3篇：軌道交通系統范文

關鍵詞　城市軌道交通，結構振動控制，噪聲控制

城市軌道交通系統在給人們的生活、生產活動帶來便利的同時，也正在成為新的噪聲和振動的發(fā)生源。尤其是在密集的居住區(qū)、商業(yè)中心和工業(yè)區(qū)，軌道交通體系已經造成了不可忽視的振動和噪聲污染，而且隨著人們對生活質量要求的日益提高，也越來越引起公眾的關注。另外，在高科技生產企業(yè)、醫(yī)院和科研機構等單位中，其日常使用的高精密儀器對周圍環(huán)境振動的敏感程度也日益增加，這也對新的振動污染源的設防提出了更高的要求。因此，控制軌道交通的振動和噪聲對環(huán)境的污染，已經成為環(huán)境保護領域亟待研究和解決的重要問題。本文試從車輛構造、軌道結構、輪軌關系以及橋梁結構等角度對城市軌道交通可采用的減振降噪技術措施進行了綜合闡述。

1 城市軌道交通振動與噪聲的來源

國內外研究表明，軌道交通的主要振動源為:機車車輛動力系統的振動，通過車輪與軌道結構的動態(tài)相互作用，引起軌道結構的振動;這些振動通過地基又傳給周圍的建筑物。車輪和鋼軌長期相互作用都會產生磨耗，輪子可能失圓或產生扁疤，鋼軌可能會產生波浪形磨耗。狀態(tài)不良的輪軌相互作用會使振動加劇。

軌道交通的主要噪聲源為:機車車輛動力設備運行時產生的噪聲，包括牽引電機、通風機、壓縮機、受電弓等設備噪聲，車輛行進過程中空氣動力摩擦噪聲，輪軌界面相互作用產生的滾動、沖擊和摩擦所產生的噪聲(輪軌產生的磨耗使噪聲加大，特別是鋼軌表面波長為3～5cm的短波浪型磨耗，車輛通過時產生的噪聲特別大);輪軌界面相互作用產生的振動通過軌道、橋梁和地基等傳遞導致相應結構振動而輻射的噪聲。

2　城市軌道交通減振降噪的綜合措施

2.1　車輛的減振降噪措施

1)對機車車輛動力系統的轉動部件進行轉子動力學設計，使系統的工作頻段遠離共振區(qū)(臨界轉速區(qū))和不穩(wěn)定區(qū)，盡量避免電磁耦合激發(fā)振動和噪聲。

2)在機車車輛上使用新型減振器，能有效地降低振動和噪聲。目前在國內外的城市軌道交通中，金屬-橡膠復合減振器是應用最為廣泛的減振降噪裝置。這是由于橡膠在很寬的溫度范圍內具有獨特的粘彈行為，不僅可以象鋼彈簧一樣通過彈性形變來吸收、儲存沖擊能量，而且還可以通過分子鏈相對運動而大幅度地消耗能量。然而，橡膠件既是減振降噪的主要部分，也是影響使用壽命的關鍵部分。以少量具有納米片層結構的有機改性蒙脫土與橡膠進行插層納米復合，可顯著降低材料的疲勞生熱，延緩疲勞破壞過程，從而改善橡膠的強度、耐蠕變、耐疲勞和耐老化等綜合性能，使減振器的質量和機車車輛的舒適性、安全性得到較大的提高。

除金屬-橡膠復合減振器外，目前國際上開始將自適應(有源/半有源)電/磁流變液減振器用于車輛的懸架系統和轉向架系統，以有效地調節(jié)系統的阻尼或剛度特性。電/磁流變液減振器是利用電/磁流變液的粘度在電/磁場作用下急劇變化的特性而制成的新型振動控制元件。電/磁流變液在無外場作用下為流動良好的液體狀態(tài)，而在強電/磁場作用下，短時間(毫秒級)內其粘度可增加一到兩個數量級以上，并呈現類似固體的力學性能，而且粘度的變化是連續(xù)、可逆的，一旦去掉電/磁場后，又變成可流動的液體。這些特點使電/磁流變液裝置成為電氣控制與機械系統之間的簡單、安靜而且響應迅速的中間裝置。

3)在車輛動力驅動系統中應用直線電機技術，可省去齒輪箱等一系列傳動機構，減少了許多噪聲源，噪聲水平比一般車輛可降低大約10dB(A)。

4)采用徑向轉向架能避免車輪在鋼軌上的蠕動，使車輛能順利地通過曲線，減少輪軌磨耗和消除常規(guī)轉向架通過曲線時的尖叫聲，因而噪聲比一般車輛降低近20dB(A)。

5)采用彈性車輪、充氣橡膠車輪、阻尼車輪及彈性踏面車輪等技術，通?？蓽p振降噪2～10dB(A)。

6)用改變車輪結構的方法來改變噪聲的發(fā)射性能，可降低輪軌噪聲。如德國通過把制動盤放在輪心上來減少噪聲，試驗結果證明對1kHz以上的噪聲大約可降低5dB(A)。

2.2軌道結構的振動和噪聲控制

軌道結構主要由鋼軌、扣件及軌下基礎組成。根據振動理論，輪軌之間的振動噪聲與軌道各部件的質量、剛度以及結構阻尼密切相關。軌道結構的減振降噪主要是通過改變結構參數來實現。在國內外軌道交通減振降噪研究成果的基礎上，結合我國軌道交通的實際，對軌道結構的減振降噪可采取下列有效措施:

1)采用焊接長鋼軌，可減少因列車通過鋼軌接頭所產生的振動噪聲。

2)采用鋼軌打磨技術，以控制軌道的不平順度，保證輪軌接觸面的良好狀態(tài)，從而獲得良好的減振降噪效果。實踐表明，鋼軌打磨后，在振動頻率為8～100Hz范圍內，振動噪聲可下降4～8dB(A)。

3)采用防振型鋼軌，在鋼軌軌腰兩側粘貼(或包覆)防振吸音材料(如橡膠、樹脂等)，可有效地減少噪聲。

4)采用減振型扣件(如雙重鐵墊板式、剪切型、壓縮型和低剛度型等扣件)。

5)采用彈性支承塊式無碴道床軌道。這是一種低振動(LVT)軌道結構。目前我國軌道交通主要采用支承塊式混凝土整體道床，由于只有扣件彈性墊板一個減振環(huán)節(jié)，其減振效果并不理想。如在扣件墊板和支承塊下各設置一層橡膠墊，便能大大降低軌道整體支承剛度，顯著提高軌道的減振降噪性能。該種結構能使輪軌動力在鋼軌上經過分配后傳到軌下膠墊得到第一次減振，再經過支承塊傳到其下的膠墊進行第二次減振，這樣，振動的高頻成分及其幅值在得到了相當的衰減后才傳遞給基礎。巴黎7號、13號地鐵線在巴士底獄的新歌劇院下通過，歌劇院方面認為地鐵車輛的噪聲和振動對劇場的演出有影響，為此巴黎地鐵公司對此進行了研究、試驗，并會同歌劇院、巴黎聲學研究所共同進行了現場測試，試驗證明在軌枕底部加了一層橡膠墊后情況得到了改善。

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6)采用浮置板式軌道結構。該結構使用扣件把鋼軌固定在鋼筋混凝土浮置板上，浮置板置于橡膠支座上，浮置板兩側用彈性材料固定，形成一種質量-彈簧系統。該系統含三層水平墊板(鋼軌下橡膠墊板、鐵墊板下橡膠墊板、浮置板下橡膠墊板)和一層側向墊板。該種軌道結構在共振頻率下的放大倍數很低，減振降噪效果非常顯著。

2.3 高架線路和橋梁的減振降噪措施

目前，國內外城市軌道交通的高架橋結構大多采用箱形梁形式。由于箱形梁的內部空腔在軌道交通噪聲主要頻段內存在聲學模態(tài)，腔內的聲場共振可能使橋梁的上下兩個面的輻射聲增加，而且，箱形梁橋的底面是大面積的平面，聲輻射效率比較高，因此，有必要研究箱形梁的減振降噪措施。目前箱形梁的降噪處理有以下幾類技術:

1)在箱形梁腔內設置隔聲板，將箱形梁腔內的聲學共振頻率向上移至軌道交通噪聲的主要頻段以外，則可有效降低橋梁振動噪聲。

2)在箱形梁腔內安裝動力吸振器，這是控制橋梁振動噪聲最有效的方法。

3)鋪設輕質吸聲橋面和路面。高架軌道交通線的橋面是聲反射面，降低橋面的聲反射可以大大降低列車通過時的噪聲。近年發(fā)展起來的各種多孔混凝土都可以有效降低橋面的聲反射。即在橋面鋪澆一定厚度的多孔混凝土，既不影響檢修者行走，又有一定的吸聲效果。但是，多孔混凝土對1kHz以下的中低頻噪聲的吸聲效果不夠理想，而高架軌道交通噪聲中以500Hz為中心的中低頻噪聲占主要成分，因此對這類噪聲可以使用發(fā)泡混凝土。

4)在高架橋上安裝吸聲天棚或懸掛空間吸聲體等吸聲結構，可以大大降低橋梁振動的輻射噪聲。高架軌道交通噪聲的各個聲源中，橋梁振動的輻射噪聲對周邊環(huán)境尤其是低樓層有較大影響。高吸聲、安全、美觀、易清洗保養(yǎng)是設計這類吸聲結構的要點。

5)設置聲屏障是降低軌道交通運行噪聲的一種有效措施?，F有的吸聲型聲屏障均為板式結構，所用的吸聲材料分別有多孔材料(如泡沫玻璃等)、穿孔板加纖維類吸聲材料、微穿孔板等;但其頻帶窄，尤其是低頻段吸聲系數小，通常只有0.5左右，這是現有吸聲型聲屏障的共同缺點。常見的微穿孔板和其他抗性吸聲結構對低頻噪聲比較有效，但在中高頻段的吸聲系數往往很低?？傊?，由于交通噪聲主要分布在100Hz～5kHz，單純阻性吸聲或抗性材料都難以在如此寬的頻率范圍內達到滿意的吸聲效果。因此，國內外都把研究阻抗復合型聲屏障作為拓寬吸聲頻帶、提高降噪效果的主要方向。

3結語

隨著城市軌道交通建設規(guī)模的不斷擴大，軌道交通對城市生產、生活環(huán)境帶來的振動和噪聲污染也越來越多，對城市軌道交通減振降噪的研究就顯得越來越重要。本文從車輛構造、軌道結構、輪軌關系以及橋梁結構等角度對城市軌道交通可采用的減振降噪技術進行了綜合闡述，以供有關部門能采取相應的綜合性治理措施，使軌道交通運營產生的振動和噪聲降到最低。

參考文獻

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第4篇：軌道交通系統范文

關鍵詞: 城市軌道交通系統; 建筑物; 振動

1 前言

隨著城市公共交通的發(fā)展， 地鐵、輕軌等城市軌道交通系統以其高效、快捷、環(huán)保等優(yōu)點， 成為緩解城市交通和減少污染的有效手段， 在現代城市的立體交通體系中發(fā)揮著重要的作用。我國擁有和正在建設城市軌道交通系統的城市也越來越多， 作為國內第 4 個地鐵投入運營的城市， 廣州未來的城市軌道交通架構將由十幾條地鐵及輕軌線組成， 深圳地鐵也已建成投入運營， 廣州—佛山、廣州—珠海軌道交通系統近期亦即將開工建設; 珠江三角洲作為中國最重要的城市群之一， 其軌道交通的規(guī)模在國內首屈一指， 城市軌道交通系統將在廣東省的經濟生活中起到越來越重要的作用。但城市軌道交通系統在給人們工作和生活帶來高速、便捷的同時， 其對周圍建筑物的影響也逐步引起人們的關注。

2 振動的影響

軌道交通系統的車廂移動將使車輪與軌道產生振動， 這些振動經過隧道結構傳遞到周圍土層中并向四周傳播， 將引起鄰近建筑物的振動。由于城市建筑日益密集， 城市軌道交通系統在穿越更多建筑群的同時， 其交通密度也不斷增大， 另一方面隨著整個社會環(huán)境保護意識的提高， 國際上已把振動列為七大環(huán)境公害之一， 軌道交通對周圍建筑物的振動影響正在引起廣泛的關注。根據實測， 地鐵列車通過時引起地面建筑物振動的持續(xù)時間約為 10s; 在一條線路上， 高峰時兩個方向每小時內可通過數十對列車， 振動作用的持續(xù)時間可達到總工作時間的15%～20%[1]。廣州地鐵一號線上的一幢 9 層框架房屋， 實測數據表明室內的 Z 振級為(79.2～85.2)dB，超出了 GB 10070-88《城市區(qū)域環(huán)境振動標準》規(guī)定的城市“混合區(qū)”， 即一般商業(yè)與居民混合區(qū)晝間 Z 振級標準 75dB、夜間 72dB 的要求[2～3]。

由于城市軌道交通系統投資巨大， 一旦建成則很難改線和遷移， 而建筑物正常情況下也具有較長的使用年限， 軌道交通的振動污染一旦形成將長期存在。目前廣東省正大力發(fā)展城市軌道交通系統，對環(huán)境質量的要求也愈來愈高， 因此開展城市軌道交通對周圍建筑物振動影響的研究， 不僅具有重大的社會意義， 還可以對軌道交通的規(guī)劃、設計提供較為詳細、可靠的依據， 減少將來為降低這種振動污染所需的巨大經濟投入。

3 振動的特點

近年來， 英國、日本、德國等國家已廣泛開展了對軌道車輛振動的傳播、衰減特性的研究， 并提出了一些減少振害的措施。英國鐵路管理局等部門對行車速度、激振頻率和軌道參數的相關關系及共振現象進行了試驗研究; 日本的研究人員就軌道車輛引起的結構振動發(fā)生機理、振動波在地下和地面的傳播規(guī)律及其對周圍居民的影響進行了研究; 德國的研究人員提出了一種基于脈沖激勵和測試分析的診斷測試方法， 以預測市區(qū)軌道線附近建筑物地面振動水平。上述研究主要集中在進行相應的測試并分析研究振動波傳播的規(guī)律， 側重于采取改善道床結構、車輛構造以及設置隔振設施等措施減少振動。

在國內， 由于近年來城市軌道交通系統的迅速發(fā)展以及全社會環(huán)保意識的提高， 一些研究機構也開展了對地鐵區(qū)間隧道及附近地面的振動測試分析工作， 在地表振動波的衰減規(guī)律等方面取得了一定成果[4]。但主要偏重于地鐵隧道結構振動及振動傳播方面的研究， 未直接以對建筑物的振動影響作為研究對象， 并將其與城市軌道交通系統產生的振動以及振動傳播的特性進行綜合分析。

由于目前缺少專門的評估振動對建筑物影響的標準， 因此僅能根據已有的少量測試數據及相關標準較粗略地分析建筑物所受的影響， 而且建筑物的振動與其基礎、結構形式、自重等多方面因素有關，顯得較為復雜。同時， 軌道車輛振動的傳播較為復雜， 與土層介質有著密切關系， 振動波的傳播特性在不同地質條件的地區(qū)不盡相同。由于地基土的區(qū)域特殊性， 在其他地區(qū)測試、分析的結果并不一定符合廣東省的實際情況， 特別是該地區(qū)地質條件復雜， 具有很強的多樣性， 因此， 可結合廣東省的土質特點，對已建成使用的地鐵隧道結構及周圍建筑物進行現場測試， 結合相應的巖土試驗， 分析地鐵隧道結構及周圍土體體系的動力特性， 研究振動的傳播途徑、振動性狀及對建筑物的影響， 確定不同地質等條件下城市軌道交通系統與不同結構類型、基礎形式建筑物的合理距離， 為已建成的地鐵線路周圍建筑物振動影響的評價及擬建軌道交通系統的規(guī)劃、設計提供相應的理論依據。

4 有限元數值分析

由于城市軌道交通系統引起的振動較為復雜，涉及地鐵軌道道床、隧道結構形式， 場地土層類型，鄰近建筑物的基礎、結構形式等多種因素。而地鐵在線路上運行產生的振源是一連串移動式作用點，對地面形成迭加作用， 較為特殊。同時， 埋置于土中的地下結構在動荷載的作用下， 土與結構的動力相互作用不可忽視， 是否考慮土與結構相互作用， 其計算結果將相差很大。土中的地下結構由于土體介質的存在， 將使結構的振動特性發(fā)生很大的變化， 其結構的動力性能很可能完全改觀， 因此對城市軌道交通系統引起的振動進行分析具有一定的復雜性。

動力有限元法是目前研究土與結構動力相互作用的最常用的數值計算方法， 是隨著有限元法的發(fā)展與結構動力學理論的日趨成熟而逐漸發(fā)展起來的。

動力有限元法可以方便地處理介質的非均勻性、各向異性、非線性以及復雜的幾何形狀及邊界條件， 因此可以進行地下結構動力特性的全面深入的研究。

由于地面水平方向振動在傳導過程中的衰減要快于豎向( 鉛錘向) 的振動， 沿線建筑物內豎向振動多大于水平方向的振動， 因此在評價建筑物受地鐵振動的影響時， 可以豎向振動為主。地鐵列車豎向振動荷載如圖 1 所示， 由于地鐵在線路上運行產生的是一連串移動振源， 可在不同時刻在不同的計算斷面上施加荷載， 如圖 2 中的 1、2……n 斷面在不同的時間分別施加荷載 P1、P2……Pn。

轉貼于

建筑物在地鐵引發(fā)振動下的響應分析， 過去的研究多為在一個二維體系或兩個正交的二維體系下的分析， 但僅當建筑物沿隧道方向有著相當長度及一致性時方可勉強簡化為二維情況進行分析， 而實際情況中極難滿足這些要求。因此， 本文針對某地鐵穿越其下的建筑物， 建立了地鐵隧道、土體及鄰近建筑物的三維整體模型(如圖 3)， 對隧道及建筑物在列車振動荷載作用下的動力響應進行有限元分析[5]。

研究表明， 在類似工程地質條件下， 地鐵振動對其穿越或緊鄰建筑物的影響以體波為主， 以通過體波將振動能量直接傳至建筑物基礎再影響上部結構為主要方式， 面波對于該建筑物上部結構的影響甚微[5]。

5 結語

城市軌道交通系統不僅有效地緩解了交通擁擠狀況， 同時還極大地推動了社會經濟發(fā)展， 加快城市化建設步伐。由于國內已進入了城市軌道交通系統以及城市化建設的高峰期， 積極開展城市軌道交通系統對周圍建筑物的振動影響的研究， 不僅可以較為準確地評估其現有的影響， 同時將使以后的城市軌道交通系統的規(guī)劃、建設更加全面、科學， 具有較強的前瞻性， 對于保護生態(tài)環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展具有重要的現實意義。同時， 由于地鐵引發(fā)的建筑物振動問題較為復雜， 涉及交通工程、土動力學、結構振動等領域， 需對地鐵振動波的傳播機理進行更深一步的研究， 并確切地分析鄰近建筑物的振動效應。

參 考 文 獻

[1] 夏禾， 吳萱， 于大明. 城市軌道交通系統引起的環(huán)境振動問題[N]. 北方交通大學學報， 1999(4)

[2] 曹國輝， 方志. 地鐵運行引起房屋振動的研究[J]. 工業(yè)建筑， 2003(12)

[3] GB 10070- 88 城市區(qū)域環(huán)境振動標準[S]

[4] 辜小安， 劉， 張春華. 地鐵環(huán)境振動預測方法淺析

第5篇：軌道交通系統范文

關鍵詞：無接觸電能傳輸；軌道交通；電磁感應

中圖分類號：TM724 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）31-0089-02

1 概述

如今，在中國城市軌道交通系統中大部分采用的都是摩擦接觸供電方式，這種傳統的供電方式存在接觸火花、磨損、碳積和不安漏導體等缺陷。隨著城市公路交通的日益擁堵，城市的主要交通轉向為靠公用軌道交通來實現，由于地鐵、輕軌等軌道交通建設局限性較大，而使用無接觸系統能有效避免相關問題，因而具有巨大的應用前景。因此，無接觸電能傳輸技術應運而生，其發(fā)展前途在城市中較為光明，而且隨著技術水平的不斷提高，解決了此項技術在發(fā)展初期傳輸效率不高的問題。

2 無接觸電能傳輸技術在軌道交通行業(yè)的發(fā)展

綠色、環(huán)保、智能電氣化將成為交通運輸行業(yè)新的發(fā)展方向，這將為新型無接觸電能傳輸系統提供廣闊的市場空間。雖然，電磁感應的能量傳輸方式在傳統的變壓器和電機中得到了廣泛的應用，但是電磁能量在非接觸的大氣氣隙中傳遞在相當長一段時間內被認為是不可能的。但隨著科學技術的飛速發(fā)展，高頻率的無接觸電能傳輸方式得以實現。

起初，無接觸電能的傳輸需要依靠特殊的軌道結構得以實現，即原邊設備是以在地面上的物理結構的形式而存在的，依然存在較大的局限性，沒有在本質上解決問題。因此，研究可共享地面的無接觸供電形式具有更多的現實意義。目前，龐巴迪公司和西班牙的CAF公司已經在此方面做積極研究，并取得了一定成果。

龐巴迪公司生產的Primove免接觸網輕軌列車已經在其公司德國的包岑基地進行展示。該車是基于變壓器的電磁感應原理，通過敷設在鋼軌間的電纜獲得電能，通過電纜與鋼軌形成初級閉合電路，進而產生磁場，經安裝在車下的耦合線圈傳遞電能，向牽引電機供電。只有當列車經過時才能形成閉合回路，電纜才能通電，所以電纜可以被埋在任何材質的下面，包括柏油、水泥和草地。西班牙的CAF公司已經研發(fā)出快速充電蓄電池（RCA）系統，該系統利用超級電容進行供電，無需架設接觸網，使電能得以利用無接觸的方式進行傳輸。

3 無接觸電能傳輸原理及特點

無接觸電能傳輸技術是基于電磁感應原理得以實現的，電磁感應驅動技術由于實現了電源和用電設備之間完全的電氣隔離，具有安全、可靠、靈活等傳統電能傳輸方式無可比擬的優(yōu)點，因此得到了國內外學者的廣泛關注。然而，傳統的電磁感應技術由于電能傳輸效率低下，而沒能得到廣泛應用。隨著科學技術的飛速發(fā)展，利用整流逆變原理可得到高頻電流，通過高頻電能進行傳輸可得到較高的能量傳遞效率。

無接觸變壓器原、副邊電流計算公式如下：

磁場強度可由磁通密度計算。通過非線性分析獲得在名義電流載荷情況下的工作點的結果。通過線性分析，完成工作點處合適的擾動電流載荷和切向磁阻率張量的計算。對自感和互感，需要進行增量分析計算。從增量結果中獲得磁能，并根據公式計算電感。

能量增量的定義為：

以往根據變壓器原理對耦合系數較為看重，但根據實際情況，在大氣隙的條件下耦合系數是無法達到較高水平，在系統上更應看重電能傳輸效率。松耦合系統下，通過高頻電流感應傳輸電能，耦合程度低，但通過補償電路依然可以實現高效率的傳輸，由此松耦合高傳輸效率的系統是完全可行的。

4 結語與展望

未來的城市軌道交通必將沿著更加綠色、智能、環(huán)保的方向發(fā)展，這也將為無接觸式電能傳輸技術的發(fā)展提供更加廣闊的應用和發(fā)展平臺。無接觸式電能傳輸技術作為一門新興技術，在國內乃至國際上都還處于起步狀態(tài)，研究發(fā)現通過補償拓撲、工作頻率的優(yōu)化，可使無接觸式電能傳輸的效率進一步提高，對于此項技術依然任重道遠。

參考文獻

[1] 楊慶新，陳海燕，徐桂芝，等.無接觸電能傳輸技術的研究進展[J].電工技術學報，2010，25（7）：6-13.

[2] 楊建勇.感應數據傳輸及其在磁懸浮列車通信系統中的應用[J].西南交通大學學報，2001，（1）：48-52.

[3] A.Esser.Contactless charging and communication system for electric vehicles[J]. IEEE Industry applications Magazine， November/December 1995：4-11.

第6篇：軌道交通系統范文

摘　要:通過分析我國既有環(huán)行鐵道試驗基地現狀和我國鐵路及城市軌道交通發(fā)展的需求，提出軌道交通綜合試驗系統的規(guī)劃設計應遵循系統性、通用性和可靠性3個原則，研究以既有環(huán)行鐵道試驗基地為基礎的軌道交通綜合試驗系統的建設方案。提出在既有大環(huán)試驗線內側平行修建內環(huán)試驗線、利用既有京承線修建高速綜合試驗線、利用環(huán)形鐵道試驗基地周圍3條鐵路(京包線、沙通線、京承線)修建120km長外環(huán)試驗線的3條試驗線方案。為提高試驗系統的綜合試驗能力和試驗數據的采集和集中處理能力，提出以無線通信和有線通信2種方式構建軌道交通綜合試驗通信系統和基地計算機網絡信息中心的方案。以機車車輛實驗室、通信信號實驗室、工務工程實驗室、運輸物流實驗室等為骨架，構建軌道交通國家實驗室，開展機車車輛的型式試驗和耐久性試驗、通信信號設備的驗收試驗和綜合試驗、工務設施的特征及其破壞機理和工程措施試驗、貨物運輸及物流試驗等。

鐵道科學研究院環(huán)行鐵道試驗基地始建于1958年，試驗線全長約15.6km，由1條環(huán)形線中間加2條弦構成。近半個世紀以來，環(huán)行鐵道試驗基地為中國鐵路事業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻。為適應我國鐵路跨越式發(fā)展和滿足城市軌道交通快速發(fā)展的要求，按照建設軌道交通綜合試驗系統的發(fā)展思路，積極引進、消化、吸收發(fā)達國家鐵路及軌道交通系統的先進、成熟、經濟、適用和可靠的技術和裝備，改擴建現有的環(huán)行鐵道試驗線及其試驗設施，使之成為面向全國鐵路和城市軌道交通的公共試驗平臺和國家級實驗室的重要組成部分，已是當務之急。

1　發(fā)展目標

在鐵道科學研究院環(huán)行鐵道試驗基地的基礎上，建設具備綜合試驗能力的軌道交通綜合試驗系統，為軌道交通國家實驗室提供高質量的試驗平臺，服務于鐵路和城市軌道交通系統技術和裝備的試驗。新構建的軌道交通綜合試驗系統應具有模擬現場工況進行系統聯調試驗的功能;具備對復雜的列車性能進行系統性試驗和對試驗結果集中進行分析處理的能力。軌道交通綜合試驗系統構成如圖1所示。

2　軌道交通綜合試驗系統的設計原則

為保證軌道交通試驗的順利進行，軌道交通綜合試驗系統的設計應該遵循以下3原則。

1)系統性:軌道交通是一個龐大的復雜系統，涉及多學科多領域。因此，從科學、環(huán)保、資源利用最大化等各方面綜合考慮，在鐵道科學研究院環(huán)行鐵道試驗基地的基礎上構建的軌道交通綜合試驗系統必須能夠基本滿足開展線路、橋涵、機車車輛、通信信號、牽引供電、運輸物流等各專業(yè)系統化科學試驗的需要，使試驗基地具備系統試驗和綜合分析的能力。

2)通用性:設計中要考慮大鐵路與城軌的兼容，各種試驗裝備、設施應具有很強的通用性和共享性，爭取以最少的投資實現盡可能多的試驗功能。

3)可靠性:試驗系統在規(guī)定的條件和時間內無功能故障運行的能力，稱之為系統的可靠性。從廣義上講，系統發(fā)生故障后的復原能力也屬于可靠性范疇。衡量系統可靠性的定量指標主要有平均無故障時間、可靠度(系統正常工作的概率)等。要保證軌道交通綜合試驗系統的安全可靠，還要加強試驗基地的檢測能力和維修手段，這樣試驗系統才能象生命機體那樣自動監(jiān)測故障，自動克服故障，自我修復故障。

3　軌道交通綜合試驗系統方案

3.1　試驗線方案

目前，鐵道科學研究院環(huán)行鐵道試驗基地試驗線路的試驗能力嚴重不足，試驗計劃已排至3年以后。因此，為適應鐵路和城市軌道交通的快速發(fā)展，結合鐵道科學研究院環(huán)行鐵道試驗基地的實際，研究提出以鐵道科學研究院環(huán)行鐵道試驗基地為基礎，建設內環(huán)試驗線、高速試驗線和外環(huán)試驗線的軌道交通綜合試驗系統試驗線方案[1]，從而可以進行大鐵路和城軌列車的型式試驗、耐久性試驗、現場適應性試驗和高速試驗，使鐵道科學研究院環(huán)行鐵道試驗基地成為國際一流的鐵路試驗基地。

3.1.1　內環(huán)試驗線方案

如圖2所示，將內環(huán)試驗線建于鐵道科學研究院環(huán)行鐵道試驗基地既有大環(huán)試驗線內側，與大環(huán)試驗線并行，線間距約5m。同時，南半環(huán)利用既有城軌試驗線，與北半環(huán)封閉成環(huán)狀，即在內環(huán)復線直線部分兩端分別采用高架式立交和下沉式立交，跨越既有東西R-1000曲線段與北半環(huán)相連，試驗線全長可達8.6km，主要用于城市輕軌試驗。

內環(huán)試驗線方案的主要優(yōu)點是:①該方案使內環(huán)試驗線與大環(huán)試驗線分離，各成環(huán)路;城軌車輛試驗與大鐵路試驗互不影響，可以同時進行大鐵路試驗和城軌試驗。②無需征地，該方案建設內容都在環(huán)行鐵道地界范圍內，項目實施不受外界影響。

第7篇：軌道交通系統范文

關鍵詞：火災；城市軌道交通；消防系統

一、城市軌道交通中火災發(fā)生的原因分析

在城市軌道交通中，通?；馂陌l(fā)生的原因主要有兩種，即電氣故障和人為原因。

1、電氣故障：城市軌道交通系統電氣設備多，系統用電量大，且具有一定的隱蔽性，主要是因為漏電和短路均在設備和電線的內部，著火點不易發(fā)現，一般探測器也很難探測到，發(fā)現火災時，火勢已經很猛烈，為時已晚，且不能用水來滅火。

2、人為原因：人的不合規(guī)操作和施工維修中進行的焊接切割等帶火作業(yè)造成用火用電不慎，引發(fā)火災；地鐵的人員極其復雜，部分乘客違反乘坐規(guī)定，攜帶易燃易爆物品，或是乘坐地鐵的過程中吸煙用火等危險行為，加上近些年有些極端分子或是的人為縱火極端行為。

二、城市軌道交通火災的特點

城市軌道交通系統不同于其他建筑物和構筑物，在其內部發(fā)生火災時造成的后果非常嚴重，相比去其他建筑物，城市軌道交通的火災具有鮮明的特點，主要表現在以下幾個方面：

1、人員混亂程度更高，心理恐慌度更大。因為在城市軌道系統的地下車站出入口較少，加上狹長的通道，密集的人群，一旦發(fā)生火災事故踩踏事件發(fā)生概率大，各種不良后果在地面構筑物要更嚴重。

2、濃煙不易揮散，人員逃生更困難，火災救援障礙重重。由于城市軌道交通系統多為地下構筑物，內部封閉使得可燃物不能充分燃燒，造成大量濃煙，尤其是當火災發(fā)生時機械通風裝置易因為火災發(fā)生故障，在地下，自然通風作用很小，濃煙的排除工作相當復雜。

3、溫度上升速度更快。城市軌道交通系統在發(fā)生火災后，大量熱量迅速積聚，散熱面小，很難消散，空間溫度升高速度迅猛，溫度可以升到1000攝氏度，甚至更高，如此高的溫度會左右氣流的方向，人員逃生受到嚴重干擾，另一方面高溫對系統的建筑結構破壞程度也更大。

4、人員的疏散困難更大。城市軌道交通系統中，人員逃生是在地下前往地上開闊空間，一般是垂直上行，比普通地面建筑下行耗費的體力更多，更困難，疏散的速度更慢。而且由下至上逃生過程與濃煙和高溫氣流的運動方向相同，這就極大增加疏散的難度。

5、滅火困難重重。在城市軌道交通系統進行火災救援時，由于收到地下空間的限制，加上濃煙、高溫、缺氧、有毒、視線不清和通信中斷等原因，現場情況極其復雜，大型滅火裝備又很難進入地下，這些因素均增加了滅火的難度。

三、城市軌道交通消防系統設計的主要內容

城市軌道交通系統一般包括地下車站和隧道，地下車站為地下一層，它和隧道構成一個半封閉的地下建筑物。車站內控制設備密布，高負荷運行，火災是造成軌道交通損失的最主要因素。隨著城市軌道交通的不斷發(fā)展，通過對其運營管理、火災經驗教訓的積累，城市軌道交通的消防設計也在不斷完善，性能化消防理念已經初步確立。軌道交通消防系統設計就是正確布置和使用消防措施，保證快速滅火，最大程度的降低生命財產損失。具體的設計內容包括防火煙分區(qū)設計、防災報警及設備監(jiān)控系統設計、防排煙系統設計、安全疏散設計、耐火結構設計、消火栓滅火系統設計、電氣防火系統設計和各類滅火系統和設施設計。目前，城市軌道交通消防系統的設計采用比較多的是消防水系統、氣體滅火系統以及FAS消防控制系統等。進行消防系統設計時，根據工程的具體情況，往往采用兩種或是更多種消防滅火系統進行組合，以達到最好的消防效果。

四、常見的城市軌道交通消防系統

前文已經提到了常見城市軌道交通消防系統分類，以下對其內容和優(yōu)缺點進行分析介紹。

1、消防栓系統

城市軌道交通地下車站和區(qū)間隧道消火栓系統一般是環(huán)狀管網設計，與城市自來水管道連接。設置室內消火栓合理設置在車站的大廳、人行通道、站臺、設備房、管理房和區(qū)間隧道處，設計的基本要求是必須保證整個車站任意位置必須有兩股以上的可靠水源水柱注入。在消火栓箱內設置報警按鈕和自救用的水槍。地下區(qū)間隧道內，每隔50m設置一個單口消火栓，不再設置其他。而且，每個車站均設有消防水泵接合器。消防栓系統方便安裝，價格低廉，滅火劑易于獲得，憑借以上優(yōu)點得到廣泛應用。但其消防設計具有滯后性，只能是在報警后等待消防隊員來救火，錯過救援的最佳時期。

2、自動噴水滅火系統

自動噴水滅火系統滅火效率高，可以在火災初期及時進行撲救，有效降低火場的溫度，同時具備報警功能，并對環(huán)境的污染程度小。憑借以上優(yōu)點，在上海等城市的城市軌道交通消防系統中，自動噴水滅火系統得到了應用。自動噴水滅火系統也有一定的缺點，主要表現為其噴頭在噴水時會擾亂煙氣流動，降低煙氣層高度，不利于乘客逃生和排煙工作，此系統產生的高溫蒸汽也會對乘客造成一定危害，而且自動噴水滅火系統價格較高，政府投入大。

第8篇：軌道交通系統范文

關鍵詞 城市軌道交通；專用通信系統；總體設計

中圖分類號 TN914 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)051-0184-02

1 概述

隨著我國經濟的快速發(fā)展以及我國市場經濟環(huán)境的初步完善，城市基礎建設事業(yè)取得了空前的發(fā)展，而城市軌道交通作為城市基礎設施建設的重要內容，同樣在這一過程中獲得了空前的發(fā)展，而城市軌道交通通信系統，作為一種復雜綜合性系統，對其進行研究，具有重要的現實意義。實際上，城市軌道交通通信系統各個子系統之間關系復雜，通過彼此的協作來實現整體性能。作為城市軌道交通的重要組成部分，信息系統的構建對于列車的正常運行、整體營運效果具有非常重要的現實意義。基于上述情況，城市軌道交通通信系統必須能夠對交通運營過程中的各類信息進行及時的傳送，才能夠保證城市軌道交通系統的整體性能，因此，對其進行研究，是提升我國城市交通效率的重要途徑，應該給予更多的重視。

2 設計思路

從上文中對城市軌道交通系統中的專用通信系統進行的介紹，我們可以認為，城市軌道專用通信系統的設計，可以從以下幾個角度加以考慮。

1）通用性和穩(wěn)定性。城市軌道交通信息系統，作為圖像、文字信息傳播的重要途徑，其穩(wěn)定性，對于交通系統的整體運行具有重要意義。

2）必須對系統的簡潔性加以考慮，要求能夠快速的和其他軌道交通網絡進行連接。

3）要從軌道交通的整體通信網絡布局角度考慮，滿足信息交互要求。

4）要保證系統的標準化，能夠符合國內相關設計標準。

3 系統組成及功能介紹

本文所研究的城市軌道交通信息系統由公務通信系統、通信電源及接地系統、傳輸系統、車站信息顯示系統、集中監(jiān)視告警系統、閉路電視監(jiān)視系統、綜合信息網絡系統、時鐘分配系統、廣播系統構成。

3.1 傳輸系統

作為通信系統中的重要內容，傳輸系統是通信系統功能得以實現的基本系統，也是最為重要的系統之一。在傳輸系統中，傳輸語音信號、 數據信號等方面的能力，以及為其它通信子系統和信號、AFC、主控系統及軌道交通信息管理系統等提供可靠、 靈活的信道等，都是其主要功能?；谏鲜鲆螅鶕嶋H情況設計一個能夠保證集中維護、統一管理的綜合業(yè)務傳輸系統，對于本文所研究的城市軌道交通信息系統的整體性能的提升是具有重要的現實意義的。

3.1.1 傳輸制式比較

從傳輸系統的整體性能為基礎，結合當前我國城市軌道交通發(fā)展的實際需求，基本上普遍采用SDH和OTN兩種制式作為傳輸制式。

1）SDH制式。這種制式較為常見，通常以SDH傳輸體制作為系統構建的基礎，利用寬帶作為系統的主要開放式平臺構建，提供相應的數據傳輸服務。

2）OTN制式。OTN作為一種高速數據傳送平臺，一般常見于封閉式的專用網絡信息傳輸過程中，對于網絡性能的要求較高。

3.1.2 傳輸線路

在上下行軌道均敷設一條單模光纜和一條電纜。

3.1.3 系統構成

1）采用制式SDH方案為系統的主要設計方案。通過下設的各個部門設置一套光分插件復用設備來作為信息傳送的基本節(jié)點，通過光纖傳送的方式來完成整體的數據傳送。

2）采用制式OTN方案作為系統的主要設計方案。同樣在下設各個部門增設OTN2.5Gb/S節(jié)點機，作為信息傳送的基本節(jié)點，通過兩根光纖構成基本的環(huán)形網絡結構。根據實際信息傳輸要求進行各種信息的傳送。2 Mbit/s中繼線及以太網信息由節(jié)點機界面卡直接引出。

3.2 無線通信系統

本文所研究的系統主要采用800 MHz頻段TETRA作為基本調度控制中心的無限通信平臺，提供相應的數據傳送服務。具體系統構建狀態(tài)如下所示：

控制中心共設交換機、調度臺、網管終端等設備；每車站設兩載頻基站；在區(qū)間設置光纖直放站；各車站值班員處設置固定臺；助理車站值班員、維修人員等配備便攜臺；機車配備車載電臺（列車兩端均配備語音、數據車載臺）。

3.3 公務通信系統

內部管理過程中，對于公務通信提供服務的重要性是不容忽視的，實際上，為各個部門提供公務聯絡通信的公務通信系統，同樣是本文所研究系統中的重要組成部分，基本上包括市內電話和公務電話兩個部分組成。設置獨立網絡，能夠保證網絡的整體穩(wěn)定性，對于提升城市軌道交通通信網絡的安全性具有重要意義，其系統的具體構造情況如下文所示：

控制中心通過程控設備來為提供相應的數據交互服務，下設站段利用交換區(qū)形成一個完整的公共信息交互網絡?？刂浦行耐ㄟ^程控設備上預留于與公網的 2 M中繼接口，在換乘站數字程控交換機上預留與其他線公務通信網的2 M中繼接口。

3.4 閉路電視監(jiān)視系統

在系統的整體構造中，閉路電視監(jiān)視系統是實現系統整體性能要求的重要組成部分之一，通過為各個部門提供相應的數據支持，來提升整體的組織管理水平，是保證城市軌道交通正常運轉的重要前提。其具體系統構成情況如下文所示。

通過中央控制室進行控制設備鋪設來完成基本的信息交互要求，設置相應的設備連接要求，在下屬各個站段中提供終端閉路電視監(jiān)視設備，尤其是對出站口、售票廳等，更是需要進行專業(yè)化的閉路電視監(jiān)視設備，如在這些部分設置攝像機等，都是提升監(jiān)控效率的有效手段，利用專門的信息交互通道將這些設備收集到的信息進行傳送，從而形成一個完整的閉路電視監(jiān)視網絡體系，保證基本的監(jiān)視和控制。

3.5 車站信息顯示系統

實際上，本文所研究的系統中，車站信息顯示系統的主要存在意義在于提升現代化管理水平，為乘客提供必要的時間信息服務支持，通過這一系統，乘客能夠及時的了解時間，對于軌道交通的實際運營情況有一個清晰的了解，同時也能夠通過各種信息的了解來緩解乘客候車過程中的焦躁心態(tài)。同時，這套系統也能夠通過在系統空閑時間加播廣告來為企業(yè)提供更多的效益。其具體的系統構成如下文所示：

通過中央控制室進行視頻分配放大器和傳輸用數字光端機鋪設來完成基本的信息交互要求，在下屬各個站段中提供播放機、數據交換機、數字光端機等設備，采用100 M以太網來進行基本信息的交互。布線方式采用總線布線方式來完成信息交互任務

3.6 時鐘分配系統

該系統的主要作用在于為乘客和工作人員提供專業(yè)的標準時間，從而對整體的運營效率的提升提供必要的支持。其系統構架情況如下：

時鐘系統由設于控制中心的GPS時鐘信號接收單元、一級母鐘、監(jiān)控設備，在下屬的各站段中配設二級母鐘。數字控制中心應設置必要的時鐘系統監(jiān)控設備來為一級母鐘進行監(jiān)控。在系統子鐘的控制（加快、減速復位、校對、追時等）；故障記錄及輸出等方面進行控制和管理。

3.7 其他一些要說明的問題

1）網絡同步問題。網絡同步對于所傳輸的信息質量的影響是非常巨大的，本文所研究系統基本上采用了主從同步方式進行設計，基本上能夠保證網絡內所有基本單元都能夠從基準主時鐘上接收到信號。在這一過程中，程制中心接受來自于局間中繼的2 M具體時間信號作為基準主時鐘數據，然后通過相應的數據交互來為下設的各個站段提供時鐘數據。

2）通信線路問題。由于本文所研究系統在實際應用過程中，必將面對傳輸通道和區(qū)間之間的通信通道問題，所以在上下行道上，采用國際先進手段進行單模光纜和電纜的鋪設，從而保證這一問題的順利解決。

實際上，交換機與電信局彼此之間的中繼狀態(tài)出現之前，在SDH 設備中主要是通過常見的自由振蕩模式來保證網絡整體的時間問題保持在一個偽同步狀態(tài)。

4 結束語

在我國經濟飛速發(fā)展的過程中，市場經濟環(huán)境下的城市軌道交通的專用通信系統中涉及多個方面，在實際設計過程中，必須對這些方面給予充分的考慮和研究，才能夠真正意義上的保證系統整體性能，從而為我國的城市交通事業(yè)的發(fā)展提供必要的

支持。

參考文獻

[1]Timothy Kwok.A TM The Paradigm for Internet,Intranet,and Residential Broadband Services and Application.Prentice Hall PTR,2009.

第9篇：軌道交通系統范文

關鍵詞：城市軌道交通 自動化 體系結構 自律分布系統

Abstract: Based on analysis of characteristics of the urban railroad transportation systems, the technical requirements of railroad transportation systems are proposed, the design principle and method of urban railroad transportation automation system are also discussed in this paper. Compare with the conventional system architecture, we argue that the autonomous decentralized system architecture is an ideal architecture for urban railroad transportation automation system. Finally, the outline of autonomous decentralized system was described from technical maturity and advantage point of view respectively.

Keywords: Urban Railroad Transportation; Automation; System Architecture; Autonomous Decentralized System

一、 城市軌道交通系統的特點及其技術需求

在討論城市軌道交通系統自動化系統之前，對城市軌道交通系統的特點進行分析是十分必要的。下面從七個方面逐一進行分析。

1． 城市軌道交通規(guī)劃的可持續(xù)性

隨著 中國 城市化進程的 發(fā)展 ，主城區(qū)向外擴展、主城區(qū)和衛(wèi)星城連成一體是一個明顯的趨勢。城市軌道交通系統規(guī)劃要能適應這一不斷發(fā)展和擴展的需求。然而，存在的主要 問題 是：準確地預測未來的發(fā)展具有很多不確定因素。也就是說，當前的規(guī)劃在將來是要變的。這就要求我們的規(guī)劃要充分考慮系統的變化因素，反過來也要考慮現有系統和未來系統的平滑銜接和升級。用技術的語言講就是系統結構的靈活性和可擴展性。

2． 城市軌道交通系統建設的階段性

城市軌道交通系統建設受投資、征地等諸多因素制約，不可能像大鐵路那樣一次設計、一次建設，需要分階段地建設和實施，一般的形態(tài)是逐線建設，即使是一條線也要求分段建設。這樣的建設模式給系統運行帶來很大的挑戰(zhàn)。對于分階段實施的系統而言，很明顯要求系統具有擴充性。對于能夠一次建成的系統，建成后的系統升級和改造，要求不中斷系統的運行，從這個角度看，要求系統具有在線特性，即邊測試，邊運行。此外，還應考慮系統運用過程中的在線培訓。系統的擴充性和在線特性對于降低系統的開發(fā)成本，運行成本都是有直接好處的。這一問題也可以歸結為系統結構的靈活性和可擴展性。

3． 運輸組織的多樣化和高密度化

運輸組織的多樣化是指根據節(jié)假日和重大活動適時地調整運輸計劃并付諸實施。這就要求建立在線實時的運輸計劃系統，即運行圖系統，實現小時級計劃的調整。

在上下班的高峰期實現列車的高密度運行是必須的，比如120秒的運行間隔。高密度運行與列車自動控制方式（ATC）和行車指揮系統密切相關。在這樣的需求之下，存在兩條不同的技術路線：信息集中控制集中，信息集中控制分散。就行車指揮系統而言，如何進行選擇可用下面的事例來說明。

日本的新干線由JR東日本，JR西日本，JR東海道等鐵路公司運營。因此，新干線的運輸調度指揮系統分為二大類：其一為COMTRAC（JR西日本，JR東海道采用），其二為COSMOS（JR東日本采用）。COMTRAC采用的是信息集中控制集中模式，而COSMOS采用的是信息集中控制分散模式。

基于可靠的理由，在阪神大地震后，COMTRAC建有第二指令所（調度所）。

需強調指出是信息集中是指列車計劃信息（運行圖）的集中，以及列車運行實績（在線狀態(tài)）的集中?？刂品稚⑹侵噶熊囘M路控制由各個車站的系統——程序進路控制裝置（PRC）完成。站間協調的準則就是列車運行圖。

從上面的分析中可以看出，車站PRC只要有運行圖信息就可以實施進路控制。在正常情況下，由調度中心向車站PRC傳送運行圖信息；而在非正常情況下（災害），由各車站PRC定期保存基本運行圖信息，以備緊急情況下使用。

至于列車在線信息的集中，可以這樣考慮，在災害時，只需收集列車運行狀態(tài)的最少基本信息，而不必建設1：1的備用中心。

日本東京圈自律交通運行控制系統（ATOS）是 目前 世界上最大的自律分布系統，它管理著東京地區(qū)的200多個車站和2000多公里線路。實現了行車指揮、設備監(jiān)控和旅客信息服務綜合自動化，實現了列車的高密度運行（120秒），實現了系統的分階段的建設。具有典型性和代表性。這一系統也是采用的信息集中控制分散模式。

就列車自動控制系統而言，有兩種模式。一是在地面系統生成速度指令，發(fā)送到軌道電路上，列車按速度指令行車；一個是地面系統只發(fā)送停車點信息，列車根據這一信息和自身的位置以及制動性能自律地生成平滑的制動曲線。后一種模式也可以稱為（列車位置）信息集中（制動）控制分散，可以適應不同車輛不同的制動性能，最大限度地實現高密度運行。

因此，實現運輸組織的多樣化和高密度化時，采用何種技術路線是必須認真 研究 解決的問題。

4． 旅客服務的實效性

為旅客提供列車運行信息的顯示和廣播是基本的要求。在非正常運行情況下，實時地信息是關鍵。要求旅客服務系統和行車指揮系統實現互連。

5． 維護作業(yè)管理模式

系統的維護模式是一個較少探討的問題，面前維護作業(yè)管理很難實現自動化。系統維護模式也決定著系統的設計和開發(fā)方式。

第一個問題涉及系統自身的維護。是不中斷運行維護，還是在線維護與測試。即系統是否具備在線維護的能力。這又與系統的體系結構密切相關。

第二個問題是維護的管理模式。是集中還是分擔?，F有的維護管理模式可以說是一種集中模式，一切均在調度人員管制下完成。分擔的維護管理模式是指由調度中心、車站和現場作業(yè)人員共同完成維護作業(yè)。在這種模式下，調度中心負責信息（維護作業(yè)計劃）集中，車站負責進路控制，現場作業(yè)人員負責維護作業(yè)時的進路申請和作業(yè)實施?？梢哉f，將過去調度中心的相當權限下放給了車站和現場作業(yè)人員。各個環(huán)節(jié)具有相當的自主權并相互協調。支持這一維護管理模式，需要相應的系統結構和技術。

6． 安全性

安全性是城市軌道交通系統的基本要求。具體地講就是在軌道交通系統的各個環(huán)節(jié)如通信信號、行車指揮、列車控制、牽引供電和車輛等領域采用故障-安全設計原則。故障-安全涉及硬件、軟件和通信編碼等方面。如何 應用 故障-安全的 理論 和方法是我們面臨的問題。

7． 可用性

對城市軌道交通系統而言，故障-安全是不夠的。故障-安全從本質上講是一種被動的技術措施。如何保證運輸服務的連續(xù)穩(wěn)定性，即可用性是我們的首要目標。做到100%的可用在技術上是可行的，但代價往往是高的。有時由于外界因素（如災害、人身傷亡事故等）的 影響 導致服務中斷是不可避免的，但不是無限期的。非正常情況下的快速恢復是一個關鍵。

在高密度運行區(qū)間，為防止列車故障或事故時引發(fā)混亂、盡量減小列車晚點，需要靈活快捷的列車群自動控制系統。在正常情況下，列車群自動控制依賴于運行圖；在非正常情況下，要實現列車群的協調，如安排列車的避讓或折返、避免列車在站間停車等。傳統的列車群控制大多依賴于調度員的指揮，難于實現快速的事故恢復。

為保證運輸服務的可用性，快捷的列車群自動控制系統是必不可少的。從技術上講，實現可用性也有兩條技術路線：容錯和防錯。防錯主要采用冗余技術，100%的備用，系統的成本太高。容錯是真正容許模塊的錯誤和故障的發(fā)生，采用模塊級備用方式，實現低成本化。

綜上所述，城市軌道交通系統的技術需求可以歸納為如下幾個方面：

（1） 系統的在線擴展性

（2） 系統的在線維護和測試性

（3） 系統的在線容錯性

（4） 信息集中、控制分散的技術路線

（5） 調度中心-車站-現場作業(yè)人員協同的業(yè)務分擔模式

二、 城市軌道交通自動化系統的設計開發(fā)理念和方法

為滿足城市軌道交通系統的技術需求，需要建立新的設計開發(fā)理念和方法。提出如下觀點和方法供 參考 。

1．信息集中、控制分散的技術路線

為實現城市軌道交通系統運輸組織的多樣化和高密度化，采用信息集中、控制分散的技術路線是一種理想選擇。

2．調度中心-車站-現場作業(yè)人員協同的業(yè)務分擔模式

這一模式對實現城市軌道交通系統的高效協同運行有重要意義。

3．城市軌道交通自動化系統體系結構

目前廣泛采用的是集中式體系結構和客戶/服務器體系結構。對于大規(guī)模城市軌道交通自動化系統而言，集中式的體系結構已不能滿足系統動態(tài)變化和擴展的要求，而客戶/服務器結構又存在著系統負荷過于集中在服務器方等問題。因此，研究適合于大規(guī)模城市軌道交通自動化系統體系結構，以滿足系統動態(tài)擴展的要求是一項重大課題。

4．系統設計方法學

目前，系統設計大多采用自頂向下的方法，包括結構化設計和面向對象設計等方法。這些方法假定在設計階段系統的結構、規(guī)模和功能是確定的。系統的擴展和變化，必將引起整個系統的變化，可謂“牽一發(fā)動全身”。對于大規(guī)模系統而言，不可能一次設計、一次建成，需要分階段地設計和建設實施。采用自底向上，由子系統逐步構成整個系統的系統設計方法學勢在必行。

5．系統容錯技術(可靠性)

目前的雙機或多機冗余備用技術從根本上講是一種防錯技術，即防止錯誤的發(fā)生。在實際應用中，存在著成本高，防不勝防等問題。針對城市軌道交通自動化系統的特點，研究開發(fā)低成本的、實現真正意義上的容錯技術是必要的。

6．故障-安全技術

對于軌道交通電氣化自動化系統這類要求故障-安全特性的系統，需要從硬件、軟件和通信等層面對故障-安全技術進行系統研究，并重點解決工程實用化問題。目前這一方面的研究相對薄弱。

三、 城市軌道交通自動化系統的體系結構

1．體系結構對系統運用成敗的影響

在討論城市軌道交通自動化系統的體系結構之前，先以CTC系統為例，說明體系結構對系統運用成敗的影響。 我國開展CTC的研究已有40余年的歷史，廣深、大秦、鄭武等線裝備了CTC系統而沒有開通或使用。其主要問題是：調度集中模式下，行車和調車作業(yè)的矛盾沒有解決。

基于CTC的運輸管理模式可以說是一種集中模式，一切均在調度人員管制下完成。但調度員的管制能力又是有限的。

從技術上講，CTC采用的是典型的集中式體系結構，對于大規(guī)模城市軌道交通自動化系統而言，集中式的體系結構已不能滿足系統動態(tài)變化和擴展的要求，而客戶/服務器結構又存在著系統負荷過于集中在服務器方等問題。在城市軌道交通系統中，仍然存在上述（2）（3）之問題。

在第一部分已經提到，調度中心-車站-現場作業(yè)人員協同的業(yè)務分擔模式。在這種模式下，調度中心負責信息集中，車站負責進路控制，現場作業(yè)人員負責維護作業(yè)時的進路申請和作業(yè)實施?？梢哉f，將過去調度中心的相當權限下放給了車站和現場作業(yè)人員。各個環(huán)節(jié)具有相當的自主權并相互協調。這一業(yè)務模式可稱為自律分布模式。

以“信息集中、控制分散”為基本理念的自律分布鐵路調度指揮模式是解決我國CTC系統主要問題的一種理想選擇。支持自律分布模式的體系結構是一種對等式體系結構，又稱為自律分布體系結構。

2．集中式體系結構

在自動化系統中，廣泛采用的是集中式結構。對于城市軌道交通自動化系統而言，集中式的體系結構已不能滿足系統動態(tài)變化和擴展的要求。在運行過程中，其缺點表現為：

圖1 集中式體系結構

（1） 所有的現場設備信息必須匯總到通訊前置機后再由通訊前置機發(fā)送到控制中心。這增加了信息傳輸中間環(huán)節(jié)，并且隨著現場設備的擴展，增加了通訊前置機的負擔，通訊前置機是現場設備和控制中心交互的咽喉，如果它出現故障，則整個監(jiān)控系統處于癱瘓狀態(tài)。

（2）現場的所有信息都是最終匯總到控制中心，控制中心的 計算 機進行各種數據處理，最后由操作員工作站的屏幕上顯示出來。同時將各種控制信息發(fā)送給現場設備，進行統一監(jiān)督和控制。這種集中式的監(jiān)控系統隨著監(jiān)控規(guī)模的不斷擴大，必將大大加大控制中心的負擔。

（3）若要對集中式結構的監(jiān)控系統增加新的設備時，必須停止整個系統的運 行，并且還必須將控制中心的軟件進行修改，甚至重新編寫軟件，這也將大大影響 監(jiān)控系統的運行，而且將消耗大量的人力物力。

3． 客戶/服務器體系結構

客戶/服務器結構雖然減少了中間環(huán)節(jié)，方便了動態(tài)擴充，卻又存在著系統負荷過于集中在服務器的問題。

圖2 客戶/服務器式體系結構

（1）客戶端每一次操作必須通過服務器統一處理。這樣使信息交互中的大量負擔集中到了服務器，客戶端只執(zhí)行一些簡單任務。特別是在如今系統規(guī)模不斷擴大的情況下，對服務容量要求必然會迅速增加，負荷進一步加重，嚴重情況下，很可能導致 網絡 擁塞，服務器處于癱瘓狀態(tài)。

（2）同時由于客戶/服務器結構中服務器必須處理大量的信息，且客戶端均由服務器連接，如若要加入新的客戶端雖不影響其它客戶端的運行性能，但必須對服務器進行調整修改，服務器軟件也將被修改后才能使得整個系統運行正常，這時，修改服務器將導致服務器部分失效或全部停止運行。其它客戶端無法交換信息進行連接，必然影響到整個監(jiān)控系統的正常運行。

（3）傳統的客戶/服務器應用軟件模式大都是基于“肥客戶機”結構下的兩層結構。它面臨的一個主要的問題是系統的擴展及安裝維護困難。開發(fā)人員寫出的程序在客戶端運行，占用了大量的系統資源和網絡資源。而在分布式實時控制系統中，C/S結構更顯出他的不足：

Client與Server直接連接，沒有中間結構來處理請求，Server定位通常需要 網絡 細節(jié)，Server必須是活動的（Active），客戶端的 應用 程序嚴格依賴于服務器端數據存儲和組織方式。應用接口的異構性嚴重 影響 系統間的互操作。許多相同的功能模塊被多次重復開發(fā)，代碼的重用很困難。無法保證數據的實時性，系統可擴展性差（無法實現在線維護和在線擴展），容錯性差，對多數據類型的應用支持較差。

由一個中心服務器處理所有數據，所有的數據都必須通過服務器的中轉，而不是直接的點對點的方式，從而增加了不必要的延時。這種模式在服務器具備所有需要的信息的時候可以正常工作，而當數據來源于多個節(jié)點且同時又被多個節(jié)點使用的時候就顯得力不從心了。而且服務器還是整個系統的性能瓶頸，若服務器由于某種原因出現故障，則整個系統的通信都將陷入癱瘓。

所以，客戶/服務器結構無法滿足分布式實時應用系統的需求。 4. 系統的通信模型

傳統的通信模型對應于其傳統的體系結構，同樣具有一些技術上的 問題 需要解決。傳統的通信分為polling型和請求/應答型（request/reply）。

（1）Polling通信模型

（2） 請求/應答通信模型（Request/Reply）則對應于客戶/服務器體系結構。

請求/應答通信模型是基于TCP/IP協議的一種網絡化通信模型。它是一種客戶端向服務器發(fā)出發(fā)送信息的請求后，在得到服務器應答后才能發(fā)送信息的通信模式。與polling通信模型相比較而言，其優(yōu)點在于無需各客戶端按照順序來進行應答，從而節(jié)省了大量的時間，但是如若一旦服務器發(fā)生故障，則通信就無法進行，也將影響到監(jiān)控系統的正常運行。

從上述兩種通信模型來看，兩者都有一些技術上的問題有待解決，而影響了監(jiān)控系統的動態(tài)擴展及可靠性，需要有新的通信模型來加以改進。

5. 自律分布系統結構

自律分布系統(Autonomous -Decentralized System---ADS)，在降低系統復雜程度、實現系統的擴展方面是一個很大的進步。自律分布的思想是向生物 學習 而提出來的。在生物體中，每個細胞具有相同的遺傳信息。據此，自律分布系統認為構成系統的各個節(jié)點具有相同的潛在能力，任何一個節(jié)點可以從其他節(jié)點接收信息，然后選擇必要的信息加以自律地處理。在自律分布系統中，任何程序只與數據域(池)發(fā)生聯系，從而避免了程序之間的直接連接，有效地降低了系統的整體復雜性。在自律分布系統中，采用功能碼通信方式。發(fā)送數據的節(jié)點將數據與表示其 內容 的功能碼組成一對，向數據域（池）發(fā)送。接收數據的節(jié)點從數據域中讀取數據。當一個程序所需的數據到達數據域時，由系統自動啟動該程序。這種方式稱為數據驅動方式。數據域、功能碼通信、數據驅動是自律分布系統的三大特征。自律分布系統已從專用控制網絡擴展到通用網絡如以太網。自律分布系統在降低系統復雜性和實現系統在線擴展、在線維護和在線容錯方面是有效的。

四、解決方案---自律分布系統（ADS）技術

1．ADS技術綜述

系統規(guī)模不斷擴大的趨勢表明，在設計自動化系統時，不可能一次性將各個部分、各個環(huán)節(jié)都考慮完整周全，而必須隨著系統的分階段建設不斷擴充規(guī)模、不斷完善功能?，F有的自動化系統都是一次性建設完畢，如要進行擴充和維護，只能終止整個系統的運行，這必然會給運輸造成極大的 經濟 損失。自律分布系統，即ADS（Autonomous Decentralized System）。構成自律分布系統的首要條件是子系統的存在性。整個ADS 系統是不能事先定義的，只能籠統地定義為若干子系統的集成。ADS 系統最關鍵的特點就是子系統的自我控制和自我協調的能力。

(1)自我控制表現在一旦某個子系統出現故障、進行維修或剛剛加入，其它子系統可以不受干擾地管理和運行自己的功能。

(2)自我協調是指一旦某個子系統出現故障、進行維修或剛剛加入，其它子系統能夠在在它們內部協調處理完成各自的任務。

正是子系統的這兩個特點保證了整個系統的在線擴展、在線維護和容錯。因此根據ADS 思路設計的自動化系統體現了以下優(yōu)點：

首先，它不再基于傳統的C/S 模型，而是由若干子系統構成。各個子系統之間是相互平等的，不存在依附關系，可以自主運作，但這并不表明它們不與外界交換信息。實際上，各個子系統不斷向外界以廣播方式發(fā)送信息，同時又根據各自需求接收來自外界的信息以為自己服務。這樣一來，C/S 模式中服務器大量的負擔被有限地分散了，而且加快了子系統間信息的交換速度。

ADS的核心協議ADP是建立在TCP/IP的UDP協議之上的一個應用層協議。因此，只要支持TCP/IP協議的環(huán)境都可以支持ADS技術。 目前 ，ADS標準草案（ISO/TC184/SC5/SG5）已提交給國際標準化組織，即將被采納為國際標準。另外，ADS 與OPC（OLE for Process Control）和CORBA的融合及其標準化工作正在進行之中。

日本東京圈自律 交通 運行控制系統（ATOS）是目前世界上最大的自律分布系統，它管理著東京地區(qū)的200多個車站和2000多公里線路。實現了行車指揮、設備監(jiān)控和旅客信息服務綜合自動化，實現了列車的高密度運行（120秒），實現了系統的分階段的建設。具有典型性和代表性。如下圖所示。

2. ADS的技術成熟性

自律分布系統體系結構和相關技術是成熟的、可靠的，其理由如下：

（1）ADS是一種開放的技術

ADS的核心協議ADP是建立在TCP/IP的UDP協議之上的一個應用層協議。因此，只要支持TCP/IP協議的環(huán)境都可以支持ADS技術。

（2）ADS即將被采納為ISO國際標準

目前，ADS標準草案（ISO/TC184/SC5/SG5）已提交給國際標準化組織，即將被采納為國際標準。

另外，ADS 與OPC（OLE for Process Control）和CORBA的融合及其標準化工作正在進行之中。

（3）ADS有成功的應用實踐

日本東京圈自律交通運行控制系統（ATOS）是目前世界上最大的自律分布系統，它管理著東京地區(qū)的200多個車站和2000多公里線路。實現了行車指揮、設備監(jiān)控和旅客信息服務綜合自動化。實現了列車的高密度運行（90秒），實現了系統的分階段的建設。具有典型性和代表性。

（4）ADS有較成熟的開發(fā)平臺和工具

目前，自律分布系統的主要開發(fā)工具有：NXDlink, NXDFS, NXConstructor32, NXMaRT-View, NXMaRT-Watch等。均支持目前主流的操作系統平臺如UNIX, Windows NT, 還支持PLC和設備網（DeviceNet）。

因此，采用自律分布系統在技術上是完全可行的，其產品是可靠的。

3．采用ADS技術的城市軌道交通自動化系統主要特點

3．1 在線可擴展性

（1）在系統中假如有新節(jié)點（車站）加入，在數據域中的所有節(jié)點都將接收這一信息，同時可在控制中心看見這個新站加入系統中。

（2）假如在線的車站突然因為網絡故障退出了網絡系統，其他所有節(jié)點都會知道這一狀況，當網絡故障被排除以后，節(jié)點重新加入系統，并且自動向控制中心發(fā)送自己最新的信息。并且盡力來恢復故障前的狀態(tài)，可見系統有很好的伸縮性。

3．2 在線可維護性

運行圖文件可以在控制中心在線修改，修改后可以下傳到各個車站控制子系統。在節(jié)點在線的情況下可以自由地對軟件系統內容進行修改和維護。

3．3 在線容錯性

（1）假如控制中心主機發(fā)生了故障，在控制中心的其它備用主機就會自動取得控制中心的控制權，同時系統中的其它節(jié)點也會重新確認新的控制中心節(jié)點，向它傳輸最新的信息。當發(fā)生故障的原控制中心主機重新加入系統以后，系統會自動的接納它，同時它也會確認為新的控制中心。

（2）處于遠程控制模式下的車站節(jié)點，在發(fā)生本地網絡故障時，該節(jié)點會將自己升級為控制中心并且由遠程控制模式切換為本地控制模式。

（3）在發(fā)生災害時普通節(jié)點可以通過請求應答的方式來向控制中心請求成為控制中心，這樣控制中心就可以自由的漂移。可見系統有較為理想的在線容錯性。

3．4 能較好地貫徹信息集中控制分散的技術路線

信息集中要保證信息的實時性。這里有二層含義：調度中心實時地得到列車在線信息；各個車站平等地得 到調度中心的運行圖信息。ADS系統采用的/定購通信模型能很好地保證信息的實時性?？刂泼钤诰W絡上傳輸的話，通信線路故障或主機故障將導致系統失效。采用ADS技術實現控制分散可有效避免系統失效的風險。

在ADS體系中，由于各個系統節(jié)點是對等的，任何一個節(jié)點都具有潛在的相同的能力，區(qū)別只是應用層的功能不同而已，而且這種區(qū)別是由管理者的方便造成的，而不是設計階段決定的。這意味著系統中的任何一個節(jié)點隨時可以成為控制中心。這種靈活性對保證系統的可用性是非常有效的，特別是在災害發(fā)生時。此外，車站節(jié)點的本地/遠程運行模式能方便地實現調度中心臨時管制。

五、結論

在此基礎上，提出了城市軌道交通自動化系統新的設計開發(fā)理念和 方法 。為滿足城市軌道交通系統的技術需求，需要建立設計開發(fā)理念和方法。為實現城市軌道交通系統運輸組織的多樣化和高密度化，采用信息集中、控制分散的技術路線是一種理想選擇；調度中心-車站-現場作業(yè)人員協同的業(yè)務分擔模式對實現城市軌道交通系統的高效協同運行有重要意義；自律分布體系結構是適合于大規(guī)模城市軌道交通自動化系統的理想選擇；采用自底向上，由子系統逐步構成整個系統的系統設計方法學可以支持城市軌道交通自動化系統分階段建設實施。

最后對自律分布系統技術進行了綜述，并從技術成熟性和技術特點的角度對其進行了分析和討論。采用自律分布系統技術在技術上完全可行的，同時自律分布系統能很好地滿足城市軌道交通自動化系統的技術需求并支持本文提出的設計開發(fā)理念和方法。

參考 文獻

[l] F. Kitahara et al. “Distributed Management for Software Maintenance in a Wide-Area Railway System”, Proc. of ISADS97, Berlin, Germany, 1997, pp. 311-318

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