軌道交通系統(tǒng)精選(九篇)
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第1篇：軌道交通系統(tǒng)范文
關(guān)鍵詞：軌道交通 交通系統(tǒng)軌道類(lèi)型 軌道選型
交通運(yùn)輸是城市基本職能和物質(zhì)基礎(chǔ)的重要組成部分,城市發(fā)展與城市交通運(yùn)輸具有相輔相成、相互制約的密切關(guān)系。從地下鐵道誕生以來(lái)的100多年間,出現(xiàn)了許多不同類(lèi)型的軌道交通方式,由于缺乏系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論研究,缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),因此,對(duì)各種軌道交通存在很多模糊的認(rèn)識(shí),不但概念不清楚,而且叫法也不統(tǒng)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(lái)嚴(yán)重的障礙。
因此,開(kāi)展城市軌道交通的分類(lèi)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(diǎn),而且有助于深化對(duì)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(jù)。
在縱覽世界各國(guó)現(xiàn)有的城市軌道交通形式的基礎(chǔ)上,基于其各自不同的特點(diǎn),可將現(xiàn)有的城市軌道交通形式分為以下8類(lèi)。一些特殊型式的城市軌道交通(例如纜車(chē)和索道等),由于使用范圍不廣,故此處沒(méi)有涉及。
1 地鐵
地鐵(英語(yǔ)用Metro, Underground Railway,Subway等表示)是由電氣牽引、輪軌導(dǎo)向、車(chē)輛編組運(yùn)行在全封閉的地下隧道內(nèi),或根據(jù)城市具體條件,運(yùn)行在地面或高架線(xiàn)路上的大容量快速軌道交通系統(tǒng)。通常根據(jù)城市環(huán)境條件的情況,地鐵列車(chē)主要在城市地下空間修筑的隧道中運(yùn)行,當(dāng)條件允許的時(shí)候,也可以穿出地面,在地面或者高架橋上鋪軌運(yùn)行。為了降低工程費(fèi)用,目前地鐵系統(tǒng)中地面和高架線(xiàn)路所占的比重越來(lái)越大。
2 輕軌
公共交通國(guó)際聯(lián)會(huì)(UITP)關(guān)于輕軌運(yùn)輸系統(tǒng)(Light Rail Transit,簡(jiǎn)稱(chēng)LRT)的解釋文件中提到:輕軌是一種使用電力牽引,介于標(biāo)準(zhǔn)有軌電車(chē)和快運(yùn)交通系統(tǒng)(包括地鐵和城市鐵路),用于城市旅客運(yùn)輸?shù)能壍澜煌ㄏ到y(tǒng)。輕軌是從新式有軌電車(chē)逐步發(fā)展到路權(quán)專(zhuān)用、自動(dòng)化程度較高及車(chē)輛在地下或高架軌道上運(yùn)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(jìn)一步發(fā)展到更高階段。
因此,輕軌是一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)涵蓋范圍較寬的城市軌道交通形式,低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的輕軌接近于現(xiàn)代有軌電車(chē),而高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的輕軌則接近于輕型地鐵。
3 單軌
單軌系統(tǒng)(Monorail)是指通過(guò)單一軌道梁支撐車(chē)廂并提供導(dǎo)引作用而運(yùn)行的軌道交通系統(tǒng),其最大特點(diǎn)是車(chē)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(lèi)型。由于單軌系統(tǒng)的單方向小時(shí)運(yùn)量為5 000~20 000人次,故單軌常常被認(rèn)為是輕軌系統(tǒng)的一種。但實(shí)際上,單軌車(chē)輛的輪軌支撐形式以及走行方式與輕軌列車(chē)有很大的不同。從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō),單軌應(yīng)該獨(dú)立列為一種城市軌道交通形式。單軌系統(tǒng)大多數(shù)情況下采用高架方式,其景觀(guān)性較好。根據(jù)需要,單軌列車(chē)也可在地面或地下運(yùn)行。
4 有軌電車(chē)
有軌電車(chē)(Tram或Street Car)是使用電力牽引、輪軌導(dǎo)向、單輛或兩輛編組運(yùn)行在城市路面線(xiàn)路上的低運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)。有軌電車(chē)的歷史比較久遠(yuǎn),其前身是19世紀(jì)初期的有軌馬車(chē)。由于科技的不斷進(jìn)步,到了19世紀(jì)末又逐漸由蒸汽驅(qū)動(dòng)過(guò)渡到電力驅(qū)動(dòng),形成了近代有軌電車(chē)的雛形。有軌電車(chē)運(yùn)量小,且在街道路面上與其他交通混合行駛,其安全性和準(zhǔn)時(shí)性較差。
5城市鐵路
城市鐵路(Urban Railway)是由電氣或內(nèi)燃牽引,輪軌導(dǎo)向,車(chē)輛編組運(yùn)行在市區(qū)、市郊以及衛(wèi)星城之間,以地面專(zhuān)用線(xiàn)路為主的大運(yùn)量快速軌道交通系統(tǒng)。
城市鐵路實(shí)際是從干線(xiàn)鐵路發(fā)展而來(lái),只是城市鐵路更多地具有通勤和公交性質(zhì)的運(yùn)營(yíng)特征。按照城市鐵路運(yùn)行區(qū)域的不同,可以分為市區(qū)鐵路、市郊鐵路和機(jī)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)鐵路等。
6 磁浮系統(tǒng)
磁浮系統(tǒng)(Maglev System)是一種運(yùn)用“同性相斥、異性相吸”的電磁原理,依靠電磁力來(lái)使列車(chē)懸浮并走行的軌道運(yùn)輸方式。它是一種新型的沒(méi)有車(chē)輪、采用無(wú)接觸行進(jìn)的軌道交通系統(tǒng)。磁浮交通系統(tǒng)是20世紀(jì)一項(xiàng)偉大的技術(shù)發(fā)明,
相對(duì)于其他形式的軌道交通來(lái)說(shuō),它投入實(shí)際使用的歷史并不長(zhǎng)。上海磁浮試運(yùn)營(yíng)線(xiàn)是目前唯一投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的線(xiàn)路。目前世界上許多國(guó)家都在對(duì)磁浮技術(shù)進(jìn)行積極的研究,其中主要以德國(guó)和日本的技術(shù)較為成熟。
7 新交通系統(tǒng)
對(duì)于新交通系統(tǒng)(Automated Guideway Tran-sit,簡(jiǎn)稱(chēng)AGT),目前還沒(méi)有統(tǒng)一和嚴(yán)格的定義,從廣義上來(lái)講,是那些與現(xiàn)有運(yùn)輸模式不同的各種短距離新交通方式的總稱(chēng)。狹義的新交通系統(tǒng)則定義為:由電氣牽引,具有特殊導(dǎo)向、操縱和轉(zhuǎn)折方式的膠輪車(chē)輛,單車(chē)或數(shù)輛編組運(yùn)行在專(zhuān)用軌道梁上的中小運(yùn)量軌道運(yùn)輸系統(tǒng)。
結(jié)語(yǔ)
如何適宜地發(fā)展我國(guó)城市軌道交通系統(tǒng),有很多政策性和技術(shù)性的課題需要研究。只有在充分研究論證的基礎(chǔ)上,統(tǒng)籌規(guī)劃、精心設(shè)計(jì)、合理引進(jìn)消化,建立適合中國(guó)國(guó)情的城市軌道交通系統(tǒng),才能避免日后因現(xiàn)在的粗放發(fā)展而付出慘痛的成倍的代價(jià)。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳海龍,李淼.上海軌道交通人民廣場(chǎng)換乘樞紐研究與設(shè)計(jì)[J].地下工程與隧道,2007(3):7-10.
第2篇：軌道交通系統(tǒng)范文
關(guān)鍵詞軌道交通系統(tǒng)安全可靠性分析
中圖分類(lèi)號(hào)：C913.32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
安全和可靠性是城市軌道交通運(yùn)營(yíng)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?biāo)準(zhǔn),也是軌道交通運(yùn)營(yíng)管理永恒的主題。運(yùn)營(yíng)安全和可靠性水平綜合反映了軌道交通運(yùn)營(yíng)管理水平和運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量,是城市軌道交通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)順暢、高效運(yùn)營(yíng)的前提。高運(yùn)營(yíng)可靠性不僅是軌道交通運(yùn)營(yíng)管理追求的目標(biāo),也是滿(mǎn)足乘客需求、獲得良好社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的根本保證。
城市軌道交通日常運(yùn)營(yíng)管理中,涉及運(yùn)營(yíng)安全和可靠性的事件主要體現(xiàn)在兩方面:一是由于恐怖襲擊、自然災(zāi)害、人為破壞等原因發(fā)生的火災(zāi)、爆炸等災(zāi)難性重大事件,造成生命和財(cái)產(chǎn)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(dòng)、技術(shù)設(shè)備故障、運(yùn)營(yíng)組織等原因,引起列車(chē)運(yùn)行延誤、列車(chē)運(yùn)行中斷等列車(chē)運(yùn)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(huì)引起地鐵的安全問(wèn)題,只是降低了地鐵運(yùn)營(yíng)的可靠性。因此,理清運(yùn)營(yíng)安全和可靠性的一些基本定義及其相互關(guān)系,對(duì)確立城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)安全和可靠性的對(duì)策很重要。
1運(yùn)營(yíng)安全和可靠性的定義及相互關(guān)系
城市軌道交通運(yùn)營(yíng)安全和可靠性是反映地鐵系統(tǒng)正常運(yùn)營(yíng)情況的總體概念。然而從后果及造成的影響看,運(yùn)營(yíng)安全與可靠性則具有完全不同的內(nèi)涵。運(yùn)營(yíng)中發(fā)生的安全問(wèn)題除了造成列車(chē)運(yùn)行延誤、運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)中斷外,更重要的是涉及到人民生命財(cái)產(chǎn)損失、設(shè)施設(shè)備破壞等重大問(wèn)題;而運(yùn)營(yíng)中的可靠性問(wèn)題則主要涉及運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)的穩(wěn)定、運(yùn)輸質(zhì)量的好壞。
影響城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)安全和可靠性的因素統(tǒng)稱(chēng)為事件。根據(jù)其發(fā)生的原因、特點(diǎn)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(lèi)。
1) 故障
故障是因設(shè)備質(zhì)量原因或操作不當(dāng)導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常使用,須人工干預(yù)或維修的事件,根據(jù)表現(xiàn)和影響程度可分為輕微故障、一般故障和嚴(yán)重故障。輕微故障可以迅速排除,一般不會(huì)影響運(yùn)營(yíng)可靠性;一般故障將造成短時(shí)間的列車(chē)運(yùn)行秩序混亂,部分列車(chē)運(yùn)行延誤;嚴(yán)重故障則會(huì)導(dǎo)致較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)營(yíng)中斷,嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)可靠性。按照設(shè)備類(lèi)型和原因,故障又可分為列車(chē)車(chē)輛故障、線(xiàn)路故障、供電系統(tǒng)故障、通號(hào)系統(tǒng)故障、環(huán)控設(shè)備故障、車(chē)站客運(yùn)設(shè)施故障等。
2) 事故
事故是因故障或工作人員操作不當(dāng)而造成人員傷亡、設(shè)備損壞,影響可靠性或危及運(yùn)營(yíng)安全的事件。事故根據(jù)其表現(xiàn)、影響程度與范圍,可分為一般事故、險(xiǎn)性事故、大事故、重大事故等;按其專(zhuān)業(yè)性質(zhì)可分為行車(chē)事故、客運(yùn)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(huì)事件等)引起的、突然發(fā)生的、嚴(yán)重影響或可能影響運(yùn)營(yíng)安全與秩序的事件。突發(fā)事件根據(jù)其影響程度與范圍可分為一般突發(fā)事件、險(xiǎn)性突發(fā)事件、大突發(fā)事件和嚴(yán)重突發(fā)事件等;根據(jù)其引發(fā)原因又可分為運(yùn)營(yíng)引發(fā)突發(fā)事件、外來(lái)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(yùn)營(yíng)安全和可靠性的主要因素
1) 技術(shù)設(shè)備
技術(shù)設(shè)備的日常管理和維護(hù)直接影響著系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)安全和可靠性。城市軌道交通系統(tǒng)包含了以下主要設(shè)備:線(xiàn)路及車(chē)站、車(chē)輛及車(chē)輛段、通信信號(hào)、供電、環(huán)控設(shè)施、售檢票以及防災(zāi)監(jiān)控報(bào)警設(shè)備等。只有各項(xiàng)技術(shù)設(shè)備協(xié)同可靠工作,才能保證列車(chē)安全高效地完成運(yùn)輸任務(wù)。城市軌道交通系統(tǒng)一般采用了高可靠性的元件、設(shè)備和軟件,而且構(gòu)成的系統(tǒng)具有“故障導(dǎo)向安全”的特征,使整個(gè)系統(tǒng)具有應(yīng)對(duì)設(shè)備故障及突發(fā)事件的高度安全性。城市軌道交通的線(xiàn)路長(zhǎng)度、站間距離相對(duì)較短,列車(chē)種類(lèi)單一,因此為了保持列車(chē)運(yùn)行秩序穩(wěn)定,列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)可以自動(dòng)調(diào)整列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)。城市軌道交通車(chē)站一般不設(shè)置配線(xiàn),列車(chē)在車(chē)站正線(xiàn)上辦理客運(yùn)作業(yè),如果一列車(chē)出現(xiàn)故障,將直接影響到后續(xù)列車(chē)的正常運(yùn)營(yíng)。因此,整個(gè)軌道交通系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)和管理是十分關(guān)鍵的。
2) 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸能力
城市軌道交通系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸能力體現(xiàn)了運(yùn)輸效率。提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸能力,可以最大程度地滿(mǎn)足乘客出行要求,安全高效地完成輸送任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸能力主要影響軌道交通運(yùn)行系統(tǒng)的可靠性,列車(chē)一旦發(fā)生延誤不僅會(huì)影響到自身線(xiàn)路的正常運(yùn)行,而且會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)中其他列車(chē)的正常運(yùn)行。正是因?yàn)榈罔F運(yùn)行延誤具有傳播性,在發(fā)生列車(chē)運(yùn)行延誤時(shí),列車(chē)到達(dá)晚點(diǎn)或者取消車(chē)次都會(huì)降低線(xiàn)路與車(chē)站等設(shè)備的通過(guò)能力,限制系統(tǒng)設(shè)備能力的充分利用。特別是在客流高峰時(shí)段的運(yùn)行延誤,將導(dǎo)致更大的能力損失,嚴(yán)重影響城市軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定性和可靠性。因此,提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸能力,減少列車(chē)的運(yùn)行延誤對(duì)提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性是很重要的。
3) 運(yùn)營(yíng)組織方案
城市軌道交通應(yīng)為乘客提供滿(mǎn)意的出行服務(wù),良好的運(yùn)營(yíng)組織是這種供給的前提和保證。在一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和設(shè)備條件下,采用的運(yùn)營(yíng)方案應(yīng)針對(duì)客流變化的情況,有利于提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體運(yùn)輸能力,適應(yīng)客流需求,增加運(yùn)營(yíng)效益和運(yùn)營(yíng)可靠性,滿(mǎn)足乘客在出行安全、舒適、準(zhǔn)時(shí)等方面的要求。
4) 突發(fā)事件
除了系統(tǒng)本身可能影響城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)安全和可靠性的因素外,自然災(zāi)害、恐怖襲擊、人為破壞等突發(fā)事件也是影響運(yùn)營(yíng)和可靠性的關(guān)鍵因素。這些突發(fā)事件的發(fā)生,將會(huì)造成重大的人身傷亡、財(cái)產(chǎn)損失以及運(yùn)營(yíng)中斷,產(chǎn)生軌道交通運(yùn)營(yíng)的安全問(wèn)題。因此,必須加強(qiáng)自然災(zāi)害、恐怖襲擊或人為破壞事件的預(yù)警和發(fā)生后的應(yīng)急處置,最大程度地降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
3提高運(yùn)營(yíng)安全和可靠性的途徑
1)加強(qiáng)人員培訓(xùn)和系統(tǒng)設(shè)備的日常維護(hù)
城市軌道交通系統(tǒng)是一個(gè)包含土建、車(chē)輛、供電設(shè)備、通訊信號(hào)、運(yùn)營(yíng)管理等多學(xué)科、多專(zhuān)業(yè)、多工種的復(fù)雜大系統(tǒng)。系統(tǒng)的安全與可靠性貫穿了從工程的前期決策、設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營(yíng)管理等各個(gè)階段的全過(guò)程。對(duì)每個(gè)有不同崗位要求的工作人員而言,高質(zhì)量地完成本崗位的工作要求,是保證軌道交通系統(tǒng)安全高效運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵,因此,必須加強(qiáng)工作人員的職業(yè)素質(zhì)和道德培養(yǎng)。
2)提高軌道交通系統(tǒng)的技術(shù)裝備水平
為了保證軌道交通系統(tǒng)中各種設(shè)備的正常運(yùn)行,減少故障、事故和突發(fā)事件的發(fā)生,應(yīng)盡可能地利用最先進(jìn)的技術(shù)裝備和高科技手段。如采用高技術(shù)支持的信息管理、應(yīng)急處置系統(tǒng)等來(lái)確保各種事件發(fā)生時(shí)的信息傳輸通暢以及應(yīng)對(duì)措施的有效實(shí)施;采用列車(chē)運(yùn)行智能化調(diào)度系統(tǒng),減少因人工疏忽所引發(fā)的各種故障或事故;采用線(xiàn)網(wǎng)綜合運(yùn)營(yíng)協(xié)調(diào)系統(tǒng),保證網(wǎng)絡(luò)中各車(chē)輛的高效、安全、可靠運(yùn)行。
第3篇：軌道交通系統(tǒng)范文
關(guān)鍵詞 城市軌道交通，結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制，噪聲控制
城市軌道交通系統(tǒng)在給人們的生活、生產(chǎn)活動(dòng)帶來(lái)便利的同時(shí)，也正在成為新的噪聲和振動(dòng)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(jīng)造成了不可忽視的振動(dòng)和噪聲污染，而且隨著人們對(duì)生活質(zhì)量要求的日益提高，也越來(lái)越引起公眾的關(guān)注。另外，在高科技生產(chǎn)企業(yè)、醫(yī)院和科研機(jī)構(gòu)等單位中，其日常使用的高精密儀器對(duì)周?chē)h(huán)境振動(dòng)的敏感程度也日益增加，這也對(duì)新的振動(dòng)污染源的設(shè)防提出了更高的要求。因此，控制軌道交通的振動(dòng)和噪聲對(duì)環(huán)境的污染，已經(jīng)成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域亟待研究和解決的重要問(wèn)題。本文試從車(chē)輛構(gòu)造、軌道結(jié)構(gòu)、輪軌關(guān)系以及橋梁結(jié)構(gòu)等角度對(duì)城市軌道交通可采用的減振降噪技術(shù)措施進(jìn)行了綜合闡述。
1 城市軌道交通振動(dòng)與噪聲的來(lái)源
國(guó)內(nèi)外研究表明，軌道交通的主要振動(dòng)源為:機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)的振動(dòng)，通過(guò)車(chē)輪與軌道結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)相互作用，引起軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng);這些振動(dòng)通過(guò)地基又傳給周?chē)慕ㄖ?。?chē)輪和鋼軌長(zhǎng)期相互作用都會(huì)產(chǎn)生磨耗，輪子可能失圓或產(chǎn)生扁疤，鋼軌可能會(huì)產(chǎn)生波浪形磨耗。狀態(tài)不良的輪軌相互作用會(huì)使振動(dòng)加劇。
軌道交通的主要噪聲源為:機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲，包括牽引電機(jī)、通風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、受電弓等設(shè)備噪聲，車(chē)輛行進(jìn)過(guò)程中空氣動(dòng)力摩擦噪聲，輪軌界面相互作用產(chǎn)生的滾動(dòng)、沖擊和摩擦所產(chǎn)生的噪聲(輪軌產(chǎn)生的磨耗使噪聲加大，特別是鋼軌表面波長(zhǎng)為3～5cm的短波浪型磨耗，車(chē)輛通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的噪聲特別大);輪軌界面相互作用產(chǎn)生的振動(dòng)通過(guò)軌道、橋梁和地基等傳遞導(dǎo)致相應(yīng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)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(chē)輛的減振降噪措施
1)對(duì)機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的工作頻段遠(yuǎn)離共振區(qū)(臨界轉(zhuǎn)速區(qū))和不穩(wěn)定區(qū)，盡量避免電磁耦合激發(fā)振動(dòng)和噪聲。
2)在機(jī)車(chē)車(chē)輛上使用新型減振器，能有效地降低振動(dòng)和噪聲。目前在國(guó)內(nèi)外的城市軌道交通中，金屬-橡膠復(fù)合減振器是應(yīng)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(nèi)具有獨(dú)特的粘彈行為，不僅可以象鋼彈簧一樣通過(guò)彈性形變來(lái)吸收、儲(chǔ)存沖擊能量，而且還可以通過(guò)分子鏈相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(guān)鍵部分。以少量具有納米片層結(jié)構(gòu)的有機(jī)改性蒙脫土與橡膠進(jìn)行插層納米復(fù)合，可顯著降低材料的疲勞生熱，延緩疲勞破壞過(guò)程，從而改善橡膠的強(qiáng)度、耐蠕變、耐疲勞和耐老化等綜合性能，使減振器的質(zhì)量和機(jī)車(chē)車(chē)輛的舒適性、安全性得到較大的提高。
除金屬-橡膠復(fù)合減振器外，目前國(guó)際上開(kāi)始將自適應(yīng)(有源/半有源)電/磁流變液減振器用于車(chē)輛的懸架系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)，以有效地調(diào)節(jié)系統(tǒng)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(chǎng)作用下急劇變化的特性而制成的新型振動(dòng)控制元件。電/磁流變液在無(wú)外場(chǎng)作用下為流動(dòng)良好的液體狀態(tài)，而在強(qiáng)電/磁場(chǎng)作用下，短時(shí)間(毫秒級(jí))內(nèi)其粘度可增加一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，并呈現(xiàn)類(lèi)似固體的力學(xué)性能，而且粘度的變化是連續(xù)、可逆的，一旦去掉電/磁場(chǎng)后，又變成可流動(dòng)的液體。這些特點(diǎn)使電/磁流變液裝置成為電氣控制與機(jī)械系統(tǒng)之間的簡(jiǎn)單、安靜而且響應(yīng)迅速的中間裝置。
3)在車(chē)輛動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用直線(xiàn)電機(jī)技術(shù)，可省去齒輪箱等一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，減少了許多噪聲源，噪聲水平比一般車(chē)輛可降低大約10dB(A)。
4)采用徑向轉(zhuǎn)向架能避免車(chē)輪在鋼軌上的蠕動(dòng)，使車(chē)輛能順利地通過(guò)曲線(xiàn)，減少輪軌磨耗和消除常規(guī)轉(zhuǎn)向架通過(guò)曲線(xiàn)時(shí)的尖叫聲，因而噪聲比一般車(chē)輛降低近20dB(A)。
5)采用彈性車(chē)輪、充氣橡膠車(chē)輪、阻尼車(chē)輪及彈性踏面車(chē)輪等技術(shù)，通常可減振降噪2～10dB(A)。
6)用改變車(chē)輪結(jié)構(gòu)的方法來(lái)改變?cè)肼暤陌l(fā)射性能，可降低輪軌噪聲。如德國(guó)通過(guò)把制動(dòng)盤(pán)放在輪心上來(lái)減少噪聲，試驗(yàn)結(jié)果證明對(duì)1kHz以上的噪聲大約可降低5dB(A)。
2.2軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和噪聲控制
軌道結(jié)構(gòu)主要由鋼軌、扣件及軌下基礎(chǔ)組成。根據(jù)振動(dòng)理論，輪軌之間的振動(dòng)噪聲與軌道各部件的質(zhì)量、剛度以及結(jié)構(gòu)阻尼密切相關(guān)。軌道結(jié)構(gòu)的減振降噪主要是通過(guò)改變結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在國(guó)內(nèi)外軌道交通減振降噪研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)軌道交通的實(shí)際，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的減振降噪可采取下列有效措施:
1)采用焊接長(zhǎng)鋼軌，可減少因列車(chē)通過(guò)鋼軌接頭所產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲。
2)采用鋼軌打磨技術(shù)，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(shí)踐表明，鋼軌打磨后，在振動(dòng)頻率為8～100Hz范圍內(nèi)，振動(dòng)噪聲可下降4～8dB(A)。
3)采用防振型鋼軌，在鋼軌軌腰兩側(cè)粘貼(或包覆)防振吸音材料(如橡膠、樹(shù)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(wú)碴道床軌道。這是一種低振動(dòng)(LVT)軌道結(jié)構(gòu)。目前我國(guó)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(gè)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(shè)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(jié)構(gòu)能使輪軌動(dòng)力在鋼軌上經(jīng)過(guò)分配后傳到軌下膠墊得到第一次減振，再經(jīng)過(guò)支承塊傳到其下的膠墊進(jìn)行第二次減振，這樣，振動(dòng)的高頻成分及其幅值在得到了相當(dāng)?shù)乃p后才傳遞給基礎(chǔ)。巴黎7號(hào)、13號(hào)地鐵線(xiàn)在巴士底獄的新歌劇院下通過(guò)，歌劇院方面認(rèn)為地鐵車(chē)輛的噪聲和振動(dòng)對(duì)劇場(chǎng)的演出有影響，為此巴黎地鐵公司對(duì)此進(jìn)行了研究、試驗(yàn)，并會(huì)同歌劇院、巴黎聲學(xué)研究所共同進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，試驗(yàn)證明在軌枕底部加了一層橡膠墊后情況得到了改善。
轉(zhuǎn)貼于
6)采用浮置板式軌道結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)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(cè)用彈性材料固定，形成一種質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(cè)向墊板。該種軌道結(jié)構(gòu)在共振頻率下的放大倍數(shù)很低，減振降噪效果非常顯著。
2.3 高架線(xiàn)路和橋梁的減振降噪措施
目前，國(guó)內(nèi)外城市軌道交通的高架橋結(jié)構(gòu)大多采用箱形梁形式。由于箱形梁的內(nèi)部空腔在軌道交通噪聲主要頻段內(nèi)存在聲學(xué)模態(tài)，腔內(nèi)的聲場(chǎng)共振可能使橋梁的上下兩個(gè)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(lèi)技術(shù):
1)在箱形梁腔內(nèi)設(shè)置隔聲板，將箱形梁腔內(nèi)的聲學(xué)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(dòng)噪聲。
2)在箱形梁腔內(nèi)安裝動(dòng)力吸振器，這是控制橋梁振動(dòng)噪聲最有效的方法。
3)鋪設(shè)輕質(zhì)吸聲橋面和路面。高架軌道交通線(xiàn)的橋面是聲反射面，降低橋面的聲反射可以大大降低列車(chē)通過(guò)時(shí)的噪聲。近年發(fā)展起來(lái)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(duì)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(duì)這類(lèi)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(jié)構(gòu)，可以大大降低橋梁振動(dòng)的輻射噪聲。高架軌道交通噪聲的各個(gè)聲源中，橋梁振動(dòng)的輻射噪聲對(duì)周邊環(huán)境尤其是低樓層有較大影響。高吸聲、安全、美觀(guān)、易清洗保養(yǎng)是設(shè)計(jì)這類(lèi)吸聲結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)。
5)設(shè)置聲屏障是降低軌道交通運(yùn)行噪聲的一種有效措施。現(xiàn)有的吸聲型聲屏障均為板式結(jié)構(gòu)，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(lèi)吸聲材料、微穿孔板等;但其頻帶窄，尤其是低頻段吸聲系數(shù)小，通常只有0.5左右，這是現(xiàn)有吸聲型聲屏障的共同缺點(diǎn)。常見(jiàn)的微穿孔板和其他抗性吸聲結(jié)構(gòu)對(duì)低頻噪聲比較有效，但在中高頻段的吸聲系數(shù)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(nèi)達(dá)到滿(mǎn)意的吸聲效果。因此，國(guó)內(nèi)外都把研究阻抗復(fù)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(jié)語(yǔ)
隨著城市軌道交通建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，軌道交通對(duì)城市生產(chǎn)、生活環(huán)境帶來(lái)的振動(dòng)和噪聲污染也越來(lái)越多，對(duì)城市軌道交通減振降噪的研究就顯得越來(lái)越重要。本文從車(chē)輛構(gòu)造、軌道結(jié)構(gòu)、輪軌關(guān)系以及橋梁結(jié)構(gòu)等角度對(duì)城市軌道交通可采用的減振降噪技術(shù)進(jìn)行了綜合闡述，以供有關(guān)部門(mén)能采取相應(yīng)的綜合性治理措施，使軌道交通運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲降到最低。
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第4篇：軌道交通系統(tǒng)范文
關(guān)鍵詞: 城市軌道交通系統(tǒng); 建筑物; 振動(dòng)
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(tǒng)以其高效、快捷、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)， 成為緩解城市交通和減少污染的有效手段， 在現(xiàn)代城市的立體交通體系中發(fā)揮著重要的作用。我國(guó)擁有和正在建設(shè)城市軌道交通系統(tǒng)的城市也越來(lái)越多， 作為國(guó)內(nèi)第 4 個(gè)地鐵投入運(yùn)營(yíng)的城市， 廣州未來(lái)的城市軌道交通架構(gòu)將由十幾條地鐵及輕軌線(xiàn)組成， 深圳地鐵也已建成投入運(yùn)營(yíng)， 廣州—佛山、廣州—珠海軌道交通系統(tǒng)近期亦即將開(kāi)工建設(shè); 珠江三角洲作為中國(guó)最重要的城市群之一， 其軌道交通的規(guī)模在國(guó)內(nèi)首屈一指， 城市軌道交通系統(tǒng)將在廣東省的經(jīng)濟(jì)生活中起到越來(lái)越重要的作用。但城市軌道交通系統(tǒng)在給人們工作和生活帶來(lái)高速、便捷的同時(shí)， 其對(duì)周?chē)ㄖ锏挠绊懸仓鸩揭鹑藗兊年P(guān)注。
2 振動(dòng)的影響
軌道交通系統(tǒng)的車(chē)廂移動(dòng)將使車(chē)輪與軌道產(chǎn)生振動(dòng)， 這些振動(dòng)經(jīng)過(guò)隧道結(jié)構(gòu)傳遞到周?chē)翆又胁⑾蛩闹軅鞑ィ?將引起鄰近建筑物的振動(dòng)。由于城市建筑日益密集， 城市軌道交通系統(tǒng)在穿越更多建筑群的同時(shí)， 其交通密度也不斷增大， 另一方面隨著整個(gè)社會(huì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高， 國(guó)際上已把振動(dòng)列為七大環(huán)境公害之一， 軌道交通對(duì)周?chē)ㄖ锏恼駝?dòng)影響正在引起廣泛的關(guān)注。根據(jù)實(shí)測(cè)， 地鐵列車(chē)通過(guò)時(shí)引起地面建筑物振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間約為 10s; 在一條線(xiàn)路上， 高峰時(shí)兩個(gè)方向每小時(shí)內(nèi)可通過(guò)數(shù)十對(duì)列車(chē)， 振動(dòng)作用的持續(xù)時(shí)間可達(dá)到總工作時(shí)間的15%～20%[1]。廣州地鐵一號(hào)線(xiàn)上的一幢 9 層框架房屋， 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明室內(nèi)的 Z 振級(jí)為(79.2～85.2)dB，超出了 GB 10070-88《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》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(jí)標(biāo)準(zhǔn) 75dB、夜間 72dB 的要求[2～3]。
由于城市軌道交通系統(tǒng)投資巨大， 一旦建成則很難改線(xiàn)和遷移， 而建筑物正常情況下也具有較長(zhǎng)的使用年限， 軌道交通的振動(dòng)污染一旦形成將長(zhǎng)期存在。目前廣東省正大力發(fā)展城市軌道交通系統(tǒng)，對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求也愈來(lái)愈高， 因此開(kāi)展城市軌道交通對(duì)周?chē)ㄖ镎駝?dòng)影響的研究， 不僅具有重大的社會(huì)意義， 還可以對(duì)軌道交通的規(guī)劃、設(shè)計(jì)提供較為詳細(xì)、可靠的依據(jù)， 減少將來(lái)為降低這種振動(dòng)污染所需的巨大經(jīng)濟(jì)投入。
3 振動(dòng)的特點(diǎn)
近年來(lái)， 英國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家已廣泛開(kāi)展了對(duì)軌道車(chē)輛振動(dòng)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(guó)鐵路管理局等部門(mén)對(duì)行車(chē)速度、激振頻率和軌道參數(shù)的相關(guān)關(guān)系及共振現(xiàn)象進(jìn)行了試驗(yàn)研究; 日本的研究人員就軌道車(chē)輛引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)發(fā)生機(jī)理、振動(dòng)波在地下和地面的傳播規(guī)律及其對(duì)周?chē)用竦挠绊戇M(jìn)行了研究; 德國(guó)的研究人員提出了一種基于脈沖激勵(lì)和測(cè)試分析的診斷測(cè)試方法， 以預(yù)測(cè)市區(qū)軌道線(xiàn)附近建筑物地面振動(dòng)水平。上述研究主要集中在進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試并分析研究振動(dòng)波傳播的規(guī)律， 側(cè)重于采取改善道床結(jié)構(gòu)、車(chē)輛構(gòu)造以及設(shè)置隔振設(shè)施等措施減少振動(dòng)。
在國(guó)內(nèi)， 由于近年來(lái)城市軌道交通系統(tǒng)的迅速發(fā)展以及全社會(huì)環(huán)保意識(shí)的提高， 一些研究機(jī)構(gòu)也開(kāi)展了對(duì)地鐵區(qū)間隧道及附近地面的振動(dòng)測(cè)試分析工作， 在地表振動(dòng)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(jié)構(gòu)振動(dòng)及振動(dòng)傳播方面的研究， 未直接以對(duì)建筑物的振動(dòng)影響作為研究對(duì)象， 并將其與城市軌道交通系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)以及振動(dòng)傳播的特性進(jìn)行綜合分析。
由于目前缺少專(zhuān)門(mén)的評(píng)估振動(dòng)對(duì)建筑物影響的標(biāo)準(zhǔn)， 因此僅能根據(jù)已有的少量測(cè)試數(shù)據(jù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)較粗略地分析建筑物所受的影響， 而且建筑物的振動(dòng)與其基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)形式、自重等多方面因素有關(guān)，顯得較為復(fù)雜。同時(shí)， 軌道車(chē)輛振動(dòng)的傳播較為復(fù)雜， 與土層介質(zhì)有著密切關(guān)系， 振動(dòng)波的傳播特性在不同地質(zhì)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(cè)試、分析的結(jié)果并不一定符合廣東省的實(shí)際情況， 特別是該地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜， 具有很強(qiáng)的多樣性， 因此， 可結(jié)合廣東省的土質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)已建成使用的地鐵隧道結(jié)構(gòu)及周?chē)ㄖ镞M(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試， 結(jié)合相應(yīng)的巖土試驗(yàn)， 分析地鐵隧道結(jié)構(gòu)及周?chē)馏w體系的動(dòng)力特性， 研究振動(dòng)的傳播途徑、振動(dòng)性狀及對(duì)建筑物的影響， 確定不同地質(zhì)等條件下城市軌道交通系統(tǒng)與不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型、基礎(chǔ)形式建筑物的合理距離， 為已建成的地鐵線(xiàn)路周?chē)ㄖ镎駝?dòng)影響的評(píng)價(jià)及擬建軌道交通系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的理論依據(jù)。
4 有限元數(shù)值分析
由于城市軌道交通系統(tǒng)引起的振動(dòng)較為復(fù)雜，涉及地鐵軌道道床、隧道結(jié)構(gòu)形式， 場(chǎng)地土層類(lèi)型，鄰近建筑物的基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)形式等多種因素。而地鐵在線(xiàn)路上運(yùn)行產(chǎn)生的振源是一連串移動(dòng)式作用點(diǎn)，對(duì)地面形成迭加作用， 較為特殊。同時(shí)， 埋置于土中的地下結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載的作用下， 土與結(jié)構(gòu)的動(dòng)力相互作用不可忽視， 是否考慮土與結(jié)構(gòu)相互作用， 其計(jì)算結(jié)果將相差很大。土中的地下結(jié)構(gòu)由于土體介質(zhì)的存在， 將使結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性發(fā)生很大的變化， 其結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能很可能完全改觀(guān)， 因此對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)引起的振動(dòng)進(jìn)行分析具有一定的復(fù)雜性。
動(dòng)力有限元法是目前研究土與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的最常用的數(shù)值計(jì)算方法， 是隨著有限元法的發(fā)展與結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論的日趨成熟而逐漸發(fā)展起來(lái)的。
動(dòng)力有限元法可以方便地處理介質(zhì)的非均勻性、各向異性、非線(xiàn)性以及復(fù)雜的幾何形狀及邊界條件， 因此可以進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的全面深入的研究。
由于地面水平方向振動(dòng)在傳導(dǎo)過(guò)程中的衰減要快于豎向( 鉛錘向) 的振動(dòng)， 沿線(xiàn)建筑物內(nèi)豎向振動(dòng)多大于水平方向的振動(dòng)， 因此在評(píng)價(jià)建筑物受地鐵振動(dòng)的影響時(shí)， 可以豎向振動(dòng)為主。地鐵列車(chē)豎向振動(dòng)荷載如圖 1 所示， 由于地鐵在線(xiàn)路上運(yùn)行產(chǎn)生的是一連串移動(dòng)振源， 可在不同時(shí)刻在不同的計(jì)算斷面上施加荷載， 如圖 2 中的 1、2……n 斷面在不同的時(shí)間分別施加荷載 P1、P2……Pn。
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建筑物在地鐵引發(fā)振動(dòng)下的響應(yīng)分析， 過(guò)去的研究多為在一個(gè)二維體系或兩個(gè)正交的二維體系下的分析， 但僅當(dāng)建筑物沿隧道方向有著相當(dāng)長(zhǎng)度及一致性時(shí)方可勉強(qiáng)簡(jiǎn)化為二維情況進(jìn)行分析， 而實(shí)際情況中極難滿(mǎn)足這些要求。因此， 本文針對(duì)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(duì)隧道及建筑物在列車(chē)振動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行有限元分析[5]。
研究表明， 在類(lèi)似工程地質(zhì)條件下， 地鐵振動(dòng)對(duì)其穿越或緊鄰建筑物的影響以體波為主， 以通過(guò)體波將振動(dòng)能量直接傳至建筑物基礎(chǔ)再影響上部結(jié)構(gòu)為主要方式， 面波對(duì)于該建筑物上部結(jié)構(gòu)的影響甚微[5]。
5 結(jié)語(yǔ)
城市軌道交通系統(tǒng)不僅有效地緩解了交通擁擠狀況， 同時(shí)還極大地推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展， 加快城市化建設(shè)步伐。由于國(guó)內(nèi)已進(jìn)入了城市軌道交通系統(tǒng)以及城市化建設(shè)的高峰期， 積極開(kāi)展城市軌道交通系統(tǒng)對(duì)周?chē)ㄖ锏恼駝?dòng)影響的研究， 不僅可以較為準(zhǔn)確地評(píng)估其現(xiàn)有的影響， 同時(shí)將使以后的城市軌道交通系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)更加全面、科學(xué)， 具有較強(qiáng)的前瞻性， 對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)， 由于地鐵引發(fā)的建筑物振動(dòng)問(wèn)題較為復(fù)雜， 涉及交通工程、土動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)振動(dòng)等領(lǐng)域， 需對(duì)地鐵振動(dòng)波的傳播機(jī)理進(jìn)行更深一步的研究， 并確切地分析鄰近建筑物的振動(dòng)效應(yīng)。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 夏禾， 吳萱， 于大明. 城市軌道交通系統(tǒng)引起的環(huán)境振動(dòng)問(wèn)題[N]. 北方交通大學(xué)學(xué)報(bào)， 1999(4)
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[3] GB 10070- 88 城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)[S]
[4] 辜小安， 劉， 張春華. 地鐵環(huán)境振動(dòng)預(yù)測(cè)方法淺析
第5篇：軌道交通系統(tǒng)范文
關(guān)鍵詞：無(wú)接觸電能傳輸；軌道交通；電磁感應(yīng)
中圖分類(lèi)號(hào)：TM724 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）31-0089-02
1 概述
如今，在中國(guó)城市軌道交通系統(tǒng)中大部分采用的都是摩擦接觸供電方式，這種傳統(tǒng)的供電方式存在接觸火花、磨損、碳積和不安漏導(dǎo)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(zhuǎn)向?yàn)榭抗密壍澜煌▉?lái)實(shí)現(xiàn)，由于地鐵、輕軌等軌道交通建設(shè)局限性較大，而使用無(wú)接觸系統(tǒng)能有效避免相關(guān)問(wèn)題，因而具有巨大的應(yīng)用前景。因此，無(wú)接觸電能傳輸技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其發(fā)展前途在城市中較為光明，而且隨著技術(shù)水平的不斷提高，解決了此項(xiàng)技術(shù)在發(fā)展初期傳輸效率不高的問(wèn)題。
2 無(wú)接觸電能傳輸技術(shù)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(yùn)輸行業(yè)新的發(fā)展方向，這將為新型無(wú)接觸電能傳輸系統(tǒng)提供廣闊的市場(chǎng)空間。雖然，電磁感應(yīng)的能量傳輸方式在傳統(tǒng)的變壓器和電機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是電磁能量在非接觸的大氣氣隙中傳遞在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)被認(rèn)為是不可能的。但隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，高頻率的無(wú)接觸電能傳輸方式得以實(shí)現(xiàn)。
起初，無(wú)接觸電能的傳輸需要依靠特殊的軌道結(jié)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)，即原邊設(shè)備是以在地面上的物理結(jié)構(gòu)的形式而存在的，依然存在較大的局限性，沒(méi)有在本質(zhì)上解決問(wèn)題。因此，研究可共享地面的無(wú)接觸供電形式具有更多的現(xiàn)實(shí)意義。目前，龐巴迪公司和西班牙的CAF公司已經(jīng)在此方面做積極研究，并取得了一定成果。
龐巴迪公司生產(chǎn)的Primove免接觸網(wǎng)輕軌列車(chē)已經(jīng)在其公司德國(guó)的包岑基地進(jìn)行展示。該車(chē)是基于變壓器的電磁感應(yīng)原理，通過(guò)敷設(shè)在鋼軌間的電纜獲得電能，通過(guò)電纜與鋼軌形成初級(jí)閉合電路，進(jìn)而產(chǎn)生磁場(chǎng)，經(jīng)安裝在車(chē)下的耦合線(xiàn)圈傳遞電能，向牽引電機(jī)供電。只有當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)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(zhì)的下面，包括柏油、水泥和草地。西班牙的CAF公司已經(jīng)研發(fā)出快速充電蓄電池（RCA）系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用超級(jí)電容進(jìn)行供電，無(wú)需架設(shè)接觸網(wǎng)，使電能得以利用無(wú)接觸的方式進(jìn)行傳輸。
3 無(wú)接觸電能傳輸原理及特點(diǎn)
無(wú)接觸電能傳輸技術(shù)是基于電磁感應(yīng)原理得以實(shí)現(xiàn)的，電磁感應(yīng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)由于實(shí)現(xiàn)了電源和用電設(shè)備之間完全的電氣隔離，具有安全、可靠、靈活等傳統(tǒng)電能傳輸方式無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。然而，傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)技術(shù)由于電能傳輸效率低下，而沒(méi)能得到廣泛應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，利用整流逆變?cè)砜傻玫礁哳l電流，通過(guò)高頻電能進(jìn)行傳輸可得到較高的能量傳遞效率。
無(wú)接觸變壓器原、副邊電流計(jì)算公式如下：
磁場(chǎng)強(qiáng)度可由磁通密度計(jì)算。通過(guò)非線(xiàn)性分析獲得在名義電流載荷情況下的工作點(diǎn)的結(jié)果。通過(guò)線(xiàn)性分析，完成工作點(diǎn)處合適的擾動(dòng)電流載荷和切向磁阻率張量的計(jì)算。對(duì)自感和互感，需要進(jìn)行增量分析計(jì)算。從增量結(jié)果中獲得磁能，并根據(jù)公式計(jì)算電感。
能量增量的定義為：
以往根據(jù)變壓器原理對(duì)耦合系數(shù)較為看重，但根據(jù)實(shí)際情況，在大氣隙的條件下耦合系數(shù)是無(wú)法達(dá)到較高水平，在系統(tǒng)上更應(yīng)看重電能傳輸效率。松耦合系統(tǒng)下，通過(guò)高頻電流感應(yīng)傳輸電能，耦合程度低，但通過(guò)補(bǔ)償電路依然可以實(shí)現(xiàn)高效率的傳輸，由此松耦合高傳輸效率的系統(tǒng)是完全可行的。
4 結(jié)語(yǔ)與展望
未來(lái)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(wú)接觸式電能傳輸技術(shù)的發(fā)展提供更加廣闊的應(yīng)用和發(fā)展平臺(tái)。無(wú)接觸式電能傳輸技術(shù)作為一門(mén)新興技術(shù)，在國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際上都還處于起步狀態(tài)，研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)補(bǔ)償拓?fù)洹⒐ぷ黝l率的優(yōu)化，可使無(wú)接觸式電能傳輸?shù)男蔬M(jìn)一步提高，對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)依然任重道遠(yuǎn)。
參考文獻(xiàn)
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[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(tǒng)范文
摘 要:通過(guò)分析我國(guó)既有環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地現(xiàn)狀和我國(guó)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(yàn)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)遵循系統(tǒng)性、通用性和可靠性3個(gè)原則，研究以既有環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地為基礎(chǔ)的軌道交通綜合試驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)方案。提出在既有大環(huán)試驗(yàn)線(xiàn)內(nèi)側(cè)平行修建內(nèi)環(huán)試驗(yàn)線(xiàn)、利用既有京承線(xiàn)修建高速綜合試驗(yàn)線(xiàn)、利用環(huán)形鐵道試驗(yàn)基地周?chē)?條鐵路(京包線(xiàn)、沙通線(xiàn)、京承線(xiàn))修建120km長(zhǎng)外環(huán)試驗(yàn)線(xiàn)的3條試驗(yàn)線(xiàn)方案。為提高試驗(yàn)系統(tǒng)的綜合試驗(yàn)?zāi)芰驮囼?yàn)數(shù)據(jù)的采集和集中處理能力，提出以無(wú)線(xiàn)通信和有線(xiàn)通信2種方式構(gòu)建軌道交通綜合試驗(yàn)通信系統(tǒng)和基地計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心的方案。以機(jī)車(chē)車(chē)輛實(shí)驗(yàn)室、通信信號(hào)實(shí)驗(yàn)室、工務(wù)工程實(shí)驗(yàn)室、運(yùn)輸物流實(shí)驗(yàn)室等為骨架，構(gòu)建軌道交通國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展機(jī)車(chē)車(chē)輛的型式試驗(yàn)和耐久性試驗(yàn)、通信信號(hào)設(shè)備的驗(yàn)收試驗(yàn)和綜合試驗(yàn)、工務(wù)設(shè)施的特征及其破壞機(jī)理和工程措施試驗(yàn)、貨物運(yùn)輸及物流試驗(yàn)等。
鐵道科學(xué)研究院環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地始建于1958年，試驗(yàn)線(xiàn)全長(zhǎng)約15.6km，由1條環(huán)形線(xiàn)中間加2條弦構(gòu)成。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地為中國(guó)鐵路事業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。為適應(yīng)我國(guó)鐵路跨越式發(fā)展和滿(mǎn)足城市軌道交通快速發(fā)展的要求，按照建設(shè)軌道交通綜合試驗(yàn)系統(tǒng)的發(fā)展思路，積極引進(jìn)、消化、吸收發(fā)達(dá)國(guó)家鐵路及軌道交通系統(tǒng)的先進(jìn)、成熟、經(jīng)濟(jì)、適用和可靠的技術(shù)和裝備，改擴(kuò)建現(xiàn)有的環(huán)行鐵道試驗(yàn)線(xiàn)及其試驗(yàn)設(shè)施，使之成為面向全國(guó)鐵路和城市軌道交通的公共試驗(yàn)平臺(tái)和國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室的重要組成部分，已是當(dāng)務(wù)之急。
1 發(fā)展目標(biāo)
在鐵道科學(xué)研究院環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地的基礎(chǔ)上，建設(shè)具備綜合試驗(yàn)?zāi)芰Φ能壍澜煌ňC合試驗(yàn)系統(tǒng)，為軌道交通國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提供高質(zhì)量的試驗(yàn)平臺(tái)，服務(wù)于鐵路和城市軌道交通系統(tǒng)技術(shù)和裝備的試驗(yàn)。新構(gòu)建的軌道交通綜合試驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)具有模擬現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)的功能;具備對(duì)復(fù)雜的列車(chē)性能進(jìn)行系統(tǒng)性試驗(yàn)和對(duì)試驗(yàn)結(jié)果集中進(jìn)行分析處理的能力。軌道交通綜合試驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。
2 軌道交通綜合試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
為保證軌道交通試驗(yàn)的順利進(jìn)行，軌道交通綜合試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下3原則。
1)系統(tǒng)性:軌道交通是一個(gè)龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，涉及多學(xué)科多領(lǐng)域。因此，從科學(xué)、環(huán)保、資源利用最大化等各方面綜合考慮，在鐵道科學(xué)研究院環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地的基礎(chǔ)上構(gòu)建的軌道交通綜合試驗(yàn)系統(tǒng)必須能夠基本滿(mǎn)足開(kāi)展線(xiàn)路、橋涵、機(jī)車(chē)車(chē)輛、通信信號(hào)、牽引供電、運(yùn)輸物流等各專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)化科學(xué)試驗(yàn)的需要，使試驗(yàn)基地具備系統(tǒng)試驗(yàn)和綜合分析的能力。
2)通用性:設(shè)計(jì)中要考慮大鐵路與城軌的兼容，各種試驗(yàn)裝備、設(shè)施應(yīng)具有很強(qiáng)的通用性和共享性，爭(zhēng)取以最少的投資實(shí)現(xiàn)盡可能多的試驗(yàn)功能。
3)可靠性:試驗(yàn)系統(tǒng)在規(guī)定的條件和時(shí)間內(nèi)無(wú)功能故障運(yùn)行的能力，稱(chēng)之為系統(tǒng)的可靠性。從廣義上講，系統(tǒng)發(fā)生故障后的復(fù)原能力也屬于可靠性范疇。衡量系統(tǒng)可靠性的定量指標(biāo)主要有平均無(wú)故障時(shí)間、可靠度(系統(tǒng)正常工作的概率)等。要保證軌道交通綜合試驗(yàn)系統(tǒng)的安全可靠，還要加強(qiáng)試驗(yàn)基地的檢測(cè)能力和維修手段，這樣試驗(yàn)系統(tǒng)才能象生命機(jī)體那樣自動(dòng)監(jiān)測(cè)故障，自動(dòng)克服故障，自我修復(fù)故障。
3 軌道交通綜合試驗(yàn)系統(tǒng)方案
3.1 試驗(yàn)線(xiàn)方案
目前，鐵道科學(xué)研究院環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地試驗(yàn)線(xiàn)路的試驗(yàn)?zāi)芰?yán)重不足，試驗(yàn)計(jì)劃已排至3年以后。因此，為適應(yīng)鐵路和城市軌道交通的快速發(fā)展，結(jié)合鐵道科學(xué)研究院環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地的實(shí)際，研究提出以鐵道科學(xué)研究院環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地為基礎(chǔ)，建設(shè)內(nèi)環(huán)試驗(yàn)線(xiàn)、高速試驗(yàn)線(xiàn)和外環(huán)試驗(yàn)線(xiàn)的軌道交通綜合試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)線(xiàn)方案[1]，從而可以進(jìn)行大鐵路和城軌列車(chē)的型式試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性試驗(yàn)和高速試驗(yàn)，使鐵道科學(xué)研究院環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地成為國(guó)際一流的鐵路試驗(yàn)基地。
3.1.1 內(nèi)環(huán)試驗(yàn)線(xiàn)方案
如圖2所示，將內(nèi)環(huán)試驗(yàn)線(xiàn)建于鐵道科學(xué)研究院環(huán)行鐵道試驗(yàn)基地既有大環(huán)試驗(yàn)線(xiàn)內(nèi)側(cè)，與大環(huán)試驗(yàn)線(xiàn)并行，線(xiàn)間距約5m。同時(shí)，南半環(huán)利用既有城軌試驗(yàn)線(xiàn)，與北半環(huán)封閉成環(huán)狀，即在內(nèi)環(huán)復(fù)線(xiàn)直線(xiàn)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(xiàn)段與北半環(huán)相連，試驗(yàn)線(xiàn)全長(zhǎng)可達(dá)8.6km，主要用于城市輕軌試驗(yàn)。
內(nèi)環(huán)試驗(yàn)線(xiàn)方案的主要優(yōu)點(diǎn)是:①該方案使內(nèi)環(huán)試驗(yàn)線(xiàn)與大環(huán)試驗(yàn)線(xiàn)分離，各成環(huán)路;城軌車(chē)輛試驗(yàn)與大鐵路試驗(yàn)互不影響，可以同時(shí)進(jìn)行大鐵路試驗(yàn)和城軌試驗(yàn)。②無(wú)需征地，該方案建設(shè)內(nèi)容都在環(huán)行鐵道地界范圍內(nèi)，項(xiàng)目實(shí)施不受外界影響。
第7篇：軌道交通系統(tǒng)范文
關(guān)鍵詞：火災(zāi)；城市軌道交通；消防系統(tǒng)
一、城市軌道交通中火災(zāi)發(fā)生的原因分析
在城市軌道交通中，通?；馂?zāi)發(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(tǒng)電氣設(shè)備多，系統(tǒng)用電量大，且具有一定的隱蔽性，主要是因?yàn)槁╇姾投搪肪谠O(shè)備和電線(xiàn)的內(nèi)部，著火點(diǎn)不易發(fā)現(xiàn)，一般探測(cè)器也很難探測(cè)到，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，火勢(shì)已經(jīng)很猛烈，為時(shí)已晚，且不能用水來(lái)滅火。
2、人為原因：人的不合規(guī)操作和施工維修中進(jìn)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(zāi)；地鐵的人員極其復(fù)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(guò)程中吸煙用火等危險(xiǎn)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(zāi)的特點(diǎn)
城市軌道交通系統(tǒng)不同于其他建筑物和構(gòu)筑物，在其內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)時(shí)造成的后果非常嚴(yán)重，相比去其他建筑物，城市軌道交通的火災(zāi)具有鮮明的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1、人員混亂程度更高，心理恐慌度更大。因?yàn)樵诔鞘熊壍老到y(tǒng)的地下車(chē)站出入口較少，加上狹長(zhǎng)的通道，密集的人群，一旦發(fā)生火災(zāi)事故踩踏事件發(fā)生概率大，各種不良后果在地面構(gòu)筑物要更嚴(yán)重。
2、濃煙不易揮散，人員逃生更困難，火災(zāi)救援障礙重重。由于城市軌道交通系統(tǒng)多為地下構(gòu)筑物，內(nèi)部封閉使得可燃物不能充分燃燒，造成大量濃煙，尤其是當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)機(jī)械通風(fēng)裝置易因?yàn)榛馂?zāi)發(fā)生故障，在地下，自然通風(fēng)作用很小，濃煙的排除工作相當(dāng)復(fù)雜。
3、溫度上升速度更快。城市軌道交通系統(tǒng)在發(fā)生火災(zāi)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(huì)左右氣流的方向，人員逃生受到嚴(yán)重干擾，另一方面高溫對(duì)系統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)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(tǒng)中，人員逃生是在地下前往地上開(kāi)闊空間，一般是垂直上行，比普通地面建筑下行耗費(fèi)的體力更多，更困難，疏散的速度更慢。而且由下至上逃生過(guò)程與濃煙和高溫氣流的運(yùn)動(dòng)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(tǒng)進(jìn)行火災(zāi)救援時(shí)，由于收到地下空間的限制，加上濃煙、高溫、缺氧、有毒、視線(xiàn)不清和通信中斷等原因，現(xiàn)場(chǎng)情況極其復(fù)雜，大型滅火裝備又很難進(jìn)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(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
城市軌道交通系統(tǒng)一般包括地下車(chē)站和隧道，地下車(chē)站為地下一層，它和隧道構(gòu)成一個(gè)半封閉的地下建筑物。車(chē)站內(nèi)控制設(shè)備密布，高負(fù)荷運(yùn)行，火災(zāi)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(guò)對(duì)其運(yùn)營(yíng)管理、火災(zāi)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的積累，城市軌道交通的消防設(shè)計(jì)也在不斷完善，性能化消防理念已經(jīng)初步確立。軌道交通消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(cái)產(chǎn)損失。具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括防火煙分區(qū)設(shè)計(jì)、防災(zāi)報(bào)警及設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安全疏散設(shè)計(jì)、耐火結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、消火栓滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣防火系統(tǒng)設(shè)計(jì)和各類(lèi)滅火系統(tǒng)和設(shè)施設(shè)計(jì)。目前，城市軌道交通消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用比較多的是消防水系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)以及FAS消防控制系統(tǒng)等。進(jìn)行消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)工程的具體情況，往往采用兩種或是更多種消防滅火系統(tǒng)進(jìn)行組合，以達(dá)到最好的消防效果。
四、常見(jiàn)的城市軌道交通消防系統(tǒng)
前文已經(jīng)提到了常見(jiàn)城市軌道交通消防系統(tǒng)分類(lèi)，以下對(duì)其內(nèi)容和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析介紹。
1、消防栓系統(tǒng)
城市軌道交通地下車(chē)站和區(qū)間隧道消火栓系統(tǒng)一般是環(huán)狀管網(wǎng)設(shè)計(jì)，與城市自來(lái)水管道連接。設(shè)置室內(nèi)消火栓合理設(shè)置在車(chē)站的大廳、人行通道、站臺(tái)、設(shè)備房、管理房和區(qū)間隧道處，設(shè)計(jì)的基本要求是必須保證整個(gè)車(chē)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(nèi)設(shè)置報(bào)警按鈕和自救用的水槍。地下區(qū)間隧道內(nèi)，每隔50m設(shè)置一個(gè)單口消火栓，不再設(shè)置其他。而且，每個(gè)車(chē)站均設(shè)有消防水泵接合器。消防栓系統(tǒng)方便安裝，價(jià)格低廉，滅火劑易于獲得，憑借以上優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。但其消防設(shè)計(jì)具有滯后性，只能是在報(bào)警后等待消防隊(duì)員來(lái)救火，錯(cuò)過(guò)救援的最佳時(shí)期。
2、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)
自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)滅火效率高，可以在火災(zāi)初期及時(shí)進(jìn)行撲救，有效降低火場(chǎng)的溫度，同時(shí)具備報(bào)警功能，并對(duì)環(huán)境的污染程度小。憑借以上優(yōu)點(diǎn)，在上海等城市的城市軌道交通消防系統(tǒng)中，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)得到了應(yīng)用。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)也有一定的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)為其噴頭在噴水時(shí)會(huì)擾亂煙氣流動(dòng)，降低煙氣層高度，不利于乘客逃生和排煙工作，此系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫蒸汽也會(huì)對(duì)乘客造成一定危害，而且自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)價(jià)格較高，政府投入大。
第8篇：軌道交通系統(tǒng)范文
關(guān)鍵詞 城市軌道交通；專(zhuān)用通信系統(tǒng)；總體設(shè)計(jì)
中圖分類(lèi)號(hào) TN914 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)051-0184-02
1 概述
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的初步完善，城市基礎(chǔ)建設(shè)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容，同樣在這一過(guò)程中獲得了空前的發(fā)展，而城市軌道交通通信系統(tǒng)，作為一種復(fù)雜綜合性系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。實(shí)際上，城市軌道交通通信系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)之間關(guān)系復(fù)雜，通過(guò)彼此的協(xié)作來(lái)實(shí)現(xiàn)整體性能。作為城市軌道交通的重要組成部分，信息系統(tǒng)的構(gòu)建對(duì)于列車(chē)的正常運(yùn)行、整體營(yíng)運(yùn)效果具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。基于上述情況，城市軌道交通通信系統(tǒng)必須能夠?qū)煌ㄟ\(yùn)營(yíng)過(guò)程中的各類(lèi)信息進(jìn)行及時(shí)的傳送，才能夠保證城市軌道交通系統(tǒng)的整體性能，因此，對(duì)其進(jìn)行研究，是提升我國(guó)城市交通效率的重要途徑，應(yīng)該給予更多的重視。
2 設(shè)計(jì)思路
從上文中對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)中的專(zhuān)用通信系統(tǒng)進(jìn)行的介紹，我們可以認(rèn)為，城市軌道專(zhuān)用通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以從以下幾個(gè)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(tǒng)，作為圖像、文字信息傳播的重要途徑，其穩(wěn)定性，對(duì)于交通系統(tǒng)的整體運(yùn)行具有重要意義。
2）必須對(duì)系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔性加以考慮，要求能夠快速的和其他軌道交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。
3）要從軌道交通的整體通信網(wǎng)絡(luò)布局角度考慮，滿(mǎn)足信息交互要求。
4）要保證系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，能夠符合國(guó)內(nèi)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
3 系統(tǒng)組成及功能介紹
本文所研究的城市軌道交通信息系統(tǒng)由公務(wù)通信系統(tǒng)、通信電源及接地系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、車(chē)站信息顯示系統(tǒng)、集中監(jiān)視告警系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、時(shí)鐘分配系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)構(gòu)成。
3.1 傳輸系統(tǒng)
作為通信系統(tǒng)中的重要內(nèi)容，傳輸系統(tǒng)是通信系統(tǒng)功能得以實(shí)現(xiàn)的基本系統(tǒng)，也是最為重要的系統(tǒng)之一。在傳輸系統(tǒng)中，傳輸語(yǔ)音信號(hào)、 數(shù)據(jù)信號(hào)等方面的能力，以及為其它通信子系統(tǒng)和信號(hào)、AFC、主控系統(tǒng)及軌道交通信息管理系統(tǒng)等提供可靠、 靈活的信道等，都是其主要功能?；谏鲜鲆?，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)一個(gè)能夠保證集中維護(hù)、統(tǒng)一管理的綜合業(yè)務(wù)傳輸系統(tǒng)，對(duì)于本文所研究的城市軌道交通信息系統(tǒng)的整體性能的提升是具有重要的現(xiàn)實(shí)意義的。
3.1.1 傳輸制式比較
從傳輸系統(tǒng)的整體性能為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)前我國(guó)城市軌道交通發(fā)展的實(shí)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(jiàn)，通常以SDH傳輸體制作為系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)，利用寬帶作為系統(tǒng)的主要開(kāi)放式平臺(tái)構(gòu)建，提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。
2）OTN制式。OTN作為一種高速數(shù)據(jù)傳送平臺(tái)，一般常見(jiàn)于封閉式的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)信息傳輸過(guò)程中，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)性能的要求較高。
3.1.2 傳輸線(xiàn)路
在上下行軌道均敷設(shè)一條單模光纜和一條電纜。
3.1.3 系統(tǒng)構(gòu)成
1）采用制式SDH方案為系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)方案。通過(guò)下設(shè)的各個(gè)部門(mén)設(shè)置一套光分插件復(fù)用設(shè)備來(lái)作為信息傳送的基本節(jié)點(diǎn)，通過(guò)光纖傳送的方式來(lái)完成整體的數(shù)據(jù)傳送。
2）采用制式OTN方案作為系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)方案。同樣在下設(shè)各個(gè)部門(mén)增設(shè)OTN2.5Gb/S節(jié)點(diǎn)機(jī)，作為信息傳送的基本節(jié)點(diǎn)，通過(guò)兩根光纖構(gòu)成基本的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)實(shí)際信息傳輸要求進(jìn)行各種信息的傳送。2 Mbit/s中繼線(xiàn)及以太網(wǎng)信息由節(jié)點(diǎn)機(jī)界面卡直接引出。
3.2 無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)
本文所研究的系統(tǒng)主要采用800 MHz頻段TETRA作為基本調(diào)度控制中心的無(wú)限通信平臺(tái)，提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。具體系統(tǒng)構(gòu)建狀態(tài)如下所示：
控制中心共設(shè)交換機(jī)、調(diào)度臺(tái)、網(wǎng)管終端等設(shè)備；每車(chē)站設(shè)兩載頻基站；在區(qū)間設(shè)置光纖直放站；各車(chē)站值班員處設(shè)置固定臺(tái)；助理車(chē)站值班員、維修人員等配備便攜臺(tái)；機(jī)車(chē)配備車(chē)載電臺(tái)（列車(chē)兩端均配備語(yǔ)音、數(shù)據(jù)車(chē)載臺(tái)）。
3.3 公務(wù)通信系統(tǒng)
內(nèi)部管理過(guò)程中，對(duì)于公務(wù)通信提供服務(wù)的重要性是不容忽視的，實(shí)際上，為各個(gè)部門(mén)提供公務(wù)聯(lián)絡(luò)通信的公務(wù)通信系統(tǒng)，同樣是本文所研究系統(tǒng)中的重要組成部分，基本上包括市內(nèi)電話(huà)和公務(wù)電話(huà)兩個(gè)部分組成。設(shè)置獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，能夠保證網(wǎng)絡(luò)的整體穩(wěn)定性，對(duì)于提升城市軌道交通通信網(wǎng)絡(luò)的安全性具有重要意義，其系統(tǒng)的具體構(gòu)造情況如下文所示：
控制中心通過(guò)程控設(shè)備來(lái)為提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)交互服務(wù)，下設(shè)站段利用交換區(qū)形成一個(gè)完整的公共信息交互網(wǎng)絡(luò)?？刂浦行耐ㄟ^(guò)程控設(shè)備上預(yù)留于與公網(wǎng)的 2 M中繼接口，在換乘站數(shù)字程控交換機(jī)上預(yù)留與其他線(xiàn)公務(wù)通信網(wǎng)的2 M中繼接口。
3.4 閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)
在系統(tǒng)的整體構(gòu)造中，閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體性能要求的重要組成部分之一，通過(guò)為各個(gè)部門(mén)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持，來(lái)提升整體的組織管理水平，是保證城市軌道交通正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要前提。其具體系統(tǒng)構(gòu)成情況如下文所示。
通過(guò)中央控制室進(jìn)行控制設(shè)備鋪設(shè)來(lái)完成基本的信息交互要求，設(shè)置相應(yīng)的設(shè)備連接要求，在下屬各個(gè)站段中提供終端閉路電視監(jiān)視設(shè)備，尤其是對(duì)出站口、售票廳等，更是需要進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化的閉路電視監(jiān)視設(shè)備，如在這些部分設(shè)置攝像機(jī)等，都是提升監(jiān)控效率的有效手段，利用專(zhuān)門(mén)的信息交互通道將這些設(shè)備收集到的信息進(jìn)行傳送，從而形成一個(gè)完整的閉路電視監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)體系，保證基本的監(jiān)視和控制。
3.5 車(chē)站信息顯示系統(tǒng)
實(shí)際上，本文所研究的系統(tǒng)中，車(chē)站信息顯示系統(tǒng)的主要存在意義在于提升現(xiàn)代化管理水平，為乘客提供必要的時(shí)間信息服務(wù)支持，通過(guò)這一系統(tǒng)，乘客能夠及時(shí)的了解時(shí)間，對(duì)于軌道交通的實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況有一個(gè)清晰的了解，同時(shí)也能夠通過(guò)各種信息的了解來(lái)緩解乘客候車(chē)過(guò)程中的焦躁心態(tài)。同時(shí)，這套系統(tǒng)也能夠通過(guò)在系統(tǒng)空閑時(shí)間加播廣告來(lái)為企業(yè)提供更多的效益。其具體的系統(tǒng)構(gòu)成如下文所示：
通過(guò)中央控制室進(jìn)行視頻分配放大器和傳輸用數(shù)字光端機(jī)鋪設(shè)來(lái)完成基本的信息交互要求，在下屬各個(gè)站段中提供播放機(jī)、數(shù)據(jù)交換機(jī)、數(shù)字光端機(jī)等設(shè)備，采用100 M以太網(wǎng)來(lái)進(jìn)行基本信息的交互。布線(xiàn)方式采用總線(xiàn)布線(xiàn)方式來(lái)完成信息交互任務(wù)
3.6 時(shí)鐘分配系統(tǒng)
該系統(tǒng)的主要作用在于為乘客和工作人員提供專(zhuān)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，從而對(duì)整體的運(yùn)營(yíng)效率的提升提供必要的支持。其系統(tǒng)構(gòu)架情況如下：
時(shí)鐘系統(tǒng)由設(shè)于控制中心的GPS時(shí)鐘信號(hào)接收單元、一級(jí)母鐘、監(jiān)控設(shè)備，在下屬的各站段中配設(shè)二級(jí)母鐘。數(shù)字控制中心應(yīng)設(shè)置必要的時(shí)鐘系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備來(lái)為一級(jí)母鐘進(jìn)行監(jiān)控。在系統(tǒng)子鐘的控制（加快、減速?gòu)?fù)位、校對(duì)、追時(shí)等）；故障記錄及輸出等方面進(jìn)行控制和管理。
3.7 其他一些要說(shuō)明的問(wèn)題
1）網(wǎng)絡(luò)同步問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)同步對(duì)于所傳輸?shù)男畔①|(zhì)量的影響是非常巨大的，本文所研究系統(tǒng)基本上采用了主從同步方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，基本上能夠保證網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有基本單元都能夠從基準(zhǔn)主時(shí)鐘上接收到信號(hào)。在這一過(guò)程中，程制中心接受來(lái)自于局間中繼的2 M具體時(shí)間信號(hào)作為基準(zhǔn)主時(shí)鐘數(shù)據(jù)，然后通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)交互來(lái)為下設(shè)的各個(gè)站段提供時(shí)鐘數(shù)據(jù)。
2）通信線(xiàn)路問(wèn)題。由于本文所研究系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，必將面對(duì)傳輸通道和區(qū)間之間的通信通道問(wèn)題，所以在上下行道上，采用國(guó)際先進(jìn)手段進(jìn)行單模光纜和電纜的鋪設(shè)，從而保證這一問(wèn)題的順利解決。
實(shí)際上，交換機(jī)與電信局彼此之間的中繼狀態(tài)出現(xiàn)之前，在SDH 設(shè)備中主要是通過(guò)常見(jiàn)的自由振蕩模式來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)整體的時(shí)間問(wèn)題保持在一個(gè)偽同步狀態(tài)。
4 結(jié)束語(yǔ)
在我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的過(guò)程中，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的城市軌道交通的專(zhuān)用通信系統(tǒng)中涉及多個(gè)方面，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須對(duì)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(tǒng)整體性能，從而為我國(guó)的城市交通事業(yè)的發(fā)展提供必要的
支持。
參考文獻(xiàn)
[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(tǒng)范文
關(guān)鍵詞：城市軌道交通 自動(dòng)化 體系結(jié)構(gòu) 自律分布系統(tǒng)
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(tǒng)的特點(diǎn)及其技術(shù)需求
在討論城市軌道交通系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)之前，對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行分析是十分必要的。下面從七個(gè)方面逐一進(jìn)行分析。
1． 城市軌道交通規(guī)劃的可持續(xù)性
隨著 中國(guó) 城市化進(jìn)程的 發(fā)展 ，主城區(qū)向外擴(kuò)展、主城區(qū)和衛(wèi)星城連成一體是一個(gè)明顯的趨勢(shì)。城市軌道交通系統(tǒng)規(guī)劃要能適應(yīng)這一不斷發(fā)展和擴(kuò)展的需求。然而，存在的主要 問(wèn)題 是：準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)的發(fā)展具有很多不確定因素。也就是說(shuō)，當(dāng)前的規(guī)劃在將來(lái)是要變的。這就要求我們的規(guī)劃要充分考慮系統(tǒng)的變化因素，反過(guò)來(lái)也要考慮現(xiàn)有系統(tǒng)和未來(lái)系統(tǒng)的平滑銜接和升級(jí)。用技術(shù)的語(yǔ)言講就是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靈活性和可擴(kuò)展性。
2． 城市軌道交通系統(tǒng)建設(shè)的階段性
城市軌道交通系統(tǒng)建設(shè)受投資、征地等諸多因素制約，不可能像大鐵路那樣一次設(shè)計(jì)、一次建設(shè)，需要分階段地建設(shè)和實(shí)施，一般的形態(tài)是逐線(xiàn)建設(shè)，即使是一條線(xiàn)也要求分段建設(shè)。這樣的建設(shè)模式給系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。對(duì)于分階段實(shí)施的系統(tǒng)而言，很明顯要求系統(tǒng)具有擴(kuò)充性。對(duì)于能夠一次建成的系統(tǒng)，建成后的系統(tǒng)升級(jí)和改造，要求不中斷系統(tǒng)的運(yùn)行，從這個(gè)角度看，要求系統(tǒng)具有在線(xiàn)特性，即邊測(cè)試，邊運(yùn)行。此外，還應(yīng)考慮系統(tǒng)運(yùn)用過(guò)程中的在線(xiàn)培訓(xùn)。系統(tǒng)的擴(kuò)充性和在線(xiàn)特性對(duì)于降低系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本，運(yùn)行成本都是有直接好處的。這一問(wèn)題也可以歸結(jié)為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靈活性和可擴(kuò)展性。
3． 運(yùn)輸組織的多樣化和高密度化
運(yùn)輸組織的多樣化是指根據(jù)節(jié)假日和重大活動(dòng)適時(shí)地調(diào)整運(yùn)輸計(jì)劃并付諸實(shí)施。這就要求建立在線(xiàn)實(shí)時(shí)的運(yùn)輸計(jì)劃系統(tǒng)，即運(yùn)行圖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)小時(shí)級(jí)計(jì)劃的調(diào)整。
在上下班的高峰期實(shí)現(xiàn)列車(chē)的高密度運(yùn)行是必須的，比如120秒的運(yùn)行間隔。高密度運(yùn)行與列車(chē)自動(dòng)控制方式（ATC）和行車(chē)指揮系統(tǒng)密切相關(guān)。在這樣的需求之下，存在兩條不同的技術(shù)路線(xiàn)：信息集中控制集中，信息集中控制分散。就行車(chē)指揮系統(tǒng)而言，如何進(jìn)行選擇可用下面的事例來(lái)說(shuō)明。
日本的新干線(xiàn)由JR東日本，JR西日本，JR東海道等鐵路公司運(yùn)營(yíng)。因此，新干線(xiàn)的運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)分為二大類(lèi)：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(diào)度所）。
需強(qiáng)調(diào)指出是信息集中是指列車(chē)計(jì)劃信息（運(yùn)行圖）的集中，以及列車(chē)運(yùn)行實(shí)績(jī)（在線(xiàn)狀態(tài)）的集中?？刂品稚⑹侵噶熊?chē)進(jìn)路控制由各個(gè)車(chē)站的系統(tǒng)——程序進(jìn)路控制裝置（PRC）完成。站間協(xié)調(diào)的準(zhǔn)則就是列車(chē)運(yùn)行圖。
從上面的分析中可以看出，車(chē)站PRC只要有運(yùn)行圖信息就可以實(shí)施進(jìn)路控制。在正常情況下，由調(diào)度中心向車(chē)站PRC傳送運(yùn)行圖信息；而在非正常情況下（災(zāi)害），由各車(chē)站PRC定期保存基本運(yùn)行圖信息，以備緊急情況下使用。
至于列車(chē)在線(xiàn)信息的集中，可以這樣考慮，在災(zāi)害時(shí)，只需收集列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的最少基本信息，而不必建設(shè)1：1的備用中心。
日本東京圈自律交通運(yùn)行控制系統(tǒng)（ATOS）是 目前 世界上最大的自律分布系統(tǒng)，它管理著東京地區(qū)的200多個(gè)車(chē)站和2000多公里線(xiàn)路。實(shí)現(xiàn)了行車(chē)指揮、設(shè)備監(jiān)控和旅客信息服務(wù)綜合自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了列車(chē)的高密度運(yùn)行（120秒），實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的分階段的建設(shè)。具有典型性和代表性。這一系統(tǒng)也是采用的信息集中控制分散模式。
就列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)而言，有兩種模式。一是在地面系統(tǒng)生成速度指令，發(fā)送到軌道電路上，列車(chē)按速度指令行車(chē)；一個(gè)是地面系統(tǒng)只發(fā)送停車(chē)點(diǎn)信息，列車(chē)根據(jù)這一信息和自身的位置以及制動(dòng)性能自律地生成平滑的制動(dòng)曲線(xiàn)。后一種模式也可以稱(chēng)為（列車(chē)位置）信息集中（制動(dòng)）控制分散，可以適應(yīng)不同車(chē)輛不同的制動(dòng)性能，最大限度地實(shí)現(xiàn)高密度運(yùn)行。
因此，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸組織的多樣化和高密度化時(shí)，采用何種技術(shù)路線(xiàn)是必須認(rèn)真 研究 解決的問(wèn)題。
4． 旅客服務(wù)的實(shí)效性
為旅客提供列車(chē)運(yùn)行信息的顯示和廣播是基本的要求。在非正常運(yùn)行情況下，實(shí)時(shí)地信息是關(guān)鍵。要求旅客服務(wù)系統(tǒng)和行車(chē)指揮系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互連。
5． 維護(hù)作業(yè)管理模式
系統(tǒng)的維護(hù)模式是一個(gè)較少探討的問(wèn)題，面前維護(hù)作業(yè)管理很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。系統(tǒng)維護(hù)模式也決定著系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)方式。
第一個(gè)問(wèn)題涉及系統(tǒng)自身的維護(hù)。是不中斷運(yùn)行維護(hù)，還是在線(xiàn)維護(hù)與測(cè)試。即系統(tǒng)是否具備在線(xiàn)維護(hù)的能力。這又與系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
第二個(gè)問(wèn)題是維護(hù)的管理模式。是集中還是分擔(dān)?，F(xiàn)有的維護(hù)管理模式可以說(shuō)是一種集中模式，一切均在調(diào)度人員管制下完成。分擔(dān)的維護(hù)管理模式是指由調(diào)度中心、車(chē)站和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員共同完成維護(hù)作業(yè)。在這種模式下，調(diào)度中心負(fù)責(zé)信息（維護(hù)作業(yè)計(jì)劃）集中，車(chē)站負(fù)責(zé)進(jìn)路控制，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員負(fù)責(zé)維護(hù)作業(yè)時(shí)的進(jìn)路申請(qǐng)和作業(yè)實(shí)施?？梢哉f(shuō)，將過(guò)去調(diào)度中心的相當(dāng)權(quán)限下放給了車(chē)站和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員。各個(gè)環(huán)節(jié)具有相當(dāng)?shù)淖灾鳈?quán)并相互協(xié)調(diào)。支持這一維護(hù)管理模式，需要相應(yīng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)。
6． 安全性
安全性是城市軌道交通系統(tǒng)的基本要求。具體地講就是在軌道交通系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)如通信信號(hào)、行車(chē)指揮、列車(chē)控制、牽引供電和車(chē)輛等領(lǐng)域采用故障-安全設(shè)計(jì)原則。故障-安全涉及硬件、軟件和通信編碼等方面。如何 應(yīng)用 故障-安全的 理論 和方法是我們面臨的問(wèn)題。
7． 可用性
對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)而言，故障-安全是不夠的。故障-安全從本質(zhì)上講是一種被動(dòng)的技術(shù)措施。如何保證運(yùn)輸服務(wù)的連續(xù)穩(wěn)定性，即可用性是我們的首要目標(biāo)。做到100%的可用在技術(shù)上是可行的，但代價(jià)往往是高的。有時(shí)由于外界因素（如災(zāi)害、人身傷亡事故等）的 影響 導(dǎo)致服務(wù)中斷是不可避免的，但不是無(wú)限期的。非正常情況下的快速恢復(fù)是一個(gè)關(guān)鍵。
在高密度運(yùn)行區(qū)間，為防止列車(chē)故障或事故時(shí)引發(fā)混亂、盡量減小列車(chē)晚點(diǎn)，需要靈活快捷的列車(chē)群自動(dòng)控制系統(tǒng)。在正常情況下，列車(chē)群自動(dòng)控制依賴(lài)于運(yùn)行圖；在非正常情況下，要實(shí)現(xiàn)列車(chē)群的協(xié)調(diào)，如安排列車(chē)的避讓或折返、避免列車(chē)在站間停車(chē)等。傳統(tǒng)的列車(chē)群控制大多依賴(lài)于調(diào)度員的指揮，難于實(shí)現(xiàn)快速的事故恢復(fù)。
為保證運(yùn)輸服務(wù)的可用性，快捷的列車(chē)群自動(dòng)控制系統(tǒng)是必不可少的。從技術(shù)上講，實(shí)現(xiàn)可用性也有兩條技術(shù)路線(xiàn)：容錯(cuò)和防錯(cuò)。防錯(cuò)主要采用冗余技術(shù)，100%的備用，系統(tǒng)的成本太高。容錯(cuò)是真正容許模塊的錯(cuò)誤和故障的發(fā)生，采用模塊級(jí)備用方式，實(shí)現(xiàn)低成本化。
綜上所述，城市軌道交通系統(tǒng)的技術(shù)需求可以歸納為如下幾個(gè)方面：
（1） 系統(tǒng)的在線(xiàn)擴(kuò)展性
（2） 系統(tǒng)的在線(xiàn)維護(hù)和測(cè)試性
（3） 系統(tǒng)的在線(xiàn)容錯(cuò)性
（4） 信息集中、控制分散的技術(shù)路線(xiàn)
（5） 調(diào)度中心-車(chē)站-現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員協(xié)同的業(yè)務(wù)分擔(dān)模式
二、 城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)理念和方法
為滿(mǎn)足城市軌道交通系統(tǒng)的技術(shù)需求，需要建立新的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)理念和方法。提出如下觀(guān)點(diǎn)和方法供 參考 。
1．信息集中、控制分散的技術(shù)路線(xiàn)
為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)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(shù)路線(xiàn)是一種理想選擇。
2．調(diào)度中心-車(chē)站-現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員協(xié)同的業(yè)務(wù)分擔(dān)模式
這一模式對(duì)實(shí)現(xiàn)城市軌道交通系統(tǒng)的高效協(xié)同運(yùn)行有重要意義。
3．城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
目前廣泛采用的是集中式體系結(jié)構(gòu)和客戶(hù)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。對(duì)于大規(guī)模城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)而言，集中式的體系結(jié)構(gòu)已不能滿(mǎn)足系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化和擴(kuò)展的要求，而客戶(hù)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)又存在著系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)于集中在服務(wù)器方等問(wèn)題。因此，研究適合于大規(guī)模城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，以滿(mǎn)足系統(tǒng)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的要求是一項(xiàng)重大課題。
4．系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法學(xué)
目前，系統(tǒng)設(shè)計(jì)大多采用自頂向下的方法，包括結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)和面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)等方法。這些方法假定在設(shè)計(jì)階段系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、規(guī)模和功能是確定的。系統(tǒng)的擴(kuò)展和變化，必將引起整個(gè)系統(tǒng)的變化，可謂“牽一發(fā)動(dòng)全身”。對(duì)于大規(guī)模系統(tǒng)而言，不可能一次設(shè)計(jì)、一次建成，需要分階段地設(shè)計(jì)和建設(shè)實(shí)施。采用自底向上，由子系統(tǒng)逐步構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法學(xué)勢(shì)在必行。
5．系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)(可靠性)
目前的雙機(jī)或多機(jī)冗余備用技術(shù)從根本上講是一種防錯(cuò)技術(shù)，即防止錯(cuò)誤的發(fā)生。在實(shí)際應(yīng)用中，存在著成本高，防不勝防等問(wèn)題。針對(duì)城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)，研究開(kāi)發(fā)低成本的、實(shí)現(xiàn)真正意義上的容錯(cuò)技術(shù)是必要的。
6．故障-安全技術(shù)
對(duì)于軌道交通電氣化自動(dòng)化系統(tǒng)這類(lèi)要求故障-安全特性的系統(tǒng)，需要從硬件、軟件和通信等層面對(duì)故障-安全技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究，并重點(diǎn)解決工程實(shí)用化問(wèn)題。目前這一方面的研究相對(duì)薄弱。
三、 城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
1．體系結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用成敗的影響
在討論城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)之前，先以CTC系統(tǒng)為例，說(shuō)明體系結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用成敗的影響。 我國(guó)開(kāi)展CTC的研究已有40余年的歷史，廣深、大秦、鄭武等線(xiàn)裝備了CTC系統(tǒng)而沒(méi)有開(kāi)通或使用。其主要問(wèn)題是：調(diào)度集中模式下，行車(chē)和調(diào)車(chē)作業(yè)的矛盾沒(méi)有解決。
基于CTC的運(yùn)輸管理模式可以說(shuō)是一種集中模式，一切均在調(diào)度人員管制下完成。但調(diào)度員的管制能力又是有限的。
從技術(shù)上講，CTC采用的是典型的集中式體系結(jié)構(gòu)，對(duì)于大規(guī)模城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)而言，集中式的體系結(jié)構(gòu)已不能滿(mǎn)足系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化和擴(kuò)展的要求，而客戶(hù)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)又存在著系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)于集中在服務(wù)器方等問(wèn)題。在城市軌道交通系統(tǒng)中，仍然存在上述（2）（3）之問(wèn)題。
在第一部分已經(jīng)提到，調(diào)度中心-車(chē)站-現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員協(xié)同的業(yè)務(wù)分擔(dān)模式。在這種模式下，調(diào)度中心負(fù)責(zé)信息集中，車(chē)站負(fù)責(zé)進(jìn)路控制，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員負(fù)責(zé)維護(hù)作業(yè)時(shí)的進(jìn)路申請(qǐng)和作業(yè)實(shí)施。可以說(shuō)，將過(guò)去調(diào)度中心的相當(dāng)權(quán)限下放給了車(chē)站和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員。各個(gè)環(huán)節(jié)具有相當(dāng)?shù)淖灾鳈?quán)并相互協(xié)調(diào)。這一業(yè)務(wù)模式可稱(chēng)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(diào)度指揮模式是解決我國(guó)CTC系統(tǒng)主要問(wèn)題的一種理想選擇。支持自律分布模式的體系結(jié)構(gòu)是一種對(duì)等式體系結(jié)構(gòu)，又稱(chēng)為自律分布體系結(jié)構(gòu)。
2．集中式體系結(jié)構(gòu)
在自動(dòng)化系統(tǒng)中，廣泛采用的是集中式結(jié)構(gòu)。對(duì)于城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)而言，集中式的體系結(jié)構(gòu)已不能滿(mǎn)足系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化和擴(kuò)展的要求。在運(yùn)行過(guò)程中，其缺點(diǎn)表現(xiàn)為：
圖1 集中式體系結(jié)構(gòu)
（1） 所有的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息必須匯總到通訊前置機(jī)后再由通訊前置機(jī)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(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的擴(kuò)展，增加了通訊前置機(jī)的負(fù)擔(dān)，通訊前置機(jī)是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制中心交互的咽喉，如果它出現(xiàn)故障，則整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。
（2）現(xiàn)場(chǎng)的所有信息都是最終匯總到控制中心，控制中心的 計(jì)算 機(jī)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理，最后由操作員工作站的屏幕上顯示出來(lái)。同時(shí)將各種控制信息發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)督和控制。這種集中式的監(jiān)控系統(tǒng)隨著監(jiān)控規(guī)模的不斷擴(kuò)大，必將大大加大控制中心的負(fù)擔(dān)。
（3）若要對(duì)集中式結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)增加新的設(shè)備時(shí)，必須停止整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn) 行，并且還必須將控制中心的軟件進(jìn)行修改，甚至重新編寫(xiě)軟件，這也將大大影響 監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行，而且將消耗大量的人力物力。
3． 客戶(hù)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)
客戶(hù)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)雖然減少了中間環(huán)節(jié)，方便了動(dòng)態(tài)擴(kuò)充，卻又存在著系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)于集中在服務(wù)器的問(wèn)題。
圖2 客戶(hù)/服務(wù)器式體系結(jié)構(gòu)
（1）客戶(hù)端每一次操作必須通過(guò)服務(wù)器統(tǒng)一處理。這樣使信息交互中的大量負(fù)擔(dān)集中到了服務(wù)器，客戶(hù)端只執(zhí)行一些簡(jiǎn)單任務(wù)。特別是在如今系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的情況下，對(duì)服務(wù)容量要求必然會(huì)迅速增加，負(fù)荷進(jìn)一步加重，嚴(yán)重情況下，很可能導(dǎo)致 網(wǎng)絡(luò) 擁塞，服務(wù)器處于癱瘓狀態(tài)。
（2）同時(shí)由于客戶(hù)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)中服務(wù)器必須處理大量的信息，且客戶(hù)端均由服務(wù)器連接，如若要加入新的客戶(hù)端雖不影響其它客戶(hù)端的運(yùn)行性能，但必須對(duì)服務(wù)器進(jìn)行調(diào)整修改，服務(wù)器軟件也將被修改后才能使得整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行正常，這時(shí)，修改服務(wù)器將導(dǎo)致服務(wù)器部分失效或全部停止運(yùn)行。其它客戶(hù)端無(wú)法交換信息進(jìn)行連接，必然影響到整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
（3）傳統(tǒng)的客戶(hù)/服務(wù)器應(yīng)用軟件模式大都是基于“肥客戶(hù)機(jī)”結(jié)構(gòu)下的兩層結(jié)構(gòu)。它面臨的一個(gè)主要的問(wèn)題是系統(tǒng)的擴(kuò)展及安裝維護(hù)困難。開(kāi)發(fā)人員寫(xiě)出的程序在客戶(hù)端運(yùn)行，占用了大量的系統(tǒng)資源和網(wǎng)絡(luò)資源。而在分布式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，C/S結(jié)構(gòu)更顯出他的不足：
Client與Server直接連接，沒(méi)有中間結(jié)構(gòu)來(lái)處理請(qǐng)求，Server定位通常需要 網(wǎng)絡(luò) 細(xì)節(jié)，Server必須是活動(dòng)的（Active），客戶(hù)端的 應(yīng)用 程序嚴(yán)格依賴(lài)于服務(wù)器端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和組織方式。應(yīng)用接口的異構(gòu)性嚴(yán)重 影響 系統(tǒng)間的互操作。許多相同的功能模塊被多次重復(fù)開(kāi)發(fā)，代碼的重用很困難。無(wú)法保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)可擴(kuò)展性差（無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)維護(hù)和在線(xiàn)擴(kuò)展），容錯(cuò)性差，對(duì)多數(shù)據(jù)類(lèi)型的應(yīng)用支持較差。
由一個(gè)中心服務(wù)器處理所有數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)都必須通過(guò)服務(wù)器的中轉(zhuǎn)，而不是直接的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式，從而增加了不必要的延時(shí)。這種模式在服務(wù)器具備所有需要的信息的時(shí)候可以正常工作，而當(dāng)數(shù)據(jù)來(lái)源于多個(gè)節(jié)點(diǎn)且同時(shí)又被多個(gè)節(jié)點(diǎn)使用的時(shí)候就顯得力不從心了。而且服務(wù)器還是整個(gè)系統(tǒng)的性能瓶頸，若服務(wù)器由于某種原因出現(xiàn)故障，則整個(gè)系統(tǒng)的通信都將陷入癱瘓。
所以，客戶(hù)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)無(wú)法滿(mǎn)足分布式實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的需求。 4. 系統(tǒng)的通信模型
傳統(tǒng)的通信模型對(duì)應(yīng)于其傳統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，同樣具有一些技術(shù)上的 問(wèn)題 需要解決。傳統(tǒng)的通信分為polling型和請(qǐng)求/應(yīng)答型（request/reply）。
（1）Polling通信模型
（2） 請(qǐng)求/應(yīng)答通信模型（Request/Reply）則對(duì)應(yīng)于客戶(hù)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)求/應(yīng)答通信模型是基于TCP/IP協(xié)議的一種網(wǎng)絡(luò)化通信模型。它是一種客戶(hù)端向服務(wù)器發(fā)出發(fā)送信息的請(qǐng)求后，在得到服務(wù)器應(yīng)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(diǎn)在于無(wú)需各客戶(hù)端按照順序來(lái)進(jìn)行應(yīng)答，從而節(jié)省了大量的時(shí)間，但是如若一旦服務(wù)器發(fā)生故障，則通信就無(wú)法進(jìn)行，也將影響到監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
從上述兩種通信模型來(lái)看，兩者都有一些技術(shù)上的問(wèn)題有待解決，而影響了監(jiān)控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展及可靠性，需要有新的通信模型來(lái)加以改進(jìn)。
5. 自律分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
自律分布系統(tǒng)(Autonomous -Decentralized System---ADS)，在降低系統(tǒng)復(fù)雜程度、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展方面是一個(gè)很大的進(jìn)步。自律分布的思想是向生物 學(xué)習(xí) 而提出來(lái)的。在生物體中，每個(gè)細(xì)胞具有相同的遺傳信息。據(jù)此，自律分布系統(tǒng)認(rèn)為構(gòu)成系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)具有相同的潛在能力，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以從其他節(jié)點(diǎn)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(tǒng)中，任何程序只與數(shù)據(jù)域(池)發(fā)生聯(lián)系，從而避免了程序之間的直接連接，有效地降低了系統(tǒng)的整體復(fù)雜性。在自律分布系統(tǒng)中，采用功能碼通信方式。發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)與表示其 內(nèi)容 的功能碼組成一對(duì)，向數(shù)據(jù)域（池）發(fā)送。接收數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)從數(shù)據(jù)域中讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)程序所需的數(shù)據(jù)到達(dá)數(shù)據(jù)域時(shí)，由系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)該程序。這種方式稱(chēng)為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式。數(shù)據(jù)域、功能碼通信、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)是自律分布系統(tǒng)的三大特征。自律分布系統(tǒng)已從專(zhuān)用控制網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到通用網(wǎng)絡(luò)如以太網(wǎng)。自律分布系統(tǒng)在降低系統(tǒng)復(fù)雜性和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在線(xiàn)擴(kuò)展、在線(xiàn)維護(hù)和在線(xiàn)容錯(cuò)方面是有效的。
四、解決方案---自律分布系統(tǒng)（ADS）技術(shù)
1．ADS技術(shù)綜述
系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)表明，在設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，不可能一次性將各個(gè)部分、各個(gè)環(huán)節(jié)都考慮完整周全，而必須隨著系統(tǒng)的分階段建設(shè)不斷擴(kuò)充規(guī)模、不斷完善功能?，F(xiàn)有的自動(dòng)化系統(tǒng)都是一次性建設(shè)完畢，如要進(jìn)行擴(kuò)充和維護(hù)，只能終止整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，這必然會(huì)給運(yùn)輸造成極大的 經(jīng)濟(jì) 損失。自律分布系統(tǒng)，即ADS（Autonomous Decentralized System）。構(gòu)成自律分布系統(tǒng)的首要條件是子系統(tǒng)的存在性。整個(gè)ADS 系統(tǒng)是不能事先定義的，只能籠統(tǒng)地定義為若干子系統(tǒng)的集成。ADS 系統(tǒng)最關(guān)鍵的特點(diǎn)就是子系統(tǒng)的自我控制和自我協(xié)調(diào)的能力。
(1)自我控制表現(xiàn)在一旦某個(gè)子系統(tǒng)出現(xiàn)故障、進(jìn)行維修或剛剛加入，其它子系統(tǒng)可以不受干擾地管理和運(yùn)行自己的功能。
(2)自我協(xié)調(diào)是指一旦某個(gè)子系統(tǒng)出現(xiàn)故障、進(jìn)行維修或剛剛加入，其它子系統(tǒng)能夠在在它們內(nèi)部協(xié)調(diào)處理完成各自的任務(wù)。
正是子系統(tǒng)的這兩個(gè)特點(diǎn)保證了整個(gè)系統(tǒng)的在線(xiàn)擴(kuò)展、在線(xiàn)維護(hù)和容錯(cuò)。因此根據(jù)ADS 思路設(shè)計(jì)的自動(dòng)化系統(tǒng)體現(xiàn)了以下優(yōu)點(diǎn)：
首先，它不再基于傳統(tǒng)的C/S 模型，而是由若干子系統(tǒng)構(gòu)成。各個(gè)子系統(tǒng)之間是相互平等的，不存在依附關(guān)系，可以自主運(yùn)作，但這并不表明它們不與外界交換信息。實(shí)際上，各個(gè)子系統(tǒng)不斷向外界以廣播方式發(fā)送信息，同時(shí)又根據(jù)各自需求接收來(lái)自外界的信息以為自己服務(wù)。這樣一來(lái)，C/S 模式中服務(wù)器大量的負(fù)擔(dān)被有限地分散了，而且加快了子系統(tǒng)間信息的交換速度。
ADS的核心協(xié)議ADP是建立在TCP/IP的UDP協(xié)議之上的一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議。因此，只要支持TCP/IP協(xié)議的環(huán)境都可以支持ADS技術(shù)。 目前 ，ADS標(biāo)準(zhǔn)草案（ISO/TC184/SC5/SG5）已提交給國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，即將被采納為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。另外，ADS 與OPC（OLE for Process Control）和CORBA的融合及其標(biāo)準(zhǔn)化工作正在進(jìn)行之中。
日本東京圈自律 交通 運(yùn)行控制系統(tǒng)（ATOS）是目前世界上最大的自律分布系統(tǒng)，它管理著東京地區(qū)的200多個(gè)車(chē)站和2000多公里線(xiàn)路。實(shí)現(xiàn)了行車(chē)指揮、設(shè)備監(jiān)控和旅客信息服務(wù)綜合自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了列車(chē)的高密度運(yùn)行（120秒），實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的分階段的建設(shè)。具有典型性和代表性。如下圖所示。
2. ADS的技術(shù)成熟性
自律分布系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和相關(guān)技術(shù)是成熟的、可靠的，其理由如下：
（1）ADS是一種開(kāi)放的技術(shù)
ADS的核心協(xié)議ADP是建立在TCP/IP的UDP協(xié)議之上的一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議。因此，只要支持TCP/IP協(xié)議的環(huán)境都可以支持ADS技術(shù)。
（2）ADS即將被采納為ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
目前，ADS標(biāo)準(zhǔn)草案（ISO/TC184/SC5/SG5）已提交給國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，即將被采納為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
另外，ADS 與OPC（OLE for Process Control）和CORBA的融合及其標(biāo)準(zhǔn)化工作正在進(jìn)行之中。
（3）ADS有成功的應(yīng)用實(shí)踐
日本東京圈自律交通運(yùn)行控制系統(tǒng)（ATOS）是目前世界上最大的自律分布系統(tǒng)，它管理著東京地區(qū)的200多個(gè)車(chē)站和2000多公里線(xiàn)路。實(shí)現(xiàn)了行車(chē)指揮、設(shè)備監(jiān)控和旅客信息服務(wù)綜合自動(dòng)化。實(shí)現(xiàn)了列車(chē)的高密度運(yùn)行（90秒），實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的分階段的建設(shè)。具有典型性和代表性。
（4）ADS有較成熟的開(kāi)發(fā)平臺(tái)和工具
目前，自律分布系統(tǒng)的主要開(kāi)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(tǒng)平臺(tái)如UNIX, Windows NT, 還支持PLC和設(shè)備網(wǎng)（DeviceNet）。
因此，采用自律分布系統(tǒng)在技術(shù)上是完全可行的，其產(chǎn)品是可靠的。
3．采用ADS技術(shù)的城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)主要特點(diǎn)
3．1 在線(xiàn)可擴(kuò)展性
（1）在系統(tǒng)中假如有新節(jié)點(diǎn)（車(chē)站）加入，在數(shù)據(jù)域中的所有節(jié)點(diǎn)都將接收這一信息，同時(shí)可在控制中心看見(jiàn)這個(gè)新站加入系統(tǒng)中。
（2）假如在線(xiàn)的車(chē)站突然因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)故障退出了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其他所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)知道這一狀況，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障被排除以后，節(jié)點(diǎn)重新加入系統(tǒng)，并且自動(dòng)向控制中心發(fā)送自己最新的信息。并且盡力來(lái)恢復(fù)故障前的狀態(tài)，可見(jiàn)系統(tǒng)有很好的伸縮性。
3．2 在線(xiàn)可維護(hù)性
運(yùn)行圖文件可以在控制中心在線(xiàn)修改，修改后可以下傳到各個(gè)車(chē)站控制子系統(tǒng)。在節(jié)點(diǎn)在線(xiàn)的情況下可以自由地對(duì)軟件系統(tǒng)內(nèi)容進(jìn)行修改和維護(hù)。
3．3 在線(xiàn)容錯(cuò)性
（1）假如控制中心主機(jī)發(fā)生了故障，在控制中心的其它備用主機(jī)就會(huì)自動(dòng)取得控制中心的控制權(quán)，同時(shí)系統(tǒng)中的其它節(jié)點(diǎn)也會(huì)重新確認(rèn)新的控制中心節(jié)點(diǎn)，向它傳輸最新的信息。當(dāng)發(fā)生故障的原控制中心主機(jī)重新加入系統(tǒng)以后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的接納它，同時(shí)它也會(huì)確認(rèn)為新的控制中心。
（2）處于遠(yuǎn)程控制模式下的車(chē)站節(jié)點(diǎn)，在發(fā)生本地網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，該節(jié)點(diǎn)會(huì)將自己升級(jí)為控制中心并且由遠(yuǎn)程控制模式切換為本地控制模式。
（3）在發(fā)生災(zāi)害時(shí)普通節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)請(qǐng)求應(yīng)答的方式來(lái)向控制中心請(qǐng)求成為控制中心，這樣控制中心就可以自由的漂移。可見(jiàn)系統(tǒng)有較為理想的在線(xiàn)容錯(cuò)性。
3．4 能較好地貫徹信息集中控制分散的技術(shù)路線(xiàn)
信息集中要保證信息的實(shí)時(shí)性。這里有二層含義：調(diào)度中心實(shí)時(shí)地得到列車(chē)在線(xiàn)信息；各個(gè)車(chē)站平等地得 到調(diào)度中心的運(yùn)行圖信息。ADS系統(tǒng)采用的/定購(gòu)?fù)ㄐ拍Ｐ湍芎芎玫乇ＷC信息的實(shí)時(shí)性?？刂泼钤诰W(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)脑?huà)，通信線(xiàn)路故障或主機(jī)故障將導(dǎo)致系統(tǒng)失效。采用ADS技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制分散可有效避免系統(tǒng)失效的風(fēng)險(xiǎn)。
在ADS體系中，由于各個(gè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)是對(duì)等的，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有潛在的相同的能力，區(qū)別只是應(yīng)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(shè)計(jì)階段決定的。這意味著系統(tǒng)中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)隨時(shí)可以成為控制中心。這種靈活性對(duì)保證系統(tǒng)的可用性是非常有效的，特別是在災(zāi)害發(fā)生時(shí)。此外，車(chē)站節(jié)點(diǎn)的本地/遠(yuǎn)程運(yùn)行模式能方便地實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心臨時(shí)管制。
五、結(jié)論
在此基礎(chǔ)上，提出了城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)新的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)理念和 方法 。為滿(mǎn)足城市軌道交通系統(tǒng)的技術(shù)需求，需要建立設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)理念和方法。為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)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(shù)路線(xiàn)是一種理想選擇；調(diào)度中心-車(chē)站-現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員協(xié)同的業(yè)務(wù)分擔(dān)模式對(duì)實(shí)現(xiàn)城市軌道交通系統(tǒng)的高效協(xié)同運(yùn)行有重要意義；自律分布體系結(jié)構(gòu)是適合于大規(guī)模城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)的理想選擇；采用自底向上，由子系統(tǒng)逐步構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法學(xué)可以支持城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)分階段建設(shè)實(shí)施。
最后對(duì)自律分布系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行了綜述，并從技術(shù)成熟性和技術(shù)特點(diǎn)的角度對(duì)其進(jìn)行了分析和討論。采用自律分布系統(tǒng)技術(shù)在技術(shù)上完全可行的，同時(shí)自律分布系統(tǒng)能很好地滿(mǎn)足城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)需求并支持本文提出的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)理念和方法。
參考 文獻(xiàn)
[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
[2] F. Kitahara,et al. “Widely-Distributed Train-Traffic Computer Control System and Its Step by Step Construction”, Proc.of ISADS95, Phoenix, U.S.A., 1995, pp.93-102
