轨道分析

轨道分析（精选十篇）

轨道分析 篇1

关键词：电动轨道车,内燃轨道车,优缺点对比

引言

目前世界上城市轨道交通行业方兴未艾, 而国内的发展更是如火如荼。用作正线救援、厂内调车、运输的电动轨道车, 集成轨道检测、限界检测以及接触网检测等功能在国外部分地区已经得到了广泛的应用, 而国内城市轨道行业还处于发展的初期, 对地铁类工程车的需求量较少, 因此没有专门为城轨系统开发相应的产品, 而是采用既有的为工矿企业、码头等开发的小型内燃调车机车作为地铁工程维护车。

1 两种轨道车简介

内燃轨道车以卡特柴油机作为动力源, 然后通过弹性联轴节、万向轴、液力变速箱、车轴齿轮箱传到轮对, 从而驱动机车前进。车上的制动系统以JZ-7制动机为核心的空气制动, 此外还有液力制动。

电动轨道车则是受电弓从接触网受流或蓄电池作为电源, 然后电流经过高速断路器、牵引回路高压箱、线路电抗器、牵引逆变器, 牵引逆变器将直流电源逆变为可控三相交流电后向异步牵引电动机供电, 使电动机转动, 电机通过联轴节、齿轮箱驱动轮对旋转, 从而使得机车前进。制动系统以DK-1制动机为核心的电空制动, 同时可以利用电机实施再生制动+电阻制动。

2 牵引传动方式比较

内燃轨道车与电动轨道车的牵引方式从以下几点进行比较。

2.1 噪音

内燃轨道车在开动时, 柴油机会发出很大的噪音, 高达100分贝, 这严重影响工作人员和维护作业人员的身体健康, 在高架及地面的路段还会影响周围居民生活, 造成不良的社会影响。而电动轨道车采用电机牵引, 电能直接转化为机械能, 没有柴油机燃油点燃爆发的过程, 因此电机发出的声音与之相比几乎可以忽略, 避免了柴油机的噪音问题。

2.2 废气排放

燃油燃烧后会产生大量的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物等有害气体, 再加上燃烧不充分而产生的烟雾等, 在地下隧道这种相对封闭的作业空间难以扩散排出, 不利于作业人员的身心健康, 对隧道内的机械设备造成损害, 同时严重的污染了城市的空气。而电动轨道车则接近零排放, 按其30年的使用寿命来计算, 每替代一台内燃轨道车将直接减少二氧化碳排放量近2100吨。在目前国家大力提倡节能减排, 计划到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40~45%这一目标已作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划的背景下, 用电动轨道车替代内燃轨道车, 不失为一个明智的选择。从应对导致全球温度日益上升的温室效应方面来说, 亦可作出贡献。

2.3 能源利用率

内燃机的能量利用率为35~45%, 再加上液力传动箱、万向轴等方面的耗损, 机车总效率低于33%, 而电机的能源利用率高达89%, 加上其传动方式为直接输出到车轴齿轮箱, 传动行程短, 损耗小, 机车总效率在85%以上。两者相比, 可知电动轨道车的能源利用率是内燃轨道车的2.58倍以上。如果考虑到中后期部件老化带来的影响, 这个倍率将更大。

3 制动系统比较

JMY420型轨道车的制动方式有两种:以JZ-7制动机为核心的空气制动和液力制动。电动轨道车的制动方式同样有两种:以DK-1制动机为核心的空气制动和再生制动+电阻制动。

3.1 JZ-7制动机与DK-1制动机

JZ-7型空气制动机是我国自行设计制造的, 在铁路内燃机车上广泛应用的制动机。它以压力空气为动力来源, 用压力空气的压力变化来操纵机车的缓解及制动。DK-1电空制动机以空气为动力来源, 用电来操纵制动装置的制动、缓解等作用。通过参考资料[2]中的具体性能对比可知, DK-1制动机与JZ-7制动机相比, 反应时间更迅速:充风快、停车快, 控制性能更灵活, 运用更方便。由于控制部分基本上都是电气控制, 因此无空气排放时的噪音, 结构上简单、便于掌握、便于检修, 改善了作业环境。

3.2 液力制动和再生制动+电阻制动

液力制动作为空气制动的一种补充, 是通过向与机车运转方向相反的变扭器充油, 使得传动油与使得机车的动能转变为传动油的热能, 再散发到空气中。这样, 在制动的过程中, 依然要消耗柴油机发出来的能量。再生制动则是将牵引电机的电动机工况转变为发电机工况, 将机车动能转化为电能, 电能通过转换电器和受电弓反馈给供电触网或者通过转换器后到车载蓄电池组, 将能量储存起来的制动方式。再生制动是一种绿色、环保的制动方式, 能够起到节约能源的作用。而电阻制动即是利用直流电机可逆的工作原理, 将牵引电动机转为发电机工况时发出的电能消耗于制动电阻, 利用电机产生的反转矩使机车减速的一种电制动形式。电阻制动仅仅消耗机车的动能, 而不需额外消耗其他能量, 再加上独立性强, 可以与接触网不发生联系, 易于调节、控制。作为辅助制动方式, 再生制动+电阻制动与液力制动相比, 有着相当大的优势。

4 控制系统比较

控制系统作为车辆的控制和通信系统, 主要完成通信管理、功能控制、故障诊断、事件记录等功能。电动轨道车为分布式列车电子控制系统, 采用不同功能的模块化设计, 如车辆控制模块、事件记录模块、数字量输入输出模块等。内燃轨道车采用的是PLC为中心, 外加继电器的控制系统。

4.1 系统可靠性

与内燃轨道车相比, 电动轨道车的模块化使车辆的电气设备间接口标准化, 模块间的通讯也是采用相关的标准通讯线, 而内燃轨道车则是采用常见的电线连接, 电动轨道车的电气接触更加优良, 加之电动轨道车比内燃轨道车的车身震动要小得多, 因此电动轨道车系统运行可靠性更高。此外电动轨道车控制模块、通信等采用冗余机制, 实现故障自动切换等功能, 进一步提高其可靠性。

4.2 智能化

电动轨道车电气化程度比内燃轨道车的要高得多, 其控制、数据采集及故障诊断功能丰富。模块化设计, 便于诊断系统快速、精准的检测出故障点, 易于维修。而内燃轨道车在出现故障时无法准确定位, 整个故障维修过程通常要耗时2小时以上, 在正线运行时尤为不利。

5 综合成本比较

5.1 运营成本

采购成本内燃轨道车约300万, 电动轨道车约700万。应用时在理想状态下, 内燃轨道车柴油机功率为313千瓦, 燃油消耗率208克/ (千瓦·时) , 目前柴油价格为7.51元/升, 也即8.94元/千克, 所以柴油机功率消耗价格为1.86元/ (千瓦·时) , 而深圳市110千伏级别的工业用电按高峰期用电价格算也仅0.9721元/ (千瓦·时) , 如果再考虑到整车的综合效率, 则差距更大。同时, 随着不断的开采, 石化能源将逐渐变得稀缺, 价格也必将更加昂贵, 而新能源开发效率的提升, 未来的电价将会相对平稳的多。

5.2 维护成本

内燃轨道车车上除了电气部分外, 还有柴油机、液力传动箱等, 在使用年限达到五年左右时, 柴油机等部件将会老化, 需要进行大修程维护, 若不及时进行维护, 将会给运营带来巨大风险, 因为柴油机等部件结构复杂, 目前公司尚无具备对进口柴油机进行大修程的维修保养的能力与条件。以竹子林车辆段的钢轨打磨车为例, 2011年上半年因为水泵老化磨损, 造成冷却水进入柴油机内部, 使得机车无法正常运营, 就是因为已经达到年限却因为条件及能力无法满足而没有及时进行维修而造成的, 后来只能委外维修, 价格高达30万元人民币。而电动轨道车基本上是电气部分的维修、更换, 维护的复杂程度要大大的降低。加上其多个重要部件均与电客车相同, 而深圳地铁在2014年已经具备了电客车各部件的大修维修能力, 因此可大幅度节省委外维修费用。根据参考资料[1]的分析, 电动轨道车全寿命周期的成本将比内燃轨道车的低700万以上。

6 结束语

作为国内第一辆的电动轨道车, 截至目前已经安全运营了2年多, 该车故障率相比内燃轨道车要低很多, 加上排放、噪音等优势, 日常中深得维护、运用部门的喜爱。而在深圳地铁7、9、11号线的设备采购中, 共计划采购6辆电动轨道车, 显示了其强大的生命力。相信电动轨道车将成为我国城市轨道交通行业的里程碑, 引领城市轨道行业发展新方向。

参考文献

[1]杨志华, 陈成, 毛如香.地铁工程维护车的新发展-电力蓄电池双能源工程车[J].电力机车与城轨车辆, 2010, 33 (4) .

[2]刘豫湘, 陆缙华, 潘传熙.DK-1型电空制动机与电力机车空气管路系统[M].中国铁道出版社.

轨道电路的分析比较 篇2

轨道电路的分析比较

介绍了轨道电路的发展历程及轨道电路的分类,介绍了25 Hz相敏轨道电路、高感轨道电路、单向传输轨道电路和移频轨道电路的.工作原理及组成,以提高人们对轨道电路的认识,促进轨道电路的研究和应用.

作 者：刘迎展 LIU Ying-zhan 作者单位：兰州交通大学电子与信息工程学院,甘肃,兰州,730070刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：35(16)分类号：U228.26关键词：轨道电路 工作原理 结构

轨道分析 篇3

摘 要：钢轨电流和无砟轨道钢筋网之间会产生互感作用，轨道电路的一次会参数会因此发生一定改变，影响轨道电路的传输特性，导致其实际使用长度缩短。为了保证电路传输性能稳定，需要对无砟轨道的电气参数进行优化，通过绝缘化单元处理，最大限度消除轨道内部钢筋闭合回路。该文笔者就无砟轨道对轨道电路的传输特性作出简要分析。

关键词：无砟轨道 轨道电路 传输特性

中图分类号：U284 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）05（b）-0008-02

1 无砟轨道电路传输特性影响分析

1.1 无砟轨道对轨道电路线路的影响

轨道电路的一次参数与线路损耗之间有直接关系。在无砟轨道背景下，轨道电路的线路损耗标准比会有所增加，即使对补偿电容进行了优化处理，也难以消除对电路线路带来的消极影响，与标准的轨道电路相比，其消耗量仍然比较大，因此，通过对一次参数进行优化。以实现电路线路优化，延长其使用寿命，进而保证轨道稳定。

1.2 无砟轨道对绝缘节的影响

在无绝缘性轨道电路中，由于电气绝缘节的并联阻抗不高，发送器所发送的输出功率被分为两部分，一部分被轨道电路自身以及其连接设备所用，另一部门在发送过程中被端口设备消耗，端口设备包括：发送端和接收端，被消耗的电气也被分隔在接头回路之中，形成绝缘节的分流消耗。分流消耗会影响电气绝缘节的并联阻抗值的大小，因为轨道电路的参数值在发生改变以后，会影响电气绝缘节并联阻抗，导致分流消耗发生变化。在无砟轨道的背景下，会影响无绝缘性的轨道电路，随着电路线路损耗的增加，分流损耗也会增加，导致其传输长度会发生明显变化。

1.3 无砟轨道对电气参数的影响

由于无砟轨道与有砟轨道的轨道铺设线路具有相同性，但是二者的轨道电路实测参数值却存在较大差别。以2 600（Hz）时的钢轨为例，其有效电阻值会比标准值高两倍，电感值则会变小，通常情况下只有标准电感值的75%左右。

2 对无砟轨道电路传输特性改进措施分析

2.1 板式无砟轨道的单元绝缘化改进

对于板式无砟轨道的单元绝缘化，可以采用三种处理方法：（1）对于钢筋网内部的纵向和横向钢筋的交点位置，使用塑料套管进行绝缘处理，以达到绝缘隔离效果。（2）轨道内部的钢筋网，横纵向均采用环氧钢筋。（3）在钢筋网内部，纵向钢筋使用环氧钢筋，横向钢筋采用普通钢筋。这三种方法原理相同，都是通过改变普通钢筋网形成的钢筋回路对钢轨阻抗实测参数的影响，通过消除此种横纵钢筋形成的闭合回路，最大限度的减少对阻抗实测参数的影响。

2.2 长枕埋入式——无砟轨道的单元绝缘化分析改进

在长枕埋入式——无砟轨道内部的钢筋网结构中，钢轨与钢筋网之间的距离变化对钢轨阻抗实测参数有比较大的影响。与板式无砟轨道的内部钢筋结构相比，长枕埋入式——无砟轨道的内部钢筋结构对轨道电路的阻抗参数影响较小。在对长枕埋入式--无砟轨道内部的单元钢筋网进行绝缘处理时，可以只针对其上层钢筋进行绝缘处理，下层钢筋不需要再进行此种处理，这样就会导致上层钢筋网的闭合回路被取消，也就降低了其对钢轨阻抗参数的影响。

2.3 对无砟轨道道床的改进

单元道床属于无砟轨道的重要组成部分，对其进行电阻参数改进可以有效消除闭合回路，使实测参数得到改善。在无砟轨道的下部与轨道铁垫之间，通过增加橡胶垫厚度，来减少电阻漏泄；在无砟轨道与弹条的间隙通过增加尼龙轨距块，来实现无砟轨道的道床位置漏泄电阻情况的提高。这两种措施既可以有效的增加无砟轨道扣件电阻值，还能够将扣件水膜进行拉薄和拉长，进而提高无砟轨道扣件的水膜电阻值，这样就会实现两轨道之间的轨道板绝缘电阻值的增加。此外在无砟轨道与弹条之间，除了增设尼龙轨距块措施外，还可以采用改变橡胶垫厚度的方法，来提高交流绝缘的电阻值。如表1所示：在采用无砟钢轨与弹条之间增设尼龙轨距块的前提下，在轨道下部的橡胶垫板厚度值增加到十五毫米，通过表格可知几种轨道类型结构的无砟轨道绝缘电阻单元值均可以达到5 Ω/km。根据表内的数据分析可知，表中的绝缘措施处理的扣件，可以直接作用于无砟轨道的建设，以此来满足轨道电路的最低位置的道床，其泄漏电阻为不小于2 Ω/km，便可以达到相关技术要求。但是此种方法在进行大规模推广前，需要通过试验段铺设，通过长期使用以及雨季检验以后，根据其无砟轨道电路参数的实测值才能确定大规模建设的可行性。

3 优化传输特性的措施分析

首先，对无砟轨道内部的钢筋网结构中的横纵钢筋所形成的闭合回路进行消除和减少，是有效控制无砟轨道对阻抗参数影响的有效措施。其次，适当增加轨道下部位置与铁垫板之间橡胶垫厚度，并通过增加弹条与无砟钢轨位置的尼龙轨距块，来提高两轨道之间的绝缘电阻。 最后，在进行控制方案选择时，要充分考虑影响因素，特别是钢轨线路的老化问题、外部气候问题等，综合考量各种影响因素，才能保证实测参数的真实性和准确性。

4 结语

采取板式无砟轨道及长枕埋入式--无砟轨道对其单元绝缘性进行控制，尽可能减少与标准电感的偏差，通过对轨道板进行绝缘化线路铺设，可以有效控制交流电阻的偏差值，钢轨电感的偏差也会随之变小，进而达到轨道最低道床的电阻漏泄要求。无砟轨道是高速铁路交通发展的未来方向，对无砟轨道背景下的轨道电路的传输特性进行分析，有助于减少一次参数恶化，改善传输特性，进而促进我国高速铁路和客运专线的发展。

参考文献

[1]屈炳超.探析轨道电路在无砟轨道条件下传输特性[J].中国新通信，2014（3）：124.

城市轨道交通体系分析 篇4

随着我国城市规模不断的扩大, 城市经济的进一步繁荣, 市民生活水平的不断提高, 对我国城市交通提出了更高的要求。在这种情况下, 我国的城市交通发展方向就成为当前最需要解决的问题。城市交通的发展方向关系到政府财政的投资方向, 城市的发展形势, 市民的生活方式, 所以在决定采取什么样的交通方式问题上, 必须坚持科学发展观, 以人为本的原则, 充分考虑财力支出能力, 市民出行的便捷程度, 资源、环保以及城市发展远期目标等多种因素, 作出科学的决断。在现阶段, 发展城市交通的方向要比速度更加重要。

二、以私人汽车为主的城市交通体系分析

有人认为, 小汽车的无限制使用是当今气候和环境问题的直接原因, 更是城市交通拥挤, 滥用土地资源, 使人们承受交通延误乃至交通死伤事故的罪魁祸首[1]。

以私人汽车为主的城市交通体系与实现国家能源战略思想是不一致的。每百公里的人均能耗, 公共汽车是小汽车的8.4%, 电车为3.4%～4%, 地铁为5%。可见, 小汽车是几种交通方式中能源消耗最大的, 在能源日趋紧张的形势下, 显然这种模式是不合适的, 私人小汽车模式造成污染严重。机动车排出的CO、NO、CO2以及颗粒物占城市大气污染物的40%以上, 机动车尾气和噪声成为大中城市的主要污染源, 这种模式不利于集约节省用地。2006年, 我国城市人均道路用地只有10.6㎡。如果采用以小汽车为主的交通发展模式, 对以国外城市人均道路面积15㎡～20㎡, 还需要大量占地修路, 靠不断占地修建城市道路来满足日益增长的交通需求是不可行的;城市交通的一个主要功能就是满足城市居民出行便捷的要求, 我国城镇化最低收入家庭约有3, 000万人, 进城农民工约1.5亿人, 这些群体收入更低, 住房支付能力有限, 主要分布于城市边缘地区, 高费用, 运量小的小汽车是无法满足这些人的出行需求的[2] 。

综上所述, 虽然私人小汽车有着诸多优点, 但是, 这种方式也有着资源消耗大, 环境污染严重, 费用高, 安全性较低等缺点, 以私人汽车为主的城市交通体系不是我国城市公共交通发展方向。

三、以公交为主的城市交通体系分析

(一) 当前城市公交体系存在的问题

1.公共交通能力相对退化。

从20世纪70年代到90年代中期, 全国公交车辆数量和线路长度分别增长了2.5倍和2.8倍。但相对交通能力反而逐年下降。例如, 70年代大城市公共汽车平均行驶速度为30km/h, 80年代为20km/h, 90年代降到10～13km/h, 导致新投入车辆数量的效果, 被运输速度下降所抵消, 居民日常出行变得越来越困难。

2.公交体系自身不具备可持续发展能力。

由于公共汽车在原有的道路和配套设施水平下, 扩大运载能力只能通过进一步增加车辆投入, 而这又进一步造成道路阻塞, 车辆行驶速度下降, 产生了一种恶性循环。除了增加车辆之外, 各大城市也投入了大量资金用于拓宽道路、改善交通设施, 但始终跟不上城市公交需求的增长。

3.城市中心与边缘地区, 城市带内部交通薄弱。

各地区城市化的步伐在加速, 但城市公交体系却滞后于城市化进程, 由于缺乏大容量、快速的交通方式, 大城市中心区与郊区间、郊区与郊区间、城市中心区与卫星城镇、大城市与大城市之间交通不便[3]。

(二) 现有公交体系对城市可持续发展的负面影响

1.城市功能分区的混乱, 土地资源配置扭曲。

由于缺乏高效、便捷的公交体系, 城市中心区与边缘区之间交通不便, 大城市的功能分区无法合理实现。大量的工业企业聚集在中心区, 工厂、住宅与办公楼混杂在一起, 严重浪费了中心区的土地资源, 忽视了大城市作为物流与人流的交汇点, 在实现各种市场交易机会方面的服务功能, 尽管远郊区土地资源丰富, 但城区的扩张更多地以中心区为圆心, 机械地向四面铺开的方式进行。

2.城市辐射功能受到限制。

城市中心区在行政、医疗、文化、商业等方面具有综合功能。这种功能向城市边缘地区扩散, 是实现郊区城市化发展的前提。但由于受到公交能力的限制, 目前中心区功能的辐射还只能局限于城市近郊区, 交通不便严重影响着人流、物流向远郊区有秩序地扩散。

目前, 我国大多数的城市的公共交通体系还是以公共汽车为主, 随着城市的扩大, 城市人口的增长, 公共汽车的弊端已逐渐显现。以这种方式为主的公共交通体系不利于城市的可持续发展。所以, 城市公交体系不应作为城市交通发展的主要形式。

四、以城市轨道交通为主的城市交通体系分析

(一) 快速轨道交通和其他交通方式比较的优势。城市轨道交通 (URRT) 是指城市中有轨的大运量的公共交通。目前国际上已上线运营的城市轨道交通有市郊铁路、轻轨、地铁、有轨电车等7种类型。城市轨道交通具有其常规公共交通所无法媲美的特性与优点[4]。快速轨道交通相对于公共汽车、私人汽车、自行车等传统交通工具而言, 具有运量大、低污染、低噪音、低能耗、高速度、低成本、占地少、舒适、全天候等得天独厚的优势。轨道交通不仅提供高效、优质的公交出行服务, 而且是一种集约化的交通方式, 节约能源和土地资源;地铁、轻轨和市郊铁路等轨道交通方式在单通道宽度、容量、运送速度、单位动态占地面积等指标上, 都较一般交通工具有明显优势;环境是现代社会十分关注的问题, 由于城市轨道交通一般采用电力牵引和大运量、集中化运输, 因此, 每运送一位乘客所产生的污染大大低于其他交通方式[3]。

(二) 轨道交通系统对于一个城市或地区所带来的利益。一是改善城市环境。用轨道交通替代公共电汽车成为大众通勤工具的首选, 将在很大程度上减少城区汽车尾气的排放, 改善空气质量。二是缓解交通拥挤。轨道交通还是一种运量大的交通工具, 国外许多大城市轨道交通承担的客运量占全部客运量的一半甚至80%以上。地铁每小时单向运送能力为3～6万人次, 轻轨为2～2.5万人次, 而公共电汽车为2000～5000人次。三是提高了交通的安全性, 轨道交通的安全性要比轿车和公交汽车的安全性高出若干倍。四是方便快捷的轨道交通系统, 将提高市民的流动性和机动性。五是交通可达性的改善必然使沿线城市地价上涨, 提高沿线物业及房地产开发价值。六是带动轨道交通沿线的旧城改造和新城区的开发。由于轨道交通可以为中长距离的通勤问题提供快速和低成本的工具, 因而, 城区居民将沿轨道线向城郊扩散。七是轨道交通系统的建设、运营与维护, 将拉动内需, 创造新的就业岗位;八是轨道交通的发展轴作用有助于实现商贸的聚集效应, 使城市形态发生变化, 资源分配更加趋向合理化, 助于推动产业结构和消费结构的升级。

简单的阔路增车方法已无法解决城市交通问题, 公交专用道的潜在利用能力毕竟有限, 个体分散交通对土地资源利用的效率低下也是有目共睹的, 中央商业区土地资源可提供的地面交通供给正逐渐耗尽, 在大城市特别是特大城市我们应当构筑以轨道交通为骨干的一体化综合城市运输体系, 才能解决城市的交通拥挤问题, 为城市的可持续发展提供保证。

摘要：文章在分析国内城市交通体系的形式和特点的基础上, 结合国内的实际情况, 提出我国在特大城市发展大、中运量型轨道交通, 建立完善的交通体系, 以及快速轨道交通和其他交通方式比较的优势、轨道交通系统对于一个城市或地区所带来的利益。

关键词：城市交通体系,城市轨道交通,分析

参考文献

[1]易汉文.车轮文化与交通拥挤[J].城市交通, 2007, 4:5

[2]黄卫.加快城市轨道交通的科技进步[J].都市快轨交通, 2007, 6:20

[3]仇保兴.中国城市交通发展展望[J].城市交通, 2007, 5:5

无砟轨道竖向振动响应分析 篇5

无砟轨道竖向振动响应分析

将车辆、轨道视为一个系统,将车辆模拟为由弹簧和阻尼器连接的多自由度刚体,钢轨和桥梁均模拟为Bemoulli-Euler梁,钢轨和轨下基础用连续的弹簧和阻尼器模拟.根据弹性系统动力学总势能不变值原理和形成矩阵的“对号入座”法则在考虑轨道随机不平顺的影响下建立了4轴双层悬挂系统车辆的车辆-轨道单元和系统的.竖向运动方程,并对所求得的响应与实测值进行了对比,得出了高速列车竖向振动响应的变化规律.

作 者：赵永超 作者单位：中南大学土木建筑学院,湖南,长沙,410075刊 名：大众科技英文刊名：POPULAR SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(1)分类号：U213.2关键词：无砟轨道 运动方程 车辆-轨道单元 随机不平顺 竖向响应

当前无砟轨道技术发展分析 篇6

关键词：无砟轨道板  技术  发展

中图分类号：U44 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0039-01

根据我国铁路的《中长期铁路网规划》，为满足我国国民经济和社会发展的需要，我国新一轮的铁道建设正在进行，我国新线铁路建设已经进入了新一轮发展高潮，建设高等级的高速铁路是我国新线铁路建设的发展方向，高速铁路要求作为基础的轨道结构具有高顺平性、高稳定性。而轨道工程则是高速铁路建设中的重要环节之一，相对于有碴轨道，无砟轨道体系可有效减少养护维修工作量、降低作业强度、改善作业条件。所以我们可以看到无砟轨道的背后蕴含了很大市场。随着各条高速铁路的相继开通，我国高速铁路以无砟轨道为首选的技术路线逐渐成为共。相比于有碴轨道，无砟轨道具有良好的整体性、稳定性、受力性能和耐久性等优点，已成为世界高速铁路轨道结构的主要发展方向，而截至到目前，我国高速铁路发展迅速，通车里程居世界第一位。与国外相比，我国高速铁路线路长，沿线自然环境复杂，近年来投入运营的京沪高铁和京广高铁贯穿南北，穿越地区环境复杂多变，从东北的寒冷气候到南方的高温湿热气候，不同的环境作用下，轨道板的质量也成为一个非常重要的问题。本文对无砟轨道中的无砟轨道板技术做了初步的探讨。

1 无砟轨道国内外发展现状

无砟轨道目前已经出现了上百种结构形式。其中德国的无砟轨道结构类型和修建数量较多，但是在高速铁路上大量运用的时间很短。世界其他很多国家和地区如英国、韩国、意大利、我国台湾等也修建了各种形式无砟轨道。

自20世纪60年代开始，许多国家相继开展了各类无砟轨道结构的研究与铺设，并得到了不同程度的发展，许多国家把无砟轨道技术作为主要技术进行推广采用，截止到现在已经得到了明显的经济效益，其中以德国、日本最具代表性。高铁建设所采用的无砟轨道板主要技术来源于德国和日本，我国目前应用数量最多的无砟轨道板为日本的板式无砟轨道结构，主要用于日本和台湾，德国的无砟轨道体系也应用较为广泛。其中其开发无砟轨道全部符合欧洲统一设计要求，并且在应用前必须通过实尺模型激振试验及性能综合评估，然后才能在高速铁路上进行试铺，截止目前，德国先后共提出近百种无砟轨道型式，有近30种结构型式得到试铺和运营。经过几十年的开发和研究，德国已经成功研发了雷达型、博格板型、旭普林型等十几种无砟轨道结构型式，其中应用最广泛的是雷达型、博格板型和旭普林型3种。德国现在已经形成了较为成熟的技术规范。日本从20世纪60年代开始就针对板式无砟轨道进行研究，到了20世纪90年代，提出用硅道床取代沥青硅道床的技术方案，并用普通A型道板取代RA型轨道板，实现了板式轨道结构形式的统一。

韩国目前采用较多的是Rheda双块式轨道、旭普林型双块式轨道、博格板式轨道。我国台湾地区高速铁路全线采用无砟轨道，区间高架桥上均为框架板式无砟轨道技术。

我国对无砟轨道的研究起于20世纪60年代，早期曾出现过混凝土支承块式式等多种形式。70年代因无砟轨道出现了不同程度的病害，80年代多被拆除并被有碎轨道替代，进入90年代，为适应我国高速铁路的需要，选择了具有代表性的板式、长枕埋入式和弹性支承块式无砟轨道进行了试铺，2004年铁道部在引进国外包括博格板式在内的四种无砟轨道技术，2007年铁道部又组织了全国多个院校及科研院所开展了客运专线无砟轨道再创新研究，国内无砟轨道结构也已经基本成型，主要包括CRTS I型板式无砟轨道、CRTS11型板式无砟轨道、CRTS I型双块式无砟轨道和CRTS II型双块式无砟轨道。

2 CRTSⅡ型轨道板施工工艺介绍

下面以其中的CRTSⅡ型轨道板的施工工艺作为无砟轨道板的代表来进行介绍，首先CRTSⅡ型轨道板的制造过程中，第一步是钢筋热缩管加工，这种方法是轨道板纵向连接钢筋在特制的胎具上加工，等到热缩工序完成后，将钢筋放入钢筋托盘中，把其运至安装工位。然后进行焊接接地装置和钢筋网片的制作，在钢筋加工车间制作钢筋网片，网片在定制胎具上绑扎成型，在两层钢筋交叉处需要垫绝缘垫片。然后进行模板清洗、清理，在进行扣件套管和轨道板端切槽体，以及横向档板和网片入模，然后进行预应力钢筋张拉，对轨道板的模具进行混凝土浇筑，浇筑混凝土采用布料机摊铺、振动横梁配合振捣器捣固的方法，在浇筑完混凝土后，至其初凝前，立即进行拉毛作业。以上几个过程进行后，可以进行混凝土养护，即在轨道板浇筑完毕后，及时在混凝土表面覆盖帆布保温，保温结束后进行轨道板脱模作业。轨道板脱模采取桥式吊车配合真空吊具，压缩空气、振捣器辅助的方法，最后再经过一系列轨道板翻转、轨道板打磨、安装扣件等工序即完成了CRTSⅡ型轨道板的制作过程。

3 无砟轨道技术需要注意的问题

由于无砟轨道是由钢筋混凝土或沥青混凝土等组成，需要承受高速火车的反复荷载作用，这样的话，在无砟轨道的正常使用寿命周期内，就存在维修周期，维修成本，无砟轨道作为高速铁路建设中的重要环节，无砟轨道要求的使用寿命至少要超过60年，这就要求作为重要的无砟轨道产品具有很好的耐久性。德国的无砟轨道技术较为先进，但是在耐久性研究方面也只是做了结构设计、在材料和与养护方面有基本的耐久性要求，但是没有具体考虑无砟轨道需要更换时对高铁运营的影响和后面維护的费用，日本对新干线制订了很周密的维护标准，同时在施工和运营时期也充分考虑了无砟轨道的使用时间，但还是缺乏系统的对无砟轨道结构耐久性的研究，所以下一步，无砟轨道板的耐久性问题需要得到更多的重视。

4 结语

随着城市化进程的加快，人民物质文化生活水平的提高，人们对于交通工具的速度提出了更高的要求，铁路运输作为我国陆上交通的重要运输方式之一，在我国的国民经济建设中起到了不可或缺的作用。尤其现在的高速铁路建设既面临难得的历史机遇，该文首先介绍了无砟轨道的概念和国内外发展情况，并对无砟轨道板技术发展进展做了初步的探讨。

参考文献

[1] 郭福安.客运专线无砟轨道结构[J].铁道标准设计，2006（4）：7-10.

[2] 何华武.无砟轨道技术[M].北京：中国铁道出版社，2005.

城市轨道交通传输技术分析 篇7

城市轨道交通是一个技术密集的多专业、多系统交融支撑的复杂有机体,传输网络是其重要的组成部分。不但各通信子系统的信息需传输,而且还需为信号、SCADA、FAS、BAS、AFC等专业提供可靠的、冗余的、可重构的信道。如何构建高性价比、可靠的传输网络,适应各种业务对带宽的需求,是地铁设计中的重点。

2 地铁传输设备组网选型及现状

2.1 组网选型原则

(1)安全性和可靠性。采用有自愈功能的环形网络,可利用光缆跳接站点复杂组网,提高传输网络的生存性。

(2)兼容性、灵活性。具备先进性、兼容性和可扩展性,适应不同运营管理模式。骨干和分支分明。

(3)高速率、大容量、多业务。应接口全面,适应各种业务,并能满足迅猛增长的突发、大业务数据业务对带宽的需求。

(4)经济性、合理性、可维护性。高性价比,维护成本低,并利用传输资源向社会服务,以取得最佳的经济和社会效益。

2.2 应用现状

目前,城市轨道交通应用的传输组网技术主要有:开放传输网络(OTN)、ATM、吉比特以太网、SDH及基于SDH的MSTP、弹性分组环(RPR)(参见表1)。

3地铁传输组网技术分析

3.1 开放传输网络(OTN)

OTN(Open Transport Network)是一种开放式光环路传输网络,其最大特点是可通过网管并按用户需求配置带宽,在线扩容方便,具有丰富的用户接口。不需借助接入设备,设备可通过0TN无限制地直接互连。OTN开销字节简单,采用双向通道保护实现自愈保护功能,带宽利用率和网络安全性较高。可以说OTN是西门子针对地铁的一种交钥匙系统。广州地铁1、2号线、上海地铁2号线、、南京地铁1号线、北京地铁5号线、深圳地铁1、4号线等得到应用,但是OTN也有明显的缺点,如不能满足大带宽需求,不支持SLA、MPLS和GFP,无法保证互操作性。组网能力弱,没有国际标准,在设备选型、维护上容易受制于人。

3.2 吉比特以太网技术

吉比特以太网是广泛应用的计算机网络标准,随着数据业务的增加,话音、视频等业务的IP化,以太网的应用范围不断增加,由计算机局域网逐步拓展到工业控制、电信接入网、城域网等领域,但是工业吉比特以太网对话音、图像、视频等实时性、低时延、低抖动等业务承载方面支撑效果较差,网络的安全可靠性、维护管理的复杂性、联网需求等方面存在不足和隐患。另外,轨道交通传输网络仍需承载大量TDM业务,IP网络不适合作为有TDM存在的通信传输网络。在地铁中只在某些特定通信子系统中得到应用。

3.3 异步传输模式(ATM)

ATM是一种基于统计复用的接续技术。ATM的节点延时都要大于SDH制式,所以ATM一般不用于TDM业务的承载。另外,ATM没有低速率接口,需增加接入设备,设备价格高且协议复杂。ATM的技术特点是能根据业务的需求分配网络带宽,使网络带宽的利用率提高;具有严格的Qo S保障,有良好的流量控制均衡及故障恢复能力。不足之处在于:对信息传输存在一定的时延、抖动及分组丢失现象。在LAN领域由于吉比特以太网的崛起,ATM的优势不在;在广域网领域,ATM受到来自IP技术的竞争。总的来说,ATM已逐渐退出传输系统市场,仅运用在运营商的接入层。ATM在城轨中也有应用,在北京八通线中,传输系统采用SDH用于2Mbit/s电路业务,ATM用于承载以太网数据以及视频图像业务。

3.4 RPR(Resilient Packet Rings,弹性分组环)技术

为使网络有一个基于分组交换的结构,而且能将SDH的恢复能力和以太网对数据的友好特性结合起来,RPR就在这种背景下应运而生。RPR组网方案可保证话音、数据、视频等业务在统一的平台上传输。不同于基于SDH技术的MSTP,RPR是基于在2个(或更多个)反方向的环上传输分组数据而优化的一种二层技术。RPR的核心基础是以太网技术,其处理的基本数据单元是数据分组。RPR的带宽效率高。传统的同步光网络需要环带宽的50%作为冗余。RPR则不然,它仍然保持类似于SDH中APS(导换协议)的保护机制,利用两个反向旋转的环来控制数据业务量。RPR技术可以以一句话概括之:RPR是在保证环路提供50ms环保护,环路带宽双向可用的情况下,向每个分组业务提供不同的环路交换策略。

RPR技术在传输设备应用方式可分为两种,即基于SDH的内嵌RPR的MSTP设备和基于分组传送技术的(纯)裸光纤RPR设备。

RPR技术承载视频监控系统,用户数据能继续保持以太网帧格式,省略复杂、昂贵的分组到TDM的映射过程,并对用户分组进行严格的服务质量等级分类。提供严格的延时和抖动保障机制,对轨道交通中一直是传输难点的视频业务提供了良好的承载。

但RPR技术也存在以下问题:必须利用接入设备来提供低速数据接口。纯粹的RPR主要缺点是对TDM业务的支持效果不好,网络管理系统无法像SDH网管对一个复杂、庞大的网络进行有效管理,并缺少SDH的端到端的性能监视和配置等手段。由于RPR技术是专为物理环或逻辑环而设计的MAC层技术,因此RPR MAC层的应用仅局限在环,跨环时必须终结,无法实现跨环时的端到端带宽共享、公平机制、Qo S和保护功能,因此在组建复杂网络时有一定的局限性。此外,目前纯RPR设备选型厂家单一,价钱较高。

目前RPR在国内城轨领域已有应用案例,如广州地铁公安通信传输系统一直采用纯RPR设备。

3.5 SDH及基于SDH的MSTP技术

在电信网络发展和技术进步的驱动下,MSTP正经历着从支持以太网透传功能的第1代MSTP、支持汇聚和二层交换功能的第2代MSTP,到支持内嵌RPR、MPLS等以太网业务Qo S支持的第3代MSTP的发展历程,并且还可以升级到ASON。

SDH是最适合实时性业务中TDM业务的承载技术,但无法解决实时性业务中视频信号和实时性业务及非实时性业务中以太网的传输问题。MSTP接入处理技术在发挥传送功能方面,继承了SDH稳定、可靠的特性,并融合了数据网灵活、多样的业务处理能力。在固化原有基于TDM传送的SDH功能的同时,增加了IP over SDH、ATM over SDH、内嵌RPR等核心处理功能。为达到话音、数据与视频信号传输三网合一的应用要求,符合目前轨道交通发展要求的方式有基于二层交换的Ethemet Ring技术和内嵌RPR等几类MSTP方式。

MSTP以太网二层交换功能是指在一个或多个用户以太网接口与一个或多个独立的基于SDH虚容器的点对点链路之间,实现基于以太网链路层的数据帧交换。采用这种方式,并进行业务接入和汇聚,实现数据传送的统计复用。这一阶段的MSTP在以太网处理上把二层交换的相关功能引入以太网功能单板,采用IEEE 802.3MAC地址交换,达到对以太网业务的带宽共享以及统计复用功能。二层交换技术的引入有效地提高了传送效率,同时鉴于交换技术的成熟和廉价,有效地保证了二层交换方式可靠和成本可控,这也是目前应用最为广泛的MSTP模式。但是单纯的二层交换也存在其明显的不足,主要表现在节点间业务流量的公平性难以保证,无法满足在流量拥塞的情况下保持高的带宽利用率和转发量,无法满足在传输线路和网元节点故障时业务快速恢复等,因而缺乏强有力的业务保障能力。

内嵌RPR技术一般是将RPR处理功能集成在一块单板上,并将该单板配置到SDH设备的槽位,在用户侧可提供多个FE或GE接口,该单板将进入以太网接口的数据分组直接透传或经二层交换、VLAN处理后适配到RPR MAC层,基于SDH的MSTP内嵌了RPR功能后,其重要亮点是可实现动态、公平共享的以太环网应用。RPR实现的以太环网在业务处理速度、扩展性、CoS、保护倒换时间、带宽利用率、抑制广播风暴、拓扑自动发现等多方面都具有较强优势,特别是具有了环路带宽的公平分配机制,克服了生成树(STP)的固有缺陷。

在地铁传输系统中,一般将EOS和RPR结合,对透传数据业务,如信号控制、广播业务等突发性不强的业务,可以通过EOS来承载;而对进行带宽预留并允许突发的自动售检票业务,进行保证带宽也允许突发的图像业务,以及需要尽力传送的OA业务,可通过RPR来承载。目前,EOS+RpR技术已经在地铁中广泛应用。

4 结束语

在对OTN、MSTP、RPR、ATM、IP传输技术分析的基础上,根据地铁传输网的特点和线路实际情况,选用合适的体制。随着地铁的发展,线路网络化、宽带化和收费智能化已提上日程,这就要求传输技术能满足网状网和自适应的建设需求。那么向ASON过渡中的MSTP(EOS+RpR)有可能成为地铁传输体制的主流。

摘要：本文在对MSTP、OTN、ATM、IP、RPR等传输技术分析比较的基础上,结合城市轨道交通传输设备选型和组网的需求和特点,对城市轨道交通传输方案进行了探讨。

关键词：城市轨道交通,内嵌RPR的MSTP,开放传输网络,弹性分组环,智能光网络

参考文献

[1]韦乐平.光同步数字传输网.北京:人民邮电出版社,1993

现代有轨电车轨道选型分析 篇8

关键词：现代有轨电车,轨道,选型分析

0引言

随着国家对现代有轨电车的大力推荐, 国内已有沈阳、苏州、广州、淮安、南京等几个城市建成有轨电车线路, 多个城市正在建设, 还有更多城市准备建设。据不完全统计, 目前国内现代有轨电车已建线路里程达138. 47 km, 投资额达167. 89亿元。轨道系统作为有轨电车项目重要组成部分, 作为土建工程与车辆的接口, 对有轨电车项目的实施与风险管控具有较大影响, 因此, 对有轨电车项目轨道系统进行研究分析很有必要。

1轨道技术参数

1) 轨距: 采用1 435 mm国家通用标准轨距, 半径≤200 m的曲线地段可按规范要求适当加宽。

2) 曲线超高宜在缓和曲线内顺坡, 无缓和曲线地段宜在直线段顺坡, 特殊情况也可在圆曲线内顺坡; 超高顺坡率不宜大于2‰, 困难地段不宜大于3‰。

3) 轨底坡: 一般要求为平坡, 也可设置1 /20 ~ 1 /40的轨底坡, 道岔区及两道岔间不足50m地段可不设置轨底坡。

4) 超高:

其中: H—超高值 ( mm)

V—车辆通过速度 ( km / h)

R—曲线半径 ( m)

根据计算公式, 推算出曲线最大超高宜采用120 mm; 当线路穿越道路、平交道口时曲线地段应按道路要求综合确定, 最大超高不超过5 mm。未平衡超高允许值一般为61 mm, 困难情况下为75 mm。

5) 轨道不平顺标准: 一般采用10 m弦测量允许误差不大于4 mm, 并作为整体道床地段路基差异工后沉降的设计控制标准, 换算为折角即为1. 6‰。对路基工后总沉降要求应为≤ 30 mm。

6) 轨道结构应在专用路权地段设置一定的横坡, 以有利于道床范围内的排水。

2轨道系统

通过前往江苏淮安、广州海珠、沈阳浑南等城市对现代有轨电车项目轨道系统进行实地调研, 并根据调研结果对轨道系统各项指标进行专项研究分析, 总结如下。

2. 1钢轨及配件

钢轨主要起支承、导向并提供牵引力和制动力的作用。根据有轨电车特点, 年通过总质量< 25 Mt, 目前可供选择的有轨电车钢轨主要有国铁50 kg/m钢轨、槽型轨, 具体尺寸、规格见图1, 不同类型的钢轨应采用异型钢轨连接。

槽型轨由于在钢轨上实现轮缘槽的设置, 可最大限度地实现绿化和铺面面积, 取得良好景观效果; 用于公用路权时, 轨道与行车路面容易衔接, 改善了机动车的行车条件; 同时可简化轨道结构, 加快施工速度。在小半径曲线地段, 槽型轨能起到护轨的作用, 防止车辆独立轮脱轨, 同时可减小钢轨磨耗。槽型钢轨主要类型分为46G1、51 - 53R1、55G1、55G2、56 - 59R1、 59R2、60R1 - 3、62R1 - 2、63R1、67R1、68G1等。

有轨电车正线小半径曲线较多, 且需预留与社会车辆混行的条件, 个别地段需设计成绿色轨道, 同时通过有轨电车荷载及轮轨匹配分析, 推荐正线采用59R2、60R2等类似型号槽型钢轨。

车场线车速较低, 对轨道要求相对较低, 从经济性考虑, 推荐采用国铁50kg/m工字钢轨。

钢轨材质: 通常采用U71Mn钢轨, 统一材质, 可减少订货的困难, 提高施工速度。

钢轨配件: 钢轨配件主要包括接头夹板、接头螺栓及不同型号钢轨接头异性轨等。

2. 2扣件

扣件是固定钢轨的元件, 为了保持钢轨的稳定性, 扣件需要具有一定的扣压力和防爬力。有轨电车轨道扣件主要采用W - Tram弹性扣件和国铁弹条I型扣件两种, 国铁弹条I型扣件主要型号为A型、B型及分开式弹条。

W - Tram弹性扣件在有轨电车系统大量采用, 技术成熟, 由于其板下垫板使用尼龙材料, 其价格略低于弹条I型分开式扣件, 节省了研发周期, 所以推荐正线采用W - Tram弹性扣件。

由于车场线一般采用50kg/m工字钢轨, 考虑到弹条I型分开式扣件价格较弹条I型的A或B型扣件略低, 所以推荐车场线采用与50kg/m钢轨配套的弹条I型分开式扣件。

2. 3轨枕

轨枕是扣件安装的基础, 将钢轨作用力传递至道床。有轨电车线路正线轨枕可采用钢筋混凝土短枕、预应力混凝土长枕、双块式轨枕等, 一般不采用木枕。由于钢筋混凝土短轨枕以简单的承压结构型式, 将列车动载由钢轨分散传递至整体道床, 适应性好, 制造最简单, 运输及码放最方便, 不存在铺设难度, 施工精度亦可得到保证, 成本最低; 长枕式预应力混凝土轨枕结构稳定, 抗压能力强, 且维护成本低, 故推荐正线采用钢筋混凝土短枕, 也可采用预应力混凝土长枕; 车场线一般采用预应力混凝土长枕。

轨枕上须预留穿纵向钢筋圆孔, 与道床内纵连接, 形成一整体结构, 结构更加稳定。轨枕需工厂预制, 施工时两根钢轨相对位置、轨底坡易于保持, 施工精度高、进度快。

轨枕铺设数量: 正线宜为1 600对/km; 车辆段及车场线宜为1 440对/km, 小半径曲线地段适当加密。

2. 4道床

目前道床型式主要有整体道床及碎石道床两类。碎石道床具有结构简单、弹性好、易于铺设、方便更换等特点, 但轨道几何形位不易保证, 需要定期进行养护维修。整体道床结构稳定、外观整洁, 养护维修量小, 但对下部基础的变形要求高。

因为整体道床轨道结构稳定, 养护维修量小, 但一旦下部基础沉降, 维修困难, 长式预应力混凝土轨枕与道床内纵连接, 形成一整体结构, 结构更加稳定, 所以有轨电车线路正线推荐采用整体道床。

车场线根据工艺要求, 可采用整体道床结构, 也可采用碎石道床结构。车场线道床结构设计应结合车辆基地规模、行车条件、地质条件、维护成本等条件综合考虑。出于节省经济成本、便于维护等方面的考虑, 一般情况下车场线推荐采用碎石道床。

2. 5道岔

道岔是两股轨道在平面上的重叠区, 一股道向另一股道转换。道岔选型应根据车辆的运行条件、线路的折返能力、便于养护维修及节约用地的原则, 尽可能选用小号码标准化产品。

有轨电车正线行车速度较低, 车辆转弯半径小, 应优先考虑采用小号码道岔, 而6#道岔是国外有轨电车常用正线道岔, 经调研考察淮安、海珠等国内有轨电车项目正线均采用6#道岔, 所以正线推荐采用6#道岔。

车场线行车速度低, 为了减小车辆段占地, 推荐采用2. 18#、 2. 28#、3#等小号码道岔。

转辙器及辙叉: 推荐转辙器采用曲线尖轨, 辙叉采用整铸固定型辙叉。

2. 6轨道辅助设备

2. 6. 1车挡

车挡是设在线路尽头的安全装置, 能够强制性地使失控列车停车, 一般设在正线终点、安全线、停车线上。线路末端应设挡车装置。有轨电车线路行车速度较低, 推荐采用固定液压缓冲式车挡, 同时宜设置反光车档表示器。

2. 6. 2线路及信号标志

为保证运营安全, 方便司机了望和工务人员维修作业, 需设置线路标志和信号标志。

1) 线路标志有百米标、坡度标、圆曲线和缓和曲线始终点标、曲线标、水准基点标等。

2) 信号标志有制动起点标、警冲标、限速标、停车位置标、 进站预告标等。

鉴于有轨电车线路一般为地面线特点, 除警冲标外, 各种标志尽量采用油漆喷涂于轨道中心, 减小对地面交通的干扰。

2. 7减振降噪

有轨电车轨道应根据环境影响评价报告结果是否采取减振降噪措施。如线路轨道需采取减振降噪措施, 其措施大致如下。

1) 铺设无缝线路, 以减少钢轨接头, 降低轮轨间的冲击作用, 采用弹性扣件, 可有效地减少列车运行产生的振动和噪音。

2) 运营中加强定期养护维修工作, 使轮轨间的接触处于平顺状态, 以降低轮轨间的冲击振动。

3) 轨道结构减振措施: 其一是降低轨下结构刚度, 如采用低刚度钢轨扣件; 其二是采用浮置式轨道结构, 在降低轨下结构刚度的同时, 将道床板浮置在隔振结构上, 使道床板参与振动, 形成质量弹簧系统。由于采用埋入式轨道结构, 钢轨受到侧面回填混凝土的约束, 设置低刚度钢轨扣件达不到减振效果, 采用浮置式轨道结构是一种比较合理的减振方式, 所以推荐采用浮置式轨道结构的方式。

4) 宜采用阻尼减振材料包裹钢轨等类似减振降噪方式。

2. 8轨道系统选型

根据国内现代有轨电车项目轨道工程调研及以上研究分析结果, 推荐现代有轨电车线路轨道系统采用表1选型:

3结语

本文主要从轨道结构、钢轨、配件、轨枕、扣件、道床、道岔、 辅助设备、减震降噪等方面分析研究有轨电车轨道系统, 通过分析得出现代有轨电车轨道系统的合理选型, 对现代有轨电车项目的投资、风险等因素管控具有重大的意义。

参考文献

[1]李京增, 李力, 李金华.现代有轨电车轨道结构探析[J].现代城市轨道交通, 2014 (5) :55-58.

[2]苗彩霞.现代有轨电车系统特点及应用前景[J].都市快轨交通, 2013 (3) .

[3]高江宁.Translohr有轨电车轨道结构[J].城市轨道交通研究, 2012 (4) :98-102.

轨道交通综合布线系统分析 篇9

从20世纪90年代至今, 是中国城市轨道交通快速发展的新时期。随着经济的快速发展, 城市综合规模的迅速扩大, 中国城市化进程的加快, 轨道交通的作用愈发突出。近30年来, 中国城市轨道交通正逐步进入稳步、有序和快速发展阶段, 尤其是近10年来, 由于国家政策的正确引导和相关城市对规划建设轨道交通的积极努力, 其发展速度、规模和现代化水平, 更突显了后发优势。从我国城市轨道交通行业发展现状来看, 近五六年我国城市轨道交通保持快速发展势头, “十二五”前四年已完成投资8600亿元, 建成1600千米, 2015年作为“十二五”收官之年, 预计要完成3000亿元, 建成400千米。同时, 按照2020年总里程达到6000千米计算, “十三五”期间每年要完成500千米, 保持快速发展趋势[1]。

2015年6月23日, 发改委批准武汉、长春轨道交通建设规划, 总投资规模近1298亿元。截至目前, 发改委2015年已批复8个城市轨道交通建设规划, 投资规模超过4880亿元, 其中最近两月批复达到6个, 有明显加速之势。2015年9月5日, 国家发改委在官方网站上公布了新近批复的25个城市轨道交通建设项目, 涉及城轨的总投资规模超过8000亿元。此次获准修建地铁的常州、厦门、兰州、太原、石家庄等城市。国家发改委综合运输研究所原所长董焰也表示, 预计未来我国将有229个城市发展轨道交通, 2050年规划的线路将增加到289条, 总里程数达到11700千米。据统计, 到2015年末, 我国已有38座城市拥有158条线路, 运营里程共计4190千米。此外, 我国还有40个城市在建轨道交通, 在建线路4073千米[2]。

伴随着中国经济的腾飞, 中国城市轨道交通产业正步入了高速发展时期。产业规模巨大, 涉及行业也达20多个, 其中包括土建、机械、电气、电子及通信业的技术密集型产业。综合布线系统本身具有兼容性、开放性、灵活性、可靠性、先进性和经济性等优点, 所以, 在轨道交通系统中对综合布线系统的应用越来越普遍。在今后较长一段时间内, 铁路、地铁等轨道交通业的大力发展, 将拉动综合布线产业链飞速发展, 给行业带来前所未有的发展机遇。

2 轨道综合布线系统设计标准

轨道交通综合布线设计不仅需要符合国内外综合布线的相关标准, 而且还要符合地铁设计标准。这对保障轨道交通的信息传输安全具有重要意义。杂乱无章的线缆敷设, 对满足人们信息传输要求作用不大, 只有规范化的综合布线系统, 才是需求的保证。

目前, 在设计轨道交通系统时, 可参照住房和城乡建设部批准的、由北京市城建设计研究总院主编的GB 50157-2003《地铁设计规范》。

GB 50157-2003《地铁设计规范》是国家标准, 自2003年8月1日起实施。标准中包括建议部分和强制要求部分, 其中, 第15章对通信系统的设计提出了设计要求, 包括传输系统、公务电话系统、专用电话系统、时钟系统、闭路电视监视系统等。此外, 标准的第21章对运营控制中心的功能分区与总体布置、建筑与装修, 特别是布线、供电、防雷与接地、消防与安全等方面提出了具体的规定和建议。

此外, 作为综合布线系统的设计者, 还应该遵守或参照以下综合布线设计标准和规范。

2.1 国际标准和规范

(1) ISO/IEC 11801-2002《国际布线标准》

(2) EIA/TIA 568B《商业建筑物通用布线标准》

(3) EIA/TIA 568B《商业建筑物通用布线标准》

(4) EIA/TIA 569《商业建筑物通信布线线槽和空间标准》

(5) EIA/TIA-606《商业建筑物通信基础结构管理标准》

(6) 欧洲标准:EN5016、EN50168、EN50169分别为水平配线电缆、跳线和终端连接电缆以及垂直配线电缆。

(7) TIA/EIA TSB67《屏蔽双绞线传输性能现场测试规范》

(8) TIA/EIA/EIA568-A《100欧姆4对超5类屏蔽双绞线附加传输性能规范》

(9) ANSI/TIA/EIA568-B.2-1《100欧姆6类屏蔽双绞线传输性能规范》

(10) EIA/TIA TSB-72标准集中式光纤布线系统标准

(11) EIA/TIA TSB-75标准开放办公室布线系统标准

(12) BS800, EN55014无线电干扰极限

(13) BS7430-接地

(14) BS2757, IEC8-绝缘材料的分类

2.2 国内标准和规范

(1) GB/T 50311-2007《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

(2) GB/T 50312-2007《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》

(3) GB/T 50314-2007《智能建筑设计标准》

(4) YD/T 926.1-2001《大楼综合布线系统总规范》

(5) YD/T 926.2-2001《综合布线用电缆、光缆技术要求》

(6) YD/T 926.3-2001《综合布线用连接硬件技术要求》

(7) YD/T 1019-2001《中华人民共和国通信行业标准》

(8) GBJ79—85《工业企业通信接地设计规范》

(9) JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》

(10) 《计算站场地安全要求》

(11) 《建筑设计防火规范》

(12) SJ/T3000393《电子计算机房施工及验收规范》

3 地铁通信传输系统简介

3.1 地铁传输系统简述

GB 50157-2003《地铁设计规范》第15章, 关于传输系统这样叙述:“为满足地铁通信各子系统和信号、电力监控、防灾、环境与设备监控系统和自动售检票等系统各种信息传输的要求, 应建立以光纤为主的传输系统网络”。因此传输系统是通信系统中最重要的子系统, 其功能是为通信系统的各子系统以及其他机电系统提供控制中心至车站 (车辆段/停车场) 、车站至车站 (车辆段/停车场) 的信息传送平台, 其重要性及安全可靠性要求很高。

传输系统应能传递运营中心与各车站、车辆段信号楼、综合维修楼、停车场、变电所间的各种信息。应能提供所需的业务接口, 如音频2/4线、E1、RS422、10M/100M/1000M以太网接口。通信网的各节点, 可提供点对点直通式、一点对多点共用式及共享式等信道型式。轨道交通系统传输系统采用环路网络设计, 信息传输介质为光缆。当环路中的某个传输设备发生故障或者光缆某个点发生断路时, 该环路应自动脱离故障设备或者绕开光缆断点, 重新组成新的环路继续工作, 同时发出故障报警信息。

通信传输系统包括以下几个方面:专用通信系统、民用通信系统、公安通信系统、政务通信系统、自动化办公系统 (OA) 。

3.2 地铁传输系统子系统简述

专用通信系统包括:传输系统、无线通信系统、公务电话系统、专用电话系统、闭路电视监视系统、乘客服务信息、广播系统、时钟系统、综合布线系统、电源及接地系统、网络管理系统、车辆段/停车场通信系统。

民用通信系统包括:传输系统、无线覆盖系统、电源及接地系统。

公安通信系统包括:计算机网络系统、公安视频监控系统、公安消防无线通信系统、电源分配及接地系统。

政务通信系统包括:传输系统、政务无线通信系统。

自动化办公系统 (OA) 包括:网络系统、综合布线。

综合布线系统是一种标准通用的信息传输系统, 在各智能化、信息化建筑中的作用越来越重要, 轨道交通行业同样需要综合布线的支撑。在这些子系统的内部和各子系统之间, 不但存在着大量的信息交换, 而且大部分系统都会涉及大量的数据、信息传输缆线, 包括光缆和铜缆以及相应的接插件, 因此, 综合布线系统十分复杂。

结构化综合布线系统有其自身的特点:兼容性、开放性、灵活性、可靠性、先进性和经济性等, 但是地铁综合布线系统还有很多自身的特点。

4 地铁综合布线的特点

4.1 安全性

轨道交通有其自身的特殊性, 因而对综合布线提出了不同的要求。轨道交通作为城市出行的首选交通工具, 每天的客流量非常大, 而在轨道交通传输系统中存在着大量的电缆以及光缆。因此, 出于安全的考虑, 在选用线缆的时候, 不仅要考虑线缆的阻燃性能, 还应考虑到火焰的蔓延速度, 线缆燃烧时产生的热量、释放烟雾的透光率和毒气成分的含量等因素。据有关资料显示, 火灾发生时, 燃烧物散发出来的大量有毒气体, 往往给人们逃生带来最大的障碍, 一氧化碳、浓烟、硫化氢气体等, 能够使人窒息错过逃生的机会, 轨道交通综合布线对线缆的防火阻燃要求更高。

除了人身安全, 还必须保证信息的安全, GB 50157-2003《地铁设计规范》第15章中规定:“隧道内的通信主干电缆、光缆宜采用阻燃、低毒、防腐蚀的防护层”。很明显, 其中的阻燃、防腐蚀主要针对信息安全, 低毒主要是针对人身安全。地铁中有很多专用的传输线路, 这些线路的通讯缆线众多, 每条线路都承担着重要的信息传输任务, 突发性的火灾必然影响信息的传输和备份。因此必须保证线缆的防火阻燃性能。

4.2 电磁兼容性

与传统的写字楼、校园网、生活小区等民用、商用布线系统相比, 地铁布线系统具有更明显的数据分布特征。《城市轨道交通分类及定义》一文中提到:“当前世界各国地下铁道和其他城市轨道交通普遍采用直流牵引的馈电方式”。这种牵引方式的特点是“调速范围大、调速方便、易于控制、车辆起制动平稳、投资省等”, 国内地铁的牵引方式也是采用电力牵引。这些大功率的牵引设备及电缆对信息传输设备及传输缆线的干扰远大于普通建筑内其他电力电缆的干扰, 因此, 地铁布线除了考虑满足国家、行业标准规定的物理隔离空间外, 还必须考虑布线系统本身缆线及设备的电磁兼容性问题。

4.3 可靠性

GB 50157-2003《地铁设计规范》第15章中规定:“为保证各种行车安全信息及控制信息不间断地可靠传送, 传输系统宜根据需要尽量利用不同路径的两条光缆构成自愈保护环”。地铁作为城市轨道交通的重要组成部分, 其各种信息的传输一旦中断, 有可能造成不可预知的后果, 严重时可能危害社会的公共安全。因此, 必须考虑信息传输系统的稳定性。轨道交通信息传输系统必须配置应有的冗余和备份, 以应对可能出现的故障, 这关系到轨道交通公司和几百万人的利益。因为轨道交通不同于其他交通方式, 一旦发生事故, 整个线路就必须停止运行, 运输中断会带来十分巨大的经济损失和安全隐患。

4.4 可管理性

任何系统都会有发生故障的可能, 不管该系统是简单还是复杂。轨道交通系统是一个十分复杂的机电系统, 其发生故障更是不可避免的。既然故障的发生不能避免, 那么, 解决问题的关键就在于如何能快速地定位故障点并及时加以解决。其中布线系统扮演着重要的角色, 这是因为布线系统将每一个设备互相连接在一起。因此, 要想快速定位故障点, 必须提高线缆的可管理性。

4.5 多界面、可扩展

多界面, 是指地铁综合布线系统为其他通信系统提供基础传输通道时的界面, 包括设计界面、施工界面等。作为通信传输系统的基础, 必须为各个系统铺好“道路”。综合布线系统的容量, 除满足不同的业务需求外, 还必须考虑预留, 保证系统的可扩展性。任何布线系统都要考虑到日后的改进、扩容。轨道交通作为公共服务设施, 某种程度上代表了一个城市的形象, 要不断进行改进、扩容, 所以对这一方面的要求会更高。因此, 在布线初期, 就必须统筹考虑系统的可扩展性, 以满足以后的系统改进、扩容等方面的需求。

5 天诚轨道交通综合布线方案

基于以上轨道佳通综合布线自身的特点, 上海天诚提供性能优越的6类低烟无卤阻燃屏蔽铜缆加低烟无卤阻燃光缆的解决方案, 以满足地铁综合布线的特殊需求。这些产品已经在众多的轨道交通项目中得到了检验, 获得了施工方及业主的一致好评。

5.1 6类低烟无卤阻燃屏蔽铜缆

1) 采用6类线缆, 满足轨道交通日常大数据的传输, 保证系统的可扩展性, 满足扩容需求。

2) 采用低烟无卤阻燃外护套。线缆在燃烧中产生的卤酸 (HCL) 释放量、气体腐蚀性、烟雾浓度及气体毒性, 是决定人们能否安全脱离火灾现场的主要考虑因素。

目前, 全球大部分地区敷设的电力及通信线缆均含有卤素, 该类线缆在燃烧时会散发出有毒雾状化学物质。火灾现场, 含卤线缆会产生酸性气体, 有损人员的鼻、喉等器官, 烟雾还容易使人员迷失方向, 难以逃离火灾现场。因此, 天诚轨道交通系统中只采用低烟无卤绿色环保型线缆。

无卤素线缆的特点如下。

(1) 不含有卤素, 不产生有害气体及腐蚀性气体

在无卤素线缆的组成材料中, 除了不使用卤族元素之外, 磷类阻燃剂也在排除之列。当受热时, 这种线缆只散发出毒性很小的可见蒸气。

(2) 燃烧时发烟量少

据统计, 在火灾中死亡的人员中, 有三分之一的人是因为吸入电线线缆燃烧时释放的有毒气体而窒息死亡, 所以, 线缆不仅需要具有良好的阻燃性能, 而且应该具备一旦燃烧后产生的气体中无卤酸 (有害气体) 并且发烟量低, 以确保不熟悉现场的人员有逃生机会。

(3) 抗老化较好, 可长久确保网络品质

PVC线缆四对线其芯线绝缘材质为聚乙稀 (PE) , 因此, 在采用聚氯乙烯 (PVC) 当外皮材料时, 经过一段时间后, 聚氯乙烯 (PVC) 上的塑料油会自行移动至四对线的外皮, 将导致其芯线绝缘的聚乙稀 (PE) 介质发生改变, 从而造成网络四对线的传输特性变差。而如采用低烟无卤素 (LSZH) 当外皮材料, 因为低烟无卤素 (LSZH) 本身就是一种PE材质, 而PE与PE长时间接触并不会产生移动现象。因此也就不会影响缆四对线芯线绝缘介质聚乙稀 (PE) , 不会改变四对线线对的特性, 从而可永远确保线缆长久的品质。

3) 采用铝箔屏蔽双绞线, 有更好的性能, 更好的安全性, 更好的稳定性。天诚屏蔽双绞线有以下特点。

(1) 可减少电磁环境的污染

在讨论如何让网络的信号传输更加稳定、让网络带宽更高的时候, 很少考虑到双绞线线缆自身也是高频电磁污染的来源。屏蔽电缆的工作方式, 将从根本上解决电磁污染的问题。

(2) 信息的保密性好

采用屏蔽线缆, 可以充分保证轨道交通各系统的信息安全, 保证乘客信息安全, 保证办公信息安全。

(3) 提高网络的传输稳定性

由于屏蔽电缆从根本上杜绝了大功率的牵引设备及电缆对信息传输设备及传输缆线的干扰, 从而提高了数据在介质上的传输稳定性, 保障了网络的稳定性, 保证了网络的可靠性。

(4) 更加灵活的应用环境

非屏蔽电缆由于自身的工作方式, 易受到周围的环境影响, 而屏蔽电缆则可减少在这方面的限制。国家标准GB50311指出:综合布线区域内存在的电磁干扰场强高于3V/m时, 宜采用屏蔽布线系统进行防护;采用非屏蔽布线系统无法满足安装现场条件对缆线的间距要求时, 宜采用屏蔽布线系统。

5.2 低烟无卤阻燃光缆

同样的, 在轨道交通综合布线系统中, 天诚首选的光缆也采用低烟无卤阻燃外护套的。不仅有室内软光缆, 还可提供室外轻铠、室外重铠光缆, 以满足不同轨道交通环境的要求。

另外, 还可用单模、多模不同规格的光缆, 搭配不同的外护套结构, 形成多种规格的光缆, 以满足不同的需求。

6 结束语

不论轨道交通的形式如何变化, 信息化将是永恒的主题。目前, 国家基础设施的建设正如火如荼地展开, 作为城市轨道交通的主力——地铁, 也在各大省会城市及国内一些发达城市当中兴建。在地铁与地铁站台之间、各条地铁线之间。各个子系统的自动化、数控化, 使信息在轨道交通系统的布线网络中传输。不断发展的综合布线技术, 会给轨道交通系统的发展提供坚实的基础。上海天诚作为布线行业的领军企业, 愿意为广大的客户提供完整的地铁通信传输系统——综合布线解决方案。在满足客户要求的同时, 可以大幅度节约布线投资成本。

摘要：轨道交通综合布线系统组成复杂, 环境多变, 作为综合布线系统新的增长点, 轨道交通综合布线系统越来越受到各厂家的重视, 论文就轨道交通综合布线的特点及产品选用做了介绍。

关键词：轨道交通,综合布线,低烟无卤,屏蔽

参考文献

[1]朱军.我国城市轨道交通发展现状与对策建议》[J].城市轨道交通研究, 2015 (06) :11-14.

轨道分析 篇10

关键词：高速铁路,轨道,检测数据,综合分析,运用

随着高速铁路速度的不断提高, 铁路养护方式也得到了进一步的优化和完善, 从人工养护逐渐转化为机械养护作业, 检测手段打破了原有单一化的轨检车检测, 构建轨检车和车载添乘以及人工添乘等方式结合的多元化检测模式。高速铁路轨道检测数据的综合分析和运用在轨道质量检测方面发挥着重要的作用, 为了保证铁路的快速、安全、稳定运行, 要根据轨道检测数据的分析对现有轨道设备进行评价, 科学的制定铁路大修方案, 同时也为高速铁路的日常维护提供重要信息。

一、高速铁路轨道检测数据综合分析准备工作

(一) 数据采集

数据采集主要根据数据目标分析内容来进行相关数据的收集, 分为一手数据和二手数据, 一手数据是利用轨道检测车或者是车载添乘仪等检测手段直接获取的数据信息, 而二手数据是在一手数据的基础上进行加工和处理得出的数据信息, 其检测手段和检测项目如下表所示。在轨道检测车的使用过程中, 一般会通过惯性基准法与激光摄像进行轨道采样, 检测周期要由速度等级与轨道平顺状态来决定, 因此检测周期相对较长。

(二) 数据处理

对于轨道检测车而言, 其数据处理有以下几种方式, 第一, 干扰剔除。目前, 在使用轨道检测车进行数据收集中, 通常会利用惯性基准原理以及激光摄像技术, 这种方式很容易产生检测数据干扰, 主要表现为非接触式测量中阳光干扰和异物干扰, 轨道设备构造特点形成的不真实超限数据, 大型变电站电磁干扰等。因此, 在进行检测数据综合分析前, 要将这种干扰数据删除, 进而保证轨道检测数据的真实性和有效性以及可靠性。第二, 插值处理。干扰数据可以通过人工删除的方式进行数据处理, 但是针对长度较短的数据区段, 工作人员可以采用插值方式填充数据, 通过滑动平均法计算填充值, 进而保证检测数据的使用功能。第三, 里程校正。里程校正是数据应用的难点和重点, 在实际的轨道数据检测中会存在里程偏离的现象, 如果直接使用这种存在里程偏离的检测数据会降低检测结果的准确性, 进而降低高速铁路维修养护工作的质量。历程偏差的产生原因是列车在制动过程中发生列车蠕滑或者是在检测过程中发生数据漂移以及数据缺失。

二、高速铁路轨道检测数据综合分析

(一) 对比分析法

对比分析法主要通过检测数据对比分析, 了解和掌握高速铁路轨道的实际状态、发展以及异常点, 进而掌握轨道设备的变化规律, 为轨道设备的维修养护做好充分的准备。第一, 管理值对比。管理值的对比主要是将设备检测结果和管理标准值对照, 查看峰值信息与均值信息以及设备检测的波长信息是否与线路标准值相对应。若存在较大的偏差, 就要根据对比偏差程度进行轨道设备保养和舒适管理, 制定列车限速措施。第二, 时期对比。时期对比主要是将目前的设备使用状态和历史同期的设备使用状态进行比较, 或者是与前一次统计周期比较, 判断目前轨道设备的变化趋势, 探索轨道设备的变化规律, 进而开展具有针对性的应急措施和防护工作。

(二) 分组分析法

分组分析法主要结合分析对象的属性特点, 根据对应指标对检测数据进行划分, 进而探究数据内在规律与联系。在分组过程中, 要将总体中的不同对象进行区分, 性质相同的数据划分到一起, 保证各组数据性质的统一, 组与组之间要存在明显的差异性, 以便用对下一环节数据规律的分析。在分组分析法使用的过程中, 首先要确定组数, 以某高速铁路线路200m TQI为例, TQI从0到10之间变化, 检测数据一般保持在5-8范围内, 平均值为5.5, 进而将数据划分为优、合格、差三个组别。其次要确定组距, 进而提高检测数据的辨识度。最后, 要根据组距的实际数值, 分析与整理检测数据, 并将这些数据划分到对应的数据组中。

三、高速铁路轨道检测数据的实际运用

(一) 轮轨力预测

神经网络具有极强的自学习能力和容错能力, 通过检测数据可以建立BP神经网络, 明确轴箱加速度和轮轨力之间存在的关联性, 进而实现轮轨力的预测。以轴箱垂向加速度作为输入, 以[0.5, 40]Hz带通滤波后的车轮垂向力作为输出, 训练三层BP神经网络, 训练成功后的训练结果和实测结果, 进而明确轴箱加速度和轮轨力之间的关联性, 如下图所示。

(二) 建立轨道状态变化模型

通过对检测数据的综合分析, 可以预测轨道不平顺变化规律以及发展趋势, 进而采取相应的维护措施, 提高列车运行过程中安全性与舒适性以及可靠性, 合理设置轨道设备的维修周期, 进而不断降低轨道设备的维修成本, 促进高速铁路的长久可持续发展。由于轨道系统具有一定的复杂性, 轨道不平顺的发生因素存在极大的随机性。

结束语: