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基于动势能转换的虚拟编组列车动态最小安全间隔

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 41-48页

作者：常鸣崔科王维旸汪小勇同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 卡斯柯信号有限公司上海200072 上海轨道交通无人驾驶列控系统工程技术研究中心上海200072

根据安全制动模型,提出一种基于能量转换的虚拟编组列车安全防护方法。将实际项目数据作为前车的运行曲线,仿真计算了后车根据能量转换防护方法所能达到的最小安全间隔,并讨论了制动响应时间和制动能力对安全间隔的影响。结果表明,前后... 详细信息

根据安全制动模型,提出一种基于能量转换的虚拟编组列车安全防护方法。将实际项目数据作为前车的运行曲线,仿真计算了后车根据能量转换防护方法所能达到的最小安全间隔,并讨论了制动响应时间和制动能力对安全间隔的影响。结果表明,前后车的紧急制动率差异是决定安全间隔的关键因素。

关键词：城市轨道交通虚拟编组列车自动列车控制列车自动保护(ATP) 安全制动距离

基于全自动运行系统组织扩展模型的STPA-M方法及应用

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铁道运输与经济 2024年

作者：徐杰赵波波中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所北京交通大学轨道交通运行控制系统国家工程研究中心

全自动运行系统实现了车上无人驾驶列车的功能改变，对整个系统运营组织方式也带来了全新的模式变化，进一步需要考虑系统设备之上的组织层面的安全分析与管理。基于系统理论过程分析STPA危险分析方法，针对全自动运行系统组织层面的危... 详细信息

全自动运行系统实现了车上无人驾驶列车的功能改变，对整个系统运营组织方式也带来了全新的模式变化，进一步需要考虑系统设备之上的组织层面的安全分析与管理。基于系统理论过程分析STPA危险分析方法，针对全自动运行系统组织层面的危险辨识提出适应组织控制器的扩展模型OEM-AM，识别全自动运行系统运营组织缺陷OF-AM，补充STPA方法对于组织层面危险分析的不足。以全自动运行系统危险分析应用为例，构建危险分析进程模型，分别基于STPA与STPA-M方法进行危险源辨识并比较致因结果。比较结果表明，STPA-M方法能够对全自动运行系统危险进行更全面的辨识，可以补偿传统安全分析方法在组织方面辨识的缺陷，更大程度地保障线路运营组织安全。

关键词：全自动运行系统组织扩展模型 STPA-M 安全分析危险源组织因素

新风量对地铁客室咳嗽飞沫传播影响的数值模拟研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第5期55卷 1691-1701页

作者：李恒奎伍钒梁习锋董航李旋中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266109 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075

优化通风系统参数以降低乘客呼吸道传染病的感染风险是创造安全、舒适的地铁客室出行环境的重要途径。利用欧拉−拉格朗日数值模拟方法对地铁客室中呼吸道飞沫传播进行模拟,研究不同送风量下乘客咳嗽释放的飞沫扩散规律和时空分布特性。... 详细信息

优化通风系统参数以降低乘客呼吸道传染病的感染风险是创造安全、舒适的地铁客室出行环境的重要途径。利用欧拉−拉格朗日数值模拟方法对地铁客室中呼吸道飞沫传播进行模拟,研究不同送风量下乘客咳嗽释放的飞沫扩散规律和时空分布特性。研究结果表明:随着新风量增加,车厢通风系统对飞沫粒子的清除速度和效率也相应提高;当新风量为2000 m3/h时,仅有3.9%的飞沫在30 s内进入废排口;而当新风量为8000 m3/h时,在10 s内38.9%的粒子进入废排口;车厢内悬浮的粒子数量并非呈线性下降,而是随新风量的增加呈现复杂的变化;随着新风量提高,车厢内主导飞沫运动的气流逐渐由回风产生的气流转变为废排口产生的气流,同时,废排口气流在车厢内形成的涡流区域逐渐增大,导致部分未能快速进入废排口的部分飞沫在车厢内的悬浮时间延长;废排口附近乘客摄入粒子的比例随着新风量的增加表现出显著的差异;随着新风量的增加,在感染乘客同侧区域的乘客被感染风险逐渐减小,而在感染乘客面对区域的乘客被感染风险随着新风量的增加先增加后减小。研究结果可为制定预防地铁客室内呼吸道传染病毒空气传播的控制策略提供参考。

关键词：地铁列车新风量咳嗽飞沫数值模拟

基于病毒传播风险的地铁车厢通风系统优化研究

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铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2241-2251页

作者：伍钒余超徐任泽崔清民李恒奎中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075 河南工程学院软件学院河南郑州451191

地铁交通系统在提供便利的同时也可能成为病毒传播的温床,优化车厢通风方式是降低病毒传播风险的重要途径。首先,通过数值模拟构建一个典型的集中回风模式地铁车厢模型,并通过实地测量数据验证其准确性。然后,在集中回风模式基础上提出... 详细信息

地铁交通系统在提供便利的同时也可能成为病毒传播的温床,优化车厢通风方式是降低病毒传播风险的重要途径。首先,通过数值模拟构建一个典型的集中回风模式地铁车厢模型,并通过实地测量数据验证其准确性。然后,在集中回风模式基础上提出了一种分散回风模式,与集中回风模式进行对比分析,探讨2种模式下车厢内流场和飞沫扩散特征。最后,结合感染风险评价模型讨论了乘客的感染风险。研究结果显示:在车厢流场和温度场方面,集中回风模式下车厢内15个测点的气流速度和温度均值分别为(0.27±0.13) m/s和(26.4±1.35)℃,分散回风模式下分别为(0.25±0.08) m/s和(26.2±0.94)℃。在飞沫扩散方面,集中回风模式下飞沫受到集中回风口产生的纵向气流影响,在车厢内扩散的区域相比于分散回风模式下更大,集中回风模式下飞沫扩散的区域是分散回风模式下的1.45倍。在乘客感染风险方面,整体上分散回风模式下站姿和坐姿乘客的感染风险都小于集中回风模式下乘客感染风险,且在飞沫释放后的0~20 s内集中回风模式下站姿乘客感染风险是分散回风模式下的1~2倍。相对于集中回风模式,车厢采用分散回风模式可以提高车厢内速度场和温度场的均匀性,并且可以更快地清除乘客呼吸区的飞沫,降低乘客的感染风险。研究结果可为进一步优化地铁车厢通风系统和保障乘客出行安全提供参考。

关键词：地铁车厢回风模式飞沫扩散数值模拟感染风险

基于磁心与线圈参数优化的非侵入式磁场取能系统功率密度提升方法

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电工技术学报 2024年第2期39卷 313-324页

作者：李勇罗海军杨环宇闫一骅西南交通大学国家轨道交通电气化与自动化工程技术研究中心成都610031

非侵入式磁场取能系统具有结构简单、供电稳定等优点,是解决变电站母排环境中状态监测传感器电池供电寿命有限的有效手段,但因功率密度较低制约了其应用。对于非侵入式磁场取能系统,磁心与线圈参数对其功率密度的影响非常显著。然而,现... 详细信息

非侵入式磁场取能系统具有结构简单、供电稳定等优点,是解决变电站母排环境中状态监测传感器电池供电寿命有限的有效手段,但因功率密度较低制约了其应用。对于非侵入式磁场取能系统,磁心与线圈参数对其功率密度的影响非常显著。然而,现有方法对磁心与线圈参数的分析相对独立,优化磁心时仅以互感为指标,忽略了该过程线圈参数变化对功率密度的影响。对此,该文考虑磁心尺寸对线圈参数的影响,以功率密度为指标,详细分析线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度对系统功率密度的影响。并在此基础上,提出一种优化磁心与线圈参数的功率密度提升方法,即设计线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度的最优值,以获取更高的功率密度。最后,基于所提出的方法制作了系统样机并进行测试。实验结果表明,对于限定磁心尺寸为30 mm×30 mm×40 mm的系统,在100 A母排电流下,系统经磁心与线圈优化后功率密度可达4.18 mW/cm~3,提升至系统优化前功率密度的35倍,验证了所提出方法提升功率密度的有效性。

关键词：传感器非侵入式磁场取能磁心线圈功率密度

基于Beta随机效应模型的城市轨道交通客运分担率研究

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湖南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：刘晨辉苏美玲王星宇张铭钰吴奇张佳伟湖南大学土木工程学院地理信息安全与应用湖南省工程研究中心湖南大学综合交通研究中心湖南大学桥梁工程安全与韧性全国重点实验室

大力发展轨道交通是缓解城市交通拥堵的重要举措，而明确影响轨道交通客运分担率的关键因素，对于制定有效措施提高轨道交通客运量、加快城市公共交通由常规公交为主体向轨道交通为主体转变具有重要意义。为此，基于我国14个城市2010-2... 详细信息

大力发展轨道交通是缓解城市交通拥堵的重要举措，而明确影响轨道交通客运分担率的关键因素，对于制定有效措施提高轨道交通客运量、加快城市公共交通由常规公交为主体向轨道交通为主体转变具有重要意义。为此，基于我国14个城市2010-2021年的轨道交通客运分担率数据，针对涉及常规公交、轨道交通、社会经济的六个指标，构建了考虑城市与年份影响的Beta随机效应模型以量化识别影响轨道交通客运分担率的关键因素，采用积分嵌套拉普拉斯逼近方法进行模型拟合及参数估计。研究发现，万人拥有公共汽（电）车车辆数、万人拥有轨道交通运营线路长度和轨道交通网络连通度对轨道交通客运分担率有显著正向影响，而万人拥有公交运营线路长度、人均GDP和人均城市道路面积则未呈现显著影响。此外，城市和年份均展现出了显著的随机效应，不同城市的轨道交通客运分担率差异较大，但在调查期间内整体呈上升态势。研究成果可为各机构制定有效措施促进轨道交通和整个公共交通系统的发展提供新的见解。

关键词：城市交通城市轨道交通客运分担率 Beta回归模型随机效应积分嵌套拉普拉斯逼近

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高速列车顶层设计指标分解研究现状与展望

西南交通大学学报 2024年第2期59卷 456-466页

作者：张海柱黎荣丁国富马凯邓海西南交通大学机械工程学院四川成都610031 中车长春轨道客车股份有限公司工程研究中心吉林长春130062

顶层设计指标分解是决定高速列车正向设计周期长短和成功与否的首要环节.首先,在阐述运输能力、安全舒适、绿色环保、经济性等高速列车顶层设计指标的基础上,从系统结构组成、运行边界条件以及大系统耦合作用等角度提出高速列车顶层设... 详细信息

顶层设计指标分解是决定高速列车正向设计周期长短和成功与否的首要环节.首先,在阐述运输能力、安全舒适、绿色环保、经济性等高速列车顶层设计指标的基础上,从系统结构组成、运行边界条件以及大系统耦合作用等角度提出高速列车顶层设计指标分解所面临的技术挑战;然后,论述设计指标分解方法、设计指标分解关联模型和设计指标分解协调策略3个方面研究现状,并分析现有方法的不足与新需求;最后,展望群落生态学在高速列车顶层设计指标分解中的适用性,剖析基于群落生态学的高速列车顶层设计指标分解将会面临的关键问题,并给出相应的解决技术路线,以期为高速列车顶层设计指标分解的深入研究和实践提供参考.

关键词：高速列车设计指标正向设计分解群落生态学

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双层地下连续墙土压力的现场实测研究

岩土力学 2024年第S1期45卷 507-516页

作者：陕耀董雅丞张旭辉姚西平同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室南京地铁建设有限责任公司江苏省铁路集团有限公司江苏省智能与绿色铁路工程研究中心

南京某超深基坑工程采用异形围护结构双层地下连续墙进行施工，双墙间土体处于非极限平衡状态，土压力分布演变形式及墙土间相互作用机制并不明确。为探明深基坑开挖施工引起的双墙间有限土体的土压力变化规律及墙外侧土拱效应对土压力... 详细信息

南京某超深基坑工程采用异形围护结构双层地下连续墙进行施工，双墙间土体处于非极限平衡状态，土压力分布演变形式及墙土间相互作用机制并不明确。为探明深基坑开挖施工引起的双墙间有限土体的土压力变化规律及墙外侧土拱效应对土压力分布的影响，采用现场实测分析结合物理模型计算的方法开展研究。首先，通过现场试验在土层中布设土压力监测点，获取基坑开挖过程中墙间土压力演变规律；其后，建立考虑土体分层的曲面锥形土拱模型，计算侧土拱发展引起的墙外土压力变化量，并结合试验数据的参数反演和误差分析对模型计算结果的准确性展开讨论。研究结果表明：基坑开挖施工对双墙间土体的影响总体呈现为挤压变形，有限土体受到的侧向约束作用有助于进一步发挥土体的抗剪强度；基坑开挖各工序中土方开挖过程对地层扰动最为显著；侧土拱效应进一步增大了浅层土体挡土墙侧土压力，而中深层土体中几乎没有侧土拱发展；考虑侧土拱效应的土压力计算结果较传统水土分算的Coulomb理论计算方法与现场实测结果更加吻合。本研究可为异型围护结构的深基坑工程设计及施工提供思路与建议。

关键词：地下连续墙土压力现场实测侧土拱效应对比分析

时速400 km高速列车通过隧道诱发车体横向振动的气动机制研究

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隧道建设（中英文） 2024年第7期44卷 1477-1490页

作者：谢新雨盖杰马瑶梅元贵兰州交通大学甘肃省轨道交通力学应用工程实验室甘肃兰州730070 中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研究中心吉林长春130062

为研究列车以更高速度通过双线隧道时,由于列车和隧道形成的几何空间为非对称空间,列车两侧空气非对称流动,隧道内复杂的压力环境作用至车体两侧和列车尾涡引起的车厢两侧压力变化、列车车体表面压力波动与气动力相互关系和车体振动频... 详细信息

为研究列车以更高速度通过双线隧道时,由于列车和隧道形成的几何空间为非对称空间,列车两侧空气非对称流动,隧道内复杂的压力环境作用至车体两侧和列车尾涡引起的车厢两侧压力变化、列车车体表面压力波动与气动力相互关系和车体振动频谱特征,采用三维非定常可压缩流动N-S方程和IDDES湍流模型,建立时速400 km高速列车1∶1的8节编组空气动力学仿真模型,使用重叠网格技术模拟列车与隧道之间的相对运动方法。研究结果表明:1)隧道内行驶的列车在隧道压力波作用下会使车厢两侧出现压差和侧向力幅值的大范围变化,且变化程度由头车向尾车逐渐增大;2)列车在隧道内运行时的尾流区存在1对反向涡旋;3)尾车明线段涡脱落主频率为2.002 Hz,隧道内运行时,涡脱落频率为3.003 Hz;4)列车在明线或隧道内运行,车体气动侧向力和摇头力矩引起的车体振动频率为2.002 Hz。

关键词：时速400 km高速列车双线隧道列车车体表面压力波动车体气动侧向力摇头力矩尾流涡脱频率横向振动