軌道交通信號與控制的案例
城市軌道交通信號ATC、ATS、ATO、ATP系統介紹
城市軌道交通信號系統是保證列車運行安全，實現行車指揮和列車運行現代化，提高運輸效率的關鍵系統設備。
城市軌道交通信號系統通常由列車自動控制系統（Automatic Train Control，簡稱ATC）組成，ATC系統包括三個子系統：
—列車自動監控系統（Automatic Train Supervision，簡稱ATS）
—列車自動防護子系統（Automatic Train Protection，簡稱ATP）
—列車自動運行系統（Automatic Train Operation，簡稱ATO）
三個子系統通過信息交換網絡構成閉環系統，實現地面控制與車上控制結合、現地控制與中央控制結合，構成一個以安全設備為基礎，集行車指揮、運行調整以及列車駕駛自動化等功能為一體的列車自動控制系統。
一、ATC系統五個原理功能
(1)ATS功能：是ATC的核心功能，可自動或由人工控制進路，進行行車調度指揮，并向行車調度員和外部系統提供信息。ATS功能主要由位于OCC(控制中心)內的設備實現。
(2)聯鎖功能：響應來自ATS功能的命令，在隨時滿足安全準則的前提下，管理進路、道岔和信號的控制，將進路、軌道電路、道岔和信號和狀態信息提供給ATS和ATC功能。聯鎖功能由分布在軌旁的設備來實現。
(3)列車檢測功能：一般由軌道電路完成。
(4)ATP功能：在聯鎖功能的約束下，根據ATS的要求實現列車運行的控制。
ATC功能有三個子功能：ATP/ATO軌旁功能、ATP/ATO傳輸功能和ATP/ATO車載功能。ATP/ATO軌旁功能負責列車間隔和報文生成；ATP/ATO傳輸功能負責發送感應信號，它包括報文和ATC車載設備所需的其他數據；ATP/ATO車載功能負責列車的安全運營、列車自動駕駛，且給信號系統和司機提供接口。
展開 城市軌道交通工程造價控制措施
結束語
城市軌道交通工程建設涉及到方方面面的因素，因其作業環境特殊，設計要求極高，建設周期長，投資巨大，因此，要做好軌道交通的控制造價的難度也較大，需要參建各方在決策規劃和工程實施等階段，吸取國內外已有軌道交通城市的經驗，統一思想、加強協調，充分運用科學的現代化項目管理方法，方能有效地控制工程造價。
參考文獻：
[1]建標[2008]57號，城市軌道交通工程項目建設標準(建標104-2008)[S]．
[2]陳峰．城市軌道交通建設綜合造價控制[M]．北京：中國建筑工業出版社，2010．
[3]吳建群．城市軌道交通工程造價控制措施[J]．鐵路工程造價管理，2011(4)
[4]陳光．論城市軌道交通工程投資控制重點[J]．地鐵與輕軌，2002(1)．
展開 城市交通信號控制與仿真
（2）面向實時控制
（3）只關注綠燈分配原則，假設：FIFO、周期、相位、相序（多交叉口）已知，無Permissive等復雜相位。
二、城市交通信號控制系統技術的發展探討
2014年調查上報統計，全國31個省（市、區）323個地級以上城市中有194個城市（61％）建有交通信號區域協調控制系統；157個城市（49％），實現了交通信號統一控制和管理；共有5．7萬臺信號機，其中“協調智能”信號機2．1萬臺（37％）。
斷面／區域檢測與軌跡檢測相結合，促進數據價值的發掘與應用。基于數據驅動的控制算法應用，觀測矩陣擴展至周邊臨近的路口，每個智能體的控制行為獎勵函數與周邊智能體狀態相關聯。每個智能體不僅考慮周邊智能體對自己的影響還考慮自己對周邊智能體的影響，以達到區域協調控制。
公安部交通管理科學研究院研究員趙永進還為參會者介紹了控制算法的數值仿真測試、車聯網LTE－V2X城市級示范項目和基于“數據大腦”的交通信號控制系統等相關的工作經驗。
三、信號控制場景與交通流監測
交通檢測流以檢測手段、檢測方法、檢測區域、檢測輸出以及控制應用構成。主要檢測指標為：車流量、瞬時速度、平均速度、時間占有率、車頭時距和車輛間距。
北方工業大學城市道路交通智能控制技術北京市重點實驗室研究員張福生從檢測域與檢測數據、交通流檢測評價系統、交通流檢測評價方法、視頻檢測評測、地磁檢測評測、RFID電子車牌等方面介紹了信號控制場景與交通流監測。并對檢測質量優化控制可能影響的SCOOT系統、優先信號控制、感應控制等進行了解說。
展開 基于ARM的單交叉口交通信號控制器的研制
基于ARM9交通燈控制系統的設計.pdf
軌道交通設備設計與維護——軌道交通緩沖器模態分析仿真APP
軌道交通是指運營車輛需要在特定軌道上行駛的一類交通工具或運輸系統。根據服務范圍差異，軌道交通一般分成國家鐵路系統、城際軌道交通和城市軌道交通三大類。
軌道交通行業的健康發展，離不開其各部件的良好協同工作。使用仿真APP能夠在研發初期，在虛擬環境中對各部件在不同工況下的性能指標進行直觀展示，從而識別潛在設計缺陷，指導設計優化。
與傳統仿真軟件相比，仿真APP是更加高效、便捷、易用的仿真工具。無論是設計工程師還是試驗測試人員，都無需掌握專業的仿真知識，便能輕松上手使用：只需在瀏覽器中打開仿真APP計算頁面，簡單設置各項參數，即可一鍵在線計算，快速得到仿真結果，從而優化設計方案、提升測試效率，降低研發成本。對于較復雜的仿真結果，還可以在線咨詢仿真APP開發者，獲取專業的仿真結果分析指導。
整理了10款軌道交通設備設計與維護相關仿真APP，供大家體驗：www.yqgqt.org.cn/post/1962529。不符合要求，還可以個性化定制。
下面介紹一款軌道交通緩沖器模態分析仿真APP：
地鐵緩沖器是列車在啟動、剎車以及發生碰撞時，吸收和緩解沖擊力的重要裝置，直接關系到乘客的舒適性和列車的安全性。緩沖器的模態特性，即其固有頻率和振型，決定了它在受到外界激勵時的響應方式。如果緩沖器的固有頻率接近列車運行或外界干擾的頻率，可能會引發共振，導致緩沖器的振動放大，影響其吸能效果和使用壽命。
該仿真APP適用于地鐵系統設計工程師、結構分析師及緩沖器制造商，通過建立緩沖器的三維模型，用戶可以定義材料屬性、邊界條件、結構參數等，進行模態分析，得到緩沖器的多階固有頻率和振型。通過分析振型，用戶可以清晰地了解緩沖器在不同頻率下的變形模式，識別出可能導致共振的區域，從而進行優化設計，確保緩沖器能夠在實際應用中有效緩解沖擊力。
展開 馬路上常見的交通信號燈，用它來控制超簡單，用心一看就會！
相信大家平常都會開車自駕去任何地方，看到馬路上的紅綠燈不免好奇，甚至有些朋友都會說會不會是交警叔叔手動控制的哈哈！下面我們就來看一下，如何用非常簡單的PLC技術，來控制下交通信號燈！！！
我們現在簡單舉例一下，用兩個按鈕來實現下。如圖
當按下啟動按鈕SB1時，南北紅燈亮25S。同時，東西綠燈亮20S，然后東西黃燈亮2S,后南北紅燈熄滅，熄滅時間持續30S，在這一時間內東西紅燈一直亮，南北綠燈開始亮25S，然后黃燈再繼續亮2S，反復該過程，按下停止按鈕，所有燈都熄滅。
其實大家來看是不是很簡單呢？其實現在大家可見的馬路信號燈，都是由系統自己早已經寫好程序的硬件 ，對比來說是非常方便的。大家有啥不一樣的看法，可以在下方評論區寫出來，共同學習參考，謝謝大家！！
展開 北京交通大學成功舉辦首屆軌道交通噪聲與振動環境影響青年學者論壇
中國鐵道科學研究院副研究員劉鵬輝老師作了題為《<環境影響評價技術導則城市軌道交通>振動和室內二次噪聲修訂簡介與討論》的發言，從標準適用范圍、評價范圍、振源強度、振動環境預測、室內二次噪聲預測修訂變化及存在問題進行了詳細介紹。
中鐵二院科研院軌道所所長楊吉忠博士作了題為《鐵路穿越航站樓引起的振動問題探討》的發言，對參考標準、模型建立、航站樓減振分析、軌道被動減振技術等幾方面進行了介紹。
北京市勞動保護科學研究所副研究員鄔玉斌博士作了題為《地鐵車輛段上蓋建筑振動噪聲影響及控制措施應用研究》的發言，從評價標準、模型建立、控制措施等方面介紹了北京地鐵車輛段上蓋建筑振動噪聲問題的研究進展。
中國鐵道科學研究院吳宗臻博士作了題為《地鐵運行與變電站聯合作用對臨近建筑的振動影響研究》的發言，通過一個案例從標準確定、研究方法、研究結論等方面進行了詳細介紹。
西南交通大學馬龍祥博士作了題為《曲線2.5維建模在軌道交通環境振動模擬中的應用》的發言，對2.5維方法在曲線隧道中應用的原創性思路和方法進行了詳細介紹。
北京交通大學副教授劉衛豐博士作了題為《曲線及加減速條件下車軌耦合解析模型研究》的發言，介紹了北京交通大學軌道減振與控制實驗室課題組近20年來在車輛-軌道耦合解析模型領域的研究歷程和傳承，并詳細介紹了最新研究的考慮曲線和列車加減速情況的車輛-軌道頻域解析模型。
會議期間，與會同行就各自感興趣的問題相互進行了深入交流和熱烈的討論。
展開 混合自治交通流中的交通信號配時與軌跡優化
圖10 Lane1中CAVs和HVs的軌跡
表6 與GUO ET AL.[4]的方法對比
7 結論
本研究開發了一種在CAVs和HVs混合交通環境下協調信號交叉口信號配時和軌道優化的方法。我們將STTO公式化為一個混合整數非線性程序，假設所有車輛都已連接，或者交叉口配備了能夠提供車輛位置的探測器（如雷達裝置）。使用Helly的跟車模型預測HVs的軌跡。由于非線性和二進制變量的存在，所提出的優化程序非常復雜。因此，我們將非線性約束線性化，并使用拉格朗日松弛技術將可交互優化問題分解為車道級子問題，從而降低了問題的復雜性。因此，交叉口各車道的信號配時參數和車輛軌跡可由單個控制器控制。我們還重新構造了可行域緊凸殼的STTO問題，以減少對偶間隙。此外，在拉格朗日松弛問題收斂后，當松弛約束不滿足時，引入互補優化問題來尋找高質量的可行信號定時參數。所提出的解決方案技術嵌入了一種后退地平線控制技術，以捕捉問題的動態性質。
結果表明，所開發的方法可以在最大0.1%的最優性差距內找到解決方案。研究還表明，不同CAV市場滲透率測試下STTO的性能優于自適應控制器信號配時性能，平均行程時間減少5%至51%的。此外，增加CAVs的穿透率可減少交叉口所有車輛的平均行程時間。這種減少在較高的交通量中更為顯著。建議的方法適用于只進行左轉運動的交叉口布局。這將是值得在未來推廣的方法，并找到在所有交叉口類型中的最佳信號配時參數和車輛軌跡。此外，本研究假設車輛不會在檢測到的交叉口范圍內改變車道，也不會使用CAV車道改變來進一步控制交通流。
展開 某軌道交通空調風機總成的分析與研究
單元質量控制標準如圖2所示。對風機總成進行有限元網格劃分后對網格質量進行檢查，包括最大最小角、雅克比、網格疊加性、連續性等，并對不合格網格進行優化調整，最終該軌道交通空調風機總成的有限元模型共有72 567個節點、55 171個單元，風機的有限元模型如圖3所示，局部放大圖如圖4所示。
圖1 某軌道交通空調風機總成三維模型
1.3 屬性設定
對風機總成模型進行網格劃分后，根據單元類型建立殼單元及體單元屬性，殼單元需要定義其厚度，之后對其各個部件進行材料屬性的建立和設置。HyperMesh中有強大的材料屬性卡片，可以建立各種線性、非線性、各向同性、各向異性等材料。風機總成各部件的材料均為304不銹鋼，本文主要針對風機總成的強度進行分析計算，因此采用線性材料，計算中用到的材料屬性如表1所示。
1.4 約束及載荷
1.4.1 約束
葉輪與輪轂的螺栓連接之間定義接觸以模擬實際情況，其他部位螺栓連接采用rigid+beam, 葉輪與輪轂螺栓連接放大圖如圖5所示；對風機總成框架安裝孔進行固定約束，約束其安裝孔的6個自由度，固定約束如圖6所示。
圖2 有限元單元質量標準
圖3 軌道交通空調風機總成有限元模型
圖4 軌道交通空調風機總成局部有限元模型
表1 軌道交通空調風機總成材料屬性
1.4.2 工況載荷
工況為空調風機正常工作下的額定工況，風機轉速為25 r/s, 會對葉輪和輪轂產生離心力，利用RFORCE卡片進行離心力加載；考慮到軌道交通行駛過程中的轉彎及顛簸情況，轉彎+顛簸過程有加速度沖擊，施加 X、Y、Z三個方向的沖擊加速度分別為5g、1g、3g。
2 分析結果
本文利用HyperWorks仿真平臺的OptiStruct求解器對該軌道交通空調風機總成進行求解。
展開 軌道交通工程管理論文
4.4全壽命周期費用控制
城市軌道交通工程全壽命期費用控制，①是指項目業主和管理者在投資決策、建設管理、運營管理、資源利用中，在確保功能實現和優化及收益較大化的同時，使全壽命周期的總費用合理并最小化，從而實現全壽命周期費用和收益的統一及優化。②是對項目全過程費用的控制，其控制流程應貫穿項目的決策、建設、運營、開發全過程，通過對項目費用的計劃、貫徹、執行、反饋、糾偏、修正和再貫徹這樣一個循環管理程序，盡量將項目費用控制在系統最小的范圍內。③也是對項目全方位費用的控制，項目管理者要有效地處理項目的費用目標與項目其它目標之間的關系，如功能、時間、收益等目標的關系，以實現合理功能、時間、收益條件下的費用優化，從而達到項目總體目標的實現。
城市軌道交通全壽命周期費用控制主要考慮以下方面。①分析整個系統全壽命周期費用結構和控制重點。要從整個系統的結構中分析其全壽命費用的構成，了解系統各部分全壽命周期費用的大小，確定整個系統全壽命周期費用的比例結構。根據費用比重分析法（也稱ABC分析法）的原理，結合城市軌道交通工程的特點，整個系統10%—20%的部分其費用占總費用的比例很高，可定位為A類，作為重點控制考慮，其余可定位為B類和C類，作為次要和一般控制考慮。各個部分的建設費用（一次性投資）和使用費用的比例也有很大差異，可考慮將不同部分的建設費用或使用費用作為費用控制的重點。系統的全壽命周期分為策劃、建設、運營等過程，根據經驗，越是項目的前期，費用節約的可能性越大，越應該成為費用控制的重點。②分析系統各部分的費用結構和組成。要從系統各部分全壽命周期中分析建設費用和使用費用之間的比例關系，在功能分析指導下尋找合理的結合點，確定系統各部分全壽命周期費用的縱向結構。③分析系統各部分建設費用降低的內容、方法、手段和措施。要重視招標采購的公開、公平、公正和充分競爭。
展開 光儲直柔技術在軌道交通上的應用
軌道交通光儲直柔技術應用
在能源結構轉型的大背景下，建立以新能源為主體的新型電力體系對經濟社會的發展具有重要意義。軌道交通是我國用電大戶之一，大多數電能被用于軌道交通車輛牽引供電。為實現雙碳目標，軌道交通行業節能減排勢在必行。軌道交通建設與光儲直柔技術的有機結合，既符合國家節能降耗政策，達到節能減排效果，也滿足降低運營成本的需求。目前光儲直柔技術在軌道交通的應用如下。
在軌道交通車輛段、車站、軌道沿線等空閑地段建設分布式太陽能光伏發電系統。
隨著光伏建筑一體化系統（BIPV）的發展，越來越多的軌道交通車站開始鋪設大規模光伏發電設施。用電范圍從最開始的照明等生活用電逐漸轉向鐵路沿線通信信號設備供電。
在供電系統中配置儲能裝置，儲存剩余的光伏能量或在光伏發電不足時補給，一定程度上起到削峰填谷的作用，并能對牽引系統再生制動能量進行回收利用。
根據儲能介質和電能釋放方式的不同，儲能裝置分為飛輪儲能、電化學儲能、超導儲能和超級電容儲能等。其中，電化學儲能中的鋰電池能量密度高，近年來發展迅速，在軌道交通系統中既可回收再生制動能量、穩定電壓，同時鋰電池充放電效率、工作溫度及循環壽命等性能均能滿足接入軌道交通直流供電系統的需求。
將光伏發電的直流電供給軌道交通供電系統，列車通過受流器與接觸網直接接觸獲得電能。
光伏發電系統接入軌道交通供電系統具有交流并網和直流并網2種方式，其中交流并網方式控制策略簡單而成熟，直流并網方式采用控制策略來補償牽引網電壓，減少接觸網損耗，從而達到改善軌道交通牽引供電質量和節能的目的。
運用柔性用電管理系統實現軌道交通用電的自我調節和自主優化，為緩解電力供需矛盾提供有效解決途徑。
隨著電力電子變流技術的發展和軌道交通牽引供電系統潮流控制要求的不斷提高，直流牽引供電系統的潮流控制能力及系統供電安全得到有效提升。
展開 
軌道交通減振措施（下）
圖20 剪切型彈性軌枕復合減振器（江陰海達橡塑股份有限公司）
三、結語
隨著城市的發展和軌道交通路網的加密，軌道線路走向或埋深設計愈加難以繞避環境振動敏感點，軌道工程減振措施的需求將進一步提高，而不同種類軌道減振措施的大量使用，不僅帶來了投資壓力，也降低了軌道結構的剛度平順性，甚至引起了較大規模的鋼軌異常波磨等軌道病害。因此在軌道交通減振措施的設計和使用方面還需重視一些問題：
1、綜合減振不綜合。減少或控制城市軌道交通環境振動的負面影響，是一個綜合性的工程過程，需要在振源、傳播路徑及敏感目標自身隔振等多個層面綜合規劃及優化。目前工程上過度依賴軌道減振，而忽略了車輛及傳播路徑綜合減振措施的研究與推廣。目前傳播路徑隔振及敏感目標自身隔振技術的研究工作明顯不足，尚需更多的科研投入和實踐積累。同時，需要推進車輛系統自身進行減振降噪設計研發的力度。如此才能在根本上解決綜合減振不綜合的問題。
2、減振效果評價不統一。目前各廠家提供的產品減振性能參數，一般是根據商業廣告標稱的特定頻率而給出，與環境振動關注的1~80Hz的減振效果不對應，且多未注明使用的測量方法、評價量、頻率范圍、評價位置等與減振效果直接相關的條件。因此需權威的第三方機構對減振措施在特定的測試條件下和相應的頻率范圍內的減振效果做出客觀的評價。
3、減振設計不規范。現階段軌道減振措施在設計時缺少對減振軌道設計的總體性把握，而多重于產品本身減振效果，對產品在整個輪軌系統中的作用有所忽視。軌道減振產品是在車輛運行動力作用下工作的，首先必須確保列車在高密度行車下實現加減速及通過曲線的安全、平穩、低噪聲，同時實現其減振性能。需要明確相應的設計方法并設立相應的規范予以明確，同時考慮減振與非減振軌道過渡段、施工條件預留、誤差控制、過軌管線、排水等問題。
4、管理機制不健全。
展開 城市軌道交通工程建設全過程BIM應用
可行性研究階段BIM應用主要包括以下內容：
1）規劃符合性分析：利用BIM數據集成與管理平臺集成城市軌道交通線/網方案設計模型，分析城市軌道交通工程與周邊環境建（構）筑物的位置關系、交通接駁關系、車站換乘關系、商業一體化開發關系等，實現城市軌道交通工程設計與城市規劃協同；
2）服務人口分析：利用BIM數據集成與管理平臺集成城市軌道交通線/網方案設計模型，并通過接入城市人口分布信息庫獲取人口的年齡、性別、職業等信息，快速統計車站周邊指定范圍內建筑物的人口信息，用于客流量和服務人口的預測分析；
3）景觀效果分析：利用BIM數據集成與管理平臺集成城市軌道交通線/網方案設計模型，模擬城市軌道交通線路及周邊環境，分析城市軌道交通建（構）筑 物、設施與周邊環境結合的景觀效果；
4）噪音影響分析：利用BIM數據集成與管理平臺集成城市軌道交通線/網方案設計模型和噪音影響分析軟件輸出的數據，在三維場景中展示噪音影響范圍， 統計分析城市軌道交通運行噪音影響區域內的建筑（數量、面積、產權單位、用途等）、人員（數量、職業等）等信息；
5）征地拆遷分析：在場地模型中集成城市用地規劃、建（構）筑物產權單位、 建設年代、建筑面積、城市人口分布等信息，利用BIM數據集成與管理平臺分析設計方案需要拆遷的建（構）筑物的數量、面積、產權單位和拆遷成本等；
6）地質適宜性分析：利用BIM數據集成與管理平臺集成城市軌道交通線/網方案設計模型，分析設計方案中線路穿越的地層、地下水和不良地質情況，提高方案分析和調整的效率；
7）規劃控制管理：利用BIM數據集成與管理平臺集成城市軌道交通線/網方案設計模型和城市控/詳規信息，建立包含完整環境模型信息的數字城區
展開 2020年城市軌道交通運營數據速報
截至2020年12月31日，全國（不含港澳臺，下同）共有44個城市開通運營城市軌道交通線路233條，運營里程7545.5公里，車站4660座，實際開行列車2528萬列次，完成客運量175.9億人次，進站量109.1億人次，全年未發生一般及以上運營安全責任事故。
2020年，新增城市軌道交通線路39條，新增運營里程1240.3公里，較去年增長20.1%；新增天水、三亞、太原3個城市首次開通運營城市軌道交通。受疫情影響，全年完成客運量較2019年下降約62.9億人次，下降26.4%；隨著復工復產持續推進，城市軌道交通客運量逐步回升，第四季度已恢復至去年同期的94.1%，為保障城市正常運行發揮了重要作用。
展開 我國的軌道交通歷史和發展
我國的軌道交通的歷史和發展
1912年，中華民國誕生。孫中山先生上任后這樣說說：今日之世界，非鐵道無以強國。但受限于當時中國的國力以及內憂外患各種因素，偉人的愿望無法實現。
隨著歷史的車輪滾滾向前，中華兒女的不斷奮斗拼搏，歷史的火車走到今天，我國的軌道交通發展迅猛，中國已經是世界上首屈一指的鐵路強國。尤其是中國高鐵，無論是從技術還是從規模上都已經躋身于世界領先水平。中國高鐵的背后，是中國一代又一代鐵路人的不斷奮斗，才鑄就了今日中國在世界軌道交通舞臺那奪目璀耀的位置，為萬國所矚目。
并且，中國鐵路已經不止止步于國內，中國鐵路正在逐漸和國際接軌，走向世界。
中國軌道交通的發展不會應為這點成就就沾沾自喜，它會繼續發展，他會繼續以更科學，更經濟，更先進的方式，為這個國家的交通運輸行業發光發熱，為中華民族的偉大復興貢獻一份力量。
歷史
（一）清政府時期
我國的軌道交通史是從清政府自洋務運動期間開始的，但是大多數鐵路是有外國勢力營造的，其主要目的是為了加大對我國的殖民力度和加深對我國的控制力度。這也是為什么后來詹天佑主持修筑的京張鐵路的建成對我國鐵道交通發展史有那么深遠的影響。
早在1865年（同治四年），英國商人杜蘭德(Durand)為了向清政府宣傳鐵路，自費在北京宣武門外修建了約500m長的一段鐵路作為展覽使用，清政府隨即以“觀者駭怪”為由勒令拆除該鐵路。
1876年（光緒二年），中國的第一條營業性鐵路──上海吳淞鐵路建成通車，該鐵路是英國怡和洋行斥資修筑，以「天朝號」(Celestial Empire)機車試車，創下時速25英里（約40.2公里）的紀錄。該段鐵路在通車營運一年后，清政府出銀28.5萬兩贖回這條鐵路并予以拆除。路軌及機車、車輛被運往臺灣，準備在當地修建鐵路。然而臺灣鐵路并未使用這批建材，設備在臺灣港岸邊地荒廢。
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