轨道交通系统技术施工新突破

1、轨道交通系统技术施工新突破摘 要：简述城市轨道交通系统在近年来发展中的新突破，主要介绍供电系统、无线技术、节能技术、综合监控系统、灭火系统、防水技术等技术施工方面的进展。最后展望轨道交通系统中新技术的应用及发展前景。关键词：供电系统；无线技术；节能技术；综合监控系统；灭火系统；防水技术城市轨道交通是城市综合交通体系的重要组成部分，自1863年，伦敦建成世界上第一条地下铁道以来，城市轨道交通系统已有近一百五十年的历史。目前，全世界已有数百座城市建设了城市轨道交通网络。我国城市轨道交通建设自20世纪60年代初起步，进入21世纪以来，各大城市的轨道交通进入一个新的快速发展时期，在轨道交通系统技术设施

2、、工程建设等领域的新技术、新突破、新发展也越来越多，伴随并推动着轨道交通的蓬勃发展。通过查找很多网络资源以及电子文摘，我了解到了城市轨道交通的飞速发展进程。城市轨道交通发展论坛、世界城市轨道交通峰会、城市轨道交通可持续发展战略联盟等各种学术会议及高层论坛不断给轨道交通注入新的活力。浏览了很多新闻及技术成果后，我将报道最详细的、给我印象最深刻的城市轨道交通系统技术和施工方面的六个技术突破，汇总如下：1供电系统新技术电力是保证城市轨道交通列车正常运行及各种设备系统不间断工作的能源，一般取自城市电网，且大部分为一级负荷，要求比较高。城市轨道交通的供电系统负责提供车辆及设备的运行动力。供电系统一般包括

3、高压供电源系统、牵引供电系统、动力照明系统以及电力监控系统。合理设计和规划轨道交通的供电系统，是其安全高效运行的基本保障。通过查找相应的资料得知，中铁第一勘察设计院在地铁的供电系统方面研究成果显著，对供电方案的设计、计量、仿真等有深入研究，并且取得了较大突破。主要是以软件技术的应用使地铁供电技术更加先进、安全、可靠。1.1设计理念坚持标准合理、系统优化，建设“科学地铁”；坚持系统安全、可靠、实用，建设“安全地铁”；坚持全寿命周期成本最低，建设“经济地铁”；坚持低碳、节能、可持续发展，建设“绿色地铁”；坚持资源共享、综合开发，建设“经营地铁”；坚持设计为建设服务，建设为运营服务、运营为乘客服务，

4、建设以人为本，服务至上的“便捷地铁”。1.2设计手段城市轨道交通供电系统平均运量法计算软件，用于地铁牵引供电系统方案设计。通过对牵引计算结果进行计算后得到牵引电流、电压、损耗、有功和无功等牵引供电系统各种电气参数。牵引计算结果：区间距离、运行时间、牵引时分、能耗；参数表格：高峰列车对数、追踪间隔、列车辅助用电电流、钢轨电阻、接触网电阻、列车最大电流及空载电压。直流牵引供电及杂散电流仿真计算软件，用于地铁牵引供电系统及杂散电流动态分析计算。实现了牵引变电所相关参数、杂散电流收集网截面、环网最低电压及电流的计算，完成运行图自动生成。地铁直流牵引供电系统短路电流计算软件用于地铁直流牵引供电系统在各种

5、运行方式下的稳态、暂态短路电流计算，生成时间电流和距离电流曲线，能满足直流短路电流计算及整定要求。接触网刚性悬挂弓网仿真软件，用于铁路及城市轨道交通接触网刚性悬挂及柔性简单链形悬挂弓网仿真模拟，实现不同受电弓和弓网模型、交叉式和膨胀式刚性悬挂锚段关节、柔性接触网简单链形悬挂、刚柔过渡段、网上集中荷载、线路坡度、竖曲线等线路对受流的影响、单质点的震动衰竭等情况的计算仿真。有限元分析软件，利用有限元分析软件对接触网悬挂结构的合理性进行分析，确定最优的接触网结构方案。2无线技术新突破2.1存在的问题 为提高服务质量，提升乘客乘车感受，乘客信息系统（PIS）的建设无疑是最有效的方式之一。通过PIS分布

6、于各车厢的显示器，乘客可以了解列车运行状态信息，还可以观看多媒体广告。但是，传统PIS的媒体播放都是采用本地视频录播的形式，无法进行实时或应急内容播放。如果能引入新的技术手段，把PIS打造成一个实时的多媒体平台，不仅可以有效提高乘车环境，同时更为轨道交通运营企业带来新的盈利点。 公共安全保障方面，视频监控是最直接有效的手段。目前，虽然各城市轨道交通线路在站台及周边都部署了有线视频监控系统，但行驶的列车车厢内部还是一个监控盲区。近年来国内外公交车爆炸、地铁爆炸案、火车爆炸等恶性安全事件时有耳闻。随着市民对城市轨道交通依赖程度的增加，如何对车厢内进行实时的移动视频监控已成为急需解决的一大问题。 2

7、.2技术的突破要实现新型PIS和列车车厢的集中监控，即在移动的列车和地面监控指挥中心之间进行高速双向视频流的传输，那么就要建设一张稳定可靠、支持高速移动、高带宽的车地无线网络。一直一来，无线带宽和高速移动过程中的基站切换技术是主要技术瓶颈。为保证新型PIS和车厢监控具备较好的清晰度和流畅性，无线设备必须支持大于100Km/h移动运行，车载设备必须在沿线基站实现平滑切换，整个车地无线必须稳定提供25Mbps以上的传输带宽。 中国本土无线设备厂商上海寰创通信科技有限公司，推出了完全自主研发的“动网”GS200系列轨道交通车地无线通信系统，应用智能天线、动态异频组网、快速功率控制、包级动态路由调整、

8、无缝软切换和视频优化等核心技术解决上述难题。据第三方测试报告，在列车以最高速度100Km/h运行的情况下，该系统能提供30Mbps以上的稳定无线传输带宽，误码率小于0.0001%，各项指标与同类产品相比有质的飞跃，完全可以满足城市轨道交通应用需求。 3节能探索新突破3.1节能技术亮相轨道交通峰会众所周知，轨道交通节能模式一直在探索之中，但此前一直未有清晰的模式可供参考，海尔中央空调在上海第六届中国城市轨道交通国际峰会上推出的HEEP方案应该是在这一领域节能探索的重大突破。自从在峰会亮相之后，海尔HEEP系统节能方案得到了城市轨道交通行业的一致认可，目前已有北京地铁、上海地铁等众多国内的地铁公司

9、就海尔HEEP系统节能方案得使用达成了意向。据悉，截止2010年6月全国在运行的地铁线路总共有49条，海尔服务了其中21条，占比高达43%。 3.1HEEP系统功能HEEP系统是基于海尔世界领先的磁悬浮离心机、奥蕴多联K系列、水地源热泵所拥有的节能技术，融合了集中控制系统和能源管理系统，是一套整体节能方案，同时可根据进入地铁站的客流量自动进行运行功率的调节，让地铁站始终运行于让乘客感觉最舒适的温度。结合地铁使用的特殊性，整个方案还兼具防潮、换新风、联合能源使用等功能，为所有地铁乘客提供最舒适的乘坐环境。海尔HEEP系统联合能源解决方案，以领先的节能技术为基础，融合了从生产到安装全流程的节能理念

10、，据统计：HEEP系统可节能40%以上。 4综合监控系统新亮点4.1世博应用轨道交通作为世博会期间重要的公共交通工具，有50%的世博参观者通过轨交网络“一票换乘”进入涉博线路。供电系统则是保障整个城市轨道交通系统正常运行最为重要的一个环节。新华XISCS-100轨道交通综合监控系统，是一套可以充分满足地铁用户各项要求的综合监控系统。上海轨道交通6号线、7号线、8号线二期、9号线二期、11号线、13号线（世博线）、2号线东延伸以及张江有轨电车的供电系统中均采用了XISCS-100轨道交通综合监控系统。其中，2号线东延伸工程电力监控项目通过对现有控制中心的改造，能够接入原有1号线、1号线北延伸和北

11、北延伸，以及原有2号线、2号线西延伸和2号线东延伸等的近100个变电所，已经将成为国内最大的轨道交通电力监控系统。新华XISCS-100轨道交通综合监控系统可以出色完成对轨道交通全线变电所、接触网设备运行的远程实时控制、监视及测量，处理各种异常事故及报警事件，保障系统的正常运行，提升供电系统调度、管理及维修的自动化程度，提高供电质量，保证供电系统的安全、可靠。4.2系统主要性能新华XISCS-100综合监控系统面向操作员对象，给相关人员提供了基于人体工程学设计的控制台及良好的人机界面(HMI)环境。1）结合各机电系统的功能及综合监控系统的需求，整合车站级各机电系统的相关信息，并负责整合涉及多系

12、统之间的联动功能。2）XISCS-100综合监控系统设置综合后备控制盘(IBP)，紧急情况下可以通过IBP 盘直接控制现场相关的设备。3）XISCS-100的中央级和车站级综合监控系统均设置冗余的前置通信处理机，完成与其它系统的各种接口协议到综合监控系统所用协议的转换。4.3其他相关控制系统4.3.1 新华XDC800控制系统XDC800控制系统，适应于工业以太网和现场总线并能利用Internet的网络化自动控制系统第四代高端DCS。系统采用新华 80 系列I/O模件，以32位CPU 组成的新华控制器 XCU 为核心，配置OnXDC 可视化图形组态软件，构成各种规模过程控制系统的技术平台。XD

13、C800现场控制层4.3.2新华OnXDC软件可视化图形组态软件OnXDC是可视化图形组态软件。整个软件包括两部分：人机界面可视化图形组态软件xHMI和控制策略图形组态编程软件xCU。4.3.3新华实时数据库（XH-fS）XH-fS是一个大型实时数据库和历史数据库系统。主要用于各种过程工业领域生产过程数据的自动采集、统一存储、集成监视、并辅助生产过程优化和决策分析。5灭火系统新发展轨道交通是一项综合交通运输系统，为确保其安全运营，在地下车站的变电所、通信及信号设备室、环控电控室及主变电站等重要区域（均为忌水的灭火场所），需要设置高效、安全、无公害的自动灭火系统。5.1回顾气体灭火系统目前，在国

14、内轨道交通系统中应用较广的是IG541和七氟丙烷（HFC-227ea）气体灭火系统。部分城市应用情况见下表：城市已建线路灭火系统在建线路灭火系统北京地铁1、2、4、5、8、9、10、13、15号线，机场、八通、亦庄、房山、昌平、大兴线IG541地铁6、7、14号线IG541上海地铁16、8、9号线IG541地铁11号线高压细水雾地铁7号线、8和9号线二期、1013号线IG541广州地铁1号线1301广州佛山城际轨道、地铁8号线及机场线IG541地铁25号线IG541地铁6号线七氟丙烷APM线高压细水雾深圳地铁1号线七氟丙烷地铁1号线延伸、2、5号线七氟丙烷重庆地铁1号线、轻轨2号线七氟丙烷轻轨

15、3、6号线IG541两种灭火系统的应用中存在如下现象： （1）气体灭火剂钢瓶贮存压力过高（IG541灭火系统钢瓶贮存压力达15Mpa），有一定的危险性；同时对系统的配件及施工安装、调试、维护也提出了较高的要求；另钢瓶配置数量多，标准地下车站气瓶间一般为两个，占用地下空间较多。 （2）由于气瓶储存气量有限，可持续灭火能力较差。 （3）气瓶的气体容易泄露，需定期充装。另根据气瓶安全监察规程要求，目前两种系统的气瓶均列为压力容器，惰性气体类检验周期为五年，其它气体检测周期为三年，每次检测费用近百万，至使运营费用增高。5.2细水雾灭火机理“细水雾”(watermist)是相对于“水喷雾”(waters

16、pray)的概念，是使用特殊喷嘴、通过高压喷水产生水微粒。细水雾灭火主要是通过高效率的冷却与缺氧窒息的双重作用。即使同样体积的水，也可使总表面积增大，而表面积的增大，更容易进行热吸收、冷却燃烧反应。吸收热的水微粒容易汽化，体积可增大1700倍。由于水蒸汽的产生，既稀释了火焰附近氧气的浓度，窒息了燃烧反应，又有效地控制了热辐射。对于电气设备的早期火灾，还会将设备内塑料制件产生的大量气体和烟雾吸附在细水雾雾滴表面，因此，细水雾还具有一定的消烟功能。5.3细水雾的应用前景 细水雾灭火系统是一项预防扑救火灾的新技术，在国外大型工程项目及轨道交通中应用较广，但在国内城市轨道交通中无应用业绩。细水雾相对于

17、气体，其优势主要表现在以下几方面： （1）水源容易获取，灭火的可持续能力强。 （2）有冷却作用，可隔绝辐射热，可以有效避免高温造成的结构变形。 （3）可承受一定限度的通风。 （4）对人体无害，环保。 （5）用水量少，只有水喷淋系统的1020%。 （6）该系统即可局部应用，保护独立的设备或设备的某一部分，又可作为全淹没系统，保护整个空间。 6防水新技术近年来在轨道交通地下工程中采用的一些新的设计理念和防水新技术，使地铁系统在抵御暴雨等自然灾害方面的能力不断加强。6.1单层衬砌的结构防水单层衬砌结构中的地下墙是先于结构其他部分施工的。因此，在墙内只能预埋与结构楼板钢筋连接的接驳器，而不能预埋用于止

18、水的止水带。传统的防水处理方法是，在结构顶、底板或中楼板混凝土浇筑前，在地下墙的接缝处设置遇水膨胀止水条。在此过程中，通常会碰到基面不平整、固定困难、受气候条件制约等问题，止水效果往往不理想。目前，在顶、底板与地下墙纵向接缝处普遍采用了单组分聚氨酯遇水膨胀密封胶和可全断面出浆的注浆管。单组分聚氨酯遇水膨胀密封胶施工简便，在结构覆土之后，起到了防水的作用；如果失效，还可以通过预埋注浆管灌注可在潮湿环境中固化的低粘度环氧浆液进行防渗漏处理。喷射纤维混凝土的水胶比为0.390.41左右，均高于普通防水混凝土的水胶比045的要求。通过检测，喷射纤维混凝土的3 d、28 d的抗压强度分别达到187 MPa和385 MPa，抗渗等级S8。6.2站顶板附加防水层喷涂型聚脲防水涂料以其无溶剂(环保)、施工速度快、成膜后的物理力学性能指标高等优势越来越为防水工程界青睐。特别是喷涂型聚脲防水涂料在固化后的耐冲击强度高，可以避免结构在覆土过程中对涂料的损坏，使不设保护层成为可能。上海8号线四平路站的顶板翻浇段采用了喷涂型聚脲防水涂料，有效解决了工程防水和施工工期的问题。6.3车站接缝的防水