城市车辆范文

城市车辆范文（精选11篇）

城市车辆 第1篇

近些年我国城市化速度加快, 城市车辆越来越多, 拥堵现象也日益明显, 极大程度上制约了人们的出行。目前国内大多的公交系统无法将行车信息与道路通行信息及时送达调度系统。致使用户无法得知公交车辆何时到达的具体信息, 为乘客等车带来不便, 一旦发生车辆故障、交通堵塞或交通事故时, 也会给公交中心进行车辆实时调度带来不便。

本文提出将公交车节点的位置信息与电子地图结合起来, 建立LTE (长期演进) 4G[1]、Zig Bee (Zig Bee是基于IEEE802.15.4 标准的低功耗局域网协议) [2]与GIS (地理信息系统) [3]相结合的无线公交车辆定位系统。该系统通过公交车上安装的终端节点及时将车辆信息及行车信息发送到调度中心, 为科学合理调度车辆, 为乘客提供车辆实时行驶信息, 真正实现智能交通。

1 无线定位系统架构

基于Zig Bee的公交车辆无线定位系统采用“信标节点—终端节点—后台定位系统”的三层结构, 系统结构见图1。

图1中的安装在路段两边的信标节点1至信标节点N通过网络协议实现了无线传感器网络。盲节点可以接收相邻节点传输的RSSI (接收信号强度指示) [4]值。通过LTE 4G技术和Zig Bee技术, 网关节点可以将信标节点与盲节点间的RSSI值及信标节点坐标信息上传到中心服务器, 并存入数据库中。后台定位系统通过对数据库中的信息进行定位计算得到公交车的实时位置, 而后通过GIS将公交车的位置在电子地图上显示。

2 定位算法

基于RSSI的定位技术利用电磁波信号在传播过程中的功率衰减与传输距离存在某种关系, 得到盲节点和信标节点之间的距离, 再通过位置估计得到盲节点的位置。利用RSSI定位不需要增加额外的硬件设备, 不需要时间同步, 只需较小的通信开销, 且实现起来也比较简单, 因此得到了十分广泛的应用[5]。本设计亦采用此种方法进行定位。该算法分为两个部分:距离计算和位置计算。

2.1 距离计算

接收信号强度是传输功率衰减和传输距离 (收发者之间的距离) 的函数。接收信号强度随着距离的增加按如下等式递减:

其中n指具体的传播环境下信号能量随收发节点之间的距离增加而衰减的速率, d指发射节点与接收节点之间的距离, a指天线在全向模式下距发射节点1 m处接收信号的RSSI绝对值, 与信号发射的强度有关。则由上式可以计算得到信标节点和盲节点间的距离值d。

2.2 位置计算

位置估算一般采用极大似然估计法, 其极大似然估计法的基本原理如图2 所示, 已知n个信标节点1, 2, …, n。信标节点的坐标分别为 (x1, y1) , (x2, y2) , …, (xn, yn) 。n个信标节点到盲节点D的距离分别为d1, d2, …, dn, 假设盲节点D的坐标为 (x, y) 。

则有如下公式:

从第一个方程开始依次减去最后一个方程, 可得:

式 (3) 的线性方程可以表示为:AX=b, 其中X=[x y]T, 且

对于节点D的坐标可以采用多种方法来求解, 最常用的最小二乘估计法, 采用此种方法计算得到的D的坐标为:

其中代表坐标X的估计值, 表示AT矩阵转置表示的逆矩阵。

3 硬件设计

3.1 硬件架构

本设计硬件包括终端节点和信标节点。其中信标节点主要采用CC2530 设备, 终端节点包括网关节点和盲节点, 主要包括CC2530, LPC2378 的32 位处理器及LTE 4G模块GTM900C。硬件架构如图3 所示。

3.2 信标节点及盲节点

信标节点及盲节点的Zig Bee模块均采用TI生产的2.4 GHz射频芯片CC2530, 具有高度集成、低成本、低电压、低功耗的特点, 它结合了业内标准的增强型8051CPU内核, 内置一个数字直接序列扩频调制解调模块, 可编程输出功率高达4.5 d Bm。CC2530支持专用点到点, 简单星形以及树型及网状网络。其最小系统如图4所示。

3.3 网关节点主控芯片

网关节点主控芯片采用了Philips推出的一款支持实时仿真的32 位/ 16 位的具有ARM7TDMI-S内核的微控制器LPC2378, 该芯片不仅仅有UART (通用异步收发器) 、IIC (集成电路总线) 、SPI (串行外设接口) 、USB (通用串行总线) 接口, 还有AD (模数转换) 接口、定时器接口等, 具有稳定性好、可靠性高、接口丰富等优点, 可大大简化外围硬件电路设计, 降低设计成本与复杂度。它主要用转发CC2530 盲节点接收到的信标节点与盲节点间的RSSI值及信标节点坐标信息, 将其通过LTE 4G模块上传至后台服务器。

3.4 LTE 4G模块

网关节点数据采用中国电信的天翼4G网络进行传输。中国电信4G网速更快、体验更好, FDD (频分双工) 下载峰值速度150 Mb/s、TD上行峰值速度50 Mb/s, 完全可以满足网关节点的数据传输需求。4G模块采用华为生产的ME906V模块, 它是一款高度集成的CDMA/CDMA2000/LTE FDD/LTE TD模块, 内嵌TCP/IP (传输控制协议/ 网际协议) 模块, 易于集成, 可以顺利接入电信4G网络。此外, 该模块拥有2 路模拟音频输入输出接口, 电源输入接口和充电管理, ADC (模拟数字转换器) 输入, 全双工串行接口, TTL (晶体管—晶体管逻辑) 电平, 支持TCP/IP扩展AT (attention) 指令集。完全可以满足本设计的要求, 并且很大程度上降低了成本。

3.5 EEPROM (电可擦除只读存储器) 模块

AT24C256 是Atmel生产的256 kb串行电可擦的可编程只读存储器, 它采用8 引脚双排式封装, 具有结构紧凑、存储容量大等特点。特别适用于具有大容量数据存储要求的数据采集系统。本设计方案中需要存储大量的信标节点传递上来的RSSI信息, 需要通过IIC与AT24C256 进行通信将RSSI信息存储于其中。

4 实时定位

4.1 定位过程

确定定位算法后, 利用搭建好的智能公交车定位系统即可对公交车进行定位。其定位过程主要分为如下几个阶段:

1) RSSI的采集阶段, 信标节点周期发送自身信息:节点ID (标识) , 自身位置信息等。

2) 通过盲节点和多个信标节点之间的相互通信, 盲节点接收到多个信标节点的RSSI值和信标节点的自身信息。

3) 网关节点通过LTE 4G将收到的RSSI数据包信息上传至后台服务器, 并存至后台服务器数据库中。

4) 上位机软件对数据库进行操作, 测算公交车节点和各个信标节点之间的距离估计值, 并利用极大似然估计法求得公交车节点的估计位置

5) 保存数据结果并利用GIS显示公交车定位结果。

4.2 定位实现

信标节点安装在公交车行驶路段的两边, 它是无线定位系统中已知坐标的节点。该节点要正确地配置在定位区域中。它主要将一个包含自己位置的坐标 (x, y) 和与公交节点间通信的RSSI值的信息包发送至盲节点。

盲节点安装在公交车上。它向信标节点发送连接命令, 接收来自信标节点的RSSI数据包。盲节点和离自己最近的参考节点通信, 收集这些节点的坐标 (x, y) 和RSSI值并将这些信息通过串口发送给网关节点。

网关节点安装在公交车上, 其主要功能是接收盲节点传送过来的RSSI数据包, 并将其通过LTE 4G发送至后台服务器。其中与盲节点及LTE 4G模块的通信均是通过串口进行。

4.3 结果显示

本设计GIS实时地图采用北京慧图信息科技公司的Top Map地理信息设计开发平台。该平台提供了丰富的地理信息设计功能, 包括地图的图层管理、GIS交换格式导入导出、地图编辑、图层编辑、实体编辑、属性数据操作、图像输出等功能。通过采用上述方法, 提出的本设计方案能够实现电子地图上的公交车辆的实时定位。

5 定位结果

本系统CC2530 模块无线通信的距离是180 m, 设定在盲节点可通信范围内信标节点个数分别为3、5、7、9、11 时所测得的定位误差分别如图5 所示。

从图5 中可以看出, 本系统在信标节点大于6 个时归一化的定位误差将稳定在15%左右, 基本符合公交车定位精度要求, 说明该系统的定位是有效的, 但信标节点的数目要多点较好。

6 结语

本设计利用Zig Bee网络得到路边信标节点传送给公交车终端节点的RSSI信息, 通过LTE 4G将其上传到后台服务器并存入数据库中。通过上位机对数据库进行定位处理, 而后通过GIS技术将公交车的地理位置实时显示出来。经实际测试, 该系统运行稳定, 可以实时了解公交车辆行车信息和车辆状况, 为乘客和调度提供极大的方便, 也符合目前智慧城市的需求。同时, 虽然该定位系统是以公交车辆定位为依托的, 但为类似的定位系统的设计也可以参考。

摘要：为了实现城市公交车辆的实时定位, 根据接收信号强度指示 (RSSI) 定位和极大似然估计定位算法原理, 采用LTE (长期演进) 4G、Zig Bee (基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议) 及GIS (地理信息系统) 技术组建成公交车辆定位系统。系统4G模块采用华为生产的ME906V, Zig Bee模块采用TI (德州仪器) 生产的CC2530。该系统可以为车辆调度, 乘客等车等带来方便, 具有功耗低、成本低、实用价值高等优点。

关键词：车辆定位,接收信号强度指示,长期演进,地理信息系统

参考文献

[1]陈勇, 杨明辉.基于LTE4G模块的无线通信系统的设计[J].软件导刊, 2010, 9 (12) :135-136.

[2]CUI Guangzhao, JIN Song, HU Zhihong.Design of ZigBee network test and control system based on S3C2410[J], Advanced Materials Research, 2010, 637-641.

[3]张智, 张蔺.GIS和ZigBee在煤矿井下人员实时定位的应用[J].企业技术开发 (技术版) , 2010, 29 (3) :47-48.

[4]BENKIC K, MALAJNER M, PLANINSIC P.Using RSSI value for distance estimation in wireless sensor networks based on ZigBee//[C].Proc of 15th International Conference on Systems, Signals and Image Processing.Bratislava:IWSSIP, 2008, 303-306.

城市轨道交通车辆就业前景 第2篇

城市轨道交通专业是非常好的，城市轨道交通是城市公共交通的一个重要组成部分，包括地铁、轻轨、有轨电车和磁悬浮列车等。在中国，随着区域经济和城市群的发展，人们又把连接这些地区的城际铁路和铁路客运专线也称为轨道交通。城市轨道交通市场调研报告提到，进入21世纪以来，随着国家经济的飞速发展和城市化进程的加快，城市轨道交通也进入大发展时期。证明了城市轨道交通专业前景是非常好的。截至底，内地10座城市已建成运营的30条城市轨道交通线路运营里程已达813.7公里。其他在建的城市有杭州、西安、成都、苏州、沈阳等，另外还有27个城市正在筹建城市轨道交通。目前城市轨道交通发展最快的京、沪、穗三地的运营里程都已突破百公里，其中运营里程最长的上海已达235公里左右，北京达198公里，广州超过117公里。大连、天津以70至90公里的规模紧随其后。城市轨道交通市场调研预测显示，至，京、沪、穗三地的城市轨道交通运营里程都将超过500公里，其中上海将以877公里的总长度处于领先地位。而三大城市轨道交通的远景规划都有望突破1000公里。在保增长扩内需的“主旋律”下，国内的城市轨道交通建设在沉寂7年之后再次呈现火爆局面。，国务院已经批复了22个城市的地铁建设规划，总投资8820.03亿元。到前后，我国建成和在建轨道交通线路将达到158条，总里程将超过4189公里。目前国务院批准地铁建设一般依据3项指标来衡量，即城市人口在300万以上，gdp在1000亿以上，地方财政一般预算收入100亿以上，而轻轨的标准只要达到上述条件的60%即可，目前全国有将近50个城市具备了轨道交通的建设需求和条件。发展城市轨道交通从短期看能够拉动固定资产投资，有利于克服国际金融危机对我国实体经济的影响，促进经济平稳较快发展。

城市要有让车辆“安居”的雅量 第3篇

停车混乱无序，恐怕不是北京市的独有现象，几乎可以说是一种“城市病”。诚然，通过摇号限行等措施合理控制城市车辆规模的同时，建设足够多的停车位，确乎是城市化过程中不容忽视的一大问题。

不过，北京市非正规停车比例超过80%，恐怕不是一句停车容量不足就能够说明全部问题的。也许“非正规”的收费管理才是非正规停车的真正原因，换言之，管理越是混乱，停车越可能“非正规”。

停车位的管理方面，本来就存在着混乱的现象。一是存在多头管理之弊，难免导致效率低下。根据现行规定，只有公安交管部门有权划定路侧停车位，经营公司向区县交通管理部门登记备案核准后获得经营权，收费标准由发展改革部门核定，停车占道费直接交财政，日常经营由工商监管，影响道路秩序的问题由城管部门负责治理。二是存在多头牟利之嫌。专业经营停车的公司、临街的商家酒店、相关的街区管理部门以及众多能沾上边的单位，都难免将停车位当成唐僧肉，使公共资源沦为了非法牟取暴利手段。

当众多单位一心想着分停车费一杯羹时，可怜的车主难免会被逼上非法停车之途。比如北京市人大常委会机关，内部免费车位无法满足停放需求，挤不上机关的免费车位，大家就首选通往长富宫饭店的小路上的非正规停车位，以至于路侧停车位常常有一半以上的空位。在附近工作的沈先生说如果正规停车，每天上班停10小时就是145元。每月开销需要3000多元，干嘛不违法停车呢？

我不否认停车收费有利于将市民引向公共交通，但是这并不意味着以城市之大，竟可以无处安放市民的车辆，更不意味着停车场的公共属性应该被取消。

城市轨道交通车辆转向架综述 第4篇

城市轨道交通具有快速、安全、准时、节能、大运量、无污染等众多优点, 能满足城市发展和环境保护的要求, 作为城市公共交通的主要发展方向已被广泛认同, 也是城市可持续发展战略的必然选择。目前, 城市轨道交通分为地铁系统、轻轨系统、单轨系统、磁悬浮系统等主要类型。

(1) 地铁系统:

分为A型车辆、B型车辆和直线电机B型车辆, 其技术规格如表1所示 (参见GB/T7928-2003地铁车辆通用技术条件) 。

(2) 轻轨系统:

分为C型车辆、直线电机C型车辆和有轨电车系统等。其中C型车辆的车体基本长度为18.9～30.4 m, 车体宽度为2.6 m;有轨电车的车体基本长度为12.5～28 m, 车体宽度不大于2.6 m。

(3) 单轨系统:

分为跨坐式单轨车辆和悬挂式单轨车辆。

(4) 磁悬浮系统:

分为低速磁浮车辆和高速磁浮车辆。

2 城市轨道交通车辆转向架主要类型

城市轨道交通车辆转向架按照车辆类型分, 有A型、B型、C型车转向架和单轨车辆转向架等; 按转向架总体结构可分为有摇枕和无摇枕两种;按构架侧梁结构可分为轧型侧梁结构和钢板焊接侧梁结构;而按一系悬挂定位方式可分为锥形叠层橡胶弹簧定位、转臂式节点定位和人字形橡胶弹簧定位等3种。详见表2所示。

3 典型转向架结构介绍

3.1 Bombardier公司生产的A型车转向架

此种转向架运用在广州地铁2号线、深圳地铁1号线和上海地铁1号线北延伸线等A型地铁车辆上, 上海地铁7、9号线以及深圳地铁1号线加车、深圳地铁2号线也均采用该转向架的派生产品。

图1所示为广州地铁2号线A型车转向架。该转向架为无摇枕结构, 构架为H形钢板焊接结构, 动车转向架构架和拖车转向架构架可以互换;一系悬挂为锥形金属橡胶弹簧定位, 锥形弹簧与轴箱之间采用螺纹紧固, 轴箱上安装提升止挡, 该设计可使转向架安全通过不规则轨道, 同时可以安全提升整个转向架;二系悬挂采用空气弹簧, 每个转向架设2个垂向减振器、1个横向减振器和1套抗侧滚扭杆装置, 抗侧滚扭杆置于构架侧梁外部, 该设计可以有效的抑制车辆侧滚运动, 提高乘坐舒适度;牵引装置为中心销和单个牵引拉杆机构;每个动车转向架设2个交流牵引电机, 齿轮箱为一级减速, 齿轮箱箱体为卧式水平分型面, 便于检修;每个转向架设置4套踏面制动单元, 其中2个制动单元带有停放制动装置。

3.2 引进韩国技术自主开发的B型车转向架

北京地铁复八线转向架型号为CM-3型转向架, 为长春轨道客车股份公司1995年引进韩国韩进重工技术消化吸收后, 于1997年自主设计开发生产的新型地铁无摇枕转向架 (见图2) 。

该转向架分为动车转向架和拖车转向架, 构架为H形结构, 侧梁采用轧型结构, 横梁采用日本无缝钢管;一系悬挂采用锥形叠层橡胶弹簧定位;二系悬挂采用空气弹簧、横向油压减振器、高度调整阀、压差阀等;中央牵引装置为牵引橡胶堆;基础制动装置采用杠杆式单侧闸瓦制动装置;动车转向架安装了日本东洋公司生产的交流牵引电动机, 齿轮箱、联轴节也为日本东洋公司制造, 齿轮箱为一级减速, 联轴节的结构为挠性板形式。

北京地铁13号线转向架型号为CM-4, 是长春轨道客车股份公司在借鉴伊朗地铁、北京地铁复八线的基础上, 考虑到既有车辆存在的问题而改进设计的 (见图3) 。与CM-3的主要区别为该转向架采用单元制动缸;首次采用自主开发研制的Z形牵引拉杆形式, 解决了以往地铁车辆的纵向冲动问题;首次开发出车轮降噪装置, 显著降低轮轨噪音, 受到用户好评;其他部分基本相似。牵引电机为日本日立公司生产的交流电机, 齿轮箱、联轴节由日本东洋公司制造, 联轴节的结构为挠性板形式。

此外, 武汉轻轨、北京地铁5号线等都是派生产品, 其构架侧梁为轧型结构。北京地铁国产化、天津地铁1号线、北京地铁2号线等转向架结构与上述转向架相似, 区别是构架侧梁为钢板焊接结构。

3.3 仿CW-200型转向架的B型车转向架

CM-5型转向架运用于天津滨海快速轨道交通车辆上, 如图4所示。此转向架是CW-200系列转向架与城轨转向架的结合体, 无摇枕结构, 构架为H形结构, 侧梁为钢板焊接结构, 横梁采用无缝钢管;一系悬挂采用转臂式节点定位结构, 设有钢簧和垂向油压减振器;二系悬挂采用空气弹簧、横向油压减振器、高度调整阀、压差阀等;中央牵引装置为中心销和Z形牵引拉杆结构;基础制动装置采用单元踏面制动缸;动车转向架安有日本TOYO公司生产的牵引电动机, 齿轮箱为一级减速, 斜齿轮, 联轴节为挠性齿式联轴节等。

3.4 直线电机B型车辆转向架

直线电机一般分为直线同步电机和直线感应电机。城市轨道交通一般使用直线感应电机, 简称直线电机, 直线电机结构相当于将旋转电机切割展开成直线状。城市轨道交通用的直线电机 (LIM) 定子 (初级线圈) 设置在车辆上的直线电机里、转子 (次级线圈) 设置在轨道上的感应板内。

广州地铁4号线采用的就是直线电机车辆, 车体由南车青岛四方机车车辆股份有限公司提供, 转向架由Bombardier公司提供, 如图5所示。直线电机车辆具有如下优点:牵引力不受粘着限制;坡道、曲线限制可以放宽;起动加速性能好;转向架上可以不安装旋转电机和齿轮箱, 空间大, 易于采用径向转向架等技术;利用直线电机驱动可降低地板面高, 减小限界尺寸;低噪音、低磨耗、振动小, 绿色环保。

3.5 长春轻轨C型车转向架

长春轨道客车股份公司为长春轻轨2号线设计制造了新型三模块70%低地板轻轨车辆, 该车每辆车包括3个转向架、2个两端动力转向架 (CW-10型) 和1个中间独立轮转向架 (CW-11型) , 如图6所示。

CW-10型转向架的构架采用H形结构, 为了降低地板面高度, 侧梁采用较大鱼腹形的箱型结构, 并采用弹性车轮, 提高运行品质;一系悬挂采用圆锥叠层橡胶弹簧式定位装置;为了能较好地通过曲线, 二系悬挂装置采用有摇枕结构, 承载方式为心盘集中承载;基础制动装置采用液压盘形制动加磁轨制动的方式, 保证在有限的空间内, 能达到同等制动功率;驱动装置采用二级减速齿轮箱;采用轮缘润滑装置能有效地减小轮缘与钢轨之间的磨耗, 提高车轮的使用寿命。

3.6 重庆单轨DGZ-01/02型转向架

此转向架为长春轨道客车股份公司从日本日立公司引进技术生产的单轨转向架 (见图7) 。

转向架为跨座式结构, 走行轮、导向轮、稳定轮采用橡胶充气轮胎, 内充氮气, 并设置相应的辅助轮, 作为轮胎瘪气时的安全措施;二系悬挂采用有效直径为450mm的空气弹簧, 配备高度阀和压差阀;中心销固定在车体枕梁上, 下部与构架上的中心销座相连, 牵引和制动时通过安装在中心销座与构架之间的牵引橡胶堆传递牵引和制动力;齿轮箱采用直角、两级减速传动装置, 第1级为伞齿轮, 第2级为斜齿圆柱齿轮;制动盘安装在齿轮箱一级减速轴上, 卡钳和制动缸安装在齿轮箱上, 制动时, 制动缸把空气压力转换为液压来实施制动;另外, 转向架还安装有集电装置、接地装置、内压检测装置、隔音板装置, 非动力转向架还安装有ATP天线等。

摘要：介绍了国内城市轨道交通车辆转向架的分类、基本结构和工作原理。

城市轨道交通车辆司机面试自我介绍 第5篇

您好!

我的名字叫XX，今年27岁，我是来应聘司机这个职位的。本人持有B2驾驶证，曾经在XX公司当过五年以上的货车司机，工作期间没发生过重大交通事故，能熟练驾驶各种高、中、低档车型。我工作认真负责，能吃苦耐劳，在工作时间内不吸烟、不喝酒。

城市车辆 第6篇

摘要: 高职教育必须进行深度的校企合作以及工学结合,这样才能切实提高人才培养的质量。订单式人才培养符合校企双方人才培养与人才需求的共同利益,成为校企合作的桥梁。本文对城市轨道交通车辆专业围绕订单培养进行的组班过程、培养方案的制定、校内外实训基地建设及实践教学模式、验收制度和订单培养的成效进行了讨论。

关键词:订单培养;实训基地;人才培养模式

一、订单培养是校企合作的基础

城市轨道交通车辆专业专门面向轨道交通运营企业培养轨道交通客车司机和车辆检修人才,有着非常明确的培养目标定位,就业市场指向清晰,但由于轨道交通企业有专营性质,数量较小,造成毕业生就业单位相对单一的局面。近年来,国内轨道交通发展迅猛,对客车司机和车辆检修人才需求数量巨大,而有能力培养专业人才的院校却数量有限。院校迫切希望学生出口畅旺,企业迫切需要人才来保证企业的发展。订单式培养符合校企双方的利益需求,能够使学校有稳定的就业市场,企业有稳定的人才来源。

广东省是国内轨道交通发展最活跃的地区,广州铁路职业技术学院是华南地区城市轨道交通车辆专业办学能力最强、历史最悠久的高职学院。我们与广州地铁、深圳地铁以及广铁集团等大型轨道交通企业有长期的合作历史。通过订单培养,校企双方从人才培养方案、实训基地建设、教学团队构建、教材编写以及顶岗实习等方面进行了全方位的合作,为企业培养了大批专门人才。

二、订单培养的实践过程

1. 订单班学生的选拔与组班。

针对企业的用人需求,我们采用企业选拔、按就业岗位组班的方法组成订单班。企业提前一年左右到学校采取面试和笔试的方式选拔学生,再按预定的就业岗位重新编班。例如,在2006级和2007级的学生中,我们根据企业的选拔组织了广州地铁司机班、广州地铁检修班、深圳地铁司机班、深圳地铁检修班、深圳地铁工程车检修班、广铁集团司机班以及广铁集团检修班。当专业群内学生人数不足时,还在机电相关专业中选拔优秀的学生转入订单班,满足企业的用人需要。

2. 校企合作进行订单班人才培养方案的制订与实施。

为了切实满足企业的需要,在每个订单班开班前,教学团队深入订单企业召开专家会议,进行现场研讨,了解订单企业的车辆技术水平、运营组织和检修组织原则、岗位工作能力需求以及企业对人才培养的具体要求,制订切实可行的人才培养方案,并经主管院长和企业批准后组织实施。

在订单班的教学中,根据订单企业提供的技术资料及企业内部培训教材进行校本教材的开发,或直接采用企业上岗培训教材作为订单班教材,聘请企业专家参与课程教学,组织学生到企业进行现场教学,参照企业标准进行课程考核。学生考核成绩即时发送给订单企业,供企业进行监督验收。

3. 在订单企业建立完善的校外实训基地,保证订单班学生顶岗实习。

“要用什么,就学什么”是高职教育适应市场的简单法则,本专业在广州地铁、深圳地铁及广铁集团下属的广州机务段、三水机务段、广州火车站等订单合作企业建立了校外实训基地。上述校外实训基地涵盖了城市轨道交通运营、铁路客货运、铁路机车运用与维修等生产业务,功能齐全,分布合理,学生能在上述实训基地进行地铁列车驾驶、地铁车辆检修、铁路机车驾驶、铁路机车检修以及铁路客运等生产实习,从而保证本专业学生能在订单企业进行半年以上的顶岗实习。

通过在订单企业建立实训基地,学生在订单企业接受列车驾驶、车辆检修岗位的岗位培训,毕业后能够在订单企业直接上岗。一方面,由于参与实训的学生本身是企业的准员工,因此企业对学生的学习非常重视,主动派出最强的专家、技师对学生进行培训,企业设备、企业技术资料最大限度地对学生开放,使学生能在实习中学习到企业最新的技术,从而大大地提高了毕业生的职业能力。另一方面,绝大部分的毕业生在顶岗实习完成后被顶岗实习企业所留用,学生在毕业后即能直接上岗,减少了企业二次培训的时间,为企业节省了大量的人才资源开发成本。同时,由于顶岗实习的企业是毕业生将要服务的企业,学生对企业文化有很强的认同感,对企业的安全要求、企业规章、生产经营管理都能自觉服从遵守,主动适应,自觉地提高学习积极性。

4.以订单企业生产环境为参照建设校内实训基地。

作为企业实训的预备和补充,本专业参照订单班合作企业生产环境与设备进行校内实训基地建设,建立了机车电器与变流实训中心、SS9型电力机车综合实训中心以及地铁列车模拟驾驶中心等真实的或仿真的生产性校内实训基地。

在校内实训基地,学生进行与企业生产一致的生产性实训。例如,在机车电器与变流实训中心,所有的机车电器试验台全部是企业正在使用的生产性试验台;供学生实训用的电器设备全部是真实的机车车辆电器。学生在实训中心内完全按企业执行的检修工艺、检修程序进行机车电器检修。

SS9型电力机车综合实训中心装备了国产最新的SS9型电力机车全套机电设备,配备了真实的司机驾驶台,以广深铁路为运行实景,通过现代化的计算机控制技术,实现了机车运行实景、机车设备、机车电路图的无缝对接和联动,学生可以在实训中心内完成机车试验、机车驾驶、机车故障检测与故障排除等全部实训。

地铁列车模拟驾驶中心投入540万元,装备了国内最先进的地铁列车模拟器,模拟器完全按照广州地铁二号线车辆建造,拥有完全一致的司机室、客室,真实的司机台和操纵设备,采用先进的计算机图像技术实时生成与广州地铁二号线完全一致的运行实景,学生可以在模拟器上接受列车司机所有的培训项目,从而缩短其毕业后的上岗培训的时间。

5. 以“双元师徒制”模式组织实训教学。

“双元师徒制”教学模式在校内和校外双元进行,校内“一元”指在校内实训基地进行的列车部件检修、列车故障处理与模拟驾驶实训,校外“一元”指在企业进行的真车驾驶实训与真车检修实训。

校内实训由实训指导教师负责指导学生进行车辆检修与模拟驾驶训练,采用分散实训与集中实训相结合的方式进行一对一、手把手的师徒式教学。企业实训将学生安排到列车驾驶机班或检修班组,由司机或检修技师担任学生的师傅,师傅负责学生的技能培训指导与考核工作,学生在整个实训过程中与师傅共同工作、共同生活,完成企业岗前培训,最后取得岗位操作证(如司机证)的考试资格。

6. 企业验收制度。

校内培训完成后,由企业组织订单班验收考试。验收考试由企业制定验收标准,由企业命题,企业监考,企业评卷。验收合格的学生可获准进入企业参加顶岗实习。

三、订单培养成效

1. 订单培养历史悠久。

早在广州地铁一号线开通前的1995年,我们就与广州地铁合作,在国内率先开办地铁车辆专业,为广州地铁培养出第一代的地铁客车司机和车辆检修员,也为本专业的发展壮大打下了扎实基础。

2. 订单培养成效显著。

订单式人才培养模式完全根据行业、企业要求组织教学,针对具体的工作岗位培养学生的职业能力,毕业生质量高,用人单位满意。通过订单培养,本专业为企业输送了大批优秀人才,当中涌现出广州地铁第一位司机杜培矿、广州地铁首席司机龙威、深圳地铁优秀司机队长刘文豪,以及毕业不到两年,连夺两次广州地铁司机比武第一名的黄彬等大批优秀毕业生。

3. 订单培养规模不断加大。

发展迅猛的轨道交通行业为本专业提供了发展的平台,运行良好的校企合作机制保证了专业人才的培养质量,使本专业订单培养合作规划不断扩大。从2006年起,本专业与广州地铁的订单培养合作形成制度化,已经连续培养了三届订单班毕业生,每年规模达100人左右。深圳地铁公司、深圳地铁三号线投资有限公司也于2007年成为订单班合作伙伴,使订单班规模扩大到每年200人。目前,90%以上的2010届毕业生已经进入了订单班,出现了毕业生供不应求的可喜局面。

(作者单位:广州铁路职业技术学院)

参考文献:

[1]于桉,韩大伟.高职高专教育校外实践教学方式方法研究[J].锦州师范学院学报,2007,(3).

[2]王保军.订单培养,校企双赢[J].中国职业技术教育,2007,(18).

城市车辆 第7篇

应急车辆主要包括警车、消防车、救护车、工程救险车等执行应急救援服务的车辆,应急车辆的路径优化对于减少事件的应急响应时间具有重要意义。路径优化是一个研究如何选择起终点间路径的决策问题。由于出行目的的特殊性,应急车辆的路径优化以出行时间最短为优化目标,因此研究路径的行程时间计算成为路径优化的基础。路径可以分为交叉口和路段2个部分。Louisell[1]等建立了紧急优先信号条件下的交叉口行程时间计算模型。路段行程时间计算模型包括如Kolesar[2]的行程时间-距离模型、曹寿民[3]的行驶速率与道路服务水平的关系模型、沈海州[4]的波动理论模型、彭春露[5]的行程时间可靠性仿真模型、刘杨[6]的神经网络模型等。

在以往的研究中,应急车辆的行程时间与交通量的关系模型较为少见。本文则以城市道路中常见的单向2车道的横断面形式为例,研究路段行程时间与交通量及道路行驶条件的关系,构建出应急车辆路段行程时间模型。

1 应急车辆行程时间计算模型

1.1 车辆行驶特性分析

《中华人民共和国道路交通安全法》中第53条规定:警车、消防车、救护车、工程救险车执行紧急任务时,可以使用警报器、标志灯具;在确保安全的前提下,不受行驶路线、行驶方向、行驶速度和信号灯的限制,其他车辆和行人应当让行。第43条规定:同车道行驶的机动车,后车应当与前车保持足以采取紧急制动措施的安全距离。前车为执行紧急任务的警车、消防车、救护车、工程救险车的,不得超车。

根据上述规则,当应急车辆出现在交通流中时,其他车辆需要让行,给予应急车辆优先通行权,图1中直观的反映出这种现象。

在现实中,应急车辆的跟车、车道变换、事件反应的行为都是非常复杂的,同时还存在着在对向车道上行驶等特殊情况。道路的横断面形式对应急车辆的行驶也有影响,这里首先对城市道路中较为普遍的2车道断面进行建模。假设:

1) 双车道上应急车辆进入交通流后,以路段自由流速度发v0行驶,常规车辆以vs 速度行驶,v0>vs 。

2) 应急车辆不变换车道,当遇到前方出现车辆时,应急车辆速度降为vs ,前方车辆换车道过程完成后,应急车辆加速到自由流速度v0 ,保持车速直到前方一定距离出现车辆为止。

3) 不考虑非机动车、行人等的干扰。

1.2 应急车辆行程时间建模

假设2车道a 路段长度为La ,将a路段虚拟分成a1和a22个子路段,a1为应急车辆不受影响的以自由流车速v0行驶的路段,a2为受阻滞的路段,则a路段上的应急车辆的行程时间ta包括2部分,①自由流情况下,车辆经过a路段的行程时间t${}_a^0$,②因车速变化而在a路段上产生的延滞值εa ,见式(1)。

$t{}_a=t{}_a^0+\epsilon {}_a,\forall a(2)$

式中:ta=La/v0,La为a路段长度,km;v0为a路段自由流行驶速率,km/h。

下面讨论延滞值的计算。车辆一次加减速过程中的速度-时间变化示意图见图2所示。

在一次加减速过程中,车辆的阻滞时间可以如下计算:

$\begin{array}{l}\epsilon =(t{}_4-t{}_1)-\frac{\frac{(v{}_1+v{}_0)(t{}_2-t{}_1)}{2}+}{v{}_0}\to \\ \leftarrow \frac{v{}_1(t{}_3-t{}_2)+\frac{(v{}_1+v{}_0)(t{}_4-t{}_3)}{2}}{v{}_0}(3)\end{array}$

假设应急车辆的加减速时间可以忽略不计,则t2=t1,t4=t3。记td=t3-t2

则阻滞时间$\epsilon =\frac{\Delta v}{v{}_0}{\rm T}{}_{\text{d}}$。

a路段上应急车辆的阻滞时间可以表示为:

$\epsilon {}_a={\displaystyle \sum _{a{}_2}\frac{\Delta v}{v{}_0}}{\rm T}{}_{\text{d}}(4)$

则a路段上应急车辆的行程时间ta可以表示为:

$t{}_a=t{}_a^0+{\displaystyle \sum _{a{}_2}\frac{\Delta v}{v{}_0}}{\rm T}{}_{\text{d}}(5)$

下面对a2中出现阻滞的次数进行分析。根据假设,应急车辆出现阻滞的原因是在前方一定距离内出现车辆。按照规则,应急车辆前方的常规车辆应该更换车道进行避让,而常规车辆更换车道必须满足安全要求,即一方面换车道后不至于与目标车道中的前车发生冲突,另一方面也不至于与目标车道中的后车发生冲突,满足这2个条件才能进行成功的换车道行为[7],更换车道行为逻辑见图3。因此,常规车辆没有更换车道的原因是相邻车道上没有合适的间隙能够允许安全的执行更换车道行为。

车道上车辆之间的间隙可以用车头时距h表示,单位:s;允许更换车道的最小时间间隙用tmin表示,单位:s,则h>tmin,常规车辆可以更换车道,否则,常规车辆无法更换车道,应急车辆出现阻滞。

假设路段a分为车道1和车道1,应急车辆进入路段a后,在车道1上行驶,车道1上的车辆数为n1,车道2的车头时距为h2,对于车道1上每个车辆,不能够更换车道的随机次数在数值上等同于车头时距的概率P{h2<tmin},其单位为1/辆,则应急车辆出现阻滞的次数为n1P{h2<tmin},则得到:

$t{}_a=t{}_a^0+n{}_1{\rm P}\{h{}_2＜t{}_{\min }\}\frac{\Delta v}{v{}_0}{\rm T}{}_{\text{d}}(6)$

如果用交通密度来表示,k为车道1的交通密度(辆/km),即单位长度的路段上一个车道某一瞬间的车辆数,n1=k1la,则得到式(7)和(8):

$\begin{array}{l}t{}_a=t{}_a^0+k{}_{1}l{}_a{\rm P}\{h{}_2＜t{}_{\min }\}\cdot \frac{\text{Δ}v}{v{}_0}{\rm T}{}_{\text{d}}=(7)\\ t{}_a^0+l{}_a{\rm T}{}_{\text{d}}k{}_1\frac{v{}_0-v{}_s}{v{}_0}{\rm P}\{h{}_2＜t{}_{\min }\}(8)\end{array}$

记Q为车道1的交通流量,辆/h;vs为空间平均车速,km/h,根据流量-密度-速度之间的关系,k1=Q1/vs,则得到式(9)和式(10):

$\begin{array}{l}t{}_a=t{}_a^0+l{}_a{\rm T}{}_{\text{d}}\frac{Q{}_1}{v{}_s}\frac{v{}_0-v{}_s}{v{}_0}{\rm P}\{h{}_2＜t{}_{\min }\}=(9)\\ t{}_a^0+l{}_a{\rm T}{}_{\text{d}}Q{}_1(\frac{1}{v{}_s}-\frac{1}{v{}_0}){\rm P}\{h{}_2＜t{}_{\min }\}(10)\end{array}$

如果记t${}_a^1$为常规车辆在a路段上的平均行程时间。T${}_a^1$=la/vs,t${}_a^0$=la/v0,则应急车辆在a路段的行程时间可以表示为:

$t{}_a=t{}_a^0+{\rm T}{}_{\text{d}}Q{}_1(t{}_a^1-t{}_a^0){\rm P}\{h{}_2＜t{}_{\min }\}(11)$

其中车道1上每个车辆不能够更换车道的随机次数在数值上可以用车头时距的概率P{h2<tmin}表示,其单位为1/辆,而车头时距h可以采用不同的分布来进行描述,如负指数分布、移位负指数分布、爱尔朗分布、韦布尔分布。如果路段上车头时距服从负指数分布,则车头时距h大于ts的概率可以表示为[8]:

${\rm P}(h＞t)=\exp (-\frac{Qt}{3600})(12)$

进而可以得到每个车辆不能够更换车道的随机次数。

Worrall和Bullen曾指出实际换车道时间是车速的函数,但函数关系不强,因而假设Td是一个常数是合适的,一般取2～3 s。

从上式可以看出,应急车辆的行程时间是一个和路段长度、自由流车速、常规车辆的平均车速、更换车道时间及车流的车头时距均有关系的量。当流量较小时,应急车辆前方车辆较少,则变换车速的次数较少,当路段上流量接近饱和流量时,则出现阻滞的次数较多。

2 模型的验证和分析

Blunden给出的与交通流量有关的行程时间函数所要求的理论特性有以下3条(见图4)[9]:

1) 在行程时间轴上的截距,定义为“零流量”行程时间(T0)。

2) 在接近饱和流量(Q)之前,特别是开始段落的曲线,以缓和的坡度上升。

3) 在“稳态”系统状态下,曲线变成饱和流量(通行能力)纵坐标的渐近线。

许多研究建立的行程时间与路段流量数学函数关系都有满足以上3条要求。对于式(11)来说,当车道流量为零时,ta=t${}_a^0$,当路段流量接近饱和流量时,P{h2<tmin}≈1,ta≈t${}_a^1$→∞。即路段无法通行,因此也满足上述规则。

式(11)是在简化的应急车辆的行驶规则基础上得出的一个理论的推导公式,适合于单向2车道的道路,没有考虑应急车辆在对向车道上行驶等情况。

对于其他断面形式的道路,也可以进行类似的讨论,以单向3车道为例,随着车道的增加,常规车辆避让应急车辆的空间将会增多,应急车辆受阻滞的次数将比同等条件下的2车道路段减小。

得出式(11)后,为了验证模型的科学性,选择具有代表性的主干路,次干路和支路,获得相应的数据,对模型进行验证。由于调查手段的限制,常规车辆的有关参数是在应急车辆出行后的相同出行时段调查得到的。应急车辆的数据由消防队的出警调查数据获得。结果见图6。

从验证结果看,由于这几条路段较为通畅,常规车辆行程时间和自由流时间相差不大,应急车辆的行程时间大都处于两者之间。模型与实测值的平均相对误差为4%,这是比较准确的,从误差的结果看,公式可以用来计算应急车辆的行程时间。

部分路段的误差的比例较大,主要原因是:① 模型是在应急车辆行驶特性简化的基础上建立的,在实际中应急车辆行驶具有不规则性,有一些因素未能纳入模型;②实际的交通系统是非常复杂的,受到各种不规则因素的干扰,特别是在行人过街频繁,路段单位出入口较多的路段,行程时间的波动较大。

3 结束语

1) 应急车辆的行程时间研究是应急车辆路径优化的基础。

2) 在以往的研究中,往往夸大了应急车辆的优先通行权,而应急车辆的出行也是在一定的道路交通环境下进行的,因此也受到各种因素的影响。

3) 选择了具有代表性的单向双车道道路,在假设应急车辆不更换车道的条件下,建立了行程时间与交通量的关系模型,得出行程时间是一个和路段长度,自由流车速,常规车辆的平均车速,更换车道时间,车流的车头时距均有关系的变量。验证结果显示,该模型具有一定的适用性。

4) 路段行程时间的计算是应急车辆路径优化的基础,除此以外,还可以开展路线选择机制、路线优化算法等方面的研究。

参考文献

[1]Collura L.A smple agorithm to estimate emergencyvehicle travel time savings on preemption equippedcorridors[CD]:A Method Based on A Field Opera-tional Test.TRB 2005 Annual Meeting.

[2]Kolesar P.A model for predicting average fire en-gine travel time[J].Operation Research 1975(23):603-613

[3]曹寿民,吕渊智.消防车辆最佳路径之研究[C]//台湾运输学会第三届学术论文研讨会论文集.台北,1988:299-311

[4]沈海州.紧急救援车辆出行路线研究[D].上海:同济大学,2006

[5]杨晓光,彭春露,刘好德,等.城市道路上救援车辆行程时间可靠性仿真研究[J].交通与运输,2006(12):45-49

[6]刘杨,沈海州,彭国雄.基于神经网络的应急车辆行程时间计算模型[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版,2007,31(6):973-975

[7]吴娇蓉.交通系统仿真及应用[M].上海:同济大学出版社,2004

[8]周商吾.交通工程[M].上海:同济大学出版社,1987

城市轨道车辆电气传动系统的发展 第8篇

关键词：城市轨道车辆,电气传动系统,发展

我国城市化的不断推进, 使得城市人口的数量及车辆都不断的增加, 造成了严重的交通拥挤状况, 特别是某些出行高峰期, 拥挤的交通严重的困扰着广大居民。而城市轨道交通以及运输旅客数量大、速度快、无拥堵及节能环保等优点逐进的走进了人们的视野, 其使用较好的解决了各类城市的交通问题, 受到越来越多城市居民的认可及喜爱。通常情况下城市轨道交通要依托于轨道车辆, 城市轨道交通车辆一般会在独立的轨道上运行, 且要在相应的电气系统的控制下来完成运行任务, 而安全可靠的电气传动系统是保证轨道交通安全运行的必要前提, 其技术水平直接体现着轨道车辆的质量。因此长期以来轨道车辆电气传动系统一直是国内外业内人士争相研究的对象。

1 电力传动系统的发展概述

城市轨道交通车辆的电力传动系统, 从其采用的驱动的电动机看, 可分为直流传动与交流传动。直流牵引电动机结构复杂 (主要换向器) 但其控制原理简单;而交流异步电动机结构简单, 但要实现广范围、高性能的调速控制是相当复杂与困难的。从直流传动进步为交流传动的过程也是电力电子器件、微处理器芯片及交流电机调速理论的发展历史。

半控型晶闸管 (SCR) 使直流斩波调压与相控调压的直流传动得到一次飞跃发展, 且那时德国地铁车辆中采用电流型逆变器供电异步电机的交流传动系统已获开发并应用。可关断晶闸管的问世与发展, 使采用电压型逆变器的变压变频 (VVVF) 的交流传动得到迅速的发展, 并使欧洲的先进国家在20世纪90年代的中后期停止生产直流传动的机车车辆, 生产先进的交流传动的机车车辆。从电流驱动全控型电力电子器件GTO和BJT进步为电压驱动全控型器件 (GBO和IPM) , 使器件 (或模块) 的性能进一步提高, 交流传动的优良性能也进一步得到发挥。IGBT模块的阻断电压与器件容量的不断提高, 使它也逐步替代了GTO在机车车辆上的应用。上海与广州地铁初期进口的国外交流传动车辆上采用GTO器件, 而现在进口的地铁或轻轨交流传动车辆已改为采用高压IGBT模块, 从这一点就可看出性能优越的电压驱动全控型IGBT模块, 不仅在城轨车辆静止辅助电源系统中, 而且在主传动系统中已获广泛的应用。

2 牵引变流器的发展

2.1 车辆用IGBT逆变器的开发

当电压等级不够高时, 在德国和日本曾用1200V和1700V等级IGBT构成三点式 (三电平) 逆变器用于750V和1500V电网。新的IGBT的产生与投入使用, 能够较好的满足在1500V电网中使用相应电压级别器件所构成的两点式逆变器, 故在上世纪未, 国际上生产地铁及轻轨等轨道车辆的公司, 已广泛的将这项技术投入到生产当中, 如高压HVIGBT模块等。与此同时, 也存在有三电平逆变器, 这种逆变器的输出波形更佳、电压上升率等也较低, 然而主电路却十分的复杂, 成本十分高。因此在满足了实际使用要求的前提下, 一般IGBT构成的两电平逆变器的使用频率较高。

2.2 无吸收电路式逆变器

在轨道车辆上要求结构紧凑、重量轻和体积小的装置, 采用绝缘式IGBT模块比那些非绝缘式的GTO器件就更能体现出满足这一要求的特点。同时, 通过采用低感母线技术以降低母线的寄生电感来达到抑制关断时的尖峰电压的目的, 使逆变器可以取消吸收电路, 这样进一步简化了结构, 减轻了重量, 缩小了体积。在1500V网压下, 采用上述技术可以使其尖峰电压抑制在2300V以内。

2.3 低噪声化的PWM控制

牵引变流器采用变压变频的调速方法, 称其为变压变频逆变器 (即VVVF) 。所采用的脉宽调制控制方式 (PWM) 主要有:高频全域异步控制方式, 低频异步、同步并用控制方式, 低频全域异步控制方式和异步扩大控制方式 (GTO方式) 。

2.4 无速度传感器矢量控制

对于交流传动系统来说, 当下广泛使用的是旋转矢量控制或直接转矩控制, 这些控制方式在使用的过程中都要依靠电机速度的反馈信信来完成工作任务, 这样的控制方式性能更加优良, 且更适合于现代化的轨道车辆电气传动系统。此外, 由于随着计算机等微电子技术的飞速进步, 使得相应的计算工作得到了更强大的技术支持, 相应的无速度传感器矢量控制技术应运而生。速度传感器的消失拉大了轴向距离, 大大的方便了电机设计工作。无速度传感器矢量控制技术在使用过程中一般要控制转矩电流, 从而得以完成速度测算及高速转矩响应等。该技术降低了因使用速度传感器而带来的维护及管理等工作量, 并较好的满足了电气传动系统的可靠性及灵活性要求。

2.5 全电制动停车控制

当下所使用的停车系统中, 大多数都是依靠气制动来完成停车任务的, 而这种制动方式在轨道车辆低速行使时会因为制动而产生较大的不稳定性, 从面带来十分明显的晃动感, 影响乘客的乘车舒适度。而在原有制动系统基础上发展起来的全电制动控制停车系统, 可以有效的改善以上问题, 并相应的提高停车精度, 同时还能够较好的减轻停车而带来的冲击感及摩擦损耗, 且制动噪声也逐渐变小, 这些新的特点都更好的满足了高要求的乘车需求, 提高了车辆行驶质量。

结束语

综上所述, 城市轨道交通的使用为人们的出行提供了极大的便利, 它有效的缓解了现今我国诸多大城市的拥堵问题, 为居民提供了一个更加环保、快速的出行方式。而城市轨道交通的有效运营需要一系列的技术作为支撑, 轨道车辆电气系统就是其中必不可少一项重要工作。随着相关科学技术的不断进步, 使得轨道车辆的技术研究工作以及相应的成果不断涌现, 这为城市轨道交通的发展提供了良好的技术基础。要想进一步推动城市轨道交通的发展, 从事于轨道车辆电气系统研究及操作的工作人员, 就要在实践中积累经验, 并结合我国实际情况, 研发出具有较高技术水平的、更加节能环保的且具有独立知识产权的新型技术, 从而更好的推动我国城市轨道交通的发展。

参考文献

[1]周佳, 罗威, 张波, 余士鑫.基于频谱分析的地铁车辆牵引电机故障诊断模拟试验研究[J].轻工科技, 2012 (12) .

[2]李涵, 龚丽丽, 史利杰, 周杨, 曾先光.基于Lab VIEW平台的能馈式异步电机测试系统[J].铁道机车车辆, 2012 (5) .

城市车辆 第9篇

1 弹性车轮研究现状及发展动态

1.1 国外弹性车轮的研究及运用

国外对弹性车轮的研究较早, 也较为深入, 目前处于领先地位的是欧洲、美国与日本。欧洲铁路研究院 (ERRI) 利用TWINS模型及有限元方法研究弹性车轮性能, 从而完善弹性车轮的建模, 并对影响车轮性能的关键结构、参数和材料参数进行优化分析。欧洲弹性车轮的研制中, 较为著名的是德国波鸿交通技术有限公司生产的Bochum 54、Bochum 84型弹性车轮和瑞典生产的SAB型弹性车轮 (见图1) 。

Bochum 84型弹性车轮依据Bochum 54的设计原理改进而成[1], 由轮毂、轮心、弹性元件及可卸环组成, 其中压环与轮心是锥形压装配合。轮心上设有注油孔, 用高压油泵注入高压油即可拆卸。SAB型弹性车轮[2]轮心与轮毅的弹性连接采用许多圆柱状垫块, 钢轨对走行部分的作用传递都通过橡胶进而传向车体, 因其能降低轮轨通过小曲线时的尖啸声而得到广泛应用。但SAB型弹性车轮在工作过程中曾出现过螺栓松动, 因此德国专利提出了一种改进方法, 即取消螺栓连接, 在轮心和压环之间使用锁紧定位环定位橡胶元件和轮毂。

日本也对弹性车轮进行了较为深入的研究。日本铁道综合研究所 (RTRI) [3]为降低轮轨滚动噪声和减少线路维修量, 对不同类型的弹性车轮进行了研究。首先进行了弹性车轮轮对落放试验, 得出弹性车轮的动载荷大致为刚性车轮的80%;然后建立了弹性车轮轮对轨道动力学模型, 研究不同运行速度下弹性车轮和刚性车轮的轨道动态性能作用情况, 提出了弹性车轮对于减少轨道损坏方面有一定作用的结论。此外, 日本还对通过采用弹性车轮来降低高速转向架噪声和振动这一课题进行了试验研究, 得出弹性车轮与普通车轮相比, 无论对降低车内、外噪声还是转向架及地板的振动与噪声都具有较好效果。

1.2 国内弹性车轮的研究及运用

截至目前, 国内机车车辆、地铁车辆和轻轨车辆仍多数采用刚性车轮, 在部分低地板车辆上弹性车轮已开始得到运用。刚性车轮刚度较大, 对车辆振动冲击大, 轮轨磨耗和运行噪声都较大, 而采用橡胶弹性车轮和橡胶弹性轨道垫是减振降噪最有效的措施之一, 但目前我国尚无一种定型橡胶弹性车轮。

我国在弹性车轮方面的研究起步较晚, 1969年, 四方车辆厂成功研制了第一辆地铁弹性车轮试验车 (结构见图2) , 并对其进行了为期半年的试验。

理论研究方面, 同济大学[4]对弹性车轮减噪降噪机理进行了充分研究。通过对比其自主研制的承剪型弹性车轮 (见图3) 与整体车轮的声学特性, 在轮轨垂向动作用力、轮轨噪声等方面通过数值仿真及实验的方法进行对比, 证实了弹性车轮在降低轮轨振动噪声方面具有优势。

北京交通大学[5]在基于有限元橡胶材料超弹性特性力学本构关系建模方法研究的基础上, 模拟计算出弹性车轮在道岔冲击载荷作用下的瞬态动力响应。有限元仿真结果表明, 弹性车轮在过道岔时轮轴处位移比刚性车轮减少21.4%, 动载荷减小38%;橡胶硬度增加, 轮轴处的位移与弹簧动载荷均有所增加。此研究为弹性车轮设计提供了新的思路和方法, 但该模型还需要进行大量弹性车轮橡胶材料特性的实验研究、非线性本构关系研究、弹性车轮非线性建模方法及有限元计算方法研究, 以实现更加有效的弹性车轮动态性能的有限元仿真。

为推进我国车轮减振降噪技术方面的研究[6], 南车戚墅堰机车车辆工艺研究所依托40多年材料工艺研究的经验, 于2002年5月开始了弹性轮对的自主研发 (见图4) 。2004年9月, 产品研制成功并正式投产运用。

同时, 戚墅堰机车车辆工艺研究所对100%低地板车用弹性车轮也进行了结构分析、材料研制及疲劳试验。该100%低地板车用弹性车轮采用独立轮耦合的传统方式, 需要连接专用传动装置。100%弹性车轮动轮的轮心和轮毂结构见图5。首例100%弹性车轮产品已于2009年4月通过首件鉴定, 交付客户装车使用并正式运行。

2 新型弹性车轮外形设计

由于橡胶的压缩刚度大、剪切刚度小, 不能承受较大的拉伸载荷, 因此弹性车轮的弹簧特性主要决定于橡胶元件的承载形式。弹性车轮的结构有多种形式, 按其承载方式的不同可分为剪切型、压缩型和压剪复合型三种。

本设计采用压剪复合型弹性车轮形式, 在确保弹性车轮功能的前提下, 提供了一种可以有效降低车辆运行时螺栓承受的应力、保证安全运行的结构形式, 而且这种弹性车轮结构简单、检修方便, 其概念设计见图6。

本次设计包括具有中心孔的轮毂和轮心组件, 通过车轴传来的车辆载荷依次传至轮心、橡胶元件和轮毂, 最后传至钢轨。轮心组件位于轮毂中心孔内, 且轮心组件与轮毂之间具有允许轮毂与轮心在压迫弹性元件后沿车轮径向略微移动的间隙。轮心组件包括压环和具有毂孔的轮心, 轮心与压环为压装配合, 并采用盲孔螺栓连接形式, 还有若干弹性元件, 弹性元件位于轮心组件与轮毂之间, 采用V形布置, 且沿轮箍中心孔内壁周向均布, 可根据车辆轴重和设计刚度要求确定其夹角角度。轮心上设有注油孔, 用高压油泵注入高压油即可拆卸。

3 车辆-轨道垂向动力学分析

3.1 刚性与弹性车轮对车辆-轨道耦合随机振动影响

为了进一步比较新型弹性车轮与刚性车轮对车辆-轨道动力学性能的影响, 优化弹性车轮橡胶元件参数, 需要进行弹性车轮振动特性分析, 分别针对两种车辆模型进行计算。采用的参数见表1, 弹性车轮分为两个质量块与一组刚度阻尼单元, 而刚性车轮仅为一质量块。弹性车轮车辆系统共14个自由度, 采用车辆-轨道耦合随机振动模型, 运动微分方程为[7]:

式中:[M]为车辆系统质量矩阵;[C]为车辆系统阻尼矩阵;[K]为车辆系统刚度矩阵;Z为系统位移自由度向量;{F}为作用在车辆系统上的轮轨力。

依据随机振动理论, 车辆-轨道系统响应功率谱可由下式[7]得到:

式中:Sω (ω, V) 为轨道不平顺功率谱, V是车辆运行速度;Hz* (ω) 与HzT (ω) 分别是相应系统频率响应函数Hz (ω) 的共轭和简单转置矩阵。

图7所示为车速为60 km/h、采用美国轨道六级谱作为系统输入时刚性与弹性车轮的轮轨垂向振动响应比较, 分别包括轮轨垂向力、轨道振动与车轮振动。

由图7可见, 弹性车轮模型的轮轨力作用与刚性车轮相比显著下降, 同时轨道振动加速度也降低, 但车轮振动加速度在低频时几乎没有变化, 但在数百赫兹后其振动加速度也有所下降。

对车辆结构的振动响应也进行了计算, 结果见图8。可见, 由于一系、二系悬挂的隔振作用, 弹性车轮相对刚性车轮而言, 车体及构架的减振效果并不显著, 低频处弹性车轮与刚性车轮基本一致, 在高频100 Hz以上时弹性车轮才显现出其减振效果。

结合图7、图8分析结果可知, 弹性车轮主要对减小轮轨冲击、轮轨减振降噪作用显著。

3.2 不同速度弹性车轮车辆-轨道耦合振动影响

分别计算速度为30 km/h、60 km/h及80 km/h时的车辆轨道振动响应 (见图9、图10) 。

由图9可见, 随着速度的增加, 由于轨道谱的输入增加, 其轮轨力、车轮及轨道振动响应在整个频域范围内均为线性增大。

由图10可见, 车体振动加速度变化较为复杂, 并不是单纯的速度增加就使车体响应峰值增大, 而是某些频率点处振动峰值在速度较大时降低, 车体振动响应峰值一般出现在其自振频率点处, 由于轨道谱对车辆系统为多点随机激励, 在车体与构架上存在不同相位振动的叠加。车体振动响应与车辆定距与轴距有关[8], 几何滤波现象对车体振动的影响显著。

4 结论

总结了国内外弹性车轮发展现状, 并设计出一款新型城市轻轨车辆用弹性车轮外形, 运用原型参数对安装该型弹性车轮轻轨车辆的轮轨动作用力、车辆及转向架构架振动性能进行分析。研究表明, 所设计的弹性车轮对轮轨动作用力、钢轨振动抑制效果明显, 对车体和转向架高频振动的抑制也有良好效果。由于该型车轮处于概念设计阶段, 下一步将通过有限元分析验证其强度、疲劳性能, 然后通过相应的实验室和装车试验进一步验证其性能。

参考文献

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城市车辆 第10篇

随着国内经济发展速度的不断加快, 城市化的发展也是越来越迅猛, 地级城市的区域管辖范围也是越来越大。以合肥市为例, 市域总面积是7029.48平方公里, 户籍总人口为486.74万人, 城镇化率为62.4%。现辖肥东、肥西、长丰3个县, 瑶海、庐阳、蜀山、包河4个区, 赋予合肥国家级高新技术产业开发区、合肥国家级经济技术开发区、合肥新站综合试验区市级管理权限。

合肥市公交系统已拥有公交车辆2600余台, 运营线路111条, 日均客运量达160多万人次。合肥市公交的发展势头良好, 按照政府要求, 城乡公交一体化也正在深入推进, 城市公交服务的惠及面还将不断扩大。

城市的交通系统应优先发展公共交通系统, 使人们出行时优先选择公共交通, 少开私家车, 达到可持续发展的目的。目前, 我国大部分城市的公共交通系统还是以常规公交为主。但是常规公交的服务水平很低, 无法与私家车竞争, 其发展一直处于尴尬的状态。

常规公交的主要问题是运行速度慢和运力不足。

合肥市快速公交线路 (非BRT) 只有两条线路, 快速公交二号线还是最近才建立起来的代替901高峰时段线路。城市总体公交系统处于过负荷状态, 尤为突出的是902路 (包河花园—火车站) 和14路 (包河花园—建材一场) , 几乎只要是高峰时刻每辆公交车都是人满为患, 笔者曾经在早高峰时段赶902路公交车, 连续五辆车都挤不上去。而就在平时低峰时期公交上的人也不少, 城镇居民的出行已经变成了一场挤公交的战斗。

面对日益严重的公交拥堵问题, 合肥市已经开始修建轻轨一号线, 线路是从滨湖新区到火车站, 途经人车流量最大也是最拥堵的马鞍山路和胜利路, 希望能为出行困难的群众分忧解难。但是, 轻轨的建设周期长, 投入和运营成本高, 服务范围有限。因此, 建立基于常规公交的高品质公交系统才是最根本的公共保障。采用大运量、现代化的公交车辆将有助于提高现有常规公交系统的服务水平。

2 公交车辆的发展及应用

2.1 新式铰链车的发展

2007年五一期间北京商用车展商的铰接巴士们大放异彩, 一个根本原因就是市民真的对公交铰链车有大量的需求。京华目前在国内的铰链车上属于前沿的, 不管是BK6150 (K) 15米铰接还是BK6182B1, 在国内的城市里都属于大气磅礴的主流车型, 颜色也有灰色、红色等几种, 让人看着赏心悦目, 合肥市快速公交2路使用的就是BK6182B1型的18米铰链车, 颜色灰中有蓝, 乘客口碑非常好。

目前国内其他品牌的快速公交铰链车发展也很迅速, 黄海系列的铰链车也在稳中发展, 而已经在2006年上海车展大展雄风的安凯双侧开门铰链车大有超越黄海的趋势, 而且做工非常到位, 车型古典中透着时尚的现代化气息。

安凯、青年、金龙则是目前普通公交的主打, 但是也开始进军快速公交铰链车, 尤其宇通的车型中规中矩很适合在中小型城市发展。

关于燃料, 目前柴油还是主力, 但是有向清洁燃料发展的趋势。北京早在10几年前就用CNG, 8米到18米的车全使用过, 与柴油车相比, 动力性能很好, 完全不落下风。但是, 国内几个ED车明显是失败的, 混合动力和电车竞争, 目前不具有优势。至于燃料电池, 目前成本太高, 也不具有竞争力。

2.2 大运量公交车辆的应用概述

很多城市目前很少使用或者放弃使用铰链车、双层公交车等大运量公交车辆。以合肥市为例, 快速公交2路采用京华18M铰链车, 只停大站博物馆、稻香楼、柏树郢、明珠广场、芙蓉路公交站, 使用铰链车数量少, 且服务的线路也有限。

不使用大运量车辆的理由有, 车太破、车型不好、不符合现在的发展趋势、道路条件不允许等。以市场化为导向的公交体制改革也是放弃使用铰链车的一个主要原因。公交市场化→市场化在于追求利润最大化→追求利润最大化势必降低公交运行成本→降低公交运行成本, 人员必须有所精减。铰链车无法实现无人售票, 与缩减人员矛盾, 最终结果是单机无人售票诞生。

城市快速公交不一定全部使用铰接, 但是一个大城市, 如果公交拥挤不堪, 而相反, 街上却找不到一辆铰链车, 确实有点与大城市的环境不相符。

与上述城市相反, 在一部分大中城市, 出现了新式的铰链车。在这些城市, 公交铰链车重新获得青睐是由于快速公交系统的发展。长达十几米的双节车厢, 优良的乘车环境, 清爽的车身让人心旷神怡, 为快速公交系统吸引更多的乘客起到了重要的作用。

北京使用铰链车的双赢效果是明显的。不单缓解了2008年奥运会的交通压力, 而且使用铰链车促进了就业, 提供了很多售票员岗位以及相关岗位。这与一些城市搞了公交改革, 一夜之间让很多为公交事业奉献了一辈子的售票员回家相比, 更符合和谐社会的发展趋势, 希望北京公交能为其他城市做好排头兵和好榜样。

上海是公交股份制比较成功的典范, 众所周知上海公交费用是国内比较昂贵的, 铰链车在上海的出现很不容易, 但是也有了10辆85路铰链车。在浦东客流量最集中的线路之一85路公交线开始试运营。上海85路运营的“巨龙车”总长18米, 宽2.55米;最大载客量163人, 相当于单节地铁列车车厢;车厢地板与地面距离只有20多厘米, 方便老人和残疾人上下车;而且在相同的运载量下, 它能减少近50%的能源消耗和尾气排放。

至于双层巴士车, 在市区对于拥挤的交通也有很大的缓解作用, 最大的缺点就是在停站时间上, 可以考虑在市区繁华路段并有较好的港湾停靠站的路段使用。现在的技术比八九十年代当时进步很多, 完全可以启动空调。大面积的广告位也是一个卖点。

3 结论

发展常规公交系统, 不应草率的判断铰链车或者双层巴士不适合, 或者以某某车型为主, 这都不一定符合客观事物规律。本文描述了新式大运量公交车辆的发展与应用情况, 并初步探讨了在常规公交系统中采用铰链车等新式车辆的可行性与必要性。

摘要：快速公交系统 (Bus Rapid Transit, BRT) 是一种介于地铁与常规公交之间的城市公共交通系统, 基于专用的路权、大运量的现代化公交车辆、先进的售票系统、公交优先信号控制、先进的乘客信息系统等技术, 提供低成本高品质的公共运输服务。快速公交系统的优势已赢得了我国许多大中型城市的认同, 已有北京、杭州、常州等多个城市具有商业运营的快速公交系统。快速公交系统的发展带动了公交车辆的大型化及现代化。对我国大部分的城市, 建设真正意义上的快速捷运系统, 并分担较多的城市交通量, 需要时间。作为过渡阶段, 大运量、现代化的公交车辆用于主要的常规公交线路上, 将有助于部分地缓解我国常规公交存在的拥挤、服务品质低等问题。

城市车辆 第11篇

但是本文作者在研究中发现, 在车辆拥堵怠速状态下, 发动机的振动频率处于瑞士的EMPA实验室得到的桥梁的基频范围内, 将可能引起桥梁结构与车辆发生共振。

1拥堵车辆怠速频率调查

当车辆拥堵时, 车辆发动机处于怠速状态。此时发动机的转动速度被称为怠速转速, 车辆怠速状态是指发动机空转时一种工作, 简单地说, 怠速即是发动机“出工不出力”。是发动机在没有对外输出功并维持正常运转的最低转速。本文作者通过对大量汽车生产厂家的各型发动机的怠速频率进行调查后发现, 工作性能良好的发动机, 其怠速一般处于600~800 r/min, 部分常见车辆发动机怠速频率见表1。

统计结果显示, 正常的车辆发动机怠速频率在600~800 r/min, 另外, 双燃料发动机虽然有着不同的工作转速, 但是统计结果看, 不管什么类型的发动机, 其正常怠速最低都不低于600 r/min, 最高都不超过900 r/min。

因此, 无论从行车舒适性还是从桥梁结构的安全性来说, 对车辆拥堵怠速作用下的城市桥梁展开动力分析具有较强的工程实际意义。

2拥堵怠速车辆模型选择

通过对过往城市桥梁车辆的特点进行分析, 并结合本文的研究内容, 本文拟定了以下几种常见荷载荷载拥堵模型。

(1) 小汽车荷载模型:整车长度为4.5 m, 轴距为2.5 m, 前轴重为9 k N, 后轴重为10 k N, 前后车辆的前后轴距净距离2.0 m, 见图1。

(2) 大客车荷载模型:整车长度为11.1 m, 轴距为5.5 m, 前轴重为95 k N, 后轴重为95 k N, 前后车辆的前后轴距净距离7.1 m, 见图2。

(3) 两轴货车荷载模型:整车长度为7.5 m, 轴距为4.0 m, 前轴重为80 k N, 后轴重为120 k N, 前后车辆的前后轴距净距离5.5 m, 见图3。

此外, 根据上述发动机的怠速参数, 拟定以下三种怠速频率值作为拥堵车辆对怠速状态下的频率值:①600 r/min;②700 r/min;③800 r/min。

3案例实桥背景介绍

为了研究车辆拥堵怠速状态下城市桥梁的动力分析特性, 本文选取了两座典型的城市桥梁来进行分析。

实桥一:该桥为一座22 m+22 m+22 m三跨等截面连续梁桥, 桥面有效宽度为9.0 m, 单箱两室等截面, 梁高1.6 m, 独柱式主墩, 高度为16.4 m, 主梁为C50混凝土, 主墩为C40混凝土。单向两车道通行, 按城市-A级桥梁荷载进行设计。

实桥二:该桥为26 m+40 m+26 m的变截面连续梁, 桥面有效宽度为12.3 m, 单箱单室, 跨中主梁高度在1.4 m, 墩顶处主梁高2.6 m, 单向三车道通行, 按城市-A级桥梁荷载进行设计。

4实桥动力影响分析结果

通过ANSYS有限元软件[5]计算得到这两座实例桥梁的前六阶竖向振动频率, 见表3所示。同时本文还分析了在不同车辆拥堵荷载作用下, 实桥一的静力荷载效应, 见表4所示。

按照上图1~图3所示的车辆荷载模型对两座实桥进行车列荷载布置, 采用ANSYS有限元软件分别对实桥一和实桥二进行动力分析计算, 计算在小汽车拥堵荷载、大客车拥堵荷载、两轴货车拥堵荷载作用及在不同的怠速频率下的动力效应, 暂未考虑不同车辆荷载的组合情况。受篇幅的限制, 本文只列出了实桥一在不同拥堵荷载模型, 怠速600 r/min作用下的动力分析结果和实桥二在两轴货车拥堵荷载模型怠速700 r/min作用结的动力分析结果 (图4~图13) 。

5结论

(1) 研究发现, 发生车辆拥堵时, 发动机处于怠速状态, 此时发动机的转速集中在600~800 r/min的范围内。该怠速频率处于大多数桥梁的基频 (f=1.23~14.0 Hz) 范围内。拥堵车辆荷载长时间作用于桥梁上, 将可能引起桥梁结构与车辆发生共振。

(2) 实桥一在不同车辆拥堵作用下的动静力分析结果表明, 考虑车辆拥堵发动机怠速动力荷载作用时, 桥梁结构的位移和应力水平对静力荷载作用下的荷载效应都有了显著的增加。

(3) 实桥一在发动机怠速600 r/min的动力荷载作用下, 出现了明显的共振趋势。实桥二在怠速700 r/min的动力荷载作用下, 也出现了较明显的共振趋势。

因此在研究车辆拥堵作用下的城市桥梁受力特征时, 仅仅考虑其静力荷载效应是不够的, 还需考虑车辆拥堵怠速作用可能与城市桥梁发生共振的动力影响, 今后在城市桥梁设计及其运营管理中都应该重视这方面的研究。

摘要：在考虑车辆拥堵怠速状态下, 绝大多数车辆发动机怠速抖动的频率在600800 r/min, 此时发动机的振动频率处于瑞士的EMPA实验室得到的桥梁的基频 (f=1.2314.0 Hz) 范围内, 将可能引起桥梁结构与车辆发生共振。并且实桥分析结果也表明, 拥堵怠速车辆与桥梁结构确实存在发生共振的可能性, 因此对车辆拥堵怠速状态下进行桥梁结构的动力分析具有重要的应用价值。

关键词：车辆拥堵,怠速作用,城市桥梁,动力系数,动力分析

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