【城市軌道中無(wú)線通信系統(tǒng)在信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用探究11000字(論文)】_第1頁(yè)
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城市軌道中無(wú)線通信系統(tǒng)在信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究課題摘要隨著經(jīng)濟(jì)生活水平的提高,車(chē)輛的數(shù)量增多,交通壓力加大,交通擁堵問(wèn)題日益加劇、交通事故增多等一系列問(wèn)題相繼出現(xiàn)。要解決這些問(wèn)題,就要從擴(kuò)大交通設(shè)施著手實(shí)施。因此,運(yùn)用交通控制策略已經(jīng)成為主要的方法,其中最重要的方法就是建立一個(gè)高效的交通通信系統(tǒng),獲得科學(xué)合理的交叉口交通燈控制方案。目前,許多城市的交通擁堵是比較嚴(yán)重的,一旦發(fā)生突然事件,應(yīng)急車(chē)輛沒(méi)有辦法前往事故發(fā)生地,因此交通燈系統(tǒng)的搜索工作就展現(xiàn)出了重要的作用。文中對(duì)軌道交通信號(hào)控制的基本情況進(jìn)行分析,對(duì)軌道交通信號(hào)系統(tǒng)控制的分類(lèi)和交通燈控制的關(guān)鍵參數(shù),總結(jié)了城市軌道交通信號(hào)控制的功能和特點(diǎn)。有針對(duì)性地分析了當(dāng)前的控制模式,重點(diǎn)分析了我當(dāng)前控制交通燈的應(yīng)用模式以及城市軌道中無(wú)線通信系統(tǒng)在交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀,最后對(duì)我國(guó)常用的兩種軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)分別進(jìn)行了分析,同時(shí)指出色燈信號(hào)控制系統(tǒng)的基本情況,借助本次研究,希望可以推動(dòng)我國(guó)的城市軌道交通信號(hào)控制系統(tǒng)的發(fā)展,并且貢獻(xiàn)一點(diǎn)微薄的力量。關(guān)鍵詞:軌道交通;信號(hào)控制;ATC系統(tǒng)目次TOC\o"1-3"\h\u101461引言 1267982城市軌道信號(hào)系統(tǒng)控制的理論概述——以交通信號(hào)系統(tǒng)為例 236002.1交通控制的分類(lèi) 2284892.1.1按信號(hào)控制的范圍劃分 2303882.1.2按信號(hào)控制的原理來(lái)分 3168002.2交通信號(hào)系統(tǒng)控制的主要參數(shù) 4220192.2.1周期 4121232.2.2相位和相位差 4158692.2.3有效綠燈時(shí)間和綠信比 4265022.3城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的作用及特點(diǎn) 5149232.3.1城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的作用 594232.3.2城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的特點(diǎn) 525583我國(guó)軌道交通信號(hào)系統(tǒng)控制的現(xiàn)狀 6175813.1我國(guó)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展 632233.2我國(guó)城市軌道交通信號(hào)應(yīng)用模式 6268544城市軌道中無(wú)線通信系統(tǒng)在交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀 792184.1準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式的ATC系統(tǒng) 7322624.2移動(dòng)閉塞方式的ATC系統(tǒng) 770744.3兩種信號(hào)控制的特點(diǎn) 758284.3.1準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式ATC系統(tǒng)的特點(diǎn) 7257744.3.2移動(dòng)閉塞方式ATC系統(tǒng)的特點(diǎn) 9193115城市軌道交通色燈信號(hào)系統(tǒng)控制 10149465.1作業(yè)模式 1014905.2系統(tǒng)備份 1153365.3連線服務(wù) 1195246城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)控制現(xiàn)狀及建議 12183076.1地鐵軌道交通現(xiàn)狀 128656.2地鐵軌道交通發(fā)展建議 1220637結(jié)論 1418707[參考文獻(xiàn)] 161引言現(xiàn)在社會(huì)發(fā)展比較迅速,經(jīng)濟(jì)水平也在不斷提升,車(chē)輛銷(xiāo)售一路飆升,導(dǎo)致的交通問(wèn)題也是越發(fā)嚴(yán)重。據(jù)前瞻網(wǎng)調(diào)查統(tǒng)計(jì),2014年至2018年,中國(guó)私家車(chē)數(shù)量從二千多萬(wàn)輛增加到六千多萬(wàn)輛。在道路資源有限的情況下,私家車(chē)只能共享交通基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)需求超過(guò)原本的承受時(shí),就會(huì)出現(xiàn)擁堵,導(dǎo)致許多不良問(wèn)題,如環(huán)境污染、堵車(chē)情況等。不僅是浪費(fèi)時(shí)間,而且行駛速度慢還會(huì)增加油耗,使汽車(chē)出行的成本不斷增長(zhǎng)。除此之外,汽車(chē)尾氣排放是大中城市污染問(wèn)題中難以進(jìn)行解決的問(wèn)題。美國(guó)環(huán)保部門(mén)就曾經(jīng)發(fā)表聲明指出,當(dāng)主要道路的車(chē)速?gòu)拿啃r(shí)10英里增加到每小時(shí)20英里時(shí),碳?xì)浠衔锏呐欧帕繙p少了約40%,氮氧化物的排放量減少了約20%。基于此,放慢行駛會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛廢棄排放增加的問(wèn)題,只是環(huán)境污染。除此,一系列的交通堵塞和事故會(huì)嚴(yán)重威脅到人們的生命安全。根據(jù)確切消息統(tǒng)計(jì),2018年我國(guó)的交通事故共225686起,其中死亡63514人,25起重大事故造成一次性死亡15人以上。由于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因素,不可能通過(guò)無(wú)限制地?cái)U(kuò)建或新建運(yùn)輸設(shè)施來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的運(yùn)輸需求。有組織的官方研究表明,由于忽視管理和控制,當(dāng)下致使發(fā)展中國(guó)家交通擁堵的主要原因是因?yàn)榈缆返牡托?。水平性的交叉路口的?chē)輛通信能力是不急障礙通信了給你,所以就非常容易引發(fā)各類(lèi)交通問(wèn)題,導(dǎo)致交通擁堵以及事故產(chǎn)生。合理的交通管理策略已成為保障道路安全、交通順暢、提高現(xiàn)有交通基礎(chǔ)設(shè)施英語(yǔ)、減少污染的主要手段。最基礎(chǔ)的方式就是安裝一個(gè)交通信號(hào)燈,并運(yùn)用一個(gè)科學(xué)合理的系統(tǒng)規(guī)劃來(lái)控制十字路口的交通燈。除此之外,近年來(lái),自然災(zāi)害、事故、人為災(zāi)害等事件給社會(huì)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,對(duì)社會(huì)心理和個(gè)人心理造成了毀滅性的影響,有時(shí)還威脅到國(guó)家或地區(qū)的安全。當(dāng)這些事故發(fā)生時(shí),應(yīng)急管理能夠有效堅(jiān)強(qiáng)災(zāi)害產(chǎn)生的財(cái)產(chǎn)損失與人身安全損失。一般緊急情況下的應(yīng)急管理決策需要著重考慮兩方面內(nèi)容,分別是時(shí)間和成本。因此,根據(jù)事故類(lèi)型和交通網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況,制定出一個(gè)科學(xué)合理、安全且速度的救援疏散決策,是衡量救援服務(wù)有效性的重要指標(biāo)。然而,突發(fā)公共事件具有不確定性、破壞性、衍生性和社會(huì)性的特點(diǎn),它的出現(xiàn)是人們無(wú)法進(jìn)行預(yù)料的,并且產(chǎn)生的危害是非常大的,這給突發(fā)公共事件的行政決策帶來(lái)了極大的障礙。在進(jìn)行突發(fā)事件處理上,首要的目標(biāo)就是先疏散,將高危人群盡快轉(zhuǎn)移到網(wǎng)站安全或醫(yī)療設(shè)施,因?yàn)榈连F(xiàn)場(chǎng)很長(zhǎng)一段時(shí)間將會(huì)增加由于缺乏及時(shí)獲得——深受傷甚至死亡的機(jī)會(huì)由于救援,所以減少疏散時(shí)間是減少突發(fā)事件的負(fù)面影響的關(guān)鍵。不幸的是,在一些發(fā)達(dá)城市,交通擁堵正在蔓延,使得應(yīng)急車(chē)輛很難快速、安全地到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)。研究表明,從1994年到2000年,美國(guó)有600多輛應(yīng)急車(chē)輛相撞,造成許多人死亡。因此,縮短疏散時(shí)間是降低因?yàn)槭录?lái)消極影響的重點(diǎn)。但現(xiàn)實(shí)情況并不理想,尤其是在一些大型城市,本身道路就非常擁擠,路面上幾乎到處都是車(chē),這就使應(yīng)急車(chē)輛很難快速到達(dá)事故地,進(jìn)而延誤了救援。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示,全世界每年都會(huì)發(fā)生車(chē)輛相撞的事故,因?yàn)殡y以實(shí)施快速救援出現(xiàn)了很多傷亡。2005年佛羅里達(dá)州交通業(yè)務(wù)會(huì)議上,一些與會(huì)者建議制定一個(gè)在疏散計(jì)劃中使用控制交通燈的方案。城市交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)是交通信息的重要組成部分,信號(hào)燈控制系統(tǒng)的先進(jìn)性是影響城市交通性能的關(guān)鍵因素。最早的交通燈其實(shí)出現(xiàn)在1868年的英國(guó),后來(lái)隨著交通問(wèn)題的不斷出現(xiàn),交通信號(hào)等被廣泛使用,現(xiàn)如今城市交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)已經(jīng)走過(guò)了一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程,并逐漸得到完善。在此過(guò)程中,根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn),交通燈控制系統(tǒng)總體來(lái)講可以氛圍不同的種類(lèi),主要有點(diǎn)、線、面三部分,同時(shí)也可以將其劃分為固定信號(hào)控制以及感應(yīng)信號(hào)控制、實(shí)時(shí)自適應(yīng)信號(hào)控制。2城市軌道信號(hào)系統(tǒng)控制的理論概述——以交通信號(hào)系統(tǒng)為例2.1交通控制的分類(lèi)作為智能交通的一部分,可以將交通控制系統(tǒng)進(jìn)行有效劃分,其分類(lèi)依據(jù)兩方面展開(kāi),第一是信號(hào)控制范圍,第二就是信號(hào)控制原理,主要分類(lèi)情況見(jiàn)下圖2-1所示。交通控制系統(tǒng)的分類(lèi)交通控制系統(tǒng)的分類(lèi)按信號(hào)控制范圍劃分按信號(hào)控制原理劃分點(diǎn)控線控面控定時(shí)控制感應(yīng)控制自適應(yīng)控制圖2-1交通控制系統(tǒng)的分類(lèi)2.1.1按信號(hào)控制的范圍劃分1、點(diǎn)控系統(tǒng)點(diǎn)控系統(tǒng)也有屬于自身的特性,如果是相鄰斜坡或交叉路口之間的協(xié)調(diào),就不是點(diǎn)控系統(tǒng)的一部分,在高速公路匝道和城市道路的交叉路口,點(diǎn)控系統(tǒng)就屬于一個(gè)獨(dú)立的成立,使用該系統(tǒng),可減少車(chē)輛在匝道或交叉口等待的時(shí)間。2、線控系統(tǒng)在點(diǎn)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,緩慢開(kāi)發(fā)并產(chǎn)生了線控系統(tǒng),這也是曲面控制的一個(gè)非常重要的組成部分。在每個(gè)交叉口調(diào)整控制方案,使進(jìn)入主干道的車(chē)隊(duì)在以一定速度行駛或不闖紅燈的情況下盡可能少地越過(guò)主干道。相位差是地面控制系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)。3、面控系統(tǒng)面控制系統(tǒng)是非?;A(chǔ)的,它控制著整個(gè)城市給定區(qū)域的多個(gè)路口。根據(jù)交通檢測(cè)獲取的數(shù)據(jù),協(xié)調(diào)各交叉口的信號(hào)配時(shí),實(shí)現(xiàn)不同交叉口的協(xié)調(diào)。例如可以將汽車(chē)的消耗、行駛時(shí)間以及停車(chē)次數(shù)等指標(biāo)達(dá)到最佳效果。2.1.2按信號(hào)控制的原理來(lái)分1、定時(shí)控制定時(shí)控制可分為一次性時(shí)間控制和多時(shí)段控制兩種類(lèi)型??刂茊蝹€(gè)時(shí)間段意味著每天只使用一個(gè)基于交通日志數(shù)據(jù)的預(yù)定義計(jì)時(shí)計(jì)劃;反之,則是基于不同時(shí)段的多時(shí)段控制。2、感應(yīng)控制為了實(shí)時(shí)都能夠收集到交通流信息,在路徑中設(shè)置檢測(cè)器,顯著提高了信號(hào)配時(shí)的實(shí)時(shí)性。這種就屬于感應(yīng)控制,可以將其分為半感應(yīng)控制和全感應(yīng)控制。半感應(yīng)控制一般都被應(yīng)用到二級(jí)公路與高速公路的交叉口,主要公路客流量大,二級(jí)公路客流量小,這樣兩者之間產(chǎn)生的波動(dòng)就很大。在一般情況下,主路始終保持綠燈暢通,作為障礙,除非車(chē)輛和行人必須穿過(guò)次要道路,主路會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)保持最小綠燈,直到二級(jí)道路收到綠燈信號(hào)。全感應(yīng)控制主要參考的指標(biāo)就是綠燈的時(shí)間以及發(fā)展的周期,它跟交叉路口檢測(cè)器通過(guò)感應(yīng)收集的交通流信息呈現(xiàn)出緊密的聯(lián)系,并隨其變化而變化??偟膩?lái)說(shuō),階段的順序是預(yù)先確定的。每個(gè)階段的最低綠燈時(shí)間限制已經(jīng)設(shè)定。但是,這個(gè)階段可以任意調(diào)整,如果在這個(gè)階段沒(méi)有檢測(cè)到車(chē)輛,可以跳過(guò)這個(gè)階段運(yùn)行其他階段。3、自適應(yīng)控制(1)實(shí)時(shí)紅綠燈仿真系統(tǒng):交通模型存儲(chǔ)在中央計(jì)算機(jī)中,基于總體目標(biāo)函數(shù)的期望值以及隨時(shí)收獲的交通流信息,通過(guò)改進(jìn)和調(diào)整控制區(qū)交通信號(hào)時(shí)序參數(shù),提高了交通模型預(yù)測(cè)的真實(shí)與準(zhǔn)確性,減少出現(xiàn)控制臺(tái)異常的情況產(chǎn)生,信號(hào)配時(shí)參數(shù)的改進(jìn)和調(diào)整步驟小、頻率高。(2)定時(shí)參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng):系統(tǒng)開(kāi)啟后,實(shí)現(xiàn)流量等級(jí)與定時(shí)參數(shù)之間的控制關(guān)系。即針對(duì)不同級(jí)別的流量,選擇最佳響應(yīng)時(shí)間參數(shù)組,并將流量比保存到主機(jī)。中央控制計(jì)算機(jī)自動(dòng)響應(yīng)各交叉口車(chē)輛檢測(cè)器返回的交通流參數(shù),并根據(jù)設(shè)定的時(shí)間參數(shù)實(shí)時(shí)控制路網(wǎng)上的交通燈。2.2交通信號(hào)系統(tǒng)控制的主要參數(shù)2.2.1周期每個(gè)方向交通等顏色變化所需的總時(shí)間是紅光時(shí)間+綠光時(shí)間+黃光時(shí)間。這個(gè)總時(shí)間就屬于一個(gè)時(shí)間周期。一般來(lái)說(shuō),根據(jù)十字路口的交通流量和路口的交通流量來(lái)確定交通燈的時(shí)間和周期長(zhǎng)度。周期對(duì)于交通信號(hào)控制來(lái)說(shuō)是一個(gè)不可或缺的變量,與控制交叉口的交通效率密切相關(guān)。同時(shí),一個(gè)周期時(shí)間的長(zhǎng)短,與交通流之間也存在很大聯(lián)系,如果時(shí)間段內(nèi)的車(chē)流量非常大,那么信號(hào)燈的周期時(shí)間就很長(zhǎng),反之交通流量越小,對(duì)應(yīng)的周期越短。它的目的是讓交叉路口的車(chē)輛在一個(gè)周期內(nèi)順利通過(guò),避免等待和第二次擁堵。2.2.2相位和相位差交通控制系統(tǒng)一般采用分時(shí)方案對(duì)交叉口進(jìn)行控制,以避免交通擁堵。即在一個(gè)周期的某一時(shí)刻,十字路口的單行或多行車(chē)流具有道路右側(cè)(即綠燈方向),不允許左右車(chē)輛通行。相位差是指紅燈(或綠燈)在相鄰交叉口同一相位的啟動(dòng)時(shí)間的差值。例如,在一條南北向的路上,出現(xiàn)兩個(gè)相鄰的交叉路口,交通燈的時(shí)間周期是相等。十字路口南北直行信號(hào)的相位差是紅燈(或綠燈)從同一相位(如南北方向)發(fā)出時(shí)的相位差。如果流量控制主線或網(wǎng)絡(luò),相位差就成為了非常關(guān)鍵的控制參數(shù)??梢越柚{(diào)整交叉口相位差的方式,讓主干道交叉口的交通燈形成一個(gè)綠波范圍,保證車(chē)流可以快速?gòu)倪@些路口通行,減少交通擁堵情況出現(xiàn)。2.2.3有效綠燈時(shí)間和綠信比綠燈時(shí)間主要是通過(guò)綠燈信號(hào)周期減去綠燈開(kāi)始以及停止出現(xiàn)的損失時(shí)間從而得出的,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),在綠燈范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)時(shí)間的車(chē)輛可以很好地利用。其中,ge為有效綠光時(shí)長(zhǎng),λ為綠光信號(hào)比,C為信號(hào)周期,得出了λ=。綠信比例是交通信號(hào)控制中的一個(gè)非常重要的參數(shù),它的大小可以有效減少車(chē)輛在交叉路口的等待時(shí)間,使交通呈現(xiàn)高效化。通過(guò)在交通流的各個(gè)方向科學(xué)分配綠色時(shí)間,車(chē)輛的停下等待時(shí)間可以有效減少。2.3城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的作用及特點(diǎn)2.3.1城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的作用城市交通具有速度快、密度集中和連續(xù)性的特點(diǎn),一般被用來(lái)進(jìn)行駕駛操作以及控制列車(chē)。雖然在整個(gè)城市交通項(xiàng)目的投資額占比相對(duì)很小,但對(duì)于保證道路安全、提高運(yùn)輸能力、節(jié)約能源等方面都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在城市交通中使用先進(jìn)的信號(hào)設(shè)備,提出的要求相對(duì)較低,通過(guò)對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家的地鐵交通運(yùn)行情況進(jìn)行總結(jié)可以發(fā)現(xiàn),信號(hào)系統(tǒng)水平越高,才能充分發(fā)揮出其它配套設(shè)施的技術(shù)潛力,推動(dòng)地鐵以及輕軌等城市交通實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),信息技術(shù)和微電子技術(shù)發(fā)展迅速,信號(hào)技術(shù)也得到了大幅度的提升,以前司機(jī)必須完成的控制信號(hào)和提高或降低列車(chē)速度等任務(wù)指標(biāo),現(xiàn)在都可以借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)視,并指揮其完成,在確保安全的同時(shí)實(shí)現(xiàn)最短的列車(chē)通過(guò)時(shí)間。通過(guò)在列車(chē)控制中心的計(jì)算機(jī)之間建立可靠、高效的信息通信通道,使通信中心與計(jì)算機(jī)能夠協(xié)調(diào)列車(chē)的工作,充分發(fā)揮運(yùn)輸效率。此任務(wù)僅限于監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)。目前,在一些發(fā)達(dá)城市,隨著信號(hào)技術(shù)的發(fā)展,最短距離已經(jīng)縮短到100秒以下??茖W(xué)完善的信號(hào)技術(shù)大大提高了駕駛的效率,并在安全方面得到有效保證,減少了因?yàn)檎J(rèn)為原因或者是設(shè)置出現(xiàn)故障從而引發(fā)的事故。此外,先進(jìn)的信號(hào)技術(shù)可以避免車(chē)輛發(fā)展突然減速和加速,這樣車(chē)輛駕駛的穩(wěn)定性與安全性得到大幅度增長(zhǎng),在節(jié)能方面發(fā)揮重要作用。2.3.2城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的特點(diǎn)城市軌道交通中的信號(hào)技術(shù)系統(tǒng)類(lèi)似于大型軌道信號(hào)系統(tǒng),但仍有其固有的特點(diǎn),主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):1.由于城市軌道交通經(jīng)常有大量涌入的乘客,最小行車(chē)間隔要求比大型鐵路高得多。因此對(duì)列車(chē)的行駛速度控制起到了很大的影響,使列車(chē)能夠得到更大的安全性。2.由于鐵路列車(chē)運(yùn)行速度遠(yuǎn)低于正常線路,通信系統(tǒng)在信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用速度相對(duì)有所減緩。3.由于很多城市的火車(chē)站僅供旅客上下車(chē)使用,因此大部分車(chē)站沒(méi)有道岔信號(hào),更有可能地面信號(hào)也不會(huì)出現(xiàn),聯(lián)鎖車(chē)站和倉(cāng)庫(kù)較少。由于只配備道岔和地面信號(hào),因此聯(lián)鎖設(shè)備的監(jiān)測(cè)器遠(yuǎn)低于鐵路上大型客運(yùn)站的監(jiān)測(cè)器。4.除了倉(cāng)庫(kù)外,大部分城市軌道車(chē)站的操作規(guī)程都是單純而簡(jiǎn)單的。5.由于線路長(zhǎng),城市火車(chē)站之間的距離短,列車(chē)類(lèi)型單一,那么列車(chē)的時(shí)間表就具有一定的規(guī)律性。因此,城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)通常包含自動(dòng)布線的功能,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是軌道根據(jù)預(yù)設(shè)好的程序展開(kāi)布置,當(dāng)運(yùn)行時(shí)間表發(fā)生變化以后,才有可能實(shí)施人工布置。3我國(guó)軌道交通信號(hào)系統(tǒng)控制的現(xiàn)狀3.1我國(guó)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展自首都地鐵建設(shè)以來(lái),我國(guó)軌道交通燈系統(tǒng)發(fā)展迅速。根據(jù)當(dāng)時(shí)的國(guó)情,中國(guó)開(kāi)始了自己尋找和開(kāi)發(fā)所有部件的旅程,并規(guī)定裝備技術(shù)要有更高的水平。根據(jù)當(dāng)時(shí)的情況,技術(shù)起點(diǎn)相對(duì)較高,100%自主研發(fā)了全系列的設(shè)備,為我的第一條地鐵建設(shè)工程,確保安全可靠運(yùn)行多年。此后,由于我國(guó)城市交通建設(shè)整體的發(fā)展速度較慢,因此信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)達(dá)程度無(wú)法跟一些發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行比較,并處于一個(gè)發(fā)展較慢的緩解,支持部件或設(shè)備只能用于城市有軌電車(chē)系統(tǒng)。因此,研發(fā)是分散的,并不能保證其形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。后來(lái)在1990年,我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)放,經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,城市人口急劇增加。城市軌道交通隨之進(jìn)入快速發(fā)展階段。在這種情況下,我的城市交通燈系統(tǒng)沒(méi)有選擇,然后引入了信號(hào)系統(tǒng)的流程,并采用了一些國(guó)外最先進(jìn)的信號(hào)系統(tǒng)。我國(guó)的紅綠燈系統(tǒng)的研發(fā)過(guò)程與社會(huì)發(fā)展格格不入。已經(jīng)推延了好長(zhǎng)時(shí)間了。在中國(guó)很長(zhǎng)一段時(shí)間,系統(tǒng)裝備中國(guó)供應(yīng)商很不理想,如外國(guó)信號(hào)可以?xún)H僅依靠外國(guó)系統(tǒng),對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),主要的子系統(tǒng)也必須從國(guó)外進(jìn)口,國(guó)內(nèi)供應(yīng),只可以提供設(shè)備和實(shí)現(xiàn)一些技術(shù)服務(wù)支持。引進(jìn)國(guó)外信號(hào)系統(tǒng)后,可以在較短的時(shí)間內(nèi)適應(yīng)我的交通發(fā)展需求,大大提高運(yùn)營(yíng)效率、安全性、交通能力等,可以學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的信號(hào)系統(tǒng)技術(shù),了解發(fā)展趨勢(shì)和趨勢(shì)。3.2我國(guó)城市軌道交通信號(hào)應(yīng)用模式在我國(guó),城市軌道交通信號(hào)的應(yīng)用主要包括:基本的功能設(shè)施、發(fā)達(dá)國(guó)家的信號(hào)系統(tǒng)以及國(guó)家自主創(chuàng)新研發(fā)出的ATS和IT等,同時(shí)還有一些地區(qū)公司研發(fā)的全套信號(hào)系統(tǒng),但是通過(guò)計(jì)算表面,運(yùn)用國(guó)外的交通信號(hào)系統(tǒng)需要花費(fèi)的成本與國(guó)內(nèi)的建設(shè)和維護(hù)成本相當(dāng)。國(guó)外信號(hào)技術(shù)測(cè)試提供的新系統(tǒng)在國(guó)外還不成熟,沒(méi)有運(yùn)行性能,這將在未來(lái)的過(guò)程中帶來(lái)一系列問(wèn)題,并不斷加重,這是阻礙我國(guó)城市軌道交通發(fā)展的重大障礙性因素,同時(shí)也與國(guó)家的相關(guān)政策相違背。吸收引進(jìn)先進(jìn)技術(shù),培育成熟的鐵路信號(hào)技術(shù),結(jié)合我市軌道交通的特點(diǎn)和自主研發(fā)的需要,盡快提供全方位的本地ATC技術(shù)。這是我國(guó)發(fā)展交通信號(hào)燈的唯一出路。CBTC系統(tǒng)得到了國(guó)家城市軌道交通建設(shè)部的特別重視,但CBTC信號(hào)系統(tǒng)的廣泛選擇始于20世紀(jì)初。由于該系統(tǒng)的屬性基本上是自動(dòng)化的,軌道兩側(cè)的設(shè)備更少,操作和安全性更好,并逐漸得到專(zhuān)家的認(rèn)可。因此,自21世紀(jì)以來(lái),國(guó)外在交通燈系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中,在建設(shè)和改進(jìn)項(xiàng)目中都選擇了CBTC。與傳統(tǒng)的信令系統(tǒng)相比,CBTC具有許多優(yōu)點(diǎn)。CBTC的研發(fā)體系已廣泛應(yīng)用于城市軌道交通的建設(shè)和完善。4城市軌道中無(wú)線通信系統(tǒng)在交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀4.1準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式的ATC系統(tǒng)ATC系統(tǒng)通常采用非隔離數(shù)字音頻軌道電路,將其當(dāng)成檢測(cè)列車(chē)?yán)寐屎虯TP通信的手段,它具有較強(qiáng)的通信功能和抵擋信息干擾的能力。聲路發(fā)射器可以為車(chē)輛和車(chē)輛設(shè)備提供強(qiáng)大的信息,如目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、路線狀態(tài)等。而ATP系統(tǒng)被集成到車(chē)輛設(shè)備中,用于計(jì)算和利用車(chē)輛性能數(shù)據(jù)。為其提供的列車(chē)速度和行車(chē)軌跡等,都可保證列車(chē)在速度/距離曲線下有序運(yùn)行,提高軌道線路的利用率。ATP系統(tǒng)引入了速度/距離曲線管理方法,這樣也能夠增強(qiáng)列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中的安全性以及穩(wěn)定性。該系統(tǒng)在對(duì)列車(chē)的使用過(guò)程中能夠有效縮小行車(chē)安全間隙,由于列車(chē)的速度和距離不能很好的控制住,所以導(dǎo)致列車(chē)很難控制與前車(chē)之間的距離,不是距前車(chē)的實(shí)際距離,因此,該系統(tǒng)對(duì)于列車(chē)的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)來(lái)講也可以意為準(zhǔn)移動(dòng)ATC閉塞式系統(tǒng)。4.2移動(dòng)閉塞方式的ATC系統(tǒng)移動(dòng)ATC閉塞系統(tǒng)不依賴(lài)軌道電路,主要就是借助交叉感應(yīng)線或擴(kuò)頻無(wú)線電實(shí)現(xiàn)車(chē)輛段內(nèi)雙向?qū)崟r(shí)通信,并且隨時(shí)對(duì)列車(chē)所處的位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)與跟蹤,讓地面控制臺(tái)能夠得到與前車(chē)之間的距離以及其他的信息,并根據(jù)顯示出來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行速度和軌道分析,列車(chē)依據(jù)收到的信息自動(dòng)計(jì)算出行駛速度,距離曲線,車(chē)上的設(shè)備確保列車(chē)在這條彎道下運(yùn)行。因此,在保證安全的前提下,可以使通行能力最大化。采用通信技術(shù)的移動(dòng)分塊系統(tǒng)已經(jīng)在開(kāi)發(fā)中,包括采用經(jīng)驗(yàn)更為成熟的交叉分塊方法的移動(dòng)分塊系統(tǒng)。4.3兩種信號(hào)控制的特點(diǎn)4.3.1準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式ATC系統(tǒng)的特點(diǎn)隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,特別是單片機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步,當(dāng)前我國(guó)的交通管制系統(tǒng)已經(jīng)得到了發(fā)展,技術(shù)方面也逐漸走向成熟,在各個(gè)領(lǐng)域之中得到有效利用,很多地鐵線路都在使用這個(gè)系統(tǒng),促進(jìn)了軌道交通的不斷發(fā)展。ATC系統(tǒng)將數(shù)字信號(hào)作為自身的原理,利用鋼筋向車(chē)輛傳遞信息。它不僅信息量大,而且抗干擾能力強(qiáng)。以這種方式創(chuàng)建的ATC系統(tǒng)可以在整個(gè)鐵路上傳輸信息。允許列車(chē)對(duì)連續(xù)曲線速度信息進(jìn)行合理控制,其中主要包含的就是目標(biāo)速度以及與前方車(chē)輛之間的距離、到達(dá)速度等等。對(duì)列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中的安全距離進(jìn)行合理的管理與控制,提高列車(chē)的精準(zhǔn)控制和列車(chē)通行效率。并且該系統(tǒng)還可以對(duì)列車(chē)在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中的速度進(jìn)行有效控制,可以駕駛員在架勢(shì)車(chē)輛上也會(huì)更加方面,不需要因?yàn)橛龅骄o密情況而急剎車(chē),這樣列車(chē)的節(jié)能效果就可以有效提升,乘客在乘坐時(shí)也會(huì)感到更加舒適。此ATC系統(tǒng),列車(chē)跟蹤的最小安全間隔的最大值是安全間隙加上閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度。列車(chē)在運(yùn)行的過(guò)程中加上閉塞分區(qū)長(zhǎng)度,很好的把控住列車(chē)速度與車(chē)距控制,讓列車(chē)在行駛加速最高時(shí),利用制動(dòng)讓其停在安全距離之外的地方,并不是在車(chē)位的的實(shí)際距離。這樣可以根據(jù)目標(biāo)的距離來(lái)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行有效調(diào)整,讓列車(chē)尾部出清各電氣絕緣節(jié)時(shí)能夠靈活性的跟隨。因此,可以根據(jù)軌道特性、車(chē)輛參數(shù)等,如軌道長(zhǎng)度、傳輸信息量等,將列車(chē)間隔和控制精度與ATP系統(tǒng)和軌道系統(tǒng)緊密聯(lián)系起來(lái)。由于上述原因,與移動(dòng)大眾系統(tǒng)相比,這類(lèi)ATC系統(tǒng)有以下缺點(diǎn):列車(chē)啟動(dòng)位置的準(zhǔn)確性是根據(jù)軌道段的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行有效確定的。當(dāng)列車(chē)僅在部分軌道線上運(yùn)行時(shí),軌道被認(rèn)為已滿,那么就會(huì)初選列車(chē)跟蹤周期長(zhǎng),允許電路發(fā)送列車(chē)的相關(guān)信息,而在鐵路傳輸中心的頻率范圍內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘坑捎谥丿B限制和電化學(xué)牽引的返回難以實(shí)現(xiàn)大量信息的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸;而且很難實(shí)現(xiàn)從車(chē)輛到地面的雙向信息實(shí)時(shí)傳輸。根據(jù)ATC對(duì)半移動(dòng)禁制系統(tǒng)和移動(dòng)禁制系統(tǒng)的配置,半移動(dòng)禁制方法具有較多的地面硬件設(shè)備和較簡(jiǎn)單的軟件;相關(guān)的工作技術(shù)人員的印象較為深刻。由于半移動(dòng)閉塞法,在整條線路上安裝軌道電路等地面設(shè)備,系統(tǒng)更容易切換到待機(jī)模式或處理系統(tǒng)恢復(fù),但其通過(guò)能力略低于移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的能力:系統(tǒng)設(shè)備很多,必須比移動(dòng)閉塞系統(tǒng)更可靠,可用性更低。圖4-1準(zhǔn)移動(dòng)閉塞式的ATC系統(tǒng)4.3.2移動(dòng)閉塞方式ATC系統(tǒng)的特點(diǎn)移動(dòng)閉系統(tǒng)需要使用的設(shè)備就相對(duì)少一些,但其由很多非常復(fù)雜的軟件組成,所以使用上就相對(duì)較為復(fù)雜。該系統(tǒng)基于ATC無(wú)線技術(shù),不依靠軌道電路檢測(cè)列車(chē)位置,再去將列車(chē)的基本信息傳輸給車(chē)載設(shè)備,將其流程進(jìn)行簡(jiǎn)化,借助無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行車(chē)載速度控制后的信息交換。像這樣的ATC系統(tǒng)在一定程度上可以有效提高速度效率和信息容量??墒窃谶M(jìn)行設(shè)置時(shí),在大多數(shù)單位中,未能預(yù)先設(shè)定區(qū)塊只跟蹤列車(chē)。因此,最小間隔為列車(chē)之間的安全保護(hù)距離;列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中運(yùn)行軌道的最小間隔是安全距離加上允許的最大速度。從移動(dòng)到停止的制動(dòng)距離。這樣下一節(jié)車(chē)廂就可以看到與上一節(jié)車(chē)廂后面的距離,列車(chē)控制線就會(huì)出現(xiàn)以下圖片的情況。因此,根據(jù)速度和目標(biāo)距離來(lái)調(diào)整列車(chē)之間的距離將是“連續(xù)的”,而不是“跳躍”的半移動(dòng)阻擋系統(tǒng)。所以,當(dāng)火車(chē)的間隔和速度準(zhǔn)確時(shí),需要依據(jù)路線的特性以及車(chē)輛參數(shù)等等讓準(zhǔn)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)能夠有效發(fā)揮出來(lái)。圖4-2移動(dòng)閉塞式的ATC系統(tǒng)連續(xù)曲線速度控制示意圖鑒于目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)慢慢開(kāi)始實(shí)現(xiàn)ATC移動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。除了基于地面感應(yīng)電纜的交通管制系統(tǒng),世界上還有更多的實(shí)踐成功。目前,交通管制系統(tǒng)只是在其他通信方法的基礎(chǔ)上加以加強(qiáng)和應(yīng)用,但隨著技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的移動(dòng)ATC系統(tǒng)模塊將會(huì)在不同領(lǐng)域得到應(yīng)用,呈現(xiàn)出一種普遍性現(xiàn)象。在20世紀(jì)60年代,移動(dòng)閉塞系統(tǒng)出現(xiàn)并發(fā)展,逐漸形成了交叉有線移動(dòng)閉塞系統(tǒng)。尤其是伴隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,給它帶來(lái)了新的血液,許多國(guó)外公司已經(jīng)成功地開(kāi)發(fā)出了移動(dòng)大眾系統(tǒng)移動(dòng)大眾系統(tǒng)會(huì)存在著更多的優(yōu)勢(shì),特別是隨著歐洲鐵路等標(biāo)準(zhǔn)的制定,基于通信的移動(dòng)大眾系統(tǒng)將逐漸成為信令領(lǐng)域的新一代系統(tǒng)。目前基于信息技術(shù)的禁止系統(tǒng)還存在系統(tǒng)故障恢復(fù)查、清除率低、大部分系統(tǒng)不夠成熟等問(wèn)題。除了ALCATEL系統(tǒng)外,基于移動(dòng)量的交通管制系統(tǒng)也逐漸發(fā)展成為較為成熟的系統(tǒng),部分系統(tǒng)正在開(kāi)發(fā)中。還有很多有代表性的系統(tǒng)都在逐漸出現(xiàn),相信在未來(lái)會(huì)廣泛應(yīng)用到交通體系之中。5城市軌道交通色燈信號(hào)系統(tǒng)控制5.1作業(yè)模式色等信號(hào)控制系統(tǒng)的工作模式可以分為不同的方式,根據(jù)模式實(shí)現(xiàn)的優(yōu)先級(jí)順序可以分析如下。首先是啟動(dòng)模式。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)并執(zhí)行系統(tǒng)的第一個(gè)程序時(shí),立即進(jìn)入啟動(dòng)模式,紅綠燈裝下紅燈持續(xù)3秒。如果系統(tǒng)此時(shí)的狀態(tài)是正常化的,立即與控制中心通信,請(qǐng)求控制中心發(fā)送系統(tǒng)性能參數(shù)。其次是全紅的模式。播放模式結(jié)束時(shí),如果將控制面板上的所有紅色按鈕都設(shè)置為“全紅”,則系統(tǒng)切換為“全紅”,信號(hào)燈狀態(tài)也會(huì)立即變?yōu)椤叭t”,并且這種狀態(tài)還好一直持續(xù),知道紅色系統(tǒng)重啟,全紅的狀態(tài)才會(huì)真正結(jié)束。最后就是閃爍模式。在這種模式之下,調(diào)節(jié)控制面板上的“閃爍”開(kāi)關(guān),那么系統(tǒng)就會(huì)開(kāi)始呈現(xiàn)上說(shuō)的狀態(tài),道路上的信號(hào)燈也會(huì)進(jìn)行閃爍,在閃爍過(guò)程中,紅燈與黃燈兩者會(huì)交替出現(xiàn),出現(xiàn)的頻率是每秒四次。當(dāng)控制面板上的“手動(dòng)”按鈕變?yōu)椤笆謩?dòng)”模式時(shí),系統(tǒng)就會(huì)變成手動(dòng)模式,照明模式立即停留在燈光執(zhí)行模式之中。要改變燈的狀態(tài),必須按下手動(dòng)控制按鈕。每次按下手動(dòng)按鈕,燈光狀態(tài)就會(huì)一個(gè)接一個(gè)地改變。第五種是鎖定模式,控制臺(tái)可以通過(guò)觸摸路徑或中央連接來(lái)控制,鎖定模式需要打開(kāi)。鎖操作分為:軌道鎖、分機(jī)鎖、中央鎖和專(zhuān)用服務(wù)鎖。第六種是自動(dòng)模式。當(dāng)“手動(dòng)/閃光/自動(dòng)”開(kāi)關(guān)全部禁用為“自動(dòng)”模式時(shí),系統(tǒng)進(jìn)程可進(jìn)入自動(dòng)模式并執(zhí)行正常的光狀態(tài)循環(huán)功能。地鐵信號(hào)系統(tǒng)主要由內(nèi)部設(shè)備和側(cè)設(shè)備組成。內(nèi)部設(shè)備主要由聯(lián)鎖照明控制面板、絕緣適配器、維持控制順序的紅燈等設(shè)備組成;軌道設(shè)備主要由彩色光信號(hào)機(jī)構(gòu)組成,由照明適配器、燈芯轉(zhuǎn)換繼電器、燈具及燈座、軌道盒和輸送電纜組成。色燈信號(hào)機(jī)借助燈光的顏色以及不斷變化的數(shù)字,向駕駛員展現(xiàn)出不同的信息,不管是白天還是黑夜,出現(xiàn)的信息都是相同的,并且在道路中不會(huì)占據(jù)很大的空間,但是唯一的缺點(diǎn)就是,需要穩(wěn)定的電源,如果停電就無(wú)法發(fā)揮出作用。5.2系統(tǒng)備份色燈信號(hào)控制系統(tǒng)可以與中心建立連接,實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行狀態(tài)下的中心連接控制。如果控制臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)異常,將提供多層備份服務(wù)。各備份級(jí)別描述如下:第一點(diǎn)是中央連接失效,即控制器立即進(jìn)入獨(dú)立運(yùn)行模式,每天執(zhí)行指定執(zhí)行時(shí)間的操作;第二點(diǎn)是控制臺(tái)不應(yīng)該在斷電半秒內(nèi)被斷電干擾,繼續(xù)正常運(yùn)行;三點(diǎn)是CPU故障,即彩燈引擎單元負(fù)責(zé)信號(hào)處理的備份服務(wù),提供故障所指定的平臺(tái),檢查平臺(tái)時(shí)已經(jīng)立即檢查了時(shí)間系統(tǒng),或者當(dāng)前時(shí)間系統(tǒng)不存在或不正確。以長(zhǎng)沙軌道交通2號(hào)線為例。項(xiàng)目一期及西部延長(zhǎng)線一期使用的信號(hào)均為彩光信號(hào)。其中112個(gè)安裝在干線上,分布在全線的各個(gè)車(chē)站和路段。信號(hào)機(jī)的每個(gè)燈位均設(shè)有主熔絲開(kāi)關(guān)和輔助,主線有熔絲開(kāi)關(guān)按鈕300多個(gè)。2號(hào)線開(kāi)通試運(yùn)營(yíng)至今,共發(fā)生信號(hào)機(jī)故障20余件,其中燈絲轉(zhuǎn)換按鈕故障14件,占總故障數(shù)量的70%,信號(hào)量失敗的影響。信號(hào)量發(fā)生故障后,首先ATS中央大屏幕會(huì)顯示故障警告,干擾正常的指揮組織;第二,它可能導(dǎo)致聯(lián)鎖輸出融合失敗或照明面板失敗,最終擴(kuò)大范圍三世,這可能導(dǎo)致反射等信號(hào)的線和接線盒使用額外的融合很長(zhǎng)一段時(shí)間,一旦額外的保險(xiǎn)絲壞了,信號(hào)出現(xiàn)故障,直接影響行駛,這也同樣象征著系統(tǒng)備份的重要性與必要性。5.3連線服務(wù)色燈控指揮中心可以借助有線或者是無(wú)線的連接形式,在城市內(nèi)安裝通信系統(tǒng),并形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò),每一個(gè)區(qū)域的交通信息都可以適用共享,以此來(lái)加強(qiáng)交通色燈對(duì)交通起到的指揮與控制系統(tǒng),作品能夠提來(lái)說(shuō),控制系統(tǒng)起到的服務(wù)主要有以下幾點(diǎn),首先是信息的控制,在控制中心處,可以將信息發(fā)送到不同區(qū)域,實(shí)現(xiàn)信息的傳遞,其次是時(shí)間同步,也就是說(shuō),處于一個(gè)交通信息系統(tǒng)之下,系統(tǒng)的時(shí)期、日期等都是統(tǒng)一的,這就要求色燈控制器來(lái)對(duì)系統(tǒng)實(shí)際的時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié),使其達(dá)到統(tǒng)一,由控制中心發(fā)出的彩色光決定一個(gè)特殊的服務(wù)命令,控制臺(tái)從控制中心接收這個(gè)命令。第二是提供信息,根據(jù)報(bào)表信息的內(nèi)容特點(diǎn),將色燈控制器分為要求返回信息和周期性或即時(shí)返回信息。6城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)控制現(xiàn)狀及建議6.1地鐵軌道交通現(xiàn)狀隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的發(fā)展以及擴(kuò)大,現(xiàn)階段我國(guó)的軌道交通建設(shè)力度不斷增長(zhǎng),同時(shí)建設(shè)壓力也更大,如果能夠建立起科學(xué)合理的軌道交通,其是緩解交通壓力的良藥,是保障人口的重要途徑,是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不竭動(dòng)力。地鐵的安全與維護(hù)關(guān)系到國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定、人民生命財(cái)產(chǎn)安全,是造福今世后代的大事。近年來(lái),地鐵因其交通能力強(qiáng)、出行速度快、準(zhǔn)時(shí)舒適等諸多城市交通中無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),在我國(guó)各大城市中越來(lái)越普遍,并日益成為大多數(shù)市民出行的首選。地鐵主要在地下隧道的特殊軌道上工作??梢钥闯觯c其他城市交通相比,它具有較高的安全性,但由于它的運(yùn)營(yíng)環(huán)境,如果發(fā)生事故,是不可避免的嚴(yán)重影響。由此可見(jiàn),研究地鐵安全問(wèn)題是十分重要和必要的。與其他公共交通工具相比,一旦發(fā)生事故,地鐵的應(yīng)急疏散相對(duì)困難。因此,一旦發(fā)生地鐵安全事故,必然會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)造成損害,也會(huì)對(duì)社會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響??梢钥闯?,地鐵安全問(wèn)題與人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)和社會(huì)穩(wěn)定息息相關(guān)。綜合維修中心負(fù)責(zé)地鐵運(yùn)營(yíng)商管轄范圍內(nèi)各運(yùn)營(yíng)線路倉(cāng)庫(kù)

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