铁路长大隧道健康状况远程监测诊断装备系统研究

基于服役期铁路长大隧道健康状况劣化影响因素分析,结合隧道衬砌结构特点和健康状况监测实际,采用智能传感、信息融合、故障诊断技术,构建集监测、诊断、评估于一体的长大隧道健康状况远程监测诊断装备系统。研究系统的软硬件设施及其布设技术,建立长大隧道健康状况综合评估体系,给出健康诊断量化评估标准。以国内某铁路长大隧道为例,对其健康状况实施远程监测与诊断分析。结果表明,该条服役隧道健康问题的主要影响因素为隧道衬砌漏水、隧道衬砌裂缝、隧道衬砌变形、隧道衬砌剥落等病害,尤以隧道衬砌变形最为严重,健康等级为4级。     

基于RFID及ZigBee技术的隧道机电设备运行监测系统

针对传统隧道机电设备运行监测困难、信息传输不便、可扩展性差、反馈效率低等问题,构建了基于RFID技术及ZigBee技术的隧道机电设备运行监测系统架构。首先,基于系统原理及特点建立了隧道机电设备运行信息架构;然后,构建了以设备层、信息层、网络层、监测服务层为核心的隧道机电设备运行监测系统架构;最后,结合系统架构,实现了面向用户的静态及动态监测信息服务。所构建系统及服务模式对隧道机电设备的高效可靠运行及智能监控提供了新思路。     

基于信息融合的智能安全监控自动化系统

介绍了安全监控系统的基本概念、特点以及国内外研究现状,给出了智能安全监控系统的基本结构,包括信息采集、信息处理、信息融合和安全监控报警等模块。构建了综合的智能安全监控自动化系统。智能安全监控自动化系统,是多学科知识融合的产物。对该领域进行深入的研究,必须综合先进的自动控制技术、计算机技术、智能传感器技术、通信技术以及信息处理技术等成果。指出了基于信息融合的智能安全监控系统的几个重要研究方向,即新型智能传感器技术、先进的信息处理与传输技术、先进的信息融合方法以及相应的软件系统开发。创造性地提出了安全监控信息融合方法的融合以及多学科知识和技术的融合。     

基于博弈论的安全决策信息融合

安全信息融合的研究涉及多源信息的表示、内在联系和运动规律的研究。冗余和互补的多源信息在融合系统中不可避免地存在着相互竞争和协同作用,因而多源融合系统中的信息冲突与合作的分析成为信息融合理论研究中的核心与实质问题。博弈理论对冲突和合作局势分析与研究提供了一种定量工具,其研究成果成功地解释了多局中人在“交互决策”过程如何构造博弈的“均衡点”,以及“均衡点”所具有的各种特性。笔者在研究了博弈理论的基础上,以博弈论的观点和方法解决安全信息融合系统冲突信息环境下的融合系统决策问题,并建立了相应的模型并应用了融合算法。     

安全系统学学科理论体系构建研究

为完善安全系统学基本理论体系,首先,辨析安全系统思维与系统安全思维的区别与联系;其次,基于安全系统思维与系统安全思维2方面,分析安全系统学理论研究路径及其下属理论分支;在此基础上,结合安全系统尺度划分,构建安全系统学理论体系框架。研究结果表明:安全系统思维与系统安全思维有不同的内涵;安全系统学理论包括安全系统信息、安全系统结构等8类认知型基础理论和系统安全分析、系统安全评价等8类应用型基础理论;安全系统学理论体系框架由不同尺度的安全系统,融合安全系统思维和系统安全思维2条路径及其下属理论分支构成。     

基于GIS的城市公共安全应急决策支持系统的研究

以地理信息系统(GIS)为平台,集成决策支持系统(DSS),研究开发了"基于GIS的城市公共安全应急决策支持系统".该系统包括基础信息子系统、灾害信息子系统、危险源管理子系统、火灾分析子系统、洪灾分析子系统、地震分析子系统、风灾分析子系统、公共安全规划子系统、应急决策子系统和系统总控模块等.剖析了当前城市公共安全决策模式的弊端,介绍了该系统的结构框架和各子系统的功能,提出了一种快速、高效构建城市基础空间数据库的技术方案,并探讨了该系统与城市公共安全体制的融合机制问题.实践证明,在对城市可视化与数字化的基础上,该系统能够实现城市灾害信息的科学管理,各种灾害分析模拟,公共安全规划以及应急决策支持,从而有效提高突发性城市公共安全应急的效率和响应速度,为城市公共安全的应急工作提供了有效的辅助手段.     

基于温湿度感知的隧道火灾监测系统研究

针对现有隧道火灾监测系统无法有效进行火灾预测,提出了一种基于温湿度感知的隧道火灾监测系统。依据火灾发生的必要条件以温湿度感知相结合的方式构建了温湿度感知模块对隧道火灾进行预测,采用Zig Bee物联网技术构建了空气质量监测模块,监测多项隧道内污染物含量。最后搭建了调控模块,依据温湿度感知模块和空气质量监测模块的数据远程调控隧道内机电设备。系统以信息感知层、数据分析层、数据传输层、数据处理层、执行层为构架建立,实现了火灾预测和隧道空气质量调控,提高了监测系统的运行和处理能力。     

高速公路隧道施工安全信息化监控技术

针对我国高速公路隧道建设存在的安全问题 ,基于现场监控量测成果 ,建立隧道施工安全信息化分析方法 ,笔者提出将施工信息与管理技术有机地融合为一体的思路 ,以提高公路隧道施工安全信息管理水平 ;由此详细地阐述了隧道施工安全性评价指标体系的确定原则 ;并将其应用于崇遵高速公路龙井坡隧道工程的施工实践 ,取得了预期的安全监控目标。该方法对其他地下工程的施工安全管理具有重要参考价值     

基于虚拟现实技术的隧道火灾应急培训系统构建和研究

为了解决现实中隧道火灾应急救援演练成本高、危险性大、适应能力弱的问题,基于建构主义安全培训理论,以3Dmax和Unity3D为技术手段,构建隧道火灾应急救援培训系统。系统功能下设体验模式、训练模式和底层模式,对应开发6个培训模块和15个场景科目,实现在高沉浸性的虚拟环境中对隧道救援人员、管理人员进行火灾应急培训。研究结果表明:该系统可以提高人员参加应急救援演练的积极性,降低应急演练成本,使学员在安全真实的虚拟环境中熟悉救援设备使用方法,增强学员处理事故场景的能力。     

基于信息融合的矿山安全标准化执行系统研究

为使企业能更有效地利用信息工具提高安全标准化管理水平,基于安全标准化管理理念和矿山安全标准化考评的信息融合分析,借鉴生产执行系统（Manufacturing Execution System,MES）的功能定位,提出建设金属非金属矿山安全标准化执行系统。分析了金属非金属矿山安全标准化规范文件对管理系统平台的需求,研究了金属非金属矿山安全标准化执行系统的系统定位、建设原则以及运行过程,并为提高系统的信息资源整合能力,对多源信息环境下的信息融合子系统进行了研究,提出了信息融合子系统的系统结构与功能,举例说明了集成融合推理的工作原理。     

地铁车站及隧道全尺寸火灾实验研究(2)——区间隧道火灾

为了研究强制通风情况下地铁区间隧道火灾时的烟气扩散规律,在一实际地铁区间隧道内开展了全尺寸火灾实验。实验改变火源功率,在区间隧道通风排烟系统启动状态下,研究了区间烟气纵向蔓延速度、烟气竖直温度分布和水平温度变化,分析了烟气火焰倾斜角,顶棚烟气温升的纵向指数变化特征。实验结果对于地铁区间隧道火灾烟流控制及防排烟设计提供了数据支持。     

地铁隧道施工对邻近垂直于地铁线路管线的 变形影响规律研究 ）

地铁隧道施工对周围管线的影响已成为地铁工程中的重点和难点。研究地铁隧道盾构施工对周围邻近管线的变形影响规律,并据此对管线进行合理保护是地铁等隧道建设中面临的普遍任务。以西安地铁3号线为研究背景,通过FLAC数值模拟,得到了多种工况下地铁隧道盾构施工对邻近垂直于地铁线路的管线变形影响规律。研究表明,地铁盾构施工时,对周围环境的影响大小是不一样的,管线的沉降最大值处均位于隧道轴线正上方,且随着管隧距离的缩短,管线沉降最大值不断增大,因隧道盾构施工而对管线的变形影响范围逐渐减小,沉降曲线的沉降槽宽度逐渐减小;管线在距隧道轴线±1.6倍洞径范围内随管隧距离的减小沉降值逐渐增大,反之,其变形减小;随着土仓压力的增大,地下管线的变形越来越小,甚至可能产生向上隆起。工程实践表明,预测结果和监测结果基本一致。     

地铁车站及隧道全尺寸火灾实验研究(1)-实验设计

全尺寸火灾实验是对地铁系统的火灾安全性最有效的检测手段。为了研究地铁车站和隧道火灾烟气扩散和控制规律,及检测地铁防灾系统联动的有效性,在地铁内开展了全尺寸火灾实验研究。本文首先对全尺寸的实验设计进行了报道,设计提出了一套切实可行的实验系统和方案,包括火源系统、测量系统及实验测试的指标参数和实验步骤。并已利用该系统在国内多个城市地铁开展了全尺寸火灾实验。在后续文章中将集中报道在不同城市地铁内不同排烟模式情况下的实验结果。     

某地铁多层车站的防排烟系统设计及模拟研究

在分析地铁车站火灾烟控和乘客疏散要求的基础上,分析了地铁防排烟设计的基本思路和模式,结合某多层结构地下车站,给出了通风排烟系统的设计方案。利用模拟仿真的方法对通风排烟系统火灾事故情况下的运行效果进行了验证评估。计算表明,隧道烟控流速、楼扶梯开口流速、可用安全疏散时间等指标均可达到规范的要求。提出的设计方案和事故运行模式可提供作为一种地下车站通风排烟系统设计的模式。     

基坑放坡开挖对下方既有地铁隧道影响计算及风险预测

为研究基坑放坡开挖对下方既有地铁隧道的影响以及预测隧道结构的风险,通过改进的计算方法得到放坡开挖基坑引起下方既有地铁隧道的竖向和横向附加荷载、位移、相对变形曲率共6个隧道结构安全的物理表现因子;将位移计算结果与前人理论计算结果、实测数据对比验证,并分析各土层物理力学参数对6个因子的敏感性;最后,基于正态分布概率模型对较敏感的土层物理力学参数随机取值,利用蒙特卡罗方法计算6个因子各级风险发生的概率和竖向、横向2类因子综合影响下隧道结构各级风险发生的总概率。研究结果表明:与原来仅限于矩形开挖基坑的计算方法相比,改进后的计算方法适用范围更广、实用性更强;在算例二分析中,隧道竖向位移和相对变形曲率超过控制值的概率分别为12%和68.7%,其余因子均为0,隧道竖向相对变形曲率是隧道结构处于不安全状态的最主要因子;若不采取预防措施,隧道结构将有高达73.27%的概率处于不安全状态,其中有68.7%的概率处于很不安全状态。     

软土地层地铁盾构施工风险可拓评估方法研究

为了综合评价软土地层地铁盾构施工风险,结合软土地层土质特点,选取地质复杂情况、地下水状况、最小覆土厚度、最小曲率半径、掘进长度、与临近周边环境距离和施工管理水平7个风险影响因素作为评价指标,采用简单关联函数法计算得到各评价指标的权重,避免了主观因素的干扰,运用可拓学理论建立了风险可拓评估模型,并将该模型应用于宁波轨道交通工程2号线栎社机场站-栎社新村站盾构区间的风险评估,得到该区间盾构施工风险等级为中度风险,评估结果较好地反映了工程的实际情况。     

关于地铁列车火灾人员疏散问题的几点讨论

针对地铁车站火灾人员疏散时间计算方法的问题,比较研究国内现行《地铁设计规范》(GB50157—2003)和美国专门针对有轨交通系统的NFPA130标准的异同,其结果说明:国内设计规范关于人员疏散时间的计算方法存在不足;对区间隧道内列车着火的情况进行分析讨论,指出对列车在区间隧道内着火,且还能继续运行的情况,着火列车的运行速度对火势的发展以及人员疏散时间的影响是不可忽视的。     

地铁侧式车站列车火灾排烟模拟研究

利用火灾动力学模拟方法,对地下一层地铁侧式车站列车火灾的烟气蔓延规律和排烟效果进行了模拟研究。首先生成了地铁车站的三维模型,基于通风排烟系统的事故运行方案,对列车火灾烟气扩散过程、气流组织模式和烟气参数进行了计算模拟。模拟表明：排烟系统启动后,中间隧道的两端向内形成了大于5m/s的流速,屏蔽门处流速为站台流入隧道,可有效阻碍烟气进入站台区域,烟气排放主要通过车站轨顶风口排放,烟气在500s左右进入站台,排烟系统有效减缓烟气在站台的下降时间,为列车内乘客疏散提供了可用的安全疏散时间。     

复杂地铁工程施工安全控制技术研究

北京地铁5号线崇文门站为国内首次在既有地铁隧道下方采用暗挖法施工的地铁车站,施工期间要保证既有地铁线路的正常运营,因此施工难度和风险极大。施工前对既有地铁结构进行了安全评估,根据评估结果并结合相关规范制定了既有线结构变形的安全控制标准。在施工风险分析的基础上,结合数值模拟计算确定了柱洞法施工方案,并辅以降水、超前大管幕和注浆等辅助技术措施,同时采用远程自动监测系统实时监控既有线的动态变化,对施工中既有线结构出现的异常变形进行了及时处理,最终地铁车站成功建成,并确保了既有地铁结构的安全和线路的正常运营。