地铁论文范文

1地铁车辆维修模式的构建

1.1RCM维修模式的构建依据

地铁车辆运行有一定的规律性，但是其运行方式及路程非常复杂，RCM维修模式构建时应注重决策与实践两项因素。RCM维修模式根据地铁车辆的运行时间，找出最佳的维修时间，一般上午乘车高峰到下午乘车高峰之间的时间，可以做为维修的黄金时间，RCM维修模式根据此项特性，合理分配车辆维修。我国部分地区已经落实RCM维修模式，按照RCM维修模式的构建依据实行，取消了原有的维修模式。

1.2RCM维修模式的内容

地铁车辆中RCM维修模式构建的主要对象是模式内容，通过内容构建为地铁车辆维修提供标准的模式，规范地铁车辆维修的各项措施。分析如：(1)计划维修模式，用于提供预防检修的手段，计划维修属于RCM维修模式中的首要途径，其可根据地铁车辆的运行状态，制定预防检修方案，找准维修目标后安排预防检修；(2)构建维修模式中的分系统，地铁车辆及设备均有自身的特点，发生故障的表现不同，RCM的分系统主要是为地铁车辆、设备提供相关的维修服务，同时树立分系统的维修标准，约束RCM维修模式的应用；(3)构建状态检修模块，辅助RCM维修模式的应用，提高其在地铁车辆维修中的稳定性，状态检修模块主要以车辆设备为主，分析设备的状态判断其在车辆运行中的具体情况；(4)构建基于RCM维修模式的管理系统，为地铁车辆维修提供根本数据；(5)渗透均衡维修的思想，尽量控制维修模式在车辆故障中的维修时间，避免大型故障浪费过多的维修时间，进而提升地铁车辆的运行效率。

1.3RCM维修模式的实施条件

RCM维修模式实施时需要具备可靠的条件，主要体现在两个方面。分析如：(1)监测与诊断条件，为RCM维修模式提供试验数据，协助维修模式判断车辆故障，达到高效维修的标准；(2)管理条件，RCM维修模式实施的过程中，需要信息化的管理系统，便于记录维修信息并反馈维修模式的状态，推进RCM维修模式的积极应用。

2地铁车辆维修模式的体系

1方法的适用性

该方法在风险识别阶段克服了“WBS-RBS”、故障树、鱼骨图等单一识别某一维度的局限性，将工作流程、风险因素、失效状态和风险事故四者有机地结合为一个体系。以失效状态来进行评价，其优点一是对接触工程较多、经验丰富的专家和现场施工人员而言，能更直观地完成风险评价；二是通过失效状态将事故和风险因素联结在一起，在前后因果和递进关系梳理更清楚的同时，还对发生的时点（施工阶段或工序）有了清晰的概念。在数据处理方面，针对专家问卷打分的数据区分度不明显的问题，运用频率分析能更真实地还原专家意愿；另外针对层次分析确定权重时，由于事物的复杂性和判断的片面性，容易出现一致性不满足的情况，本文引入加权迭代法对判断矩阵进行修正，保证了结果的可信度。

2风险识别

2.1利用WBS工序分解识别失效状态根据明挖车站的施工特点，其工程施工可大致为图2所示的6个阶段。而每个施工阶段下都会有相应的施工工序，以主体结构施工为例，主要可分为脚手架和模板搭设拆除、钢筋绑扎、混凝土浇筑等工序。根据已有的施工经验与方案资料，总结出表1所示的8项可能会出现的工序失效事件（因为该指标是未经过初级筛选的，先以Fa做编号标识，将完成初筛后的指标用F做编号标识）。

2.2风险因素和潜在事故类型风险因素意指失效状态的形成原因，经过大量的经验总结，地铁工程施工的风险因素主要来自工程环境、技术水平和组织管理。（1）工程环境。分为自然环境与人为环境，自然环境包括地质、水文和气候，不可控性较大，一旦发生涉及的对象往往很广；人为环境包括散布在地铁施工影响范围内的地上建（构）筑物——例如房屋、地下管线、桥梁等。对工程本身而言，地下构筑物和管线的存在会限制施工空间；对建筑物的安全而言，地铁施工在开挖或大规模降水中破坏了原有土体相对稳定和平衡的状态，且相互影响相互制约。（2）技术风险。涉及到各个工种，如勘察、设计、施工等在实际操作中，在技术标准与规范、设计模型采用、安全系数的确定、工艺流程的制订与执行等出现的偏差。（3）组织管理风险。来自管理主体，通常是各参与单位，包括上级主管部门、建设单位、勘察单位、设计单位、监测单位、监理单位、施工单位和验收单位等，主要来自内部管理和外部执行两部分[8]。基于以上分析，参考丁烈云[9]根据4M1E理论建立的安全评价体系，本文中风险因素可以划分为4类：技术风险、环境风险、组织管理风险和监控预警风险。若将各风险再细化展开，以环境风险为例，逐级分解得到更细化指标如图3所示。根据邓小鹏等[8]对国内外95个地铁工程事故的统计，常见的事故类型包括坍塌、水害、机械（起重）伤害、火灾、物体打击、爆炸、中毒、触电、高处坠落和其他伤害共10种。

3专家调查

参照指标体系的维度划分，调查同样分为风险评级和事故原因分析两部分。前者包括风险量级和权重（对上一级工程风险的影响程度，或称重要性）的确定。后者则是对造成各失效状态的原因及可能引致的后果进行概率打分。专家评分标准见表2。

4结果统计

1实例分析

1.1数据处理准备地铁项目监测项目小组于2011年3月至2012年1月对南京地铁一号线玄武门站至新模范马路站区间进行了变形监测。其中沉降观测采用TrimbleDiNi03数字水准仪，标称精度为0．3mm／km。在地铁监测区间的上行线与下行线各布设4个基准点，16个监测点沿上行线与下行线呈线状分布。本次研究用此观测期间前100期的上行线16个监测点数据进行R／S分析，用此观测期间101期至110期的数据作结论的检验。原时间序列为这些监测点的绝对高程值，对数据进行异常值的检测，剔除异常值。最后形成等时间间隔的监测点绝对高程值。应用SPSS软件作监测点的变化时间序列图，以S6号点的时间序列图（见图1）为例，可以看出绝对高程在时间轴上的分布，呈现一定程度的波动性，具有非线性特征。其他监测点的时间序列图观测值变化趋势与S6点相似。由于涉及的原始数据量较多，计算过程复杂，故采用Matlab软件编程进行进一步的数据处理。

1.2R／S分析对本次研究所用的16个监测点，计算出每个监测点的Hurst指数（见表1）。同时作每个点的双对数坐标散点图。部分点的双对数坐标散点图见图2至图7所示。可发现各时间序列的log（R／S）－lg（N）图都具有较好的线性特征，最小二乘法拟合直线时的相关系数r2均很高（最低值0．8884），p值均为0，计算Hurst指数一元线性回归模型通过相关系数检验与F检验，说明计算出的Hurst指数信度较好，各监测点的绝对高程值时间序列具有分形特征。16个监测点垂直位移时序Hurst指数均大于0．5，小于1。这说明两点：一是监测点未来变化将与过去的变化趋势一致，从图1可以看出监测点垂直位移变化的趋势在减弱，而Hurst指数表明过去整体减弱的趋势预示将来整体趋势还是减弱，监测点的垂直位移变化处于减小的过程之中；二是16个监测点的变化趋势相同，说明影响地铁垂直位移变化的外在因素大致相同，这可为从力学机制分析地铁垂直位移变化的原因提供依据。监测点的起点和终点处的Hurst指数相对小，监测的中间段Hurst指数相对大，甚至接近于1。Hurst指数能很好地揭示出时间序列的趋势性成分，并可根据Hurst指数的大小来判断趋势性成分的强度。可以从表1看出，S1、S2、S16点的趋势性相对较弱，随机性更大；S12、S14、S15趋势性相对较强；其余各点的H值均大于0．9，趋势性最强，即垂直位移变化近期将减弱。通过对监测点的R／S分析，可以掌握各点变化的趋势性的强弱，当监测点垂直位移变化近期将减弱时，可以考虑降低监测的频率；反之，当监测点垂直位移变化增强时，应加强监测，以确保未来地铁的安全运营。

1.3R／S分析结论的检验为了检验3．2节R／S分析的结论，利用此观测期中的第101期至110期的共10期数据，进行检验。用16个监测点前100期的方差与后面的10期的数据方差比较，如变小，则说明监测点未来变化将与过去的变化趋势一致，监测点垂直位移变化的趋势在减弱。16个监测点在101期至110期的方差如表2所示。从表2中可以看出16个监测点的方差在减小，说明整个变化在减弱，同时也可以看出16个监测点的方差均较小，说明监测点垂直位移变化的变化趋势相同，与R／S分析的结论相一致。用检验10期的方差值来衡量此16个监测点的垂直位移变化趋势的强弱。方差越大，监测点垂直位移变化的趋势越强；反之，监测点垂直位移变化的趋势越弱。从表2中可以看出S1、S2、S16点的方差值较小，说明这几个点的趋势性相对较弱；S12、S13、S14、S15的方差值稍大一些，说明这几个点的趋势性相对较强；其余各点的的方差值更大，说明趋势性更强一些。检验结果与R／S分析的结论一致性较好。

2结束语

地铁垂直位移监测时间序列集中地反映了地铁垂直位移变形趋势的非线性特征，描述和刻画复杂非线性时序的R／S分析方法，能有效地对地铁变形时序进行分析。地铁高程时序的Hurst指数，不仅能判断不同监测点位移在时间上的趋势性及其强度，还能从空间上判断地铁不同部位的变形趋势特征。应用R／S分析方法能够分析近期变形体变形的趋势性的强弱，适合变形监测项目的预报分析。可以为地铁、大坝等建筑物的形变报警提供参考，在变形监测中具有一定的应用前景。

作者：臧妻斌黄腾郭献涛单位：河南理工大学测绘与国土信息工程学院河海大学地球科学与工程学院

1计算模型

1.1计算模型选取本文拟采用大型有限元分析软件ANSYS对青岛地铁保儿车站进行地震动力反应分析，并且与同跨度矩形断面地震动反应进行对比，同时针对青岛车站的震后破坏机理及抗震能力进行讨论。拱形断面有限元分析模型如图2所示。本文以上述拱形无中柱地铁车站结构作为计算模型，已有的数值模拟和以往的振动台试验研究结论表明［2－3］：当选取的土体模型平面尺寸与结构尺寸之比大于或等于5时，动力计算结果接近于稳定，侧向边界的影响可以不予考虑。本文所取模型的基岩位于地表以下60m，计算模型选取120m范围内的土体介质，两侧和下侧均为结构尺寸的5倍宽度。为了比较精确的模拟地震动对车站的影响，本文中采用粘弹性边界。

1.2土与结构的单元模拟青岛地区土层之间的物理力学性质相差较大，这里参考青岛地铁的勘测数据可知：青岛地区具有国内特有的硬质大理石岩地层条件，呈现上软下硬的分布特征。相对于目前的理论模型而言，为使有限元模拟结果尽量真实地反映青岛地区岩土的实际分布与地震反应，本文做如下假设：有限元计算模型中，结构周围土体部分与车站主体结构本身均选用四边形等参数位移协调单元来模拟，通过改变材料的弹性模量、粘聚力等力学参数来模拟不同土层的材料特性，如表1所示。基岩输入地震波，穿过底层约50m厚的大理石岩时，衰减较小，所以本文基岩输入地震波数据可以直接作为结构所在岩层高程的地震波输入，而且，与将地表所测地震波经过两次反演所得到的波形误差相比小很多。土体的动力本构模型采用非线性黏弹性模型，计算时采用Plane42来模拟土体，具体土体的本构模型介绍和具体的动力参数详可参考相关文献［4］。车站结构衬砌材料是C35钢筋混凝土，可以采用Beam3梁单元来模拟衬砌受力。衬砌混凝土材料参数如表2所示。

1.3人工边界的加载人工边界采用粘性边界即弹簧与阻尼器并联的形式。ANSYS中的COMBIN14单元由并联的弹簧和阻尼器单元组成，因此，可以借助于COMBIN14单元来实现模型粘弹性人工边界条件的加载。

1.4地震波的选择与输人本文选取EL－Centro波。在本次模型计算中为了缩短计算时间，同时达到说明问题的效果，对EL－Centro选取了加速度值较大的时段：0～16s，并且用SeismoSignal对地震波形进行基线修正，修正后可得到如图3所示的EL－centro波。

2有限元结果分析

2.1内力响应本文的动力反应分析主要是在同一地震波作用下比较两种结构（拱形和矩形断面）产生的动力响应：对结构顶板或拱顶，以及结构顶部与边墙的交接部位、边墙的底部、矩形结构底板中部四个控制部位进行具体内力和加速度分析。结构内力响应如图4～图11所示。ANSYS分析时采用10阶振型进行模态拓展。第1振型周期长，即相当于刚度较小，刚度小的结果就是容易发生变形。第1振型（低振型）贡献比较大，至最后的6～10阶贡献逐级降低，高振型的“共振”反应不如低振型。在抗震设计时，可以参考低振型振动周期推测结构的自振周期。由于篇幅原因，轴力以及位移时程和矩形结构时程结果不再以图的形式给出。地震动条件下拱形结构位移、内力最大值以及对应时间见表3，两种结构内力结果对比如表4。由图4～图11以及表3～表4可得到：拱形结构在地震作用下，墙脚部分弯矩、轴力最大，拱脚部分剪力最大。拱形结构和同跨度的矩形结构相比，各内力值尤其是剪力值明显减小，显现出了较好的抗震性能。

2.2加速度响应分析主要对比分析两种结构中拱顶和墙脚的加速度响应，如图12、图13所示。由此可知，在拱顶（顶板）处与顶板端点相比，矩形和拱形结构加速度时程响应相差不多；但是在墙脚处，矩形结构的加速度响应明显强于拱形结构。所以在一定意义上，采用拱形结构可以较好的缓冲地震动对于墙脚处（相对薄弱环节）的影响。

1探测过程分析

以北京沿甜水园中街的地铁线路作为实际案例进行分析，在线路左右两侧进行测线布置，左线沿着地铁14号线，右线沿着地铁6号线进行布置，分别针对这两条地铁线施工扰动区进行探测，并评价后期灌注加固效果。两侧探测长度均设定为670米，在两侧探测区域中均设置了6个剖面。探测区域地表建筑主要集中在探测线中部200米处，因此将该区域作为重点探测单位。因此将检测器间距调整为0.25米，并将敲击点间距调整为0.5米。而在其他探测区域处，由于地表建筑集中度不大，因而将敲击点间距调整为1米，检波器间距设定为0.5米。在施工钱需要进行必要的地质勘查，根据报告结果就按那个测区从下至上进行层次划分，分别为：晚更新世冲洪积层、全新世冲洪积层以及人工堆积层。北京地铁14号线、6号线埋深范围在14米至21米，主要用于根据工程地质勘查报告，测区内地层从上至下分为人工堆积层、全新世冲洪积层和晚更新世冲洪积层。地铁埋深14～21m，位于第四系冲洪积层之内，在该土层中砂类土、粉土以及粘土、卵石交互层级，因此土质较为松散，一旦遇水就会造成土质的不稳，不易成拱。另外，地下水位相对较高，且透水性受到透镜体发育影响而不均。综合分析，地质条件相对较差，另外由于隧道跨度要求相对较大，因此施工难度大，为了避免地铁施工的不利影响，工程方采用了注浆加固的方式，但是为了了解注浆加固效果，采用了SSP技术进行具体探测。

2探测分析

2.1原理地下施工会破坏施工区域的地质结构，因而会造成土体的松动，土体松动必然会是的土体波速下降。通过注浆加固的方式可以改善土体因施工而导致的疏松，提高弹性模量，提高探测过程中的波速提高。波速提高越明显证明加固效果越好，所以通过SSP可以准确的判定扰动区域以及加固的效果。

2.2探测结果分析本次探测深度超过30m，根据探测需要，选取深度15m以内的资料进行成图。从结果中可以看出，剖面内波速大小变化剧烈，说明地铁施工对土层的扰动大、注浆效果明显。地层波速图中标注了高速异常区和低速异常区。其中柱状的红色高速异常区为注浆形成的加固体，剖面中发现4处柱状高速异常体，土体波速越高，注浆效果越好。蓝色的低速异常体为地铁施工扰动区，剖面内共发现7处扰动区，这些扰动区的尺度不大，但是松散程度高，特别是在注浆高速体附近出现的扰动区，很可能包含空洞，建议对这些低速区逐个进行注浆处理，以消除隐患。

低速异常区发育的部位与形态表明，低速区的成因可分为两类。一类靠近隧道顶部发育，形态圆润，这是由于隧道超挖引起的;另一类分布在注浆孔周围，形态孤立、呈鸡窝状，它们伴随注浆体产生，这是由于注浆引起的土体液化形成的。剖面探测结果剖面的地层波速和地铁施工扰动区分布显示地层正常波速在900m/s左右，地层密实、稳定。剖面内浅部波速较高，地层稳定，未见注浆加固痕迹，此段内没有注浆处理。深度大于7m的范围内扰动区较发育。这些扰动区靠近隧道发育，形态圆润，是由于超挖引起的。剖面中低速区尺度不大，长度多在5m左右。探测完成后，通过对比发现探测得到的注浆加固体位置与注浆孔位置一致。对各剖面规模较大的地铁施工扰动区注浆加固，注浆的结果表明注浆位置和注浆量与SSP探测得到的扰动区位置和规模基本对应。

3结束语

从操作的便捷性上分析，SSP技术能够准确方便的判定、反映出施工扰动去，并对注浆效果进行准确评价，该方式的探测深度相对较大、分辨率相对较高且不会对工作进度造成影响，不会对地面造成损坏，因而在城市交通施工中可以有效应用，是目前最为有效的技术手段。在实际的地铁施工中，通过SSP技术能够准确判定施工扰动状态并对注浆加固效果、规模进行判定，从而为下一步的加固施工提出最为有效的资料基础。在地铁施工中施工扰动是造成城市地面沉降以及路面坍塌的主要原因，并且受到地质状况的影响以及隐患的显性状态影响，勘查必须细致认真。SSP技术是目前地铁施工扰动去探测效果最佳，评价注浆加固效果最为准确的技术，但是土体强度以及波速间定量相对较为模糊，还需要进一步研究。

1地铁导向标识的形态语意设计现状

通过大量调查发现，国内现有的地铁导向标识形态趋向统一化、标准化，具有很典型的工业化大生产的特点，是“功能主义”的体现。其设计者仅仅是将目光聚焦在人们直接注意到的导向标识形态的外延意义上，即其物理的功能属性，却忽略了与使用者心理和社会文化相关的内涵意义，从而使地铁导向标识形态只具备基本的理性功能，无法贴切地反映出时代的潮流，欠缺本土文化的传承，同时也未能与使用者在情感上形成一种心理互动关系。对于地铁乘客来讲，在享受导向标识物理功能的同时，更加需要其提供精神文化层面的非理性意义，满足人们深层次的感性需求。这需要设计师更多地对地铁导向标识形态设计的内涵加以关注，追求内在精神与外在形式的统一，而不是仅仅将目光停留在外延意义的层面。如图1所示为目前广州地铁导向标识形态的设计，站内导向牌采用黑色矩形，站外标识柱和导向柱采用红柱身、黄箭头的造型，缺乏对当地文化特色的表达和传承。

2产品形态语意概述

“产品语意学”这一概念正式出现于1983年,由美国工业设计师协会定义：产品语意是研究人造物的形态在使用情境中的象征特征，并将此应用于设计中。即将人们在社会生活中有明确意义的形态或形态符号，应用到产品的形态设计中。它拓宽了“为人而设计”的研究领域，由人机学范畴，扩展到“心理、精神需求”领域。作为产品语意学的符号，产品形态在产品语意的表达上起着至关重要的作用。产品形态的构成要素主要有色彩、文字、图形符号和造型，这些要素所包含的语意能传达给人们最直观的感受，并以人的感受方式体现产品的文化、性能、情感，赋予产品“人情味、亲切感”。因此，地铁导向标识的形态设计可以从这些方面来入手。

3广州地铁广佛线导向标识的形态语意设计

广佛线是全国第一条横跨两个城市的地下城际轨道交通线路，连接广州市和佛山市，线路呈东西走向，西起佛山市魁奇路，东达广州市沥滘，总长约32.16公里，共设21座车站。广佛线作为广佛都市圈及珠江三角洲经济圈重要的交通枢纽，推进了广佛“同城化”，加速了两地政治、经济、文化等领域的交流和融合，在设计方面也充分融入了岭南文化特色。如站点内墙材料摒弃传统建筑材料搪瓷钢，采用具佛山特色的轻质陶瓷砖铺贴；地铁出入口采用剪纸玻璃盒造型，以形态通透的玻璃材质为主，在外立面上嵌入剪纸、陶瓷元素，既有时代感又有鲜明的地域文化特色。但在导向标识形态设计方面继续沿用了广州地铁的设计规范，缺乏对广佛线周围环境、地理位置、地域文化等因素的考虑。如何将岭南文化元素融入地铁导向标识的色彩、文字、图形、造型等各个要素之中，是设计师需要思考和解决的问题。

3.1色彩要素设计

在地铁导向标识系统设计中，色彩是形成可识别性和系统性的重要方法，它能够超越不同语言、不同年龄和不同文化程度造成的障碍，传达文字、甚至图形无法传达的信息。同时，色彩还是丰富视觉效果、渲染环境气氛的重要手段，作为一种极具功能性又富含情感象征性的语言，色彩无疑是地铁导向标识设计中不容忽视的要素之一。广佛线导向标识系统的色彩设计过程中，首先应通过对具有地域文化特色的岭南艺术（建筑、绘画等）、城市风貌（地理特征、近现代建筑、人文历史等）及广佛线的空间环境进行色彩信息取样，进而对样色进行提炼、比对、归纳，经过综合考量，最后总结出广佛线导向标识系统的色彩体系。具体可从以下两方面分析：一是古代建筑的色彩。例如岭南建筑色彩有着明朗淡雅的特点，喜爱用浅色淡色，同时又使用青、蓝、绿等纯色作为色彩基调。二是当地人们所喜爱的民间工艺和民俗色彩。例如佛山的陶瓷、剪纸、粤绣、飘色、彩灯、舞狮等。如图2所示，通过对岭南特色建筑、广州市花、岭南画派、剪纸、飘色、茶艺、美食等色彩的提炼和分析，获得代表岭南特色文化的色彩体系，可从中选择出广佛线视觉导向标识系统的主色调。

1系统概述

车载视频监控摄像头采集到车厢内火灾烟雾图像，火灾探测报警主机IPC通过视频监控系统局域网实时接收各车厢的图像。并通过火灾烟雾探测算法检测出火灾发生，由采集到烟雾图像的摄像头编号定位火源位置。将火警信息通过数传电台发送至附近车站。车站应急照明疏散系统通过收到火警信息生成应急疏散预案，点亮区间被的应急照明灯和调整应急标志灯指示方向，并联动BAS系统区间送风设备调整送风方向，引导乘客安全疏散。其中地铁列车火灾探测与定位是地铁列车火灾探测报警系统的关键，因此地铁列车火灾探测方法决定了系统性能。

2基于烟雾特征的地铁列车火灾探测方案

烟为火始，通常情况下烟雾产生早于明火的出现。烟雾是火灾发生的前兆，也是火灾发生初期和不完全燃烧重要特征［9－10］。地铁列车火灾由于新风供给不足，产生不完全燃烧反应，导致大量烟雾体产生。因此进行烟雾探测有利于实现火灾的早期预报和人员的疏散。

2.1火灾烟雾的模糊特性

火灾时列车内烟雾运动沿着车厢内顶部向两侧运动，此时车厢顶部的摄像头被烟雾“淹没”，视频监控设备拍摄到的图像为烟雾图像。烟雾是由悬浮的固相和液相颗粒及材料加热过程中产生的气相物质所构成，具有使图像的模糊特性，图像中纹理和边缘尖锐程度下降，亮度变化率减小。火灾烟雾图像的模糊特征在图像频域中就是高频信息衰减，低频信息增加，在图像空域中是图像的灰度(亮度)变化率减小。图2中两幅相同背景下拍摄的图像，可以观察到烟雾图像使背景变得非常模糊，灰度变化没有正常图像明显。实验表明由于火灾起因和燃烧物的不同，火灾烟雾颜色也不相同(主要分为白烟、灰烟和黑烟)，拍摄到的烟雾在灰度图像里的灰度值也各不相同，但同一烟雾的图像在光照相同时灰度值变化很小，而且烟雾浓度越大图像变得越模糊，图像的灰度变化率也越小。

2.2火灾烟雾探测算法

通过上面分析可知利用火灾烟雾模糊特性探测地铁火灾是可行的。可依据图像中高频信息、边缘信息，灰度变化减小判断出火灾烟雾，常用高通滤波、小波变换等方法实现。但这些方法计算量大实时不够好［9，12－13］，无法实现对车载视频监控系统12个摄像头(8节列车有16个)实时监控。因此本文首次采用了空域灰度微分的方法来检测烟雾图像。利用火灾烟雾图像灰度值变化率很小的特征，对图像灰度值微分，如果图像灰度微分在一个阈值内则判定为火灾烟雾图像。具体流程如下。(1)图像的灰度化视频采集的数字图像在计算机中以RGB颜色模型存储，彩色图像灰度化是实质是使RGB彩色图像的三个基色分量值相等。灰度图像每个像素用一个字节来表示，其表示颜色的种类为256种，即表示级别的范围是0－255。从彩色图像到为灰度图的转变可由下面公式得到。Y=0.30R+0.59G+0.11B其中，R为红色分量，G为绿色分量，B为蓝色分量。(2)图像灰度微分对灰度图像在水平和垂直方向求偏微分，微分值即为灰度变化率，由前面分析知其值小于一个阈值。其中f(x，y)表示像素(x，y)相对应的灰度值。在数字图像处理中微分用差分近似替换，烟雾图像灰度差分值小于某一阈值。其中δ为火灾烟雾图像灰度微分阈值，依据地铁环境下火灾时烟雾图像的灰度变化特征选取合适的δ值。(3)统计判断分析地铁列车不同时段正常图像，图像中不满足(1)式的像素点数在一个范围内(N1，N2)，N1、N2值与δ选取有关。通过大量实验对相同背景的正常图像和烟雾图像(分辨率640*480)统计，在δ=10时，正常图像中灰度微分大于δ的像素数是烟雾图像的50倍以上。因此当统计图像中不满足(1)式的像素数sum＜＜N2时，则判定图像为火灾烟雾图像。

1试验

1.1混凝土配合比和实验方案为了研究高掺量粉煤灰对福州地铁地下车站混凝土结构工程质量的影响。采用不同掺量的粉煤灰，研究其对混凝土力学性能和耐久性能的影响，基准混凝土配合比如F0表示，以F1、F2、F3、F4、F5分别代表掺入15%、25%、30%、35%、45%粉煤灰的混凝土。混凝土的水胶比固定为0.41，通过调整减水剂的用量和砂率，使混凝土坍落度均控制在160～180mm范围，混凝土配比和新拌混凝土性能测试结果如表2所示。

1.2试验方法根据试验原材料的检测分析结果，参照JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》确定试验配合比；新拌混凝土工作性能测试按GB50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行；混凝土抗压强度测定试件尺寸为100mm×100mm×100mm，硬化混凝土力学性能测试按GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行，试件尺寸为100mm×100mm×100mm；混凝土抗氯离子渗透性能、早期抗裂性能以及抗碳化性能测定按GB50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行。

2结果与分析

2.1混凝土力学性能从图1可看出，在相同水胶比条件下，单掺粉煤灰混凝土3d、7d、28d、60d龄期的抗压强度随粉煤灰掺量的增加而减小，均不同程度地小于未掺粉煤灰的基准混凝土强度。结合表2粉煤灰混凝土的抗压强度测试结果也可发现：在标养条件下，掺粉煤灰混凝土7d之前的早期强度增长较为缓慢，7d之后的后期强度增长较快。混凝土3~7d抗压强度的增长率随粉煤灰掺量的增加而减小，混凝土7~28d、28~60d抗压强度的增长率随粉煤灰掺量的增加呈先增大后减小的趋势。基准混凝土（F0）抗压强度3~7d的增长率为47.2%、7~28d的增长率为33.3%、28~60d的增长率为6.8%；当粉煤灰掺量增加到30%时，混凝土抗压强度3~7d的增长率逐渐下降为38.1%、7~28d的增长率上升为59.9%、28~60d的增长率上升为20.9%；当粉煤灰掺量增加至45%时，混凝土抗压强度3~7d的增长率仅为32.5%、7~28d的增长率又下降至55%、28d至60d的增长率也下降至17.9%。这说明该单掺粉煤灰的掺量与混凝土力学性能之间存在一个最佳掺量范围，与基准混凝土相比粉煤灰掺量为15%～30%时，混凝土60d龄期抗压强度下降甚微。其主要原因在于，在相同水胶比条件下，粉煤灰等量取代水泥后，7d之前混凝土中的水泥水化产物相应减少，早期强度增长较为缓慢。与未掺粉煤灰的基准混凝土相比，在地铁地下车站工程中湿度条件较为良好情况下，能够保证粉煤灰中的活性矿物成分与水泥水化生成产物Ca(OH)2反应的水分需要，进一步生成水化铝酸钙和水化硅酸钙等，从而不断填充混凝土孔隙，使混凝土7d之后的强度逐渐提高。因此在地下工程高掺量粉煤灰混凝土结构中宜采用较长的设计龄期(宜为60d以上)，从而更能真实体现混凝土结构的力学性能。

2.2混凝土抗氯离子渗透性能从图2可看出，在相同水胶比和粉煤灰等量取代水泥条件下，随着粉煤灰掺量的增加混凝土氯离子扩散系数、56d电通量呈逐渐减小的趋势，混凝土的抗氯离子渗透性能有所增强。当单掺粉煤灰掺量从0%增加至25%，混凝土氯离子扩散系数、56d电通量呈迅速减小趋势，混凝土抗氯离子渗透性能增长较为明显；当单掺粉煤灰掺量从25%增加至45%，混凝土氯离子扩散系数、56d电通量减小趋势趋于缓慢，混凝土抗氯离子渗透性能增长缓慢。大量的研究表明适量粉煤灰的掺入能有效提高混凝土的抗氯离子渗透性能[2]，其原因在于粉煤灰颗粒呈玻璃体球状，内比表面积较小，吸附自由水能力相对较低，在56d龄期时混凝土因失去自由水留下的孔隙率也相对较低。同时，粉煤灰具有良好的微集料效应和火山灰效应，等量取代水泥后可以进一步提高密实性。随粉煤灰掺量的增加，早龄期时由于密实填充作用混凝土的总孔隙率有所降低，但由于水化产物相对较少，混凝土大孔的孔隙率将有所增加。随着混凝土龄期的延长，粉煤灰和水泥水化产物的二次水化作用，能有效降低水泥石中大孔的孔隙率，从而改善混凝土的孔隙结构[6]，提高混凝土的抗氯离子渗透性能。

2.3混凝土早期抗裂性能从图3可以看出，随粉煤灰掺量从0%增加至45%，混凝土单位面积的总开裂面积呈逐渐减小的趋势，混凝土的初始裂纹出现时间呈逐渐延长的趋势，混凝土早期抗裂性能有所提高。当粉煤灰掺量从0%增加至25%，混凝土单位面积的总开裂面积减小速率较为明显，混凝土的早期开裂现象明显下降；当粉煤灰掺量从25%增加至45%，混凝土单位面积的总开裂面积减小呈逐渐下降趋势并趋于平缓。由此可看出，适量粉煤灰等量取代水泥可有效改善混凝土的早期抗裂性能。粉煤灰等量取代水泥能有效改善混凝土的早期抗裂性能的原因在于早期的水泥水化反应中，随粉煤灰掺量的增加，混凝土中胶凝材料水化放热量相对减少，出现水化放热滞后现象[7]，当粉煤灰的掺量增加至25%～35%区间，粉煤灰混凝土的水化热降低效应更为明显，同时部分未水化的的粉煤灰玻璃体易均匀分布在水泥石孔隙中起到约束作用，进一步降低了混凝土的早期收缩开裂现象的出现。粉煤灰混凝土的早期开裂时间出现延迟现象主要是由于在粉煤灰混凝土中粉煤灰颗粒易吸附在水泥颗粒表面、化学性能稳定，在水化初期不参与水化反应，而在后期随水化产物Ca(OH)2浓度的增大，粉煤灰颗粒逐渐与水化产物进行二次水化反应，生成水化硅酸钙凝胶等，但此二次水化反应较为缓慢，从而在一定程度上延缓了粉煤灰混凝土中水化产物的生成，粉煤灰混凝土的早期开裂也相应出现延迟现象。

2.4混凝土抗碳化性能从图4可看出，在胶凝材料总量不变的情况下，粉煤灰等量取代水泥时混凝土3d、7d、14d、28d、56d龄期的碳化深度均随粉煤灰掺量的增加而增大，粉煤灰混凝土的抗碳化性能呈逐渐下降趋势。同时对比3~28d碳化深度值、28~56d碳化深度值可明显发现，28d龄期以前粉煤灰混凝土的碳化深度值增长速率较快，28d龄期以后混凝土碳化深度值增长速率较慢。除了环境温湿度、CO2浓度的影响外，掺粉煤灰混凝土的碳化速率主要取决于CO2与混凝土内部成分的反应、CO2的扩散速率以及粉煤灰的掺量等。粉煤灰等量取代水泥后，单位体积内混凝土的水泥含量减少，水泥水化生成的Ca(OH)2产物也相应地减少，从而降低了混凝土孔隙的液相碱度，导致混凝土表层吸收CO2的能力较低，加快了CO2气体向混凝土内部扩散的速率，混凝土碳化深度值逐渐增加，随粉煤灰掺量的增加这种碳化现象尤为明显。同时随着粉煤灰混凝土龄期的增长，粉煤灰的火山灰效应会在一定程度上改善混凝土的孔隙结构，阻碍了CO2气体扩散的速率，粉煤灰混凝土28d龄期以后的抗碳化性能较好。通常情况下，混凝土结构工程都会允许存在一定的碳化深度，但该碳化深度值必须要满足设计年限、混凝土耐久性设计要求，由此可看出针对碳化深度要求，混凝土中的粉煤灰掺量也存在一个限量要求。