城市轨道交通运行中的车钩力最优控制策略

通过建立多质点城市轨道交通仿真模型,以深圳地铁1号线为研究背景,将优化列车之间车钩力作为控制目标,在列车达到某一恒速运动和恒力启动加速运动2种工况下,分析车钩力与牵引力之间的关系,进而依据车钩力仿真结果,提出列车评价车钩力标准,得到列车合理控制策略。其间,采用2种模型并行试验、牵引力合理分组和数理统计的方法,得出试验结论。并基于列车计算以及仿真结果对比分析,验证仿真试验的合理真实性。试验结果表明:在满足地铁车辆运行标准前提下,列车在恒力启动加速以及恒速运行2种工况下,可验证最优控制策略并非列车牵引力平均分配控制策略,进而可得到列车最优控制方式。     

基于三维视景的车载ATP仿真系统研究

三维视景技术已广泛应用于城市轨道交通领域,取得了不同程度的成果,但大多局限于列车驾驶培训和教学三维演示。提出基于微软模拟火车(MSTS)的三维视景与车载列车自动防护(ATP)系统结合的仿真研究。以郑州地铁1号线为线路原型,简要介绍视景系统的建立过程;利用开源平台的开源铁路(OR)提供接口,设计了仿真系统的结构和功能;根据超速防护模型及计算算法,并以三维视景中的实际线路为例,实现了列车的测速定位、超速防护、速度监督等关键车载ATP功能。经测试验证,达到预期仿真目的和效果,为城市轨道交通控制系统的仿真研究和测试提供了新思路。     

“有名”列车

在大多数中国人的概念里,出门乘坐火车时区分不同的列车,主要依靠那一串不同的字母和数字——车次.其实,在不同国家的很多地方,火车也和我们一样,拥有自己的名字.来,我们一起走进“有名”的列车,像认识生活在我们身边的朋友那样去了解他们的点点滴滴.“有名”的列车火车从它诞生伊始,便有了自己的名字.早在1825年,在连接斯托克顿和达林顿的世界上第一条营运铁路上,斯蒂芬森设计的“运动号”机车便牵引满载旅客和货物的列车投入运营.     

基于Simulink的列车牵引计算与运行仿真

分析了列车运动的力学模型,并概述了影响牵引计算的各项分力得出方法.在此基础上利用Simulink的资源环境,形成了运行计算、性能计算、线路数据处理、制动力计算、综合控制等多个相对独立、易于参数修改和扩展的模块,以分别完成不同的功能.最后经过功能封装和输入输出连接,构建了一个完整的列车牵引计算和运行仿真模型,该模型可有力地支持列车牵引系统设计和列车线路运行分析.     

CBTC仿真与培训系统的研究与实现

描述了CBTC仿真与培训系统的研发背景与功能需求,提出设计实现方案。该方案可以通过对列车运动模型和列车模式控制的闭环控制,实现对不同厂商CBTC系统的接口兼容。     

基于分数阶PID控制器的地铁列车优化控制研究

城市轨道交通运力需求的快速增长,使得地铁列车的行车间隔不断缩小,准点要求越来越高,这对列车运行控制算法的精度和鲁棒性提出了更高要求。本文将分数阶PID控制器引入地铁列车的速度控制,并进行优化研究。建立地铁列车的运动模型,该模型参考牵引制动特性,采用遗传算法修正列车基本阻力系数。基于该模型将分数阶PID控制算法应用于ATO系统的速度控制中。仿真对比分数阶PID控制算法与传统PID控制算法,采用现场数据对建立的模型和算法进行检验。研究结果表明新模型能够更加准确地描述列车的运动特性,当分数阶PID控制算法应用于调速控制后,可以使列车实现更优的速度控制和稳定性。     

城市轨道交通列车驾驶仿真器研究

城市轨道交通列车驾驶仿真器是城市轨道交通部门进行技能培训的高科技设备,能够进行精确的列车操纵性能仿真和逼真的列车驾驶环境仿真。基本功能包括模拟操纵功能、列车动力学计算功能、故障判断培训功能、视景和声音仿真功能以及运动仿真功能。针对城市轨道交通特点,给出了轨道交通列车驾驶仿真器的运行仿真数学模型,提出采用分布式计算机体系结构、MPEG视频压缩技术和基于DirectSound技术的多媒体声音系统,设计具有4层5自由度液压运动平台的驾驶仿真器。并基于以上技术完成了北京地铁交流传动电动客车列车驾驶仿真器的研制,成功应用于北京地铁技术学校学员和北京地铁司机的教育培训。     

地震激励下高速列车动态响应与运行安全边界研究

为研究地震对高速列车动态响应与运行安全的影响,建立地震激励下车辆-轨道耦合动力学模型,地震波被简化为周期性的横向正弦波加入车辆轨道仿真模型中。基于仿真计算,对地震作用下高速列车的动态响应、脱轨机理及运行安全边界进行详细地分析和讨论,给出地震下高速列车安全运行及脱轨边界。分析结果表明:地震所引起的轨道结构大幅横向振动对高速列车的安全运行影响极大;横向地震波激励下,车轮与钢轨频繁地发生分离、车轮的大幅度抬升和车辆激烈的横向滚摆运动是造成高速列车脱轨的主要原因。     

基于轨道约束H∞滤波的 北斗辅助列车定位算法研究

针对列车定位的高安全性和稳定性要求,结合列车行驶的特殊性,提出采用铁路轨道信息对北斗定位数据进行约束的H_∞滤波算法。以模糊自适应"当前"统计模型为基础建立列车运动模型,通过将轨道近似为直线段,建立轨道约束模型。将轨道约束与H_∞滤波器结合实现轨道约束H_∞滤波算法。通过仿真对比分析H_∞滤波与卡尔曼滤波、约束与无约束估计的误差。仿真结果表明:轨道约束在提高算法定位精度方面效果明显,H_∞滤波在列车位置估计上具有鲁棒性优势。验证了轨道约束H_∞滤波算法的有效性,对北斗辅助列车定位的工程应用具有理论指导意义。     

地铁列车模拟器运动动感仿真系统研究

介绍了正在调式中的全功能地铁列车模拟器的运动动感仿真系统,对其组成、工作原理、功能和关键技术进行了分析。特别对运动动感仿真系统中列车运动行为仿真计算模块做了详细分析,提出了数学模型建模方法和求解算法。还介绍了六自由度运动系统的组成、工作原理、控制流程,并对动感实现的关键技术作了论述。     

基于多质点模型的重载列车动力学仿真与分析

将整列车看成一个多质点系统,对每节车体进行受力分析,推导出整列车的运动方程,建立多质点动力学模型。基于多质点模型进行牵引、制动、惰行、上坡等多种工况下的列车运行仿真,记录其车钩力分布情况,并对不同编组、不同制动方法下的仿真结果进行了相应的比较,可为列车编组及列车控制提供决策支持。     

采用区域预设优化的铁路沿线视频防抖方法

根据铁路沿线视频监控中监控场景固定及火车频繁经过场景干扰严重这两大特点,提出既能发挥特征点匹配法自身优势,又能去除火车运动干扰的视频防抖处理方法。对监控场景中不会被经过的列车所遮挡的区域预设感兴趣区域,列车所遮挡的区域为非感兴趣区域;采用特征匹配法结合感兴趣区域,对有、无列车遮挡2种情形分别加以处理。实验结果表明该方法抗干扰能力强,针对铁路沿线视频监控抖动处理具有良好的效果。     

列车各向受力与运动的计算机仿真

在分析列车各向受力和运动状况后建立了列车动力学模型，并编制出计算机仿真程序SCTD。该程序可连续模拟列车从起点站至终点站运行过程中每一时刻所具有的运行条件和受力状况(如机车操作方式、线路平纵断面条件、机车车辆的受力状况等)。因此计算机仿真技术的应用，可为列车动力学的研究提供有效方法。     

基于循环变量法的重载列车纵向力仿真分析

重载列车运行实现的基础是动力学建模和牵引仿真计算。针对传统列车仿真模型的不足采用了基于循环变量的重载列车纵向力仿真模型,并对2Loco+14Car、9单元编组重载列车进行了建模仿真,验证了模型的正确性。同时给出了该编组在多种工况下的车钩力时程曲线及其沿整列车分布的规律,证明该编组列车符合列车安全运行要求。     

铁路纵断面最小坡段度

本文在“铁路线路相邻坡段坡度代数差值及列车纵向力的研究”基础上，采用列车纵向非稳态运动模型，通过数字仿真，计算列车以不同工况在不同线路纵断面上运动时产生的纵向力。研究纵断面连接中的最小坡段长度对列车纵向力的影响规律，据此对《铁路线路设计规范》中相关规定提出了修改建议。     

一种基于改进BP神经网络的重载列车驾驶曲线算法研究

BP神经网络被用于重载列车驾驶曲线研究，利用列车实际驾驶数据进行神经网络学习，描述列车制动时的非线性特性，对列车制动运行过程建模，获得列车制动减压目标值及缓解时间进行运动方程运算，最终获得重载列车驾驶曲线。通过在朔黄线线路上由该模型仿真得到的驾驶曲线和实际列车驾驶曲线比较，结果表明该方法研究驾驶曲线是有效的。     

基于大数据的地铁列车能耗仿真和节能操纵

介绍了地铁车辆大数据特性,建立了列车多质点运动学模型和能耗模型,开发了一套基于大数据的地铁列车能耗仿真算法,并进行了实际线路仿真模型和算法验证;探讨了列车牵引特性下的节能操纵问题,提出了能满足列车安全、平稳、定时约束等要求的节能操纵方法。仿真结果验证了该方法的可行性。     

基于自适应联邦滤波的列控车载设备测速测距算法

基于转速传感器技术,提出1种列控车载设备测速测距算法,由自适应参数列车运动模型、空转/滑行时列车速度校正模型和基于联邦滤波的融合算法3部分组成.先建立列车运动模型,利用自适应参数更新列车运动模型和系统状态噪声,估计单个转速传感器所在轮对的速度和加速度;当检测到轮对空转/滑行时,利用设计的速度校正模型计算列车运行速度,并...     

中高速列车共线运行的仿真研究

以京沪高速为背景,对中高速列车共线运行仿真问题进行探讨。分别建立单列车运行模型和多列车共线运行模型。单列车运行模型全面考虑了列车物理特性、线路条件、列车受力情况以及运行控制过程。多列车模型在上述基础上,附加了共线运行不同速度列车间的相互影响,对列车间距控制和避让进行了重点考虑,研究多列车共线运行时的列车间距控制策略和避让策略。用VisualC 6 0进行了中高速列车共线运行的软件实现。仿真计算结果表明,该软件能较好模拟多列车共线运行情况,可作为列车调度系统中负责列车运行模拟的子系统。     

基于PID算法ATO系统的仿真研究

基于现有列车运动模型,设计了列车速度闭环仿真模型,其中控制器采用PID控制算法,当系统输入波浪形V-S曲线时,在PID控制器控制参数设置恰当的情况下,系统输出的V-S曲线具有较为满意的跟随性,在输出的加速度曲线中在列车的启动阶段和中间速度波动阶段会有尖峰波动现象。针对基于PID控制算法的ATO系统出现的问题进行了分析。