自主定位信息辅助的列车完整性检测风险分析

针对自主定位信息错误或失效导致的列车完整性检测安全风险问题,在列车完整性检测问题进行分析的基础上,基于贝叶斯风险综合列车列首及列尾相对位置、相对速度及相对加速度信息,建立了列车完整性检测风险分析模型.该模型结合各项自主定位信息的检测失效概率及检测概率,分别计算了列车完整性检测虚警风险及失效风险.在此基础上,结合现场测试数据及仿真数据针对列车完整性检测风险分析方法进行了测试验证,结果表明:在列车完整场景中虚警风险结果为10~(-1.8),大于检测失效风险10~(-5.5);在列车非完整场景中,巡航和最大牵引条件下失效风险分别为10~(-1.8)和1,分别大于虚警风险10~(-4.5)和0,结果符合列车完整性真实状态下的检测风险.     

TYLK-Ⅰ型车站列控中心系统的研究

车站列控中心是中国列车控制系统(CTCS)的地面设备之一,是铁路运行速度提高到200km/h的关键控制设备.本文在介绍CTCS结构和车站列控中心与其它关键信号设备连接的基础上,以TYLK-Ⅰ型车站列控中心系统为例,对其系统结构、主要功能及关键技术进行了分析和实现.车站列控中心根据调度命令、进路状态、线路参数等产生进路及临时限速等相关控车信息,通过有源应答器及轨道电路传送给列车.多次测试表明,TYLK-Ⅰ型车站列控中心完全能够满足在既有线提速到200km/h的条件下对列车实行安全控制的需求.     

面向微细加工的二自由度磁悬浮平台

为消除激光微细加工移动台中的机械摩擦，提出一种由三组子单元共同悬浮驱动的新型磁浮平台.首先，介绍平台结构及其工作原理，三组子单元具有相同的结构，由永磁体和电磁线圈构成；分析线圈对永磁体的作用力，并对磁悬浮平台能够实现稳定悬浮的平面范围进行讨论；其次，建立磁悬浮平台的平面内的动力学模型以及子单元位移与平台位移的变换方程；再者，基于分散控制策略，设计子单元系统相应的模糊PD (proportionalderivative)控制器；最后，搭建实物平台，并对其进行静态悬浮实验、步进响应实验、双轴组合工作实验.结果表明：该磁悬浮平台在±2 mm的平面范围内可忽略竖直方向的运动控制；在静态悬浮时，磁悬浮平台在x方向均方根误差仅为2.95μm，最大跟踪误差为11μm；同时磁悬浮平台具备4 mm的运动行程以及双轴组合工作能力.     

TYLK-I�ͳ�վ�п�����ϵͳ���о�

车站列控中心是中国列车控制系统(CTCS)的地面设备之一，是铁路运行速度提高到200km/h的关键控制设备。本文在介绍CTCS结构和车站列控中心与其它关键信号设备连接的基础上，以TYLK-Ⅰ型车站列控中心系统为例，对其系统结构、主要功能及关键技术进行了分析和实现。车站列控中心根据调度命令、进路状态、线路参数等产生进路及临时限速等相关控车信息，通过有源应答器及轨道电路传送给列车。多次测试表明，TYLK-1型车站列控中心完全能够满足在既有线提速到200km/h的条件下对列车实行安全控制的需求。     

�����г������Ե�RBCԽ���л�ģ��

CTCS-3型列控系统中,RBC切换是车—地之间大规模数据连续、可靠双向传输的瓶颈,对列车安全、高效运行影响至巨.本文提出并研究了一种新的基于高速列车主体性的越区RBC切换模型,由RBC向列车发送隐性移动授权的基础数据,列车作为主体对基础数据进行融合计算生成移动授权,即通过隐性移动授权的显化过程来实现列车运行控制;同时,对预告应答器的设置作了适应性的调整.性能分析与仿真实验表明,新模型可以显著提高行车组织效率和增强列车运行的安全性.     

数据会议在多机车同步操控中的应用研究

实现长大编组列车的安全运行,需要多机车共同牵引并保持同步.以大秦铁路2万吨重载列车最新编组模式(1 1 可控列尾)为例,研究了数据会议在多机车同步操控系统的应用,细致阐述了基于数据会议思想实现的应用节点系统对机车与机车、机车与可控列尾间通信的处理流程.应用节点的投入使用,提升了线路运量,提高了重载单元列车的运行安全性.     

基于状态矩阵的铁路枢纽列流图编制方法

针对铁路枢纽网络结构复杂、列流图绘制工作难度大的特点，研究铁路枢纽列流图的自动编制算法. 根据铁路枢纽内车站连接方向多，列流线在站内交错衔接疏解困难的特点，为车站接入点引入状态矩阵，利用状态变量记录列流线在车站区域的分布状态. 以列车类型作为一级排序，相同类型按列流径路从长到短的次序铺画列流线，借助指示线段实现列流量的标注. 采用所提算法开发了枢纽列流图编制软件，基于枢纽网络图和列车流矩阵，通过人机交互定义车站及连接线布局，实现列流线的快速编制与信息标注. 通过实例证明了算法的有效性和可行性.     

基于状态矩阵的铁路枢纽列流图编制方法

针对铁路枢纽网络结构复杂、列流图绘制工作难度大的特点，研究铁路枢纽列流图的自动编制算法. 根据铁路枢纽内车站连接方向多，列流线在站内交错衔接疏解困难的特点，为车站接入点引入状态矩阵，利用状态变量记录列流线在车站区域的分布状态. 以列车类型作为一级排序，相同类型按列流径路从长到短的次序铺画列流线，借助指示线段实现列流量的标注. 采用所提算法开发了枢纽列流图编制软件，基于枢纽网络图和列车流矩阵，通过人机交互定义车站及连接线布局，实现列流线的快速编制与信息标注. 通过实例证明了算法的有效性和可行性.     

基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制

针对高速列车运行过程中因不确定运行阻力和模型误差等因素产生的系统误差，提出了新的基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制策略，实现了其对给定目标速度曲线的渐近跟踪。首先通过动力学分析，基于特征建模方法和参数辨识，建立了存在系统误差的高速列车特征模型；其次，利用扩张状态观测器对系统误差的估计能力，设计了基于特征模型的高速列车自适应误差补偿控制器，并结合广义最小方差方法对控制器参数进行了优化，使其在存在系统误差时仍能实现对给定速度曲线的渐近跟踪。该控制策略能够有效处理系统误差带来的不确定性，提高控制精度，从而保障高速列车的安全可靠运行。为了验证本文所提方法的有效性，以CRH380A型高速列车为被控对象进行仿真实验。仿真结果表明设计的补偿控制方法在列车存在未知系统误差的情况下仍能保证理想的控制性能。     

高速列车滑模自抗扰黏着控制方法

为解决高速列车运行过程中因轨面情况改变，导致列车没有达到最大黏着利用而出现空转或滑行等问题，设计了一种基于最大黏着系数的滑模自抗扰(SM-ADRC)黏着控制器；考虑轮轨间黏着特性的复杂、时变与非线性等特点，基于黏着机理分析，建立了轮轨间牵引系统的力学模型；采用极大似然估计(MLE)方法对不同轨面的相关参数进行辨识，计算了当前轨面的最大黏着系数，保证列车始终能达到最大黏着利用；通过引入滑模算法改进了自抗扰控制(ADRC)中非线性误差反馈控制律部分，设计了一种SM-ADRC黏着控制算法，利用Levant跟踪微分器减小初始跟踪误差，利用扩张状态观测器(ESO)估计和补偿系统总的外部扰动，由滑模控制提高系统的鲁棒性；采用MATLAB软件对CRH380A型高速列车进行仿真，在轨面情况改变时，由SM-ADRC黏着控制器控制列车跟踪设定速度，并将其与比例积分微分(PID)控制器、滑模控制器、ADRC的仿真结果进行对比。仿真结果表明：干燥轨面的最大黏着系数是0.160,16 s时辨识出真值；潮湿轨面的最大黏着系数是0.106,18 s时辨识出真值；ADRC的速度跟踪误差范围为±1 km·h^-...     

基于三角模糊数的高铁天窗施工实施效果评价

为提升高速铁路施工维修水平,减少列车运行延误,对施工计划的具体内容进行效果评价,能找出检修内容的薄弱环节,从而保证高铁设施设备质量状态及列车安全稳定的运行.以实际施工计划数据为基础,对现场施工计划进行影响因子提取,建立基于供电、控制设备、车站及线路及信号及通信设备等重点检修项目内容的评价体系;引入三角模糊数和模糊评价模型,建立施工项目内容的重要度判别矩阵,判断各因子在天窗施工计划中受到重视的程度;分析实际列车延误数据,提取合并与设备故障相关的延误致因,并证明了合并后因子间的独立性;以施工计划实施后仍产生的各类型设备故障及其导致的延误列车数为指标,评价施工计划项目实施效果;最后,以某铁路局实际天窗施工计划内容、列车延误数据为实例.研究结果表明:施工维修项目重视度与设备故障导致的列车运行延误数量、晚点程度成反比;对控制设备和供电设备的检修较为薄弱,这类设备的故障是列车运行延误和晚点多发源.      

列控车载设备控制程序及参数远程实时更新方法

针对既有列车控制系统不具备对车载设备控制程序及参数进行远程在线实时更新功能的问题,提出一种基于无线传输和嵌入式的列控车载设备控制程序与参数实时更新方法,在无线机车信号实际应用测试中表明,所实现的程序更新机制具有较高的适应性和可靠性,可有效提高运营中的车载设备程序升级效率,提高了对列车控制的安全性,降低了系统维护成本.     

树状结构网络在列车状态监测中的应用

为确保大数据量下列车状态数据传输有序、传输错误可修复,建立了列车状态监测设备树状组网模型,分析了树状拓扑列车在途监测系统应用的可行性,继而给出了支持自由挂载的车载设备组网算法,实现了基于以太网的数据传输和路由数据结构与算法在NS-2工具上的建模.仿真结果表明,树状网络延时主要受制于发送端与接收端所在网络的深度,相对于EXP流量模型和使用TCP协议,在树状网络中使用CBR流量模型与UDP协议能够获得更好的性能.     

基于贝叶斯原理的车次号追踪方法

在铁路行车调度指挥中,需要实时掌握列车在路网中的实际位置.本文对承载 列车位置信息的车次号追踪方法的实现和优化进行研究.在分析车次号追踪问题基础上 给出了问题的数学描述和依赖于信号状态及列车行车计划的车次号基本追踪模型,并在 此基础上,构建了基于贝叶斯原理的车次号追踪优化方法和模型.采用津秦高速铁路数据 对实现的车次号追踪模型进行仿真和分析,并对车次号追踪模型在各种约束下的实现结 果进行比较分析.结果表明,该优化的车次追踪算法能有效地降低车次号追踪的误判,具 有良好的容错性和鲁棒性.     

横风作用下高速列车-桥梁系统气动特性风洞试验

为研究高速列车在运营过程中的气动特性, 分析其气动特性变化机理, 设计了2种高速列车-桥梁系统的气动特性风洞试验方案; 开发并建立了适用于在风洞中的高速列车-桥梁系统试验方法与系统; 试验系统分为运动系统与数采系统2个部分; 运动系统基于惯性驱动原理, 以高速伺服电机为驱动力, 通过高强度旋转传送带将缩尺比为1∶8~1∶30的移动车辆模型在风洞中以最高速度50 m·s-1模拟真实运行环境中运行; 在运动系统的搭载下, 自主研发了一套数采系统, 并在风洞实验室中对有无横风作用下的列车进行了气动特性测试。分析结果表明: 试验方法与系统适用于加减速距离短、瞬时加速度大的试验场景, 且不受车辆外形与基础设施的限制, 可降低设计成本, 提高试验的安全与稳定性; 标准误差与平均值之比均不大于10%, 表明数采系统测试的车辆气动特性有较好的平稳性和可重复性, 能够精准得到列车在不同试验条件下的气动特性; 通过对比有无横风作用下的列车气动特性, 得到列车速度对车辆的气动特性影响极其重要; 列车高速移动时, 其因速度产生的气动影响远远大于横风, 且表面测点平均风压系数最大值可达-10, 反映了静态模型的试验方式不能够满足模拟列车高速运行时气动特性状态。      

高速列车动态间隔优化的弹性调整策略

为保证列车运行安全性, 提高铁路线路运载效能, 针对移动闭塞系统, 研究了高速列车追踪运行的间隔弹性调整策略和操纵轨迹的动态优化问题; 以高速列车运行安全性、效率、能耗和乘客舒适度作为列车运行控制策略曲线的优化目标, 研究了列车的追踪运行过程; 采用差分进化算法求解了列车运行过程多目标优化模型, 设计了离线最优运行控制策略曲线; 提出了列车弹性追踪间隔模型, 分析了列车运行过程中追踪间隔的实时变化; 基于弹性间隔模型设计列车追踪运行控制策略动态调整机制, 采集列车实际运行数据, 实时监测相邻列车间的实际追踪间隔, 评估其是否符合安全性与效率约束条件, 并分析了评估结果; 依据工况调整原则在线调整追踪列车的运行状态与工况, 实时优化列车追踪间隔; 应用武广高速铁路赤壁北—长沙南区间的实际运行数据进行了仿真验证。仿真结果表明: 与真实区间运行数据相比, 采用离线最优运行控制策略曲线后, 运行能耗降低了6.86%;与固定追踪时间间隔模型相比, 采用基于弹性模型的控制策略动态调整机制有效提升了铁路整体运输效能, 将临界安全发车间隔从234 s缩短至161 s, 线路整体运行效率由6 434 s缩短至6 376 s, 与真实运行数据相比, 追踪列车的运行能耗降低了7.194%。      

高速列车动模型试验装置的新型加速方法研究

提出了一种高速列车动模型试验装置的新型加速方法,以期获得均匀的动模型车加速度,避免其他加速方法存在的问题;介绍了该加速方法独特的组成结构和试验原理,并进行了相应的动力学分析、数值模拟和试验验证．分析表明：该新型加速方法结构简单、可控性强、动模型车试验段出口速度高、能有效保护车载测试设备,获得了预期的加速效果,可适用于高速列车动模型试验装置模拟列车进出隧道、列车交会、列车与周围环境之间相对运动等一系列的空气动力学试验．     

高速铁路桥梁-轨道体系检测监测与行车安全研究进展

为了提升桥梁-轨道结构服役安全性能,保证复杂环境条件下高速铁路结构适应性和行车安全舒适性,研究了高速铁路桥梁-轨道体系检测监测装备的改进与优化,分析了桥梁-轨道结构服役性能动态演变规律,总结了复杂条件下桥上行车安全评价与预测方法,展望了未来研究重点与方向.研究结果表明:在桥梁-轨道体系检测监测技术方面,现有研究聚焦于传...     

基于移动闭塞的列车自动驾驶系统

随着人们生活水平的稳步提高,生活节奏日益加快,城市的交通运输已成为影响和制约城市发展的重要因素。在城市轨道交通系统中,信号系统是保障运输安全与提高运营效益的重要设备。信号系统主要由列车自动监控（ATS）系统;列车自动防护（ATP）系统;列车自动运行（ATO）系统;计算机联锁（CI）系统组成。本文主要对基于移动闭塞ATC系统的列车自动运行（ATO）子系统其构成和基本功能进行详细介绍。     

城市轨道交通列车控制仿真模型研究

列车运行控制系统的应用,有效地提高了城市轨道交通的运行效率.由于缺乏相关的技术参数,应用传统牵引计算理论方法的列车运行控制仿真系统,若未充分考虑系统控车的特性,在工程应用中控制的精度将无法保证.本文着重考虑信号系统工程设计的限制条件,将列车的加减速性能和速度控制策略作为主要研究对象,构建基于能量守恒原理和信号控制条件的列车速度控制仿真模型.在此基础上设计仿真模型,实现所需要的系统功能结构和仿真流程,并开发形成软件系统.在实际运行线路案例研究中,与采用通用列车运行仿真系统获得的结果比较,验证本文所建仿真模型的精度和工程适用性.