机车自动驾驶技术研究与应用

当前轨道交通正朝着绿色、智能的方向发展，自动驾驶可进一步降低列车运行能耗，提升列车运行效率、消除不同司机操纵差异、提升列车运行一致性，是未来路网条件下列车有序协同运行的控制基础，也是轨道交通智能化方向技术发展的典型代表。文章分析了机车自动驾驶研究的国内外现状和技术难点，阐述了满足我国干线机车运用需求的机车自动驾驶系统整体架构，设计了有人值守的机车自动驾驶方案，详细介绍了列车运行规划与速度控制、列车纵向动力学仿真、多传感器融合感知、列车系统运行仿真等关键技术，并对机车自动驾驶技术未来的发展方向进行了思考和展望。基于上述技术的机车自动驾驶系统已在多个铁路局和铁路公司装车运用并取得显著的应用效果。该系统可支持不同的编组和载重，可适配不同的车型、控制系统、信号系统，具有良好的通用性和可推广性。     

机车自动驾驶系统模式切换策略研究

受铁路基础装备技术和国内复杂运用环境限制,机车自动驾驶系统仍需在有人值守的情况下工作,所以应有完善的自动驾驶系统模式切换策略来界定值守人员和自动驾驶的权限边界。以机车运行安全为原则,基于列车纵向动力学分析动态切换时列车的平稳性,阐述了机车自动驾驶系统的模式切换策略,该策略已经运用于机车自动驾驶实际应用中。大量实践案例证明,提出的机车自动驾驶模式切换策略能够有效保证机车控制权模式切换过程中列车的安全、平稳运行,取得了良好的运行效果。     

机车自动驾驶系统安全导向策略研究

介绍故障安全下的导向思路,通过定性分析,将故障安全进行分级控制,首次将导向安全策略分为SOL 1-4级,分析故障下如何将控制接管权移交给驾驶员的方法,针对机车各种故障进行必要正确的导向安全防护控制,根据故障内容和状况将列车导向人工接管、减速或停车。试验表明,机车自动驾驶系统达到了控制列车安全与平稳运行的目的。     

考虑制动性能差异的重载列车模式化操纵方法

重载列车在长大下坡道循环制动时,空气制动的性能差异较大、列车纵向冲动较大,偶发断钩事故,给机车乘务员操作造成极大困难。以LKJ2000机车运行监控装置记录的朔黄铁路数据和相关线路条件为基础,建立重载列车牵引计算模型,对不同制动性能的列车提出相应的优化操作方案。采用理论分析与现场运用需求相结合的研究方法,分析重载列车长大下坡线路操作规程,并基于重载列车空气制动线路的试验数据模型,以50 kPa减压量下的空气制动性能为基准,计算不同制动速度下的空气制动等效效率;以具体案例为对象,分析不同操作方案对列车运行速度曲线变化的影响规律,并在此基础上,以列车安全运行、避免停缓为目标,根据制动时的速度变化判断空气制动效率,对列车操作控制策略进行优化。经过大量仿真计算和数据分析,提出“北大牛—原平南”区间不同空气制动操作方案的判断条件,并制定相应的优化操作示意图,为重载列车安全高效地运行提供理论支撑。     

HXD2电力机车制动系统

介绍了HXD2电力机车制动系统,重点分析和阐述了Eurotrol制动系统工作原理、列车管压力控制、电子控制单元、机车空气分配阀组成及功能、直通制动、自动停放制动、机车重联、列车断钩保护等功能。     

城市轨道交通国产ATP车载设备超速防护功能的仿真实现

在城市轨道交通列车自动控制系统（ATC）中，列车自动防护（ATP）系统担负着列车运行间隔控制，进路控制，超速防护的重要作用，是列车运行自动控制的基础，其中，ATP车载设备是ATP系统中保证行车安全的关键设备。它根据地面信息和机车信息生成列车速度控制曲线，并与列车实际速度进行比较，监督列车运行，实现超速防护，零速检测，无意识移动防护，制动确认和车门防护等功能。本文在介绍ATP系统仿真的基础上，重点阐述了ATP车载设备列车速度控制模式曲线的仿真计算方法，并以北京地铁一号线的线路参数为例，对ATP车载设备的速度控制模式曲线进行了仿真，实现了车载ATP的超速防护功能，目前，整个ATP仿真系统已正式投入运行，取得了预期的效果。     

基于CSS技术的列车辅助防撞系统设计与研究

城市轨道交通列车在运行过程中,由列车自动保护系统ATP(Automatic Train Protection)来保障所有列车的运行安全。在ATP系统失效时,列车由自动防护控制转换为人工控制,在这种情况下,由于缺乏设备层面的安全保障,运营人员疏忽或误操作将会大大增加列车碰撞的风险。基于线性调频扩频(CSS)测距技术,运用SDSTWR算法,研究并设计出适用于人工驾驶模式下的列车辅助防撞系统,提高了城市轨道交通运行的安全性与可靠性。     

列车空气制动与纵向动力学集成仿真

长大列车纵向冲动一直是重载列车发展的瓶颈,空气制动不同步是列车纵向冲动的根源,制动特性试验方法已不能够满足仿真各种列车编组的纵向冲动分析的需求,特别是多机车不同步动作、列车中有可控列尾装置等使得试验基础上的制动特性更具有局限性,因此获得适用性更广的制动特性成为纵向动力学研究的首要问题。本研究开发了列车空气制动与纵向动力学联合同步仿真系统,该系统基于消息机制,能够在运行过程中改变列车驾驶指令。介绍列车制动系统和纵向动力学同步仿真基本原理,气体流动理论,列车管压强、缸内压强计算方法,机车牵引、动力制动,缓冲器特性、摩擦系数、纵向冲动等计算方法。仿真计算典型长大列车制动特性和纵向冲动特性并与试验结果进行比较,与试验结果吻合较好。该仿真系统适合于模拟各种编组列车在各种线路运行过程中制动力与车钩力等重要参数,为制动系统和列车纵向冲动等研究提供方法和手段。     

高速列车的制动装置与控制

介绍了最近日本高速列车电力制动种类、电力制动与空气制动的协调配合、保证列车安全运行的自动制动控制及防滑控制技术。     

增加LKJ总风缸欠压报警控制功能提高列车运行安全可靠性

机车空气制动系统直接关系到机车的运行安全,是机车的重要组成部分,其中机车总风缸的作用是确保制动系统内有充足的压力空气,总风缸压力由机车上的压力控制器自动控制,必须控制在750～900 kPa.当总风缸内的压缩空气由于某种原因不能得到补充时,压力会开始下降,使列车管压力不能得到保证.而现行的列车运行监控装置( LKJ)控制模式只有列车管欠压报警功能,当列车运行速度≥5km/h时,列车管压力小于定压的值超过100 kPa,4min后进行语音提示,且语音提示时间仅为10s.4 min对于制动力已经不足并在长大下坡道运行的列车来说,意味着列车即将发生失控放飏事故.     

重载组合货运列车空气制动技术

分析重载组合货运列车空气制动存在的问题及要求,介绍国际上重载组合列车使用的ECP系统和LOCOTROL系统;重点阐述采用LOCOTROL系统组合列车的机车制动机均衡风缸开、闭环控制模式特点以及大秦铁路组合重载试验情况。     

重载列车制动技术的发展与进步

简要介绍了我国 5 0年来为发展重载列车所做的努力 ,早期在使用蒸汽机车牵引时 ,曾进行了 12 0辆货车制动、缓解和充气时间的试验。 195 8年开始对货车单线电空制动机进行了研制和试验。随着大功率内燃机车和电力机车的发展 ,推动了重载列车的进步。从 1961年开始研制 10 3型空气分配阀到现今推广的 12 0型控制阀 ,为重载列车创造了条件。 1985年试验过空气同步制动装置和机车无线遥控同步操纵 ,这些研究和试验取得的资料 ,为发展重载列车提供了参考数据。     

HX_D3型电力机车运行途中非正常紧急制动故障分析及处理措施

HXD3型电力机车在济南西机务段投入使用以来,多次在运行途中发生非正常紧急制动故障,经认真分析,大多数主要原因是TCMS控制监视系统问题、CCBⅡ控制制动系统问题、ATP机车自动保护系统或电气线路导线状态问题。现从电路构成角度,仔细分析了故障发生的原因并提出具体有效的解决措施。     

制动系统对青藏铁路列车运行安全性的影响

由于青藏铁路特殊的自然地理环境和线路条件,为保证列车安全运行,对列车制动系统必须有更高的要求。文章主要就青藏铁路长大下坡道区段制动操纵和高原环境对列车运行安全性的影响问题进行了探讨,并提出有关青藏铁路列车空气制动系统技术条件和研究课题的建议。     

用工控机实现的铁路货车制动软管风水压试验系统

详细阐述了用工控机实现铁路货车制动软管风水压试验自动控制系统的软硬件设计方案与实现方法,可为现有的试验手段的升级提供参考和依据。     

TD-LTE技术构建朔黄铁路宽带移动通信系统可行性研究

朔黄铁路3.5亿吨扩能改造后,需开行2万吨重载列车,既有无线通信系统无法满足机车同步操控的业务需求。研究了朔黄铁路宽带移动通信的业务需求,并对适用于业务需求的移动通信技术进行了分析和论证。通过朔黄铁路40km试验段的测试验证,表明TD-LTE技术作为新一代通信技术,适用于构建朔黄铁路宽带移动通信系统。     

货物列车紧急制动距离延长对通过能力的影响

120 km/h货物列车紧急制动距离从1400 m延长到1600 m,相应的常用制动距离也要延长,这涉及信号机布置、列车操纵、车轮踏面损伤、对通过能力影响等许多方面,是一个十分重要的技术问题。本文首先检算了120 km/h货物列车不同条件下的紧急制动距离和常用制动距离,根据制动距离确定闭塞分区长度,根据闭塞分区长度采用牵引计算的方法确定追踪列车间隔时间,从而判定紧急制动距离延长对追踪间隔时间的影响。同时,还采用牵引计算的方式确定紧急制动距离延长前后的列车停车附加时分,计算停车附加时分延长对通过能力的影响程度。认为120 km/h货物列车紧急制动距离放宽到1600 m后,闭塞分区计算长度要增加70 m,这对新线信号机布置有重要影响,既有线不满足要求的,需要限速,或者改造。同时还造成货物列车90 km/h初速时紧急制动距离超过800 m,新车和既有货车的制动率不一致,当新旧车混编时会加剧列车纵向冲动。因此建议对《铁路技术管理规程》这一条款的修订应慎重。     

机车自动驾驶系统人机交互设计与应用

主要介绍如何首次实现国产化HXD1机车自动驾驶系统人机交互界面,达到自动驾驶系统与驾驶员沟通的目的。提出了自动驾驶信息显示的具体实现方式,按照功能划分区域显示不同内容,通过颜色搭配和语音技术与驾驶员交互,消除了自动驾驶系统运行过程中人机交互障碍,保证了列车的平稳安全运行。