基于HTCPN的列车追踪车地通信过程建模研究

为了对高速铁路移动闭塞系统(Moving Automatic System,简称MAS)进行更加精确的仿真,利用CPN Tools建立高速铁路列车追踪运行车地通信过程的CPN模型,应用CPN ML语言模拟无线通信模型中数据包的丢包现象;引入时间标志对模型中数据传输的时间特性进行分析。仿真过程中为模型各个控制环节定义数据采集监控器,连续仿真3次分析追踪运行车地通信信息传输的时间特性。结果表明:该分析方法可以得到准确的性能分析报告,仿真结果对高速铁路中MAS系统开发阶段的形式化验证具有一定的借鉴意义。     

基于元胞自动机的高速铁路列车群追踪运行仿真模型

为分析高速铁路列车在追踪间隔缩小时的运行状态,根据准移动闭塞系统原理,设置列车区间运行和车站运行的演化规则,建立准移动闭塞条件下基于元胞自动机的列车群追踪运行仿真模型。利用元胞自动机对京沪高速铁路线路"上海虹桥—南京南"运行图中追踪运行的10列车进行建模仿真,分析仿真结果验证到达间隔时间是制约追踪间隔的瓶颈,并得出后行列车满足追踪间隔4 min或3 min的情况下,其运行速度不受前行列车的干扰。     

不同闭塞方式下城轨列车追踪运行过程及其仿真系统的研究

介绍了城市轨道交通不同信号闭塞方式及其追踪列车间隔时间的计算方法,建立了多列车追踪运行的仿真系统,并进行了算例的设计。在算例中,通过对两列车在固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞方式下的追踪运行模拟,分析了不同闭塞方式下列车追踪运行的效果,同时利用仿真系统对最小追踪列车间隔时间进行了验算,并得出相同发车间隔情况下不同信号闭塞方式的列车追踪运行结果以及三种闭塞方式条件下最小追踪列车间隔时间的计算结果。该系统可以为科研、设计人员进行城市轨道交通列车安全间隔及通过能力等方面的研究提供便利条件。     

基于UIC406的移动闭塞模式下越江段列车运行

从信号系统控制列车的角度研究如何减小列车在越江区间的最小追踪间隔问题，以提高长大越江区间线路通过能力。首先，介绍移动闭塞模式下列车通过越江区间的运行方式，信号系统需保证线路正常运营，越江段区间风井之间仅有1列车运行；其次，结合列车运行特点，参考UIC406能力分析方法推算出移动闭塞模式下列车在越江区间内最小追踪间隔的计算模型，得出最小追踪间隔与列车在越江区间中运行速度之间的函数关系；然后，通过对所得的函数进行求导，推算出列车在区间中的最高运行速度、接近速度的取值及对最小追踪间隔的影响，并求得函数的极小值；最后，通过仿真软件验证计算模型的合理性并提出信号控制列车的优化方案。     

基于事件的控制技术在地铁列车运行中的应用

研究移动闭塞条件下地铁列车的运行规律,建立地铁列车运行模型,将基于事件的控制技术应用到地铁列车控制中。引入运动参考变量,求出在以站间最小运行时间为目标的单列列车控制中,列车运行速度、加速度关于列车走行距离的表达式,根据列车走行距离实时调整规划列车的运行。研究移动闭塞条件下地铁列车间的控制,采用基于事件的控制技术和编队思想降低列车间的最小追踪允许间隔,在保证不撞车以及尽量减少站外停车的前提下,提高地铁线路的通过能力,并且能够方便地实现系统的重新配置以及各子系统间的协调协作。以相邻的3列列车运行为例,研究在移动闭塞条件下后续列车的控制策略,根据列车的走行距离以及前后列车间所要求保留的安全距离,动态调整列车的运行速度、加速度。仿真结果表明,运用基于事件的控制技术来控制列车的运行,可提高列车的正点率到95%。     

移动闭塞系统列车安全间隔分析

移动闭塞系统已在城市轨道交通中得到了广泛应用。针对移动闭塞系统列车追踪间隔问题,建立了移动闭塞间隔控制模型,分析了列车追踪间隔的影响因素,给出了具体的计算公式。结果说明了移动闭塞系统具有缩短列车运行间隔,提高运行效率等优越性。     

基于模糊神经网络预测控制的高速列车ATP研究

在目标-距离速度控制模式普遍应用于我国高速铁路列车控制的背景下,本文针对高速列车运行性能的要求,将模糊神经网络预测控制运用到高速铁路ATP中,对列车速度进行控制。控制系统以闭塞区间为单位,建立高速列车速度模糊神经网络预测控制模型。在闭塞区间内,利用车-地通信将控制所需信息发送至列控中心;根据所得信息,通过预测控制算法得到从当前位置到闭塞分区出口的列车速度自动防护曲线并确定列车运行方式和控制策略;在每1个通信周期内,利用滚动优化和误差校正进行速度优化。仿真结果表明,与传统的控制方法相比,基于模糊神经网络预测控制的高速列车ATP具有更高的安全性。     

基于通信的列车控制系统中列车追踪间隔的优化与仿真

基于移动闭塞的CBTC(基于通信的列车控制)系统相对于传统的ATC(列车自动控制)系统可实现列车间的实时追踪运行,列车的运行间隔大大缩短.然而列车之间的追踪间隔时间的优化仍然是一大难题.在考虑列车速度、加速度、制动距离和安全距离等因素下研究了区间追踪和站台追踪的追踪间隔时间的模型.仿真分析表明,模型是正确和有效的,并在一定程度上优化了追踪间隔.     

移动闭塞下列车运行系统的研究

构造移动闭塞条件下的计算机列车运行仿真系统,介绍系统总体结构,对列车实际运行间隔进行分析,对各功能模块进行描述.进一步分析移动闭塞条件下列车追踪运行间隔模型和列车运行自动控制子系统的功能等,对系统实际运用能够起到指导作用.     

基于虚拟耦合的列车群体智能控制技术研究及展望

铁路列车运行控制方式经历了固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞的发展过程,随着车联网和群体智能等新一代信息技术的快速发展,更高效率的先进列车运行控制技术成为研究热点。面向下一代铁路列车运行控制系统,研究一种基于虚拟耦合的列车群体协同运行控制技术,提出采用多智能体系统(MAS)对虚拟耦合列车群的运行进行控制的方法,刻画其控制规则并构建以列车群稳定协同运行为目标的控制模型。在此基础上,设计基于虚拟耦合的列车控制及调度系统框架,采用仿真技术验证该方法可大幅缩短列车运行间隔,提升运行控制效率。最后分析总结基于群体智能的列车运行控制技术研究及发展方向。     

基于列控车载设备制动曲线的高速列车牵引计算平台

为了检算铁路客运专线闭塞分区长度与列控系统的符合性,设计基于列控车载设备制动曲线的高速列车牵引计算平台。采用HTML,CSS,JavaScript,Vue.js,Node.js和Koa等Web技术进行开发,使用MySQL作为后端数据库,构建B/S架构应用平台,包括基础数据处理、列车运行仿真、列车追踪间隔时间计算、闭塞分区检算和统计分析5个功能模块。其中,列车运行仿真模块为牵引计算平台的核心,由线路信息、列车动力学模型、列控车载设备制动曲线算法和速度控制组成;列控车载设备制动曲线算法具备列车超速防护功能,根据移动授权和列车速度距离信息生成允许速度和制动指令,实现列车运行仿真的闭环处理。选取京沪高速铁路列控工程数据和CRH3A型动车组参数进行列车牵引计算,得到高速铁路列车追踪间隔时间,验证闭塞分区设计长度满足列控车载设备制动距离要求。结果表明:该平台可用于闭塞分区长度符合性检算,从而验证闭塞分区设计与列控系统的匹配性。     

基于遗传算法的高速铁路行车调整模型

高速铁路采用“高中速列车共线运行”的运输模式,其行车调度具有高实时性和整体性两大特点。以列车计划运行图为优化目标,给出运行图之间的距离定义,建立列车运行调整数学模型,给出列车的发车时刻、股道数量、列车在区间的运行时分、追踪运行间隔时间、维修天窗时间5个约束条件表达式。按照遗传算法的原理,采用罚函数的方法对数学模型中的约束条件进行处理并建立适应度函数,采用整数编码方法对个体进行编码,并定义交叉算子和变异算子。基于遗传算法的调整算法流程开发列车运行调度仿真子系统。仿真结果表明:使用该模型可大大减轻调度人员的工作量,彻底摒弃了在计算机上手工拖动运行线确定列车运行时刻的调整方式,提高了列车运行调整的科学性。该模型已应用在高速铁路综合调度仿真系统中。     

高速铁路牵引计算与仿真系统研究

高速铁路的牵引计算与仿真对优化高速铁路线路设计、优化列车运行时间等方面具有重要意义。然而由于缺少高速铁路牵引计算规范和动车组数据资料保密未公开等原因,导致对高速铁路牵引计算仿真与系统的研究较少。采用动车组特性曲线CAD矢量化法和程序开发相结合,解决了高速铁路牵引计算力学数据的有效获取。基于多质点模型,建立了动车组牵引力、制动力、列车阻力的计算方法和公式。从牵引、惰行和制动三方面建立了动车组运动模型求解和运行过程计算算法。在此基础上,采用C#2010编程语言和Access数据库,开发了基于多质点模型的动车组牵引计算与仿真系统。实现了动车组数据和线路等数据的一体化管理;采用动车组编组等参数化设置,实现了不同参数下的高速铁路牵引计算与运行过程的完整仿真。     

市域快轨列车间隔时间计算方法

基于市域快轨列车控制方式和运输组织模式,综合考虑列车长度、运行速度、制动距离、安全防护距离及车站作业时间等影响因素,借鉴铁路列车间隔时间计算思路,归纳出市域快轨列车间隔时间类型及定义,并针对不同越行条件下的各种间隔时间提出计算方法。以国内某市域快轨线路进行实例分析,计算结果表明：区间追踪间隔时间为45～52 s,起车附加时间为22～56 s,停车附加时间为19～46 s,列车到通间隔时间为45～51 s,通发间隔时间为18～19 s。与OpenTrack仿真结果进行对比,理论计算结果平均误差约为0.21。列车间隔时间理论计算方法的提出,为市域快轨系统运输组织计划编制过程提供了关键参数选取的参考依据。     

回转质量系数对高速列车牵引电算的影响

高速铁路电动车组在列车编组方式、牵引及制动性能、列车运行控制模式等方面与普速铁路旅客列车有着较大区别。本文以高速动车组列车牵引计算特点分析为基础,从回转质量系数因素阐述了高速列车牵引计算指标参数的影响,并推导了基于回转质量系数的高速列车加速度、运行时分、加速距离及制动距离等指标国际单位制表达式,最后以CRH3型动车组及京津城际铁路线路纵断面为依据,进行模拟计算分析得出回转质量系数对牵引计算指标的影响规律。     

高速铁路列车追踪间隔仿真计算系统设计与实现

列车追踪间隔与高速铁路列车运营密切相关,通过列车追踪间隔仿真系统能够检验列车牵引特性、线路条件等因素对列车追踪间隔时间的影响,对研究列车追踪间隔时间优化及列车技术作业方案设计提供有效的帮助。文章介绍了高速铁路列车追踪间隔仿真计算系统的设计,使用列车间隔时间标准化计算方法,结合列车牵引计算、车站以及线路等数据,通过原型系统的开发,实现了列车运行曲线与列车追踪间隔时间的计算与仿真。具体介绍了系统结构,功能设计及数据结构,以一个实际数据为例对系统的功能以及技术可行性进行了验证。实验输出数据基本符合我国实际情况,该系统能够作为列车追踪间隔相关研究的可靠工具。     

基于运输质量和运输能力的高速铁路长大坡道设置研究

针对我国西部地区高速铁路建设出现的长大坡道,从上坡对运输质量影响和下坡对运输能力影响两方面研究高速铁路的长大坡道设置问题。通过列车模拟牵引计算,研究250 km/h动车和350 km/h动车在15‰～30‰上坡道的运输质量下降情况,提出在困难艰险山区,长大坡道坡长设置可考虑动车组在大坡道上的运行速度不低于设计速度的70%。从最制约运输能力的列车到达间隔出发,分析长大坡道设置对列车到达间隔的影响,采用CRH380BK+CTCS3-300T车型车载,以250,300 km/h为制动初速,分别测算-15‰,-20‰,-25‰,-30‰理论连续坡道下的列车到达间隔。计算结果表明,若要满足5min的追踪间隔时间,或采取限速措施,或对大坡道的长度加以限制,基于CRH380BK+CTCS3-300T监控制动距离数据,给出列车运行限速和大坡道坡长设置的建议。研究表明,对于设计速度300 km/h及以上的高铁线路,大坡道长度设置建议维持原设计规范标准;对于设计速度250 km/h的高铁线路,30‰坡道长度建议不宜大于4 km,25‰坡道建议不宜大于5 km,20‰坡度建议不宜大于8 km。     

高速铁路追踪列车间隔时间测试方法标准化研究

针对高速铁路追踪列车间隔时间测试没有标准化方法的现状,明确测试理论基础,规范测试方法。运用到达车站间隔时间的分析计算方法探讨高速铁路追踪列车间隔时间测试理论,提出高速铁路列车速度与密度合理匹配关系是追踪列车间隔时间测试的理论基础,计算结果符合我国高速铁路实际情况。指出司机操纵差异、咽喉长度、线路条件等是影响追踪列车间隔时间测试出现偏差的重要因素,从测试组织过程、测试结果以及结果的动态分析角度规范追踪列车间隔时间测试方法,方法可操作性较强,能够体现线路实际列车追踪运行能力,已应用于10余条高速铁路的运行试验工作。