地铁列车车载监控系统实时调度模型研究

车载监控系统应实时周期性获取列车数据,并处理与列车数据采集系统通信过程中的异常情况。通信异常需要车载实时监控系统立即响应,以免造成列车数据丢失。提出了一种多任务的调度模型:周期性任务采用RMS(优先级随速率单调调度算法)调度模型,非周期性任务采用高优先级处理。讨论了该多任务调度模型的可调度性,并将该调度模型应用于车载实时监控系统。实际运行结果证明,该多任务调度模型是可行的。     

严重初始延误与区间限速条件下高速列车实时调度模型

针对突发事件下列车正常秩序的快速恢复与调度优化方案的自动生成问题,现有调度优化模型与一般人工经验难以处理复杂事件场景,且求解效率较低.面向同时包括严重初始延误与区间限速影响的复杂突发事件场景,设计提出大面积列车延误和区间限速等针对性约束,构建基于事件活动网络的列车多目标非线性调度优化模型.为实现实时调度,采用添加中间决...     

基于时间敏感网络的列车通信网络时间同步与流量整形技术研究

目前城市轨道交通列车多网融合通信系统无法保证关键性数据传输的确定性。分析了该系统对TSN(时间敏感网络)技术的需求，构建了流量整形网络试验平台，开展了基于TSN技术的时间同步与流量整形的相关测试。试验结果表明：在没有其他外界条件干扰的情况下，可以实现预期的列车通信网络时间同步功能；流量整形技术在网络带宽达到上限的极端情况下，仍可以保证关键性数据传输的确定性。     

双向编组站列车调度调整的优化模型及算法

研究双向编组站调度优化问题,以解决到达列车接入系统和出发列车编组系统的实时调度调整。在分析双向编组站作业机理和规律的基础上,以列车的编成辆数、编组内容、接续时间、集结地点和作业能力为约束条件,以列车的走行距离、所产生的交换车数为综合优化目标,构造双向编组站列车调度调整的非线性优化模型。根据模型NP-Hard性和变量高度相关性的特点,建立基于网络流技术的遗传算法求解理论。算法的主要思想是在假定0-1变量已经确定的条件下,将整数变量的确定归结为求解网络最小费用流问题。以郑州北编组站为背景,给出算法的实际求解过程。求解算例表明,提出的方法能够有效解决到达列车和出发列车作业地点的实时选择问题。     

基于虚拟链路交换式以太网的列车通信网络可靠性分析

随着轨道交通技术的不断发展,列车通信网络中需要传输的数据类型和数据量日益增大,传统列车通信网络的带宽难以满足要求。本文提出一种基于虚拟链路的环形交换式以太网解决方案,通过流量整形和虚拟链路调度技术可以保证每个BAG间隔内只有不超过一个帧在使用虚拟链路,可避免传统以太网对介质访问存在的碰撞问题,保证数据传输的确定性。为进一步探讨该网络的实时性,本文采用边扩张二元决策图EEBDD(Edge Expansion Binary Decision Diagram)算法分析该网络中的单条虚拟链路、多条虚拟链路以及全部虚拟链路的连通可靠性与及时可靠性,并通过网络仿真研究证实了本方案应用于列车通信网络的可行性。     

WTB总线协议网络数据传输调度与控制协同策略研究

在研究WTB总线协议网络数据传输特性的基础上,提出一种协调控制周期数据和非周期数据传输的PMTS调度策略;采用实时控制系统的调度理论和控制策略,实时构建周期数据调度轮询机制,设计非周期数据动态抢占调度控制方法,从而实现对网络数据传输的协同控制和调度;搭建WTB总线协议网络数据传输试验平台,将PMTS调度策略应用于自主设计的列车通信网关系统中。结果表明,该调度策略可灵活分配WTB总线网络编组的常规运行周期,实现底层数据传输与上层协议间的协同配合。     

基于交换式以太网的列车通信网络实时性研究

以太网技术具有通信速率高、成本低的优势,目前国内外轨道交通行业都在研究发展基于以太网的列车通信网络。本文以兼容传统以太网协议为前提,研究提高工业以太网实时性的方法。在对列车通信网络需求分析的基础上,提出一种基于交换式以太网的列车通信网络的解决方案,为满足列车重要数据的实时性要求,提出列车级交换机采用混合调度算法,以降低列车实时数据在交换机缓冲队列中的排队时延。运用网络演算理论分析列车实时数据的端到端时延上界,并通过网络仿真技术验证本方案应用于列车通信网络这一特定场合的可行性和有效性。     

基于云模型和组合赋权法的列车通信网络性能评估

针对列车通信网络性能评估缺少量化评估的问题,提出了基于云模型和组合赋权法的列车通信网络评估方法。首先,建立列车通信网络性能评价体系和Opnet仿真平台,采用组合赋权法确定综合权重;然后,采用云模型生成评价云,根据综合权重和逆向云算法得到综合云;最后,将列车通信网络性能综合云与评价云进行相似性度量,实现列车通信网络性能的评价。通过算例分析表明,该方法能够客观有效地评估列车通信网络性能,为列车通信网络的性能评估提供了理论参考。     

重载列车智能化操控系统车地实时通信方案研究与实现

为提高重载列车调度和运行的自动化水平,提高线路运输能力,基于朔黄线神华机车进行重载列车智能化操控系统和地面调度优化系统的车地实时通信方案研究,包括车地通信的接口安全性、车地通信机制和内容以及重载列车智能化操控系统对地面调度信息的处理,通过LTE-R 4G网络实现车地数据的实时安全交互,实现朔黄线车地设备报文实时自动交互功能,进一步提高朔黄线重载列车运行的准时性和节能性。     

基于交换式以太网的TCN设计与实时性能分析

针对传统列车通信网络(TCN)难以满足下一代列车通信网络大容量、实时性的数据传输需求,本文提出基于交换式以太网的列车通信网络(EB-TCN)解决方案,建立了EB-TCN拓扑结构和通信协议栈模型.为了保证EB-TCN的实时性,在通信协议栈中加入实时虚拟层,通过集中式主从调度机制调度底层以太网资源.最后对骨干层和车辆控制层的实时性进行理论分析.新方案较大地提高网络带宽同时,能保证网络的确定性和实时性,能很好地满足传统TCN传输数据的要求,能够成为TCN网络的替代方案.     

基于交换式以太网的TCN仿真研究及分析

针对传统列车通信网络(Train Communication Network,TCN)难以满足下一代列车通信网络的带宽需求,提出了基于交换式以太网的TCN解决方案,建立了基于交换式以太网的列车通信网络拓扑结构和通信协议栈模型。在满足网络强实时性方面,进行了相关改进。然后通过VxWorks试验平台进行试验验证,结论是这种新方案在较大提高网络带宽的同时,能保证网络的确定性和实时性,能很好地满足传统TCN网络传输数据的要求,证明了基于交换式以太网列车通信网络代替TCN的可行性。     

基于改进LS-SVM算法的列车通信网络时延预测方法

由于通信网络诱导时延的存在会对列车牵引制动系统造成影响,因此对时延精准预测并实现补偿十分重要。提出了一种基于改进粒子群(PSO)算法优化的最小二乘法支持向量机(LS-SVM)算法对列车通信网络时延进行预测,搭建了列车网络控制系统半实物平台,使数据通过多功能车辆总线(MVB)进行传输,分别改变车辆控制单元(VCU)特征周期及负端口数量大小,以获取大量不同特性的时延数据。将数据分组后利用改进的PSO算法优化LS-SVM算法进行预测仿真。仿真结果表明,与传统的LS-SVM算法及Elman神经网络算法的预测方法相比,所提出的方法在列车通信网络的时延预测方面具有更好的快速性和准确性。     

横风下基于滚动GAPSO算法的列车速度曲线优化

针对普通环境下高速列车目标速度曲线优化算法不适用于横风环境的问题,提出一种横风环境下基于滚动GAPSO(遗传粒子群)算法的列车速度曲线优化方法。首先,考虑横风风速阻力作用改进列车动力学模型,并建立列车运行多目标优化模型;其次,基于GAPSO算法寻优巡航构建列车在起始阶段的最优目标速度曲线,引入滚动优化框架实时调整目标速度曲线,并在横风限速区按照改进快行策略运行;最后,在列车进站前采用GAPSO算法寻优惰行点生成目标速度曲线。仿真实验结果表明：GAPSO算法较GA算法和PSO算法具有搜索能力强、收敛速度快的优点;滚动GAPSO算法能在不同横风环境下实时生成优化后的目标速度曲线,并与改进快行策略和RH-PSO算法相比,具有较优的节能性和准时性。横风下基于滚动GAPSO算法的列车目标速度曲线优化可为横风环境下列车节能、准时运行提供一种可行的解决方案。     

朔黄铁路调度优化系统研究

为提高轴重300 k N以上重载铁路运输效率,建立基于车-地连续通信的调度优化系统,通过对历史运行数据进行充分的分析计算,得出优化的列车运行计划,并实时监督列车的运行状况,优化行车密度,实时调整运行计划,从而优化列车运行策略,提高效益。     

多功能车辆总线周期信息实时调度算法的研究与实现

在不改变周期信息本身的前提下,对MVB(多功能车辆总线)周期信息的实时通信调度做了深入的研究,提出了实时调度算法,并编制了调度表生成程序.采用列表驱动算法与RM(单调比率)算法结合的方式,结合MVB通信特征,实现了MVB实时调度表的建立,并对调度算法进行了可调度性分析,确保了MVB周期信息实时调度表的有效性.根据调度算法,编写了MVB周期信息实时调度程序,获得了与Duagon公司的MVB调度表生成程序D2000相一致的结果,进一步验证了调度算法的正确性.     

列车控制与服务网络流量调度策略研究

文章根据列车控制与服务网络(TCSN)的列车控制与旅客服务业务一体化传输特殊需求,针对TCSN中数据流量调度,综合考虑TCSN中各种业务流量不同的流量特性、传输服务质量需求和网络当前利用率等因素,设计了一种两级调度方案DWDRR/PRI。重点阐述了两级调度的思想和调度算法的相关细节,以及调度策略,实现TCSN中关键业务优先传输和非关键业务按规则公平传输,并通过仿真分析证明了两级调度算法的可行性和正确性。     

ARCNET网络系统实时性能分析与研究

列车控制网络在列车控制系统中起着非常重要的作用,其实时性能直接影响到列车的安全可靠运行。对其实时性能进行分析评价可以优化设计列车控制网络的应用层,合理配置网络,优化网络性能,从而保证列车的安全可靠运行。本文介绍ARCNET列车控制网络的数据帧类型,数据通信机制和自动重构过程等,并对ARCNET网络通信延迟时间参数进行分析,建立ARCNET网络数据通信延迟时间模型、分析其网络实时性,并提出改进网络实时性的方法。最后在搭建的网络控制系统中,对实验测试结果和模型计算结果进行比较,验证模型的正确性。并利用分析结果以及建立的通信延迟时间数学模型,计算开发基于ARCNET轻轨列车网络控制系统的轮询周期,为系统应用层设计提供依据。     

基于替代图的列车运行实时预测调度

对目前国内外列车运行优化调度的研究现状和方法进行了分析,进而结合替代图模型提出了一种基于预测控制机理的列车运行实时预测调度策略(RTPS).针对一个小型铁路网络,研究并验证了仿真平台对列车运行动态特性描述的功能.针对一个大型的荷兰铁路网络进行仿真.仿真结果表明,所提出的算法优于目前文献中的先到先服务(FCFS)、先离开先服务(FLFS)和避免最大当前代价(AMCC)的算法.本文所提出的调度算法可以为调度员提供更加优化的冲突决策方案.     

多路视频监控信息传输中网络带宽资源利用的优化策略

针对铁路客运专线运输安全监控系统的特点,研究在网络带宽资源受限条件下的多路视频实时传输最佳策略问题,提出一种基于源端网络流量实时采集的视频流码率控制和网络拥塞避免机制。建立基于这一系统结构的流量控制模型,应用自动控制理论,推导出稳定的流量调节算法。对带宽资源分配的公平性原则进行扩展,通过设置视频源“优先级”,实现网络带宽的“按需”动态自适应调节的算法;同时引入自适应修正因子β和γ,根据调节误差对每路视频流的带宽占用率α进行动态修正。试验数据表明,这一拥塞避免策略对网络瓶颈部分的带宽利用率可达97.4%,调节时间在5 ms左右。     

基于公平性的列车网络用户带宽分配模型研究

本文基于无线网状网对列车内的网络用户互联结构进行抽象,使其成为一个互联的整体.并假设网络用户的产生服从泊松分布,每个用户产生网络流个数服从几何分布,不同类型用户产生的网络流量服从正态分布.基于网络用户带宽使用的公平性,提出用户带宽分配方法,建立列车网络带宽接入模型,得到不同用户所需的带宽值和列车所需接入的最大带宽值.最后通过模拟数据进行实例验证,证明本文方法的合理性和可行性.