高速铁路自动驾驶系统地面设备关键技术

为减轻司机劳动强度、进一步降低铁路运输成本,基于高速铁路的列车自动驾驶(ATO)技术应运而生。高速铁路ATO系统是在CTCS-2/3级列控系统的基础上,地面设备通过对既有临时限速服务器(TSRS)、调度集中系统(CTC)、列控中心(TCC)等进行软硬件改造使其具备相关ATO功能。TSRS通过ATO功能扩展具备了车地通信功能、运行计划转发、线路数据发送以及站台门联动;TCC通过继电接口实现对站台门的控制功能及开门防护功能;中心CTC新增运行计划下发及站台门状态显示功能。     

CTCS2+ATO城际列控系统与高速铁路ATO系统差异性及应用趋势探讨

阐述CTCS2+ATO城际列控系统、高速铁路ATO系统构成,从系统结构、系统功能及操作显示进行差异性分析,并对两种ATO系统应用趋势进行探讨。     

既有CTCS-2高速铁路实现自动驾驶关键技术研究

为解决既有CTCS-2级高速铁路列车运行仍由司机人工驾驶操作的问题,高速列车自动驾驶技术应用是我国高速铁路列控系统发展的必然趋势。2016年,CTCS2+ATO系统在珠三角莞惠及广佛肇城际铁路上投入运营,成功实现了世界上首次将自动驾驶技术运用到200 km/h城际铁路。基于CTCS-2级列控系统的基础对CTCS2+ATO的技术路线、技术方案、ATO系统关键技术、系统测试和应用情况进行深入研究,并重点阐述车载ATO系统架构、ATO速度控制流程、自动驾驶控制模型、运行计划实时调整模型、列车定位技术、车地无线通信技术和车门/站台门联控技术等,研究成果对高速铁路广泛应用CTCS2+ATO列控系统,具有较好的参考价值。     

面向高速铁路的CTCS+ATO列控系统研究

为提高高速铁路运输效率和自动化程度,根据珠三角城际铁路CTCS2+ATO列控系统的运用经验,提出高速铁路引入自动驾驶(ATO)的方案。方案采用CTCS+ATO系统结构,根据系统配置分为CTCS+ATO-PFC(Partial Function Configuration)和CTCS+ATO-FFC(Full Function Configuration)两个等级。分别对每个等级的系统功能、地面和车载设备配置进行定义,并提出系统分级实施方案。CTCS+ATO列控系统方案综合考虑我国列控系统的现状和发展方向,为我国高速铁路引入自动驾驶提供参考依据。     

高速铁路既有ATP实现自动驾驶的技术方案研究

随着我国经济的快速发展,高速铁路的运输能力要求不断提高。为解决目前我国高速铁路装备CTCS-2/3级列控系统的动车组列车运行仍由司机人工驾驶操作,存在司机工作强度大、准点运行和停车定位对司机的驾驶经验要求高以及未考虑列车节能降耗需求等问题;基于高速铁路CTCS-2/3级列控系统和ATO方案的基础,利用计算机仿真技术和智能控制方法,提出高速铁路既有ATP实现自动驾驶的技术方案,并对高速铁路车载ATO系统扩展单元的关键技术进行重点设计。系统仿真测试和现场试验结果表明,该方案可满足高速铁路列控系统的自动驾驶功能需求,可为我国高速铁路自动驾驶的实现提供参考。     

应答器高速铁路ATO系统的应用方案

对高铁铁路ATO系统应答器设置和报文定义进行相关研究。为适应高速铁路ATO系统的需要,应答器在既有列控系统基础上增加相关应答器设置和相关信息包,对高速铁路ATO系统推广中的应答器应用提供基础。     

基于CAN总线的列控中心子系统的仿真测试平台

在轨道电路系统的研发测试中,利用计算机仿真技术模拟高速铁路列控中心子系统,实现与轨道电路子系统之间的安全通信,不仅可以降低ZPW-2000A轨道电路实体设备试验的高昂费用,缩短试验时间,而且可以测试部分子设备的功能、性能和可靠性,提高开发效率。本文分析了高速铁路列控中心与轨道电路子系统之间的通信功能,继而实现设计算法,在实验室环境下模拟CTCS-3级高速铁路列控中心TCC与ZPW-2000A轨道电路之间的安全通信,开发了基于CAN总线双滤波模式的列控中心轨道电路子系统的仿真测试平台。     

CTCS-3级列控ATP车载设备升级自动驾驶的扩展技术研究

随着我国高速铁路CTCS-3级列控系统的广泛应用,其功能扩展变得十分迫切,而现阶段的核心任务为扩展自动驾驶(ATO)功能。列控车载ATP设备为支持自动驾驶功能,必须在既有运行防护基础上进行功能扩展。针对CTCS-3级列控ATP车载设备承载自动驾驶功能的需求,对ATP设备的相关扩展技术进行研究,以实现自动驾驶业务中与ATP设备关联的关键功能。重点对扩展自动驾驶功能要求、扩展ATO功能的ATP系统结构、扩展列车接口功能、分组域无线通信功能、车门防护功能、人机显示扩展功能、通信与接口、双机热备等方面进行阐述。     

自主化CTCS-3级列控车载设备标准规范研究

CTCS-3级列控车载设备对保证高速铁路行车安全起到至关重要的作用,目前已在我国高速铁路中广泛应用。为满足我国高速铁路技术持续发展和"走出去"战略的需要,中国铁路总公司启动了列控系统设备自主化及技术要求研究。对自主化CTCS-3级列控车载设备标准规范进行深入研究分析,重点包括自主化ATP技术条件、自主化ATP安装规范及高速铁路ATO规范等内容,对我国铁路技术标准规范体系发展具有重要参考意义。随着我国铁路更高等级自动驾驶和下一代列控系统的进一步研究,可以预见,自主化ATP将逐步演进为列控系统的基础平台,承载和集成更多的列控业务。     

高速铁路ATO系统人机界面的新特征

高速铁路列车自动驾驶(Automatic Train Operation,ATO)系统由列车自动防护(Automatic Train Protection,ATP)系统保证行车安全,由ATO系统实现自动驾驶,是一种既安全又高效的列车运行控制系统。新增自动驾驶功能后,人机界面(Driver Machine Interface,DMI)设备的显示和操作也随之发生变化。在介绍高速铁路ATO系统的基础上,阐述增加ATO功能后,DMI设备在图标显示、文本提示和控车提示3方面发生的变化,并对每种信息的含义及使用方法进行详细解读。     

基于脚本技术的高速铁路列控中心系统安全性自动化测试研究

列控中心系统是实现高速铁路安全运行的关键设备。自动化的黑盒测试是验证其系统功能和确认系统满足系统需求,具有足够安全性防护能力的重要手段。脚本技术是实现软件测试自动化技术的有效方法。测试脚本语言是脚本技术的核心,但是目前没有专门针对列控中心测试的脚本语言。本文结合列控中心测试的特点,提出一种测试策略,设计了场景-事件驱动的测试脚本语言SED_TSL。在本文提出的测试策略中针对安全防护功能,以实际运营场景为核心,利用测试脚本语言SED_TSL定义正常场景与故障场景,测试序列与测试用例,仿真环境,形成分级测试脚本。通过场景变换控制测试逻辑与流程,触发仿真事件加载测试用例实现系统的功能性与安全性测试。本文对测试脚本语言SED_TSL与基于SED_TSL的自动化测试环境的实现机制进行阐述,并实现了基于SED_TSL的高速铁路列控中心系统自动化测试环境,投入到铁道部的列控中心产品制式检测中。实际应用表明:测试脚本语言的描述能力与自动化测试环境符合测试需求,有效地实现了列控中心产品的功能与安全性测试。     

基于模型驱动的高速铁路ATO系统TSRS设备软件开发

高速铁路ATO系统是在既有高速铁路列车控制系统基础上实现列车自动驾驶功能的列控系统,通过对ATO系统的地面关键设备TSRS进行软、硬件改造及升级,使其具备车-地通信功能,从而实现ATO系统的车站自动发车、区间自动运行、到站自动停车、车门开门防护、车门/站台门联动控制等智能化功能。本文研究了基于SCADE的模型驱动软件开发技术,并将其应用在车-地通信功能设计开发过程中。通过对模型进行验证、仿真测试和集成测试,最终验证了开发结果的正确性。     

CTC增加列控中心区间占用逻辑检查功能的应用研究

调度集中系统(CTC)作为高速铁路行车指挥系统,在车站需要与TCC接口,列控中心增加区间占用逻辑检查功能后,CTC系统与之相关的接口协议、用户界面、操作流程等方面均随之发生变化,因此需要对有关问题进行研究,为列控中心区间占用逻辑检查功能大范围推广应用提供借鉴和参考。     

我国智能高铁自动驾驶技术应用进展

通过对国内外运营自动化级别、高速铁路列控系统自动驾驶技术发展现状进行分析,明确自动驾驶和无人驾驶的概念,结合高铁自动驾驶关键技术研究进展情况进行分析,高速铁路自动驾驶功能应用范围是高速铁路正线,列车进出动车运用段(所)是在ATP安全监控下,由司机人工驾驶进、出动车运用段(所);提出现阶段对我国高速铁路自动驾驶ATO系统进行分级设计的实施技术方案,分级原则以地面设备为基础,车载设备与地面设备统一设计,高速铁路自动驾驶ATO系统能根据高速铁路不同的线路情况,实现相适应的ATO功能;探讨实现高铁无人驾驶功能需要信号、通信、站台门等进行技术方面的适应性升级措施;自动驾驶技术作为智能高铁的重要创新点之一,其应用探讨对后续智能高铁工程项目建设有借鉴意义。     

CTCS3+ATO高速列车自动驾驶系统关键设备研究

高速列车自动驾驶系统是我国"智能高铁"战略中智能装备的重要组成部分,CTCS3+ATO高速列车自动驾驶系统的研发以及未来在京张高铁的示范应用,对提升我国高速铁路智能化水平、引领世界高速铁路发展具有重要意义。从CTCS3+ATO系统的研发背景、功能需求与架构设计、关键技术、试验过程、研发成果等方面进行介绍,并重点阐述CTCS3+ATO系统的功能需求与特点、关键技术研究以及系统架构。     

列控地面设备集成测试仿真系统设计与实现

为了保证高速铁路列控系统运营的安全性与可靠性,提高现场动态联调联试的效率,需要先在实验室对列控系统的主要功能进行仿真测试。针对这一需求,在分析现场测试大纲的基础上,设计并实现了列控地面设备集成测试仿真系统,完成对列控地面设备功能的有效性和完备性,以及列控数据的正确性的验证。     

列控中心区间占用逻辑检查试验方法浅谈

结合对既有京沪高铁和新建郑徐高铁多站的列控中心仿真试验经验,对高速铁路列控中心新增的区间占用逻辑检查功能试验方法进行了总结,详细论述了该试验方法的操作步骤、预计效果及检查条件。     

基于CTCS2-200C的城际列控车载ATP总体技术方案的研究和实现

通过分析和比对CTCS-2和城际列控车载ATP设备的相似性和差异性,分析城际列控系统的技术总体原则和需求,同时结合城际铁路运营特点,研究和实现了基于CTCS2-200C车载设备的城际列控车载ATP总体技术方案及新增关键功能,并将研究成果应用于珠三角城际铁路的C2+ATO城际列控系统实际工作中。该研究和实现确保了城际列控车载ATP完全继承和保持原CTCS-2车载设备的所有安全功能,同时丰富和实现了新增的城际列控ATP功能;并做到了与ATO设备协同配合,共同实现了城际列控ATO功能。从理论上和实验上证明了研究成果完全满足城际铁路安全运营的需要。     

简析高速铁路ATO系统与城际铁路CTCS2+ATO系统的区别

高速铁路ATO系统成功完成在京沈综合试验段现场试验,将在后期新建高速铁路和改造线建设中得到广泛应用。高速铁路ATO系统的发展离不开城际铁路CTCS2+ATO系统在珠三角城际的成功示范性应用,分析高速铁路ATO系统与城际铁路CTCS2+ATO系统的区别,并提出高速铁路ATO系统的特点与优势。     

CTCS-3级列控系统虚拟仿真与网络安全测试平台的设计与实现

为了测试验证网络威胁对高速铁路CTCS-3级列控系统功能的影响,设计实现了高速铁路CTCS-3级列控系统虚拟仿真及网络安全测试平台。该平台采用了软件定义网络、网络功能虚拟化和云计算等技术,并使用主流的网络安全威胁手段对高速铁路CTCS-3级列控仿真系统进行测试验证。