����ɫPetri����������ͨ�ŵ� �г� ����ϵͳ�IJ��ģ��

基于通信的列车控制系统是我国铁路信号技术发展的一个重要方向，本文在分析了基于通信的列车控制系统结构的基础上，采用有色Petri网方法对该系统进行建模仿真研究.有色Petri网是一种以图形形式描述系统结构、功能的建模分析方法，特别适合大型异步并发系统的建模与仿真.为了使模型简洁清楚，提出了分整体层、处理层和功能层三部分建立相应的系统有色Petri网图的分析方法，并用CPN /Tools工具软件来实现.通过建立一个墓于通信的列车控制系统的有色Petri网模型，为最终开发出该系统的软件仿真平台莫定了良好的基拙.     

基于CPN高铁临时限速数据融合方案验证

高速铁路列控系统中C3单元和C2单元相对独立控车,两套系统中的列控数据在系统层之间缺乏共享和约束机制.本文在分析系统结构和数据传输特性的基础上,提出一种基于数据融合,提升高速铁路临时限速安全性的方案,并利用有色Petri网（CPN）对融合方案进行建模.通过仿真软件分层和赋时功能构造系统顶层模型、临时限速生成子模型、故障子模型、融合子模型和时间序列,模拟临时限速信息传输过程中的系统状态和行为.仿真结果表明：在故障注入情况下,数据融合方案在一定程度降低了错误数据的输出,提高了系统的安全性.     

引入优先因子的模糊Petri网及其在故障诊断中的应用

针对复杂系统故障机理的错综复杂,利用模糊产生式规则建立了模糊Petri网的故障诊断模型.一方面利用Petri网的图形描述能力,用分步运算加判断的方法在图形结构上进行正向或反向搜索;另一方面考虑实际故障搜索过程中,当同一层次上几个变迁的可信度值十分接近甚至相等时,仅依据可信度最大的原则来进行取舍的不合理性,引入表示故障严重程度的优先因子,使模型更符合实际情形.最后以某复杂系统故障诊断实例说明了模型的有效性.     

地铁乘客信息系统车地通信技术研究

地铁乘客信息系统(PIS)对于地铁的正常运营和灾害应急处理具有重要的作用,因而对PIS系统车地无线通信技术的研究显得尤为重要.概述乘客信息系统和新的传输需求,重点研究WLAN和LTE两种PIS车地通信技术,进行分析与比较,提出推荐的通信传输技术.     

中低速磁浮车辆研究综述

基于电磁悬浮型中低速磁浮列车的工作原理,阐述了中低速磁浮各核心子系统(悬浮导向系统、牵引电机、走行机构、制动系统、轨道-桥梁结构等)的技术特征,综合分析了各子系统存在的技术问题和解决方案;梳理了日本Linimo列车、韩国EcoBee列车、长沙磁浮快线、北京磁浮S1线和西南交通大学自主研发的(悬挂)中置式磁浮列车的发展历程及技术特点,总结了中低速磁浮列车的技术重点和难点。研究结果表明:车-轨耦合振动应综合考虑悬浮控制、车辆结构参数、桥梁结构参数、空气动力效应、直线电机等因素的影响,建立完备的车-轨耦合振动研究模型;悬浮冗余匮乏可综合利用机械冗余和电气冗余的技术特点,对中低速磁浮的冗余设计方案进行改进;磁浮靴轨受流应与地铁靴轨受流区分,充分考虑磁浮列车的耦合作用特性,探索无缝供电轨技术在中低速磁浮中的工程实用性;悬浮控制由于控制器主频较低,程序运行周期过长,应提高控制算法和悬浮系统故障诊断技术的精确性和稳定性;车辆轻量化设计应在保证结构强度的基础上,综合考虑车体、走行机构等多因素的结构特点,以提高中低速磁浮列车运载能力;应综合不同磁浮线路要求,建立统一的线路标准,提高中低速磁浮工程化应用能力。      

基于Petri网的复杂行车故障分析方法研究

鉴于铁路大型客运站行车安全的重要性和复杂性,从人员、设备、环境的角度出发,建立系统的事故树,然后再将其转换为Petri网模型.提出了利用Petri网的关联矩阵求解系统最小割集的方法,并计算顶上事件的发生概率以及基本事件的临界重要度系数.以某车站发生列车冒进信号事故为例,建立了事故系统的Petri网模型,并对模型进行了定性和定量的分析.研究结果表明：Petri网能够更加清晰和准确地描述客运站行车事故过程,计算得到的结果反映了客运站目前的行车状况.     

LTE-M综合承载系统互联互通方案设计和性能测试

针对目前城市轨道交通中采用商用公网长期演进(LTE) 系统承载时, 跨核心网互联互通的可靠性和实时性不满足业务需求的问题, 分析了城市轨道交通长期演进(LTE-M) 综合承载系统的业务需求, 提出了LTE-M综合承载系统互操作性需求和数据业务的互联互通需求, 研究了LTE-M综合承载系统互联互通的工作机制, 设计了可靠性保障方法, 包括核心网间路由重建立、核心网间故障倒切、核心网板卡倒切等, 提出了LTE-M综合承载系统互联互通的系统架构; 在实验室搭建了LTE-M综合承载系统互联互通测试环境, 分析了信令和数据, 以验证其是否满足应用需求, 并进行了LTE-M综合承载系统跨核心网切换测试、跨核心网路由测试、核心网故障倒切测试、可靠性测试和互联互通性能测试。研究结果表明: 为满足城市轨道交通列车跨线运营需求, 需实现LTE-M终端和基站之间参考点、核心网服务网关与分组数据网关之间参考点、移动管理实体之间参考点以及归属签约用户服务器与移动管理实体之间参考点接口的互联互通; LTE-M综合承载系统互联互通跨核心网切换时间小于1 s, 核心网间路由重建立时间小于1 s, 核心网单板故障倒切时间小于2 s, 跨核心网故障倒切时间小于31 s; LTE-M综合承载系统互联互通业务传输时延小于0.15 s, 丢包率小于1%;10 MHz带宽能同时传输1路100 kb·s-1的基于通信的列车运行控制业务、2路2 Mb·s-1的车辆视频监控业务和1路4 Mb·s-1的乘客信息系统业务。可见, LTE-M综合承载系统互联互通性能满足城市轨道交通跨线运营的业务需求。      

高速磁浮车辆引起地面振动的数值分析

为预测高速磁浮列车引起的地面振动响应及其衰减规律,建立了高速磁浮车桥相互作用模型和磁浮线路桩基基础有限元模型,将磁浮车桥系统动力学仿真获得的车辆动态荷载输入基础有限元模型,计算了高速磁浮车辆引起的地面振动响应.计算结果表明:磁浮车辆引起地面振动响应的衰减规律与轮轨交通车辆的衰减规律基本一致,但在距离线路中心25 m左右没有反弹区;行车速度对磁浮线路地面振动的影响较大,当时速由125 km/h提高到430 km/h时,相同观察点处地面振动级增大约10 dB.     

基于随机Petri网的GSM-R越区切换成功率的形式化分析

首先建立了基于随机Petri网的GSM-R越区切换模型,在模型中综合考虑了信道故障、信道占用和越区切换参数配置不合理等影响越区切换成功率的因素.其次,说明了随机Petri网与马尔可夫链的关系,以及使用马尔可夫链分析“GSM-R越区切换的随机Petri网模型”的方法.最后,利用SPNP工具分析了影响GSM-R越区切换成功率的因素,发现GSM-R小区预留信道越多,越区切换成功率越高;列车运行速度越高,越区切换成功率越低;在一定范围内,列车追踪间隔越大,越区切换成功率就越高     

Turbo码迭代次数对大气激光通信系统性能影响的分析

为了降低大气激光通信信道传输误码率,将Turbo码编码技术引入到大气激光通信系统中.通过对大气激光通信信道的分析,采用Turbo码对信道进行了编码,并对编译码系统进行了修正,建立了基于大气激光通信信道的系统模型;分析了迭代次数对大气激光通信系统性能的影响.仿真结果表明,Turbo码的迭代次数对所构建的系统性能有着显著的影响.     

磁悬浮列车跨系统运行Petri网模型

根据磁悬浮列车跨系统运行需求,研究了其运行控制系统的总体框架,明确了需要增加的功能子系统。基于系统理论,采用Petri网对系统关键属性、列车运行过程及各子系统的功能进行了层次化的建模。最高层模型描述系统整体关键属性,低层模型描述列车运行过程及可靠性。此模型可用来定量分析磁悬浮列车系统层面上跨系统运行时,失败率与各子系统部件可靠性之间的关系。如每年磁悬浮列车跨系统运行失败次数不超过1次,则连接相邻列控系统的2个通信网,其失效率都需低于10-6次.h-1。当列车跨系统运行触发时间分别为0.2、2.0min,步进时间分别为4、16min时,则跨线运行失败率分别为1.95×10-5、1.65×10-5次.h-1。仿真结果表明:列车跨系统失败率随a网和b网可靠性的提高而降低,同时随着跨系统触发时间和步进时间的增加而降低。层次化建模分析方法可以根据系统层面的关键属性要求,定量确定各子系统部件的可靠性需求。     

磁悬浮列车发展现状与展望

作为新型轨道交通技术的典型代表，磁悬浮交通具有无机械接触磨损、运行速度高、安全可靠、环境友好等优点，经过60年的发展，正逐渐走向成熟. 本文首先对国内外磁悬浮列车的发展历史作了简要回顾；然后，从结构原理、核心技术和应用场景等方面对永磁悬浮、电磁悬浮、电动悬浮和超导钉扎悬浮4大类磁悬浮交通系统进行了详细介绍，对其悬浮特点、悬浮间隙、磁力计算、驱动技术与技术成熟度等进行了阐述，并指出发展时速600公里级高速磁浮列车亟须解决的试验平台搭建、电机控制策略、紧急制动、线路维护、无线传能、无线通信、气动噪声、磁浮道岔等8个关键问题；最后，对超高速真空管道磁悬浮交通系统的研究进展以及需要研究的课题进行了探讨与展望.      

基于SIMPACK的磁悬浮车辆耦合动力学性能仿真模型

为了有效评价磁悬浮车辆动力学性能,引入SIMPACK仿真软件,根据磁悬浮车辆多体系统动力学拓扑关系图,建立了磁悬浮车辆-轨道-控制系统的耦合动力学模型,分析了试验结果和仿真结果。在模型中,磁悬浮车辆被视为多刚体,并具有两系悬挂系统,轨道被视为弹性欧拉梁,并考虑了磁悬浮车辆的控制系统性能。数值分析结果表明:梁的最大变形的计算值为1.5mm,试验值为1.6mm,车体的垂向加速度仿真结果与试验结果基本一致,利用仿真模型能较准确地预测耦合系统的动力学性能。     

磁浮列车非接触式供电技术

针对高速磁浮列车在狭窄空间内高经济性、高可靠性车载供电需求，在耦合磁路、电气性能仿真、设计优化基础上，提出一种发射端多匝线圈且无磁芯、拾取端类似双U型耦合磁路结构的非接触供电系统（inductive power supply，IPS），该系统采用了理论设计、仿真分析以及试验验证相结合的研究方法. 首先，根据高速磁浮列车供电需求，通过理论计算确定各设备主要参数，完成IPS系统设计方案；然后，进行耦合磁路设计及仿真分析:利用Maxwell软件对多种耦合磁路进行3D仿真分析，确定耦合磁路最优设计方案，开展三维电磁仿真得到拾取装置与地面发射线圈间互感；紧接着，进行电气性能仿真分析:利用Matlab软件建立IPS系统电气仿真模型，仿真IPS系统传输功率及效率，根据供电需求确定补偿装置、地面逆变电源及DC/DC参数；最后，研制完成供电功率150 kW磁场耦合非接触供电系统，并部署于磁浮样车试验线，完成了现场EMC （electromagnetic magnetic compatibility）性能、电气性能测试验证. 验证结果表明:传输功率超过150 kW，效率92%，达到项目预期目标.      

一种新型级联MZI型不等带宽波长交错滤波器的设计

为了满足在光纤通信系统中不同传输速率对带宽的要求,提出了基于1个3×3和2个2×2光纤耦合器级联组成全光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型不等带宽波长交错滤波器的设计方案.运用光纤传输理论和矩阵理论,推得器件输出谱的表达式,对其特性进行数值模拟分析,结果表明:器件将50GHz的输入信号分离成信道间隔为100GHz的奇偶两路输出信号,满足了10Gbit/s+40Gbit/s混合系统中不同传输速率对带宽的要求,实现不等带宽传输;器件中对耦合器的结构参数偏差要求不同而降低了制作难度.该滤波器较等带宽交错滤波器带宽利用率更高,在光纤通信系统中有着潜在的应用价值.     

EMS型磁浮列车悬浮力分析

悬浮系统是磁浮列车的重要组成部分,其性能将直接影响车辆的性能。悬浮力是线路桥梁设计和车辆线路动力学分析的基础。根据EMS型磁浮列车的特点,给出了悬浮系统的数学模型,分析了悬浮力的大小及其动态特性。     

基于数据驱动的磁浮列车悬浮系统参数整定

为了解决由于磁浮列车悬浮系统模型存在复杂非线性所带来的控制器参数整定难题,考虑仅依靠悬浮系统单次悬浮调试的输入输出数据来实现控制器参数整定,研究了基于数据驱动的磁浮列车悬浮系统快速参数整定方法. 首先,通过磁浮列车悬浮系统的建模分析了悬浮系统的开环不稳定性和复杂非线性;其次,针对虚拟参考反馈参数整定方法存在的参考模型确定问题,利用估计闭环响应方法来实现数据驱动的控制器参数整定;并且考虑到数据中存在的干扰噪声会影响控制器参数整定,提出了基于信号投影的磁悬浮系统数据噪声抑制方法;最后,以单铁磁悬浮系统为研究对象,通过单铁悬浮实验验证了本文提出的基于数据驱动的磁浮列车悬浮系统参数整定方法的有效性. 研究结果表明:悬浮系统的开环不稳定性和复杂非线性会给参数的快速整定带来较大困难;基于信号投影的噪声抑制方法能够将带噪声数据的方差降低54.1%;基于数据驱动的参数整定方法能够快速地整定好悬浮系统控制器参数,经参数整定后的系统相较于初始条件下只粗调好的PID反馈控制系统的阶跃响应超调量下降72.0%,平方误差积分 （ISE）下降79.8%,绝对误差积分 （IAE）下降54.5%.      

磁浮列车与轮轨高速列车对线桥动力作用的比较研究

以德国Transrapid高速磁浮列车和日本新干线高速列车为基础,通过建立高速磁浮、轮轨列车与线桥动态相互作用模型,计算了不同行车速度(100～500km／h)和不同桥跨(12～32m)情形下高速列车与桥梁结构的动力响应,并进行了细致的对比分析。结果表明：磁浮列车在高速特别是超高速运行条件下的乘坐舒适性明显优于轮轨高速列车;磁浮与轮轨高速列车作用于轨道的每延米荷载大体相当;高速磁浮列车对小跨度(22m以下)桥梁的动力作用小于轮轨高速列车,而对中等跨度尤其是大跨度桥梁,轮轨高速列车较高速磁浮列车具有明显的优越性。     

真空管道HTS侧浮系统中线性电机起动特性研究

为了使真空管道高温超导(HTS)侧浮列车获得更高的起动推力和运行加速度,提高列车高速运行时的稳定性,以真空管道HTS侧浮列车驱动系统为研究对象,建立了直线电机2D仿真模型,在此基础上,采用有限元软件仿真和设计实验,对不同次级下的电机起动推力及法向力特性进行了研究.研究结果表明:不同次级材质及厚度对列车运行有着明显影响,当列车以较高同步速度运行时,选择厚度为2 mm左右的工业纯铝作为电机次级,列车能获得较高的起动推力和加速性能,同时铝次级的低密度特性降低列车总重,并在悬挂方向上提供一定的悬浮力,提高了列车运行的稳定性.