HXD2机车辅助驾驶人机交互单元设计及应用

为了实现更友好的HXD₂机车辅助驾驶系统人机交互方式，文中介绍了一种新型人机交互单元的设计与应用情况。该HXD₂机车辅助驾驶人机交互单元是基于机务运用行车规范，充分调研机车司机日常使用习惯，结合辅助驾驶系统功能特性，按照数据重要程度划分不同显示区域，并通过色彩、语音、文字等辅助方式实现人机交互功能需求。西康线路良好的运用反馈表明，该设计有效提高了人机信息交互效率，保证了整个HXD₂机车辅助驾驶系统的安全稳定运行。     

全自动驾驶车辆段总体布局方案设计

从全自动驾驶车辆段典型的运营场景入手,分析倒装与顺装方案对全自动驾驶车辆段的影响,总结出全自动驾驶模式下车辆段的特点,结合运营场景提出总体布局的设计思路。如在车辆段新增全自动运行区域,由信号系统实现列车的全自动驾驶功能;行车综合自动化系统增加与车辆段通信、信号、视频监控、火灾报警等系统接口,实现各系统的联动等。分析表明,全自动驾驶车辆由于其自动运行区和非自动运行区的划分,以及转换轨位置的不同,与传统车辆段总体布置有着较大的不同,在设计全自动驾驶车辆段总体布局时要充分考虑自动运行区的划分和车辆调车方式的不同,以及开通初期人工驾驶模式到全自动驾驶模式的平滑过渡。     

列车自动化运行故障时的人机协作潜力

1研究背景铁路运输自动化进程始于数十年前。列车运行自动化主要指驾驶功能的自动化,如今已经通过连续式列车自动控制系统(LZB)和自动驾驶与制动控制系统(AFB)实现。近几年来,在欧洲范围内开展了一系列以欧洲列车控制系统(ETCS)为基础的列车半自动运行测试,即列车运行自动化等级2级(GoA 2)测试。测试中,列车驾驶员的任务是在驾驶室中监视行车路线,并随时对列车的牵引和制动控制进行干预,但无需对运行程序进行任何重大改变。而在GoA 4(自动化最高等级,即全自动运行)中无需驾驶员操作。     

城轨列车司机驾驶控制台模拟与仿真

随着城市轨道交通的快速发展,对列车司机驾驶控制台的人机交互界面的要求也越来越高,希望通过人机交互界面可以查看列车运行状态信息并做出相应的操作动作。为了设计一个简单、自然、友好的司机驾驶控制台交互界面,屏蔽车载系统复杂的结构,通过分析系统结构需求、系统功能需求、系统性能需求,在Windows操作系统下的Visual C++ 6.0编程环境下,使用其封装的MFC程序编写代码,以成都地铁一号线为例对系统进行运行及调试,实现了列车司机驾驶控制台模拟与仿真系统。     

货运机车自动驾驶系统贯通试验控制研究及应用

我国铁路运输复杂的运行环境给机车运行安全和自动驾驶安全防护控制带来了挑战，针对货运机车自动驾驶系统在西康（西安—安康）铁路新丰站—安康东站特殊场景下的运用需求，结合空气制动运用规则要求和司机操控习惯，介绍了自动驾驶系统贯通试验控制方法的研究与应用情况。货运机车自动驾驶系统在西康铁路的运行验证表明，该控制方法对列车空气制动系统的功能完整性起到了有效的监测、检验与确认作用，达到了预期效果，为自动驾驶控制模式下的列车安全运行提供了重要的防护保障。     

基于PLC的磁悬浮列车模型控制系统实现

提出并设计了一套磁悬浮列车运行系统演示模型,该模型能演爪磁悬浮列车工作原理,包括高温超导悬浮、直线电机驱动和自动驾驶,并基于PLC控制器没计该列车控制系统的硬件和软件,实现列车在类∞型轨道上自动/手动行驶和精确停车.试验显示,该控制系统运行良好,能够达到设计要求.     

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。     

面向机车自动驾驶系统的预存数据处理技术研究

研究机车自动驾驶系统旨在用其替代司机的操纵,在保证列车安全平稳运行前提下,实现列车运行准点、节能等目标。为了支撑机车自动驾驶系统精准的优化控制策略,收集了大量优秀司机的经验操纵数据为系统控车提供科学指导,同时也收集了实际运营线路的特殊区段数据为系统控车提供基础导航依据。为了能够实时将这些数据提供给自动驾驶装置,文章研究并实现了基于列车运行监控记录装置LKJ2000的预存数据处理技术,该技术输出预存数据的正确率为100%,并且已在多个铁路局的机车自动驾驶系统中得到应用和验证。试验结果表明,该技术可为机车自动驾驶系统提供可靠的预存数据,满足实际应用需求。     

干线铁路CTCS-2级列控系统融合ATO的方案研究

研究目的:随着珠三角城际铁路的开通,自动驾驶首次在大铁领域得到应用,它能实现列车运行自动控制,提高系统自动化程度和运输效率。由于干线铁路状况更加复杂,如何在干线铁路中应用自动驾驶尚未有明确的技术方案。基于此,本文主要分析干线铁路的特点和自动驾驶的需求,提出干线铁路CTCS-2级列控系统融合ATO的技术方案。研究结论:(1)干线铁路应用自动驾驶最可行的自动化等级应为GoA 2级,即半自动化驾驶运行模式;(2)干线铁路应实现的自动驾驶功能主要为区间自动驾驶、区间运行自动调整、进站对标停车和车门防护;(3)考虑干线铁路的特点和既有设备的变动要求,干线铁路C2系统融合ATO在工程实施中推荐采用基于司机估值的技术方案;(4)本研究成果可为干线线路列控系统引入自动驾驶提供一定的借鉴。     

高速列车驾驶台多功能显示器虚拟仿真

本文研究了基于XNA平台的高速列车驾驶台虚拟仿真技术,着重介绍了虚拟驾驶台中多功能显示器在虚拟三维场景中的实现方法.主要涉及虚拟显示器的创建、驱动及交互等功能的实现方法,采用基于XNA平台的离屏渲染技术、动态参数驱动MFD显示和模型拾取算法,逼真地实现了实时显示高速列车驾驶台运行信息和人机交互,提高了虚拟场景的真实感、沉浸感.     

地铁列车广播控制盒的仿真研究

针对北京地铁S1号线列车驾驶员培训系统,从人机界面和功能出发,提出一个低成本、高可靠性的地铁列车广播控制盒仿真方案。以STC15单片机为核心,通过电路设计和制作,以及软件设计和调试,实现了广播控制盒的仿真。仿真广播控制盒具有自动或手动对乘客报站、紧急信息广播,以及紧急对讲等功能。目前,该仿真广播控制盒已经应用到地铁列车驾驶模拟器中。     

高速动车组牵引制动仿真系统的自动控制状态转换图

状态转换图是为了在动车组仿真系统中实现全自动模拟驾驶功能。本转换图以中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所(简称:铁科院机辆所)开发的高速动车组仿真系统软件为基础,基于高速动车组仿真系统配置参数,并结合动牵引计算规程,来实现动车组自动驾驶的功能。在自动驾驶过程中,程序根据状态转换图中的状态,决定控制动车组运行的手柄位置,实现全自动的模拟司机驾驶动车组。通过软件仿真,证明该算法切实可靠,能够保证动车组按照预定的加减速方式,实现全程自动驾驶,能够精准停站,并防止超速。     

无司机列车自动运行系统中屏蔽门的接口设计

以正在建设中的无司机列车自动运行系统为例,从接口界面、接口功能和接口信息等方面深入地介绍了信号系统与屏蔽门系统之间的接口方案,并与常规有司机列车自动运行系统中的接口方案进行比较与分析。     

高速动车组牵引制动仿真系统中的精准停车算法

为了让高速动车组在自动驾驶的情况下能够精准停车,通过使用中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所开发的《高速动车组仿真系统》软件,模拟动车组“逆向行驶”,生成控制正向行驶的“公里标-限速”曲线。精准停车算法使用了仿真系统提供的高速动车组配置参数、轨道数据和模拟驾驶员的参数。由于“逆向行驶”和正向仿真使用的动车组减速特性参数相同,因此可以实现精准减速和停车。使用本算法,高速动车组在模拟自动驾驶的过程中,除了实现车站的精准停车之外,还实现了提前减速防超速,防止下坡惰行过分相出现超速。通过软件仿真,证明该算法切实可靠。     

燕房线车辆段全自动运行行车组织的实现

北京地铁燕房线车辆段实现列车全自动出入段、洗车,通过车辆段控制中心(DCC)调度员上传列车派班计划,列车按照时刻表自动触发进路、自动运行。停车列检库增设地下通道,实现对进入全自动运行区域作业人员的防护。信号系统设置行车综合自动化系统(TIAS),车辆配备休眠唤醒模块和辅助驾驶设备(AOM)达到远程控制目的。全自动运行减少了人工排列进路,不需人工整备列车,车辆段行车指挥人员减少8人,值守司机作业时间减少1 h。后续全自动运行车辆段建议在停车列检库A端与B端间平交道下建设地下通道,减少库内人员穿行对行车造成的影响。     

HXD1型机车自动驾驶系统设计与应用

主要介绍HXD1型交流传动电力机车的自动驾驶系统方案设计与应用情况,以机车改动最小、成本最低为原则,通过加装自动驾驶系统设备、通信及供电线缆实现自动驾驶功能。通过机车自动系统的成功运用,降低了人工劳动强度,杜绝了人为失误因素,提升了机车操纵水平和操纵一致性。     

铁路自动售票机人机交互系统的优化设计与实现

分析铁路自动售票机在人机交互设计方面的现状、存在的问题和不足,结合用户认知负荷和最优化理论,提出了铁路自动售票机人机交互系统的优化方案。实践表明,该方案能够有效减少旅客购、取票时的操作步骤,达到提高效率的目的。     

城市轨道交通全自动运行线路调度系统的仿真研究

根据当前城市轨道交通全自动运行线路的发展现状,对以行车为核心的综合调度系统总体架构、业务功能等方面进行研究分析。采用基于VC++的MFC技术,对该系统行车模拟及站场图显示、列车运行信息及设备健康状态监测、车载PIS信息管理等功能进行仿真实现,并设计了良好的人机交互界面。该仿真系统可用于全自动运行线路调度人员的教学培训,也可为整体系统设计提供辅助研究和验证测试功能。     

小型地铁列车牵引制动试验台设计

设计了一个用于仿真地铁列车牵引制动性能的小型试验台,该试验台能够模拟地铁列车起动加速、惰行和制动过程。其以计算机为控制核心,通过Lab VIEW软件和数据采集设备实现人机交互,采用变频器控制电机转速和方向的方法实现地铁列车起动加速和惰行的模拟,采用程控电源及制动夹钳装置控制电动推杆的方法实现地铁列车制动的模拟。整个装置成本低、体积小、质量轻、运行稳定流畅,较好地实现了人机交互和计算机自动控制功能。