列车运行控制仿真系统(二)ATP列车超速防护仿真研究

介绍了列车运行控制仿真系统中ATP列车超速防护仿真子系统的系统结构和功能.阐述了仿真中目标距离、目标速度的确定方法,以及目标.距离模式曲线的仿真算法.对基于轨道电路和应答器的CTCS-2级列车超速防护系统进行了仿真实现.该系统为进一步研究列车超速防护系统提供了有效的实验环境和方法.     

城市轨道交通国产ATP车载设备超速防护功能的仿真实现

在城市轨道交通列车自动控制系统（ATC）中，列车自动防护（ATP）系统担负着列车运行间隔控制，进路控制，超速防护的重要作用，是列车运行自动控制的基础，其中，ATP车载设备是ATP系统中保证行车安全的关键设备。它根据地面信息和机车信息生成列车速度控制曲线，并与列车实际速度进行比较，监督列车运行，实现超速防护，零速检测，无意识移动防护，制动确认和车门防护等功能。本文在介绍ATP系统仿真的基础上，重点阐述了ATP车载设备列车速度控制模式曲线的仿真计算方法，并以北京地铁一号线的线路参数为例，对ATP车载设备的速度控制模式曲线进行了仿真，实现了车载ATP的超速防护功能，目前，整个ATP仿真系统已正式投入运行，取得了预期的效果。     

高速铁路列控车载系统超速防护算法的研究与仿真

列控车载系统是一个典型的安全苛求系统,车载系统超速防护算法对列控系统的安全性具有重要影响。本文结合高速列车动力学模型、延时特性和混杂特征,提出了车载超速防护算法及车载系统的混杂建模方法。利用Simulink/Stateflow混合仿真技术实现了车载超速防护算法的仿真,并以区间两车追踪场景为例对超速防护算法进行验证。验证结果表明该超速防护算法是有效的,区间运行的两辆高速列车能够实现避撞功能。     

CTCS-3级列控系统超速防护仿真软件在教学中的应用

根据CTCS-3级列控系统列车超速防护系统的主要原理及实现方法,采用虚拟地面数据的方式,直接模拟列车ATP超速防护功能。设计车载设备的DMI信息显示,实现ATP防护曲线、速度信息、目标距离、机车信号等信息显示,实现列车的超速防护功能。单机直观显示,有助于学生操作练习,为学生提供虚拟仿真教学环境,理解超速防护曲线的生成原理。     

动车组ATP对制动系统故障后的安全影响仿真分析

针对动车组部分车辆制动系统故障后,采取切除故障车辆制动力的处理方式,从安全防护曲线的生成与实际制动过程的角度出发,对在完全监控模式下的列车防护算法及制动过程进行仿真。分析单限速区段和多限速区段速度防护曲线的算法和切除部分制动力后实际制动曲线与速度防护曲线的关系,找到触发各类制动的转换点,对切除不同比例制动力后实际制动曲线进行仿真,得出不同坡度和制动初速度下、切除不同比例制动力时的制动距离。针对动车组因故障切除部分制动力后,产生过走距离,存在冒进信号点的可能,参照防护曲线生成机理,给出兼顾制动力故障的ATP安全防护方法,分析按该方法运行时对通过能力的影响。     

国产兼容型列车超速防护系统车载设备研制

以北京地铁八通线列车超速防护（automatic train protection,ATP）系统车载设备研制为背景,对该车裁设备需要完成的主要功能进行阐述,并对其控制模式、驾驶模式、速度测量、地面信息采集、系统安全性和可用性等进行分析,介绍设备的具体实现和应用情况。     

CTCS3级列控系统ATP防护曲线算法研究

从速度防护曲线生成的角度,研究了超速防护的主要算法.在ATP速度防护模型的基础上,就安全制动曲线计算中关于步长的选取进行了计算分析,比较了选取不同步长情况下制动曲线的精确性.选取时间步长和距离步长结合的方法,采用分段迭代法计算速度防护曲线.最后在Visual C++6.0的开发平台上实现ATP防护曲线的仿真.     

临时限速条件下高铁ATO目标速度曲线的研究

针对线路增加临时限速后的高速列车自动驾驶问题,提出一种RH-PSO算法实现ATO目标速度曲线动态调整。列车在区间运行时,根据乘车舒适度以及ATP速度约束采用RH算法进行实时决策,针对临时限速条件实现目标速度曲线的动态调整;在列车即将进站停车阶段,采用PSO算法搜索最优巡航-惰行工况转换点并计算目标速度曲线,使其满足准点要求,并达到舒适、节能的效果。仿真结果表明,所提出的算法在不同临时限速条件下均有效地调整了目标速度曲线。与最快速度策略相比,RH-PSO算法具有较优的舒适度和节能性,在确保可以正点到达的前提下,RH-PSO算法具有较高的准点性,在无法避免晚点时,可防止晚点时间进一步放大。     

基于蚁群算法的城市轨道交通列车节能运行优化模型仿真分析

对城市轨道交通列车的开行模式、牵引控制特性、驾驶策略优化算法等进行了综合分析，基于蚁群算法建立了优化求解模型匹配的列车最优运行速度曲线，采用OPENTRACK软件对优化结果进行了仿真分析，验证了列车节能运行策略的可行性及算法优化的有效性。     

基于三维视景的车载ATP仿真系统研究

三维视景技术已广泛应用于城市轨道交通领域,取得了不同程度的成果,但大多局限于列车驾驶培训和教学三维演示。提出基于微软模拟火车(MSTS)的三维视景与车载列车自动防护(ATP)系统结合的仿真研究。以郑州地铁1号线为线路原型,简要介绍视景系统的建立过程;利用开源平台的开源铁路(OR)提供接口,设计了仿真系统的结构和功能;根据超速防护模型及计算算法,并以三维视景中的实际线路为例,实现了列车的测速定位、超速防护、速度监督等关键车载ATP功能。经测试验证,达到预期仿真目的和效果,为城市轨道交通控制系统的仿真研究和测试提供了新思路。     

基于控制模式自适应切换的列车限速控制

针对列车在限速模式下运行时出现的抖动问题,文章分析了传统限速控制方法存在的问题及列车抖动原因,并提出了一种基于控制模式自适应切换的限速控制方法。该方法在分析列车力矩响应特征的基础上,基于速度偏差来实时切换控制模式,在兼顾系统稳定性和快速性的同时可实现列车速度的准确跟踪。仿真分析和现场试验均验证了该方法的有效性。     

高速磁悬浮交通二维速度防护曲线及其算法研究

二维速度防护是高速磁悬浮交通运行控制系统（OCS）的关键技术之一，介绍OSC二维速度防护的概念，并分析了它的原理，包括列车在紧急制动和滑行时的受力分析，距离一限速值计算以及允许速度带的计算等，在此基础上给出了实现二维速度防护的一种算法，并通过实验验证这种算法是可行的。     

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。     

遗传算法在ATO目标速度曲线规划中的应用

在列车自动驾驶(ATO)系统中,结合遗传算法和列车逐级变速技术,规划出列车运行的目标速度曲线,实现了对列车加速、巡航、减速等运行状态的规划控制.仿真结果表明,该算法满足列车对目标速度曲线的安全性、准时性、节能性和舒适性等要求,可运用于ATO系统和培训仿真系统.     

城轨信号系统接触网禁停区防护技术研究

针对城轨列车在接触网禁停区非预期停车可能导致接触网拉弧断电，继而引发线路停运事故的情况，信号系统根据供电专业的输入信息设置接触网禁停区域，对线路区间和站台不同区域的禁停区实现列车自动防护功能，防止列车在禁停区内停车。阐述在列车自动运行模式和列车自动防护手动驾驶模式下对应的禁停区防护功能；分析增加接触网禁停区防护后，对信号降级模式和高密度运营场景的影响；分别提出司机按辨识禁停标识驾驶和通过ATS的运营调整策略进行修正的应对策略，并进行仿真验证，结果表明折返间隔符合交路要求。接触网禁停区防护功能目前已在上海地铁6号、8号、9号线陆续上线，且运行稳定。     

基于遗传算法的重载列车驾驶策略研究

针对重载列车在长大下坡道运行时需采取循环制动来保证列车安全运行的难点问题,通过分析重载列车动力学模型和操纵要求,研究了一种基于遗传算法的列车驾驶策略。首先,基于线路数据和列车编组数据,对重载列车运行过程进行了动力学模型的建立;然后以操纵要求建立约束集,设计了以工况(制动和制动缓解)转换点为编码对象的驾驶策略生成算法;最后选取朔黄铁路一段长大下坡道实际线路数据,仿真得到最优的工况转换序列,并生成列车驾驶曲线。分析仿真驾驶曲线与指导驾驶曲线速度的均方根误差以及速度误差的期望和方差,表明该方法是可行的。     

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。     

基于极大值原理的电动车组节能操纵

为了研究电动车组列车的节能操纵策略,以列车牵引能耗最小为优化目标,基于极大值原理推导出列车节能运行的最优工况集。考虑线路限速,通过分析伴随变量的变化规律,得到最优工况的切换原则,并在此基础上设计求解列车节能操纵工况序列的数值算法。仿真算例验证了该算法的有效性以及将其用于在线计算电动车组列车节能速度模式曲线的可行性。     

ETCSDMI计划区速度曲线的绘制原理

司机在驾驶列车时,通过观察人机界面(D M I)显示的计划区速度曲线,了解列车前方不同区域的最高运行速度和变速点位置,监控和操作列车安全运行。介绍符合欧洲列车控制系统(ETCS)标准的人机界面,描述来自车载主机的最严格限速曲线(MRSP)与DMI显示的计划区速度曲线(PASP)之间的关系,并给出计划区速度曲线的绘制原理。     

高速列车控制中心应用系统

介绍了高速铁路列车控制中心概况和应用系统中列车超速防护控制信息码位的研究方法。