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。     

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。     

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。     

高速铁路ATO系统控车舒适度技术研究

研究目的:随着高速铁路在我国的广泛应用,在保证安全的前提下,如何进一步提高运输效率,实现智慧铁路,是铁路部门不断追求的目标。近年来,铁路部门开始将自动驾驶技术引入到高铁列车控制系统中,构成高速铁路ATO系统,在该系统中,由ATP保证行车安全,由ATO实现自动驾驶,实现安全和效率的有机结合。如何提高旅客乘车舒适度,是高铁自动驾驶系统的主要性能指标和研究热点之一。本文研究和给出了不同场景下提高ATO控车舒适度的方法。研究结论:(1)给出了提高启动、巡航、停车三个不同控速阶段控车舒适度的方法;(2)给出了提高过分相区舒适度的方法;(3)给出了提高舒适度的一般方法;(4)给出了舒适度的评价方法;(5)本研究成果可用于提高高速铁路ATO系统的控车舒适度。     

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。     

基于UIO方法的列车自动驾驶信号故障检测研究

列车自动驾驶ATO(Automatic Train Operation)状态故障检测是实现CBTC(Communication BasedTrain Control)系统车载ATO控制功能可靠性的必要条件之一。针对影响列车自动驾驶功能与性能的速度、位置量测传感器故障及执行器故障进行故障建模,利用基于未知输入观测器UIO的故障检测方法对存在未知干扰与噪声情况下的ATO状态故障进行检测。通过构建残差与设置阈值来降低对未知干扰或噪声的敏感度,从而降低故障报错率。仿真结果表明,本文所提出的方法能够完成对列车控制状态3种故障模式的检测,该检测信息不仅能够给已经装备ATO的车辆提供实时优化曲线生成所需的参数,也可以为仍使用人工驾驶的列车进行预警,并为车辆维护业务提供有用信息。     

高速铁路列车自动驾驶系统的研究和仿真实现

按照列车运行的启动、区间调速和定点停车3个阶段研究高速铁路的列车自动驾驶(ATO)系统.在满足时间性、停车精度、舒适性,安全性等性能指标的前提下,根据实际线路技术条件,提出ATO的控制算法,针对列车运行各阶段建立由最快加速策略,巡航和专家打分法及预测算法组成的数学模型,并对ATO系统进行仿真,效果理想.     

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。     

国产化城轨交通列车自动驾驶系统车载设备研究与设计

介绍了国产化城市轨道交通列车自动驾驶（ATO）系统车载设备的研究与设计。具体描述了国产化ATO的原理、结构及自动驾驶原理,同时着重介绍了ATO车载设备的设计与实现。通过测试表明,ATO能够在ATP的监控下很好地按照给定的策略行车,并达到较好的停车精度。     

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。     

基于GA优化模糊PID控制的ATO算法研究

针对城市轨道列车的自动驾驶系统(ATO)传统PID控制方法适应性差和智能化不足的问题,基于该领域专家知识和驾驶司机的操作经验,将遗传算法优化的模糊PID控制算法运用在ATO的控制系统中,并运用MTALAB进行仿真。仿真结果表明,该控制算法优于传统的PID控制,能够满足ATO系统对不同工况下的适应性和智能性要求,可以达到精确停车和准点到站的目的,能够有效提高列车舒适性和降低列车能耗。     

城市轨道交通降级信号系统下的点式列车自动运行防护

当列车与轨旁通信丢失,或者信号系统转换进入后备控制模式时,列车无法进行自动驾驶,因而影响了运营性能。介绍一种降级信号系统下的点式ATO(列车自动运行)防护方法,可在后备控制模式下使列车实现自动驾驶,因而降低了司机的工作强度、提高了列车运营效率。     

城市轨道交通ATO系统性能指标评价

论述列车自动驾驶(automatic train operation,ATO)系统在城市轨道交通中的应用情况,说明其重要性.为了评价不同厂家提供的ATO系统的综合性能,需要建立一个对ATO系统评价的标准.对ATO系统的运行可靠性、运行效率、旅客舒适度、能耗等进行研究,并建立性能评价模型.利用北京地铁亦庄线ATO系统的实...     

城市轨道交通ATO的节能优化研究

自动列车驾驶系统ATO通过对列车的速度调节实现列车在站间的自动运行,列车在站间的控制策略决定其运行的能耗。传统的ATO可以根据线路情况、列车当前速度、位置、牵引制动特性以及停车点的位置计算相应的速度曲线,通过一定的控制算法实现对列车速度的精确追踪,保证列车准点并精确地到达停车点。但是该过程使得列车在站间运行时反复实施牵引力和制动力的转换,能耗较大。本文在传统ATO控制策略的基础上,分析一种基于驾驶策略的ATO控制方法,给出一种ATO节能驾驶策略的求解算法。该算法在保证列车到站时间误差在一定范围的前提下,通过延长列车的惰行距离,减少列车在站间运行的能耗。     

中低速磁悬浮列车信号系统

主要介绍了适用于中低速磁悬浮列车的信号系统的构成、工作原理和功能.该信号系统采用一体化的设计思想,集自动闭塞、计算机联锁控制和列车控制与防护功能于一身,暂不设置列车自动监控(ATS)和列车自动运行(ATO)子系统.列车自动临控(ATS)的基本功能由联锁工作机代替,列车驾驶采用人工驾驶模式.经过3年多的运用表明该系统的开...     

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.     

基于虚拟仪器的城市轨道车辆交流牵引试验系统及控制

介绍了城市轨道车辆牵引试验系统的测试与调速控制.利用Labview(虚拟仪器)技术对测试与实时控制系统进行了软件开发,设计了控制系统方案,研究分析了进口城轨车辆ATO(列车自动驾驶)运行程序编制机理.提出了一种基于试验平台的ATO控制方法,并通过运行曲线分析证明了该控制方法的可行性.所建试验平台对提高城轨牵引系统的检修维护质量具有实际指导意义.     

城市轨道交通实现双向ATO运行的关键技术分析

近年来,城市轨道交通列车自动驾驶(ATO)系统在技术上日臻完善,已成为轨道交通的一个重要环节。单方向的ATO运营已不能满足用户的需求,研究双向ATO运营是大势所趋。通过介绍双向及单向ATO运营的系统原理,对这两种方式进行了比较分析。     

天津地铁2号线列车ATO模式下精确停车的实现

随着我国城市轨道交通的迅速发展,很多城市的城轨都采用了列车自动驾驶ATO模式来保证高效运行,这就对列车进站停车的精确性提出了更高的要求。本文根据天津地铁2号线ATO系统的停车控制原理及列车实际运行状况,分析了影响列车停车精度的因素,提出了提高测量列车速度和列车定位的的准确性及改进软件算法等措施,以保证列车进站停车精度在标准之内,从而确保列车运行安全的可靠性。     

基于移动闭塞的列车自动运行仿真

介绍ATO系统功能作用及节能操纵方案,移动闭塞原理,以及列车在自动驾驶过程中所需要的运动方程.通过对相应公式的分析,将其应用在ATO系统中,采用节能操纵方案,计算出ATO系统在移动闭塞条件下的加速度,速度,并确保列车在安全、经济的条件下运行.