CTCS-3级列控系统临时限速建模与验证

为了满足临时限速系统的实时性要求,采用时间自动机理论,对CTCS-3级列控系统临时限速工作流程分别建立了各设备的时间自动机子模型,进而构成临时限速系统的时间自动机网络模型,并基于临时限速系统技术规范的参数对模型进行赋值;采用BNF语法对临时限速系统待验证的属性进行了形式化描述,并应用UPPAAL验证工具对临时限速模型的安全性和受限活性进行仿真验证.验证结果表明:与现有临时限速系统的时间参数设置相比,修正后的时间参数设置避免了出现系统死锁现象;在不影响安全功能属性和受限活性的基础上,提高了临时限速系统的实时性,可在规范规定时间5 s内做出响应.      

TYLK-Ⅰ型车站列控中心系统的研究

车站列控中心是中国列车控制系统(CTCS)的地面设备之一,是铁路运行速度提高到200km/h的关键控制设备.本文在介绍CTCS结构和车站列控中心与其它关键信号设备连接的基础上,以TYLK-Ⅰ型车站列控中心系统为例,对其系统结构、主要功能及关键技术进行了分析和实现.车站列控中心根据调度命令、进路状态、线路参数等产生进路及临时限速等相关控车信息,通过有源应答器及轨道电路传送给列车.多次测试表明,TYLK-Ⅰ型车站列控中心完全能够满足在既有线提速到200km/h的条件下对列车实行安全控制的需求.     

基于THERP-Markov 原理的高铁列调人因可靠性分析

在高速铁路调度指挥系统中,列调人员通过调度终端来指挥铁路现场的生产活动,调度员的操作直接影响列车的运行.本文引入核电工业中的THERP理论,结合列调操作特征来计算静态条件下列调操作失误率及其置信区间;并结合马尔科夫链原理,建立状态转移率方程,通过拉普拉斯变换得出单影响因子作用下列调可靠性的状态概率变化规律.最后,以执行列控限速任务为例,得出列调的静态失误率及压力影响因子作用下人因动态可靠性变化规律. 研究结果表明：在压力适中的情况下,列控限速执行失败率最低,为0.010 4.     

高铁列车运行控制信息传递流程结构脆性分析

针对目前高速铁路列车运行控制过程安全研究多以单个子系统为研究对象,缺乏系统整体性且忽略了系统间的风险传递特性的问题,基于复杂系统脆性理论和有色Petri网及其仿真工具,以系统间的信息传递过程为切入点,建立一个包括计算机联锁子系统、列控子系统和调度指挥子系统的三级模型;从脆性源、脆性传播路径、系统崩溃标准3个特征出发阐述高速铁路列车运行控制过程的结构脆性;基于有色Petri网仿真工具CPN Tools中的I/O文件流和C#建立状态空间结构脆性分析平台.研究结果表明:行车许可请求子模型MAR(movement authority request)中变迁间的相关性平均值为56.72%,CTCS-3级列控子模型CTCS3(Chinese train control system-3)内的变迁间的相关性平均值为9.56%,可根据结构脆性指标的不同制定差别化的日常安全管理策略.     

CTCS-3级列控系统车地交互流程形式化建模与验证

正在建设的时速300 km/h以上的高速铁路已采用CTCS-3级列车运行控制系统.车地信息交互流程是影响CTCS-3级列控系统的效率、可靠性和安全性的主要因素之一.基于时间自动机理论对车地交互流程进行建模与验证具有重要意义.首先将车地交互流程分为4个典型的子流程：任务启动流程、正常行车流程、RBC切换流程和任务结束流程,然后针对这些子流程建立无线闭塞中心（RBC）、车载设备（ATP）和铁路专用移动通信网（GSM-R）的时间自动机网络模型,最后利用时间自动机模型验证工具UPPAAL进行仿真分析,验证了CTCS-3级列控系统的车地交互流程的安全性和受限活性.     

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车站列控中心是中国列车控制系统(CTCS)的地面设备之一，是铁路运行速度提高到200km/h的关键控制设备。本文在介绍CTCS结构和车站列控中心与其它关键信号设备连接的基础上，以TYLK-Ⅰ型车站列控中心系统为例，对其系统结构、主要功能及关键技术进行了分析和实现。车站列控中心根据调度命令、进路状态、线路参数等产生进路及临时限速等相关控车信息，通过有源应答器及轨道电路传送给列车。多次测试表明，TYLK-1型车站列控中心完全能够满足在既有线提速到200km/h的条件下对列车实行安全控制的需求。     

ATS系统与三维视景仿真系统的结合技术研究

以郑州地铁一号线为背景,提出了基于MSTS平台的三维视景仿真系统与地铁ATS系统的结合技术方案.介绍了三维视景的建模过程,设计了用于控制对象的数据协议,利用MFC开发了用于系统间数据处理及传送的接口服务器.测试结果表明,提出的结合技术方案具有良好的可行性,满足基于三维视景的仿真系统的各项性能指标.为后续各项列控仿真子系统的研究,提供了新思想和技术方案参考.     

高铁CTCS-3级列车运行控制系统轨道电路建模与仿真

CTCS-3级列车运行控制系统是我国高速铁路的核心系统之一,是铁路安全运输的重要保障。构建列车运行控制系统仿真测试平台,对于分析列控系统性能,验证列控系统功能具有重要意义。本文分析了CTCS-3级列控仿真测试平台中轨道电路模块的设计与实现,完成了轨道电路占用检查功能和轨道电路码序编制功能,并进行了轨道电路分路不良情况的识别与防护。     

基于结构熵的调度命令有序度评价

铁路调度命令的有序度直接决定铁路运输任务能否安全有序地完成,已有铁路安全监控系统大多关注局部功能,缺乏整体调度安全性评估。论文分析调度命令形成过程中的信息交互流程,考虑时效性和通信质量两个方面,基于结构熵理论建立调度命令有序度的评价模型。该模型涵盖了系统组织结构的静态稳定性和实现过程的动态性指标,并将其作为不同情景下调度命令有序度的评价标准。最后以临时限速调度命令的形成、传输、执行过程为例计算调度命令的有序度,算例结果表明目前临时限速调度命令的信息交互过程是相对有序的。     

基于动态贝叶斯网络的列控中心可靠性及可用性评估

为解决共因失效、动态失效及恢复机制等问题,本文基于动态贝叶斯网络对联锁车站和中继站列控中心可靠性及可用性进行评估.在分析列控中心系统结构的基础上构建系统动态故障树,并将动态故障树转化为动态贝叶斯网络,实现结构学习和参数学习.通过动态贝叶斯网络正向推理得到两种类型列控中心可靠度和可用度并进行比较分析.通过动态贝叶斯网络反向推理得到列控中心系统薄弱环节.研究系统敏感性因素并讨论恢复机制对系统可靠性及可用性的影响.结果表明：考虑共因失效的联锁车站和中继站列控中心的稳态可用度分别为0.999 960和0.999 977;电源及驱动采集单元为系统薄弱环节,需要重点关注.该方法能有效提高列控中心智能维修维护水平.     

Reliability analysis of electrical system of computer numerical control machine tool based on bayesian networks

The core of computer numerical control (CNC) machine tool is the electrical system which controls and coordinates every part of CNC machine tool to complete processing tasks, so it is of great significance to strengthen the reliability of the electrical system. However, the electrical system is very complex due to many uncertain factors and dynamic stochastic characteristics when failure occurs. Therefore, the traditional fault tree analysis (FTA) method is not applicable. Bayesian network (BN) not only has a unique advantage to analyze nodes with multiply states in reliability analysis for complex systems, but also can solve the state explosion problem properly caused by Markov model when dealing with dynamic fault tree (DFT). In addition, the forward causal reasoning of BN can get the conditional probability distribution of the system under considering the uncertainty; the backward diagnosis reasoning of BN can recognize the weak links in system, so it is valuable for improving the system reliability.     

基于多传感器信息融合技术的轨道交通车站设备故障诊断

本文在分析了轨道交通车站设备故障诊断的特点和多传感器信息融合技术的基础上,总结了适合于故障诊断的信息融合典型结构以及基于信息融合的故障诊断系统结构。该结构在轨道交通车站设备故障诊断系统中具有普遍意义,实用性强。     

信息融合技术在船用电机故障诊断中的应用研究

在船舶电气设备的运行管理中,电机故障时有发生.电机故障不仅仅影响电机本身,有时可能对所驱动的负载造成很大的影响,一旦电机发生故障,就可能导致动力系统和电力系统的服务中止,从而威胁船舶航行的安全.通过大量的资料分析研究,采用信息融合故障诊断技术可以提高故障诊断的准确性.早发现故障征兆,进行视情维修,不仅可以防止突发事故,保障航运安全,而且可以减少维修费用,提高设备的利用率,为航运事业带来良好的经济效益和社会效益.     

Online fault diagnosis of modern process industry system based on color-spectrum

This paper proposes a new method to diagnose the system fault of the process industry based on the monitor data set of distributed control system (DCS). Firstly, it defines a homeomorphism product space named color phase space which is a Cartesian product of two-dimensional Euclidean space and three-dimensional color phase space. Secondly, it maps the DCS data to the color phase space in order to get a system color-spectrum which displays the inherent relationship of the whole system. Then, it diagnoses the system fault by observing the color change on the color-spectrum depending on the physiological characteristics that human’s eyes are more sensitive for the color change than data change.     

基于深度时频特征的机车轴承故障诊断

针对现有机车轴承诊断方法存在故障特征提取不理想、诊断精度低等问题，提出了一种基于深度时频特征的机车轴承故障诊断新方法；利用双通道一维和二维卷积神经网络(CNN)分别对输入的一维原始信号和连续小波变换(CWT)提取的二维时频信号进行深度特征提取；为使输入的一维原始信号简单而有效地反映出信号在时域的全局特征，上通道使用一维CNN，为使输入的二维时频域信号能多角度地反映出信号的细微局部变化，下通道使用二维CNN；在融合层中将上下通道特征自动融合成一个新的深度时频特征，并将提取到的深度融合时频特征经归一化指数函数进行故障分类识别；在此基础上，分析了某局机务段实测的7种机车轴承数据，验证了本文方法的实际工程应用价值。研究结果表明:基于深度时频特征的机车轴承故障诊断方法对7种机车轴承故障的平均诊断精度达到了100%，与一维CNN模型、二维CNN模型和支持向量机(SVM)模型相比，平均诊断精度分别提高了0.7%、1.9%和2.2%；本文方法提取的深度时频特征中每类故障分布间隔规则有序，类内间距很小，而单个一维CNN模型和二维CNN模型提取的特征的每类故障分布间隔不规则，类内间距较大，说明基于深度时频特征的机车轴承故障诊断方法提取深度特征的能力优越，是一种解决机车轴承故障诊断问题的有效模型。      

组合定位系统中时间Petri网的应用方法研究

组合导航定位系统是智能交通系统中的重要组成部分,它综合运用微电子技术、数字信号处理技术等,通过最优滤波和数据融合得到连续可靠的定位数据.因为需要采集多个传感器的数据对时序控制要求严格,因此系统采用具有反馈设计的时间Petri网方法对软件流程进行动态监测和实时分析,大大提高了软件运行的可靠性.     

列车轮对状态的融合监测系统

为了提高列车轮对故障诊断准确率和改善现有列车轮对状态在线监测方法的不确定性,结合多传感器信息融合原理,设计了列车轮对融合监测系统,采用特征层融合自适应加权算法进行了轮对状态融合监测,以自适应的方式寻求最优加权因子,使状态测量值总均方误差最小,比较了特征层融合自适应加权算法、模糊数据关联算法、变结构多模的状态估计算法和BP神经网络算法的计算结果。比较结果表明:当轮对两端轴承均出现故障后,两传感器输出的测量值分别为22.0470和21.0250,而此融合算法计算出的估计值为4.2642,融合值最接近真值,因此,列车轮对融合监测系统可靠性高,抗干扰性强。     

多雷达与ADS数据融合的可变周期更新算法

为提高空中交通管制系统的整体监视精度,在研究自动相关监视(automatic dependentsurveillance简称ADS)信息与雷达监视信息构成和特征差异的基础上,通过建立ADS目标与雷达目标之间的数据关联映射关系,构造了一个将ADS数据与多雷达数据融合处理的过程模型,提出了基于ADS报告周期调整ADS航迹与雷达航迹融合权重因子的可变周期更新算法。应用结果表明更新算法实现了两类信息的深度融合和对有效信息的综合利用,既保证了当ADS报告更新率较高时ATC监视的整体精度,又提高了ADS报告更新率较低时目标航迹的连续性,降低雷达测量误差对系统监视精度的影响,是一种用于空中交通管制系统监视数据处理的有效方法。     

基于信息融合的综合集成研讨厅故障诊断系统研究

通过对多传感器信息融合系统和综合集成研讨厅的本质分析,提出了一种通用的基于多源信息的综合集成研讨厅信息融合系统体系结构.结合对基于信息融合技术的复杂系统故障诊断框架分析与研究,以及信息融合综合故障诊断的一般过程,构建了一个通用的贯穿故障综合诊断过程的、基于信息融合的综合集成研讨厅故障诊断系统的体系结构,寻求到了一种基于多源信息融合故障综合诊断研究的新途径.