青藏铁路基于GPS和GSM-R的列车运行控制系统分析

ITCS系统是当今较先进的无线列车控制系统之一,已经成功地运用到我国的青藏铁路. 本文分析了ITCS系统功能及车载控制设备的结构;讨论了ITCS系统车载控制单元的可靠性,基于故障树对系统可靠性评估的一般步骤;依照本系统的典型配置和实际工作过程,定义系统的故障模式;并根据故障模式和可靠性预测建立了系统的故障树;在此基础上,根据马尔可夫过程的特性,对与门、或门进行计算推导,实现了整个系统的可靠性定量计算;最后结合项目实施,对故障状态下的应急策略进行了详细分析.     

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经过长期的交通基础设施建设和机动化发展，北京市道路网络已经形成并且道路网络系统的供给能力和服务需求日渐趋近，路网供需之间的平衡变得脆弱，路网的交通拥堵更加容易发生，偶然事件对整体网络的破坏性影响越来越大。路网可靠性评相对传统评价指标，它能够另一个侧面反映路网运行的波动性，评估路网承受扰动的能力。出租车是北京道路交通系统的重要组成部分，其运行状态对北京市道路网络整体的状态具有较好的代表性。本文以出租车车载智能卡采集的载客行程时间数据为基础，研究提出新的单位距离行程时间可靠性评价指标和方法，并使用该指标和方法对北京市路网的可靠性水平进行实例评价。     

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随着信息技术,特别是SOA技术、虚拟化技术、组态技术、工作流技术、数据挖掘技术等集成创新技术的发展,为建立一个覆盖列车和地面的完整的列车客运服务系统提供了崭新的思路. 本文研究提出了基于SOA与上述技术的覆盖列车和地面客运业务的列车客运服务系统总体框架,设计了系统服务模型、企业服务总线、信息集成共享平台及公共数据交换方案,并对一些关键技术应用进行了探讨. 该系统具有灵活扩展、数据充分共享、资源充分利用的特点,可以满足客运业务管理和列车旅客服务的全面要求.     

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根据我国建国以来铁路列车运行计划编制的特点,将编制方法分为4个阶段,分析归纳了4个阶段编辑方法的基本特征、主要成果、与发达国家的差异及存在问题。接着,论文根据列车运行计划编制涉及的主要方法与技术,从列车运行图、人员与设备周转计划、车站作业计划、方案计算验证4个方面分析了列车运行计划编制的主要方法和技术关键。通过对列车运行计划集成编制的研究,提出了新一代列车运行综合计划编制的系统框架、需要突破的关键科学问题以及技术实现的要点。最后,结合作者在该领域已经取得的研究进展,阐述了新一代列车运行综合计划系统编制的功能及其应用案例。     

城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性评估

为了掌握城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性,寻找继电保护系统薄弱环节,为故障排查提供指导,进行城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性评估研究. 首先针对城市轨道交通牵引变电所继电保护系统特点,确定可靠性指标;其次根据系统构成及其故障模式,建立继电保护装置故障树模型以及不同配置方案的保护系统故障树模型;最后考虑微机自检功能,基于马尔科夫理论及蒙特卡洛方法,仿真计算城市轨道交通牵引变电所继电保护可靠性指标. 研究结果表明:方法能够获取丰富的可靠性指标,进行牵引变电所继电保护可靠性评估,从而识别系统薄弱环节;自检率为0.9时,继电保护装置误动故障概率占装置故障概率比例高出拒动故障17.93%,装置误动及拒动自检成功率分别为86.09%与74.37%,保护装置可用度为99.88%;后备保护能够降低保护系统拒动概率,但由其误动造成的保护系统误动占比30%～50%,因此,在选用保护配置时需要考虑保护误动风险影响.      

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城市快速路设置公交专用道作为缓解快速路交通拥堵的策略之一,受到了北京市交通部门的关注. 本文旨在利用先进的仿真技术对快速路公交专用道设置方案后的交通运行影响进行探讨. 文中选取北京市西三环快速路为研究对象,在考虑专用道设置区段、结构形式、站点结构、匝道交通组织以及公交线路调整的基础上,设计四个公交专用道方案并利用INTEGRATION模型开展仿真评价. 选取车辆行程速度、道路运行状态分布作为评价指标,结果显示：尽管道路设施及交通状况满足专用道设置条件,西三环运行指标却有所下降,无法发挥专用道功效. 分析其关键制约因素在于车辆分道行驶加大了匝道附近车辆换道、进出的难度,建议协调匝道控制和公交线路优化改善方案实施效果.     

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在密苏里州圣路易斯市I-270/I-255州际公路上,可变限速标志实时控制高峰期车速以缓解拥堵.本文研究可变限速系统对行程时间分布和可靠性的影响,分析伽马分布、最大极值分布、log-logistic概率分布、对数正态分布及威布尔分布与24小时行程时间数据的拟合程度,得到后可变限速情形下行程时间的分布.结果表明,后可变限速情形下行程时间的分布服从对数正态分布.提出基于行程时间均值和标准差方法计算行程时间可靠性最关键指标之一——第95百分位数的行程时间基于I-270/I-255公路四个拥堵路段36个实测数据集,用参数和非参数统计验证了方法的有效性.     

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以道路可靠性作为行程质量指标，建立了结合道路可靠性的动态交通分配模型.首先，给出动态交通分配的流程，以中观模拟的方法建立车辆集合的时变的路网中路径选择，得到基于时间的交通需求在路网中的时空分布;其次，以Wardrop的均衡原理作为平台，建立了考虑道路可靠性质量的动态交通分配模型，达到动态用户最优状态，即在每一步长，每一OD对之间被使用的路径，其可靠性等于该步长内最大的可靠性，且出行者不能通过单方面的改变路径提高其准时到达目的地的概率.最后，通过对模拟结果的分析并验证路网行驶路径动态变化过程.     

动车组空气供给系统动态可靠性分析

空气制动系统作为动车组重要制动方式之一,对动车组的安全运行至关重要.而空气供给系统是空气制动系统的重要组成部分,且具冗余、备份等动态特性.针对当前空气供给系统可靠性分析中的基础数据多源异构、动态故障树计算复杂等问题,提出了模糊动态故障树的可靠性分析方法,结合模糊理论和专家调查法,将动态故障树的静态子树和动态子树转化为条件概率表,降低计算难度.首先根据专家知识库和历史数据构建空气供给系统动态故障树分析模型;其次根据相应的规则将动态故障树中的逻辑门转化为条件概率表,将分析模型转化为模糊动态分析模型.最后根据各基本事件的故障概率计算出上级事件的模糊可能性,并对各基本事件的重要度进行分析,根据分析结果找出影响系统可靠性的薄弱环节.分析结果与实际情况符合,证明了所提方法的正确性.     

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列车备品是铁路旅客列车上的重要服务设施,直接影响铁路旅客运输及列车服务质量.由于在旅客运输生产服务过程中,不可避免会发生各类备品的丢失、污损、破损和损耗等情况,为保证旅客列车服务质量,必须对丢失、污损、破损和损耗的各类备品及时补充和更换.本文首先将铁路旅客列车备品划分为三类,然后根据采购、库存和使用各类备品过程中的特性,采用库存理论基本原理和方法,结合中国铁路旅客运输生产实际,提出计算旅客列车备品订购和库存管理模型,分析备品的理想订购和库存管理模型与实际订购和库存管理模型的关系及应用.     

RW22空调软卧车空气调节系统的微机控制

ＲＷ２２型空调软卧车的空气调节系统原是固定逻辑式接触器继电器控制系统，该系统可靠性差，占的空间体积大，易损坏，常因故障而停机，因此，不能满足人们对软卧车舒适性的要求，为提高软卧车空调系统的可靠性，减少故障率，采用可编程序控制器代替原控制系统中的继电器部分。文章分析了原系统控制要求，论述了用ＰＣ实现的控制过程及电气控制保护。     

铁路发电车供配电装置微机监控的实现方法

分析了目前铁路发电车采用继电器-接触器控制与仪表监测系统存在可靠性差、维修工作量大及工作人员的劳动强度高等问题,提出基于日本三菱电机公司的控制与链路系统(Control& Communication,CC-Lock)的铁路发电车微机监控系统的总体方案,给出了发电车供配电装置微机监控的解决方案.该系统可实现对发电车柴油发电机组、供电系统的自动监测,降低设备故障率,减轻工作人员的劳动强度,为CC-Link现场总线技术在其他领域的应用提供了参考.     

基于事故树的铁路行车系统可靠度模糊评定方法研究

针对铁路行车系统,先采用事故树分析法对系统进行定性和定量分析,提出了两类情况下对影响系统可靠性的主次因素划分及其模糊评判权量的计算方法;再利用多层模糊综合评判方法对系统建立可靠度动态评定模型,针对各因素属性特点,提出了扩展评判集的概念和求解扩展评判矩阵的方法;通过提出扩展评判矩阵的收缩方法,得到收缩向量,给出了系统可靠度算式;对铁路行车追尾事故防护系统进行实例分析,分析表明该方法对系统的可靠度能够做出正确的判断.为铁路车务段行车安全提供了新思路,对加强车务段行车安全管理作业,保证铁路运输安全畅通具有重要意义.     

基于Petri 网模型的铁路快捷货运产品可靠性评价

为准确评价及预测铁路快捷货运产品的可靠性,在全面分析铁路快捷货运产品可靠性影响因素的基础上,建立用于产品可靠性评价的故障树模型,并采用下行法求取故障树的最小割集;结合Petri 网建模方法与故障树基本理论,将产品故障树转化为 Petri 网仿真模型,并证明两者的等价性;利用Matlab 仿真软件进行基于关联矩阵的Petri 网模型求解,并以北京-上海间特快货物班列为例,得到该产品的可靠度及故障因素重要度排序.实证结果显示,应用Petri 网模型来求解产品可靠性评价问题,不仅能够有效提升求解过程的效率,而且准确易行.研究成果可以为提高铁路快捷货运产品可靠性和市场竞争力提供科学依据和必要支撑.     

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.     

基于S注入法的自闭贯通线路故障定位系统

将S注入法和无线传输节点相结合，利用传感器网络的自组网功能以及高容错性构建了无线节点通信网络．提出了采用传感器网络技术的铁路自闭贯通线故障定位系统．该系统由信号注入装置、无线节点、开关站无线处理单元和智能故障信息处理系统构成．通过无线节点检测注入信号．智能故障信息处理系统接收无线节点传来的检测结果，并判断故障位置．注入信号的电源为恒流源，频率范围为220～320Hz．设计了并列方式和交错方式两种检测节点的布置方案．这两种方式均能满足信息传输可靠性的要求，但并列方式的系统可靠性比交错方式提高了2倍．该系统定位精度可根据需要调整．     

Fault tree analysis of feeding control system for computer numerical control heavy-duty horizontal lathes with multiple common cause failure groups

The lathes are basic machine tools for manufacturing cylindrical parts. In recent years, the DLseries computer numerical control(CNC) heavy-duty horizontal lathes(HDHLs) have been widely used in the transportation, energy and aviation industries. High availability of the CNC heavy-duty lathes is demanded to guarantee the efficiency and benefit of these manufacturing industries. As one of the key subsystems of the HDHLs, the feeding control system is studied in this paper on reliability modeling and reliability analysis. The fault tree analysis(FTA) method is used for reliability modelling of the feeding control system. Considering the multiple common cause failure groups(CCFGs) existing in the system, a modified beta factor parametric model is introduced to model the common cause failure(CCF) in system. The reliability of feeding control system is then obtained and the effect of CCF on the reliability of the whole system is studied as well.     

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故障检测与隔离是保证组合导航系统容错性能的重要措施。本文针对车辆导航系统的可靠及安全性需求,分析了组合导航系统的传感器故障特性,建立了包含三个数据通路的车辆组合导航系统容错设计结构,提出了一种基于主成分分析的故障检测与隔离算法。该算法利用数据的相关关系,采用正常条件下的导航历史数据建立统计PCA模型,通过一定的统计量控制限检验新的导航数据样本相对于模型的背离程度实现故障检测,并根据不同数据通路的故障检测结果动态调整导航子系统的有效性因数,从而隔离故障造成的影响。仿真结果表明,该算法实现简单,能够有效实现对组合导航系统故障的检测与隔离。     

煤炭码头自动化运输系统容错控制方法

为了解决煤炭码头自动化运输系统对控制的可靠性和安全性要求,提出了一种容错控制方法。运用径向基函数神经网络构造故障诊断器,通过容错故障范例检索,建立了从故障诊断到控制律重构之间的映射关系,实施运输系统的控制律实时重构。应用结果表明:所提出的容错控制方法明显提高了煤炭码头自动化运输系统的技术性能和安全可靠性,系统的各类故障的识别率大于97%,各类故障的误诊率小于1%,系统的有效度由原来的90%提高到98%以上。